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03 setembro 2010

Conexões Elétricas em um Grupo Gerador

Isolamento de Vibrações: Todos os grupos geradores vibram durante o funcionamento normal, um fato simples que deve ser levado em conta. Os grupos geradores são projetados com isoladores integrados ou todo o skid é montado sobre isoladores com molas para permitir os movimentos e isolar as vibrações do edifício ou de outras estruturas. Também podem ocorrer movimentos maiores devido a uma mudança súbita de carga ou a uma falha e durante a partida ou a parada da unidade. Assim, todas as conexões mecânicas e elétricas com o grupo gerador devem ser capazes de absorver os movimentos de vibrações e de partida/parada.


A saída de energia, a função de controle, os alertas e os circuitos acessórios requerem a instalação de cabos de malha e conduítes flexíveis entre o grupo gerador e o edifício, estrutura de montagem, ou fundação.
 

Grandes cabos rígidos não oferecem capacidade suficiente para instalação em curvas, embora sejam considerados flexíveis. Isto também vale para alguns tipos de conduítes, como conduítes impermeáveis que são praticamente rígidos. Além disso, tenha em mente que cabos ou conduítes não podem ser expandidos ou contraídos ao longo de seu comprimento e, portanto, a flexibilidade em seu eixo longitudinal deve ser obtida com comprimento suficiente, compensações ou curvas.
 

Também, os pontos de conexão elétrica no grupo gerador – buchas, barramentos, blocos de terminais, etc. – não são projetados para absorver tais movimentos nem tensões associadas. (Novamente, isto é especialmente verdadeiro para os grandes cabos rígidos ou para conduítes “flexíveis” rígidos.) A falta de flexibilidade suficiente resultará em danos a gabinetes, cabos, isolamento ou pontos de conexão.
 

Nota: Simplesmente acrescentar conduítes ou cabos flexíveis pode não resultar em capacidade suficiente para absorver os movimentos de vibração de um grupo gerador. Os cabos e conduítes flexíveis variam em flexibilidade e não se expandem nem se contraem. Esta condição pode ser evitada incluindo-se pelo menos uma curva entre a saída do gabinete do gerador e a estrutura (piso de cimento, corredor, parede, etc.) para permitir movimentos tridimensionais.

Áreas Sísmicas: Em áreas de risco de abalos sísmicos, são necessárias práticas especiais de instalações elétricas, como a montagem de sismógrafos. Os desenhos descritivos devem indicar a massa, o centro de gravidade e as dimensões de montagem do sismógrafo.


Fiação de Controle: A fiação de controle de CC e CA (para o equipamento de controle remoto e para os avisos remotos) deve ser feita em um conduíte separado dos cabos de força para minimizar a interferência dos circuitos de força no circuito de controle. Devem ser utilizados condutores de malha e seções de conduítes flexíveis para as conexões do grupo gerador.
 

Circuitos de Ramificação para Acessórios: Devem ser providenciados circuitos de ramificação para todos os equipamentos acessórios necessários para a operação do grupo gerador. Estes circuitos devem ser alimentados pelos terminais de carga de um comutador de transferência automática ou pelos terminais do gerador. São exemplos de acessórios: a bomba de transferência de combustível, as bombas de líquido de arrefecimento para radiadores remotos e defletores motorizados para a ventilação.

Devem ser instalados circuitos de ramificação, alimentados pelo painel de comando da energia normal, para o carregador de bateria e para os aquecedores de líquido de arrefecimento, se utilizados.


Veja abaixo um grafico que representa as conexoes basicas de um Grupo Gerador:




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31 agosto 2010

Equipamentos de Comutação de Energia

Os equipamentos de transferência ou comutação de energia como comutadores de transferência (ATS - Automatic Transfer Switches) ou chaves seletoras de paralelismo são partes essenciais de um sistema de energia standby.
Estou mencionando eles aqui para ressaltar a importância das considerações e decisões sobre esses equipamentos na fase inicial de um projeto. O esquema de comutação de energia para um projeto está diretamente relacionado à classificação do grupo gerador, à configuração de controle aos equipamentos acessórios que possam ser necessários para o grupo gerador.
 
Dispositivos Necessários para o Paralelismo de Grupos Geradores: Em aplicações de paralelismo, para melhorar seu desempenho e proteger o sistema contra as falhas que geralmente ocorrem, os grupos geradores devem ser equipados com: 
• Supressores de paralelismo para proteger o sistema de excitação do gerador dos efeitos de defasagem do paralelismo. 
• Perda da proteção do campo que desconecta o grupo gerador do sistema para evitar uma possível falha no sistema.
• Proteção contra realimentação que desconecta o grupo gerador do sistema para que uma falha no motor não provoque uma condição de realimentação que possa danificar o grupo gerador ou desabilitar o restante do sistema.
• Governo eletrônico isocrônico para permitir o uso de sincronizadores ativos e equipamento de compartilhamento de carga isocrônica.
• Equipamento para controlar a energia de saída reativa do grupo gerador e compartilhar a carga corretamente com outros grupos geradores em operação. Isto pode incluir compensação de corrente cruzada ou controle das cortes reativos.
• Controlador Var/FP para controlar a potência de saída reativa do grupo gerador nas aplicações de paralelismo com a rede da fonte de energia principal.
Os controles baseados em relés ou em relés/circuitos integrados requerem equipamento adicional para atender os requisitos mencionados.
Do ponto de vista da conveniência e da confiabilidade, um controle integrado baseado em microprocessador contendo as funções acima (como o sistema PowerCommand™ da Cummins Power Generation) é desejável.

 
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19 julho 2010

Grupos Geradores a Gás - Fatores para uma instalação de sucesso.


Os grupos geradores acionados por combustível gasoso (também chamados de “grupos geradores com ignição por centelha”) podem utilizar gás natural ou gás propano líquido (PL), ou ambos. Sistemas de duplo combustível, com gás natural como combustível principal e propano como reserva, podem ser utilizados em áreas propensas a abalos sísmicos e onde ocorram eventos naturais que possam interromper o sistema de gás da concessionária pública.
Independentemente do combustível utilizado, os principais fatores para o sucesso da instalação e operação de um sistema de combustível gasoso são:

• O gás fornecido ao grupo gerador deve ser de qualidade aceitável, no mínimo.
• O suprimento de gás deve ter pressão suficiente. Devese certificar de que o suprimento de gás no grupo gerador, e não apenas na fonte, tenha pressão correta para seu funcionamento. A pressão especificada deve estar disponível enquanto o grupo gerador é operado sob plena carga.
• O gás deve ser suprido ao grupo gerador em volume suficiente para operar o grupo gerador. Normalmente, isto depende do diâmetro da linha de combustível que deve ser largo o suficiente para transportar o volume necessário de combustível. Para sistemas que utilizamcombustível PL, o tamanho e a temperatura do tanque de combustível também afetam este requisito. O não atendimento dos requisitos mínimos do grupo gerador nestas áreas resultará na impossibilidade de funcionamento do grupo gerador, ou na impossibilidade de suportar a carga nominal, ou ainda em fraco desempenho de transientes.

09 dezembro 2009

Enrolamentos e Conexões de Alternadores


Os alternadores para Grupos Geradores de Energia são fornecidos em várias configurações de enrolamentos e de conexões. Entender a terminologia utilizada ajudará na escolha para uma determinada aplicação de geração de energia.


Reconectável: Muitos alternadores para Grupos Geradores são projetados com cabos individuais de saída dos enrolamentos das fases separadas e que podem ser reconectados em configurações de Estrela ou Triângulo. Estes são chamados comumente de alternadores com 6 cabos. Em geral, alternadores reconectáveis possuem seis enrolamentos separados, dois em cada fase, que podem ser reconectados em série ou em paralelo e em configurações de estrela ou triângulo. Estes são chamados de reconectáveis com 12 cabos. Estes alternadores são produzidos principalmente com fins de flexibilidade e eficiência de fabricação e são conectados e testados pela fábrica na configuração desejada.


Faixa Ampla: Alguns alternadores são projetados para produzir uma ampla faixa de voltagens nominais de saída tais como uma faixa de 208 a 240 ou de 190 a 220 volts com apenas um ajuste do nível de excitação. Quando combinados com o recurso de reconexão, estes são chamados de Reconectáveis de Faixa Ampla.


Faixa Estendida: Este termo refere-se a alternadores para Grupos Geradores projetados para produzir uma faixa de voltagens mais abrangente do que a faixa ampla. Onde uma faixa ampla pode produzir nominalmente 416-480 volts, uma faixa estendida pode produzir 380-480 volts.


Faixa Limitada: Como o próprio nome sugere, os alternadores de faixa limitada possuem um ajuste muito limitado de faixa de voltagem nominal (por exemplo 440-480 volts) ou podem ser projetados para produzir apenas uma voltagem nominal e conexão específicas, como 480 volts em Estrela.


Maior Capacidade de Partida do Motor: Este termo é usado para descrever um alternador maior ou com características de enrolamentos especiais para uma capacidade maior de corrente de partida do motor. Entretanto, como dito anteriormente, uma capacidade maior de partida do motor também pode ser obtida com um alternador de limite mais baixo de elevação de temperatura.


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21 novembro 2009

Potencial energético, economia e benfícios ambientais de uma Cogeração.


Cogeração, também conhecido por "Combinação entre calor e energia" (Combined Heat and Power - CHP), é a produção local de vários tipos de energia - normalmente eletricidade, calor e/ou frio - a partir de uma fonte de combustível. Cogeração normalmente substitui os métodos tradicionais aquisição de energia, tais como compra direto da concessionária ou a queima de gás natural ou óleo em fornos para produzir calor ou vapor. Enquanto o método tradicional de compra de energia elétrica de uma concessionária é muito conveniente e rápido, é muito ineficiente e desperdiça algo em torno de 75% da energia originalmente produzida devido a perdas na transmissão e produção.
Sistemas locais de Cogeração convertem de 70% a 90% da energia queimada pelo combustível em eletricidade ou calor. Dependendo da aplicação, a integração entre energia e produção de calor/frio em sistemas de Cogeração frequentemente oferecem uma economia de até 35% nos gastos em energia. Se sua fábrica é uma grande consumidora de energia, esta economia pode tranquilamente pagar o investimento de volta em cerca de 2 a 3 anos.
Os princípios da Cogeração já é conhecida de longa data e já foi usada de diversas maneiras - do primeiro gerador elétrico inventado por Thomas Edison em 1882 até modernas instalações de processamento químico. No passado, economia de escala favorecia grandes e complexos projetos ou situações especiais. Hoje, no entanto, as avançadas tecnologias de sistemas de Lean-Burn Gas, trocadores de calor e sistemas de controles digitais fazem com que os sistemas de cogeração sejam práticos e economicos para aplicações a partir de 300kW de potencia.
Claro, isto está originando muito mais interesse de pequenas ou grandes empresas, de pelo menos estudar se a Cogeração pode ser uma opção de melhoria, tanto com relação a eficiencia energética, quanto o de reduzir emissões e cortar custos.
O sistema de cogeração normalmente consiste em um motor primário que gira um alternador para produzir energia e um sistema de recuperação de calor do sistema de exaustão e do sistema de refrigeração do motor. O motor primário pode ser um motor a gás por queima Lean-Burn, um motor a diesel, uma turbina a gás, uma microturbina ou uma fonte de célula combustível. Enquanto a relação entre o calor e a eletricidade produzida pode variar entre todas estas opções, até 90% da energia originada pela queima do combustível pode ser convertida em energia em um sistema de Cogeração.
Menos de 10% da eletricidade usada nos Estados Unidos é produzida através de Cogeração, mas o departamento de energia (DOE) estabeleceu uma meta de dobrar a capacidade instalada de geração de energia por Cogeração até 2010. A União Européia já estabeleceu meta similar. A Suécia, onde a Cogeração é responsável pela geração de 77% da eletricidade do país e a Dinamarca (40%) já se encontram muito a frente dos outros países com relação a meta estabelecida.


No Brasil já existem diversas plantas de Cogeração em operção (normalmente entre 1MW a 10MW). Entre os principais candidatos a Cogeração estão Hospitais, Hotéis, Shopping Centers, Instalações do Governo, Faculdades e Universidades, Piscinas, Grandes Fábricas, Plantas de Produtos Químicos, etc.
A tecnologia avançada que possuímos hoje permite que sistamas de Cogeração de Energia sejam possíveis para uma gama muito maior de clientes e aplicações se comparadas com o passado.


Para informações mais detalhadas em ingles, visite www.cogeneration.org
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09 outubro 2009

O Projeto Elétrico de um Grupo Gerador


O projeto elétrico e o planejamento do sistema de geração local são críticos para a operação correta e a confiabilidade do sistema de grupos geradores de energia. Este post abrange o projeto de instalação do gerador e os sistemas elétricos relacionados, sua interface com a rede da concessionária e tópicos relativos à proteção da carga e do gerador. Um elemento-chave para se entender o projeto do sistema elétrico é o diagrama unifilar.
A instalação elétrica do grupo gerador e de seus acessórios deve seguir a Norma Elétrica em vigor dos órgãos locais de inspeção. A instalação elétrica deverá ser feita por eletricistas qualificados e experientes ou por uma empresa
contratada.
Em vista de grandes diferenças entre aplicações, instalações e condições, os detalhes da fiação e da proteção contra excesso de corrente do sistema de distribuição elétrica para geração local devem ser ficar a cargo do engenheiro. Entretanto, existem algumas diretrizes gerais a serem consideradas no projeto de um sistema de
geração de energia.

• O projeto da distribuição elétrica para sistemas de geração local de energia de emergência deve minimizar as interrupções causadas por problemas internos como sobrecargas e falhas. Isto inclui a coordenação seletiva de dispositivos de proteção contra excesso de corrente e a decisão sobre o número e a localização dos equipamentos de comutação de transferência a serem usados no sistema. Para oferecer proteção contra falhas internas de energia, o equipamento de comutação de transferência deverá estar localizado o mais próximo possível do equipamento que utilizará a carga.
• Separação física entre a alimentação do gerador e a fonte normal de energia para evitar possível destruição de ambas como resultado de uma catástrofe local, como incêndio ou inundação.
• Desvio de isolamento do equipamento de comutação de transferência de modo que as chaves de transferência possam receber manutenção ou reparos sem interrupção de equipamentos de cargas críticas.

• Provisões para bancos de carga permanentes ou para facilitar a conexão com bancos de carga temporários sem afetar a fiação permanente, como um disjuntor da alimentação de reserva instalado convenientemente para permitir o teste do grupo gerador sob uma carga substancial.
• Circuitos de divisão de cargas ou sistemas de prioridade de cargas no caso de redução da capacidade do gerador ou perda de uma unidade em paralelo com o sistema.
• Proteção contra incêndio para os condutores e equipamentos de funções críticas, como bombas de combate a incêndio, elevadores para uso do corpo de bombeiros, iluminação das saídas de emergência para uma evacuação, remoção de fumaça ou ventiladores de pressurização, sistemas de comunicação, etc.
• A segurança e a capacidade de acesso de quadros de comutação e painéis de comando com dispositivos contra sobrecorrente e equipamento de comutação de transferência no sistema de distribuição do gerador de energia local.
• Provisões para a conexão de geradores temporários (locação de grupos geradores portáteis) em períodos que o grupo gerador permanente encontrar-se fora de serviço ou quando interrupções prolongadas do fornecimento da energia normal tornarem necessário o fornecimento de energia para outras cargas (ar condicionado local, etc.).


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22 setembro 2009

Isolamento e Classificações de Alternadores


Geralmente, os alternadores para Grupos Geradores na faixa entre 20 kW a 2.000 kW possuem isolamento de enrolamentos nas Classes NEMA F ou H. O isolamento Classe H é projetado para suportar temperaturas mais altas do que a Classe F. As classificações dos alternadores estão relacionadas com os limites de temperaturas elevadas. Os alternadores com isolamento Classe H têm classificações de saída em kW e kVA que se situam dentro das classes de temperaturas elevadas de 80º C, 105º C, 125º C e 150º C acima de uma temperatura ambiente de 40º C. Um alternador operado em sua classificação de 80º C terá uma vida mais longa do que em suas classificações de temperaturas mais elevadas.
Os alternadores classificados com uma temperatura máxima mais baixa para uma dada classificação de grupo gerador resultarão em melhoria da partida do motor, menor ocorrência de quedas de voltagem, maior capacidade de carga não-linear ou desbalanceada, bem como uma maior capacidade contra falhas de corrente. A maioria dos grupos geradores de mercado possui mais do que um tamanho de alternador disponível, possibilitando sua utilização em uma ampla faixa de aplicações.
Muitos alternadores para um grupo gerador específico terão várias classificações como 125/105/80 (S,P,C). Isto quer dizer que o alternador escolhido irá operar dentro de um limite diferente de temperatura dependendo da classificação do grupo gerador, ou seja, o mesmo permanecerá dentro da temperatura limite de 125º C na classificação Standby, dentro do limite de 105º C na classificação Prime e dentro do limite de 80º C na classificação Contínua.
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16 setembro 2009

Estudo de Seletividade - Grupos Geradores

Estudo de Seletividade é a eliminação imediata de uma falha de curto-circuito em todos os níveis de corrente de falha pelo dispositivo de sobrecorrente (disjuntores) no lado de linha da falha e somente por esse dispositivo. “A eliminação incômoda” de uma falha por dispositivos de sobrecorrente após o dispositivo mais próximo à falha causa a interrupção desnecessária de ramificações sem falha no sistema de distribuição e pode causar a partida desnecessária do sistema de emergência (Grupo Gerador). As falhas de energia elétrica incluem falhas externas, tais como corte total ou parcial da energia da concessionária e falhas internas dentro no sistema de distribuição de um edifício, tais como uma falha de curto-circuito ou sobrecarga que faz com que um dispositivo de proteção contra corrente excessiva abra o circuito. Como os sistemas de emergência e standby destinam-se a manter a energia para certas cargas críticas, o sistema de distribuição elétrica deve ser projetado para maximizar a continuidade da energia na eventualidade de uma falha dentro do sistema. Portanto, o sistema de proteção contra sobrecorrente deverá ser coordenado seletivamente (Estudo de Seletividade).
A proteção contra sobrecorrente para o equipamento e os condutores que fazem parte do sistema de energia de emergência ou standby, inclusive o grupo gerador local, deverão atender as normas elétricas aplicáveis. Contudo, em aplicações onde o grupo gerador de emergência alimenta cargas críticas para a segurança à vida, como em hospitais ou grandes edifícios, deve ser dada maior prioridade à manutenção da continuidade da energia do que à proteção do sistema de emergência. Por exemplo, seria mais apropriado apenas uma indicação de alarme de sobrecarga ou de falha de terra do que abrir um disjuntor para proteger o equipamento se o resultado fosse a perda da energia de emergência para cargas críticas de segurança à vida.

Para fins de coordenação, a corrente de curto-circuito disponível nos primeiros ciclos de um grupo gerador é importante. Ela independe do sistema de excitação e depende somente das características magnéticas e elétricas do gerador. A corrente máxima no primeiro ciclo trifásico de curto-circuito simétrico (Isc) disponível de um gerador em seus terminais é:

Ou, considerando-se uma unidade:

ECA é a voltagem do circuito aberto e X”d é a reatância subtransiente direta por unidade do eixo do gerador. O valor X”d para um grupo gerador típico de mercado fornecerá 8 a12 vezes sua corrente nominal em uma falha trifásica, independentemente do tipo de sistema de excitação. (Consulte as especificações do grupo gerador e os dados do alternador para obter os valores de X”d). As reatâncias do gerador são indicadas por unidade para a classificação básica específica de um alternador. Todavia, os grupos geradores possuem várias classificações básicas. Conseqüentemente, para converter reatâncias em unidades a partir de um alternador básico para o grupo gerador básico, utilize a seguinte fórmula:


Exemplo de Cálculo: Calcule X”d (reatância subtransiente do alternador) para o grupo gerador a diesel classificado para 288 kVA em 277/480 VCA. A folha de dados deste grupo gerador indica que X”d = 0,13 para o alternador no ponto de classificação de plena carga de 499 kVA e 277/480 VCA (125º C de elevação de temperatura). Substituindo-se estes valores na equação anterior:
 
Recomendações sobre a Localização do Equipamento: Para um estudo de seletividade, recomenda-se que as chaves de transferência estejam localizados no lado de carga do dispositivo de sobrecorrente do circuito de ramificação, onde for possível no lado da linha de um painel de comando do circuito de ramificação. Com a chave de transferência no lado da carga do dispositivo de sobrecorrente do circuito de ramificação, as falhas no lado da carga da chave de transferência não resultarão na transferência das ramificações sem falha do sistema de emergência para o gerador juntamente com a ramificação com falha.
Esta recomendação é consistente com as recomendações de confiabilidade geral para a instalação de chaves de transferência o mais próximo possível do equipamento de carga, e para dividir as cargas do sistema de emergência nos menores circuitos possíveis utilizando-se várias chaves de transferência.
Uma segunda recomendação é usar um gerador de sustentação (excitação PMG) para liberar positivamente os disjuntores de ramificação de carcaça moldada. Um gerador de sustentação pode oferecer uma vantagem na liberação dos disjuntores de carcaça moldada de mesma classificação de corrente, porém características de tempo corrente diferentes.

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03 setembro 2009

Classificações de Trabalho do Grupo Gerador

Determinar as cargas a serem suportadas por um grupo gerador é uma função do tipo da aplicação e do trabalho requerido. Geralmente, existem três classificações de trabalho para as aplicações de grupos geradores: Standby, Prime ou Contínua. Clique aqui para entender melhor estas classificações. Os tipos disponíveis de grupo gerador variam de acordo com estas classificações. Um grupo gerador usado em aplicações Standby é uma reserva da fonte de energia principal (concessionária de energia) e espera-se que o mesmo não seja utilizado com freqüência, de modo que a classificação Standby é a mais alta disponível para o grupo gerador. Espera-se que os grupos geradores classificados como Prime funcionem durante um número ilimitado de horas e o grupo gerador é considerado a fonte principal de energia para cargas variáveis, de modo que a classificação Prime geralmenterepresenta 90% da classificação Standby. Em aplicações de trabalho Contínuo, espera-se que o grupo gerador produza a saída nominal durante um número ilimitado de horas sob carga constante (aplicações onde o grupo gerador pode ser operado em paralelo com a fonte principal de energia e sob carga básica). Assim, a classificação Contínua normalmente é 70% da classificação Standby. A capacidade de suporte de carga do grupo gerador é uma função da vida esperada ou do intervalo entre revisões gerais.
Genericamente, as aplicações de grupos geradores podem ser divididas em duas categorias básicas: aquelas que são obrigatórias por força de normas (exigência legal), e aquelas que são utilizadas por razões econômicas (geralmente associadas à disponibilidade ou confiabilidade de energia).
Estas categorias definirão um conjunto completamente diferente de opções quando forem tomadas decisões sobre quais cargas serão alimentadas com o grupo gerador.

Em geral, as obrigatórias por Força de Normas são aquelas aplicações  consideradas pelas autoridades como de emergência ou standby legalmente exigidas, onde a segurança e o suporte à vida são essenciais. Estes tipos de aplicações podem ser definidos em normas de edifícios ou normas específicas de segurança da vida e normalmente envolvem instalações como centros de saúde (hospitais, enfermarias, clinicas), construção de edifícios altos e locais de grande tráfego de pessoas (teatros, locais de convenções, praças esportivas, hotéis). Normalmente, o grupo gerador fornecerá energia de reserva para cargas como iluminação de saídas, ventilação, detecção de incêndio e sistemas de alarme, sistemas de comunicação de segurança pública e até processos industriais onde a falta de energia cria riscos de vida ou de acidentes pessoais. Outros sistemas legalmente exigidos são obrigatórios quando for determinado que a falta de energia da empresa fornecedora de eletricidade constitui um risco ou um obstáculo para as operações de resgate ou de combate a incêndios. Para determinar as cargas mínimas que podem ser alimentadas pelo gerador, consulte as autoridades locais para obter normas e padrões associados. Opcionalmente, podem ser aplicadas cargas adicionais ao gerador desde que aprovadas pelas autoridades locais.

O sistema Standby Opcional tem sido usado com mais freqüência uma vez que a disponibilidade de energia tem se tornado mais crítica. Estes sistemas de energia são empregados em instalações como edifícios industriais e comerciais e alimentam cargas como sistemas de aquecimento, refrigeração, comunicações e centros de processamento de dados, e processos industriais críticos. O emprego de geradores justifica-se onde a perda da energia da fonte normal possa causar desconforto ou onde a interrupção de processos críticos seja uma ameaça a produtos ou equipamentos.

O uso de grupos geradores de energia prime ou contínua cresce especialmente em países em desenvolvimento e em muitas aplicações de geração de energia distribuída. Existem muitas oportunidades para as empresas fornecedoras em termos de geração e venda de energia. Novas regulamentações e normas ambientais mais rígidas forçam as empresas fornecedoras de energia a procurar outras formas de produção e distribuição para a construção de novas plantas de geração, como estruturas de corte de picos e taxas de interrupção para atender a demanda crescente. Os clientes das concessionárias de energia utilizam a geração local para reduzir a demanda de pico da fonte normal e continuam a buscar oportunidades de co-geração onde haja demanda para energia elétrica e energia térmica.

De qualquer modo, deve-se ter em mente que os grupos geradores são pequenas fontes de energia comparados com a fonte normal da rede pública, e as características operacionais das cargas podem ter um efeito profundo na qualidade da energia se o gerador não for dimensionado corretamente. Considerando que um gerador é uma fonte de energia limitada, sempre que forem conectadas ou desconectadas cargas de um gerador, deve-se esperar por alterações na voltagem e na freqüência. Essas alterações devem ser mantidas dentro de limites aceitáveis para todas as cargas conectadas. Além disso, surgirão distorções de voltagem na saída do gerador quando forem conectadas cargas não lineares que produzem correntes harmônicas.
Essas distorções podem ser consideravelmente maiores quando as cargas são alimentadas pelo gerador do que quando são alimentadas pela rede da concessionária, e provocarão um aquecimento adicional tanto no gerador quanto no equipamento de carga se não forem mantidas sob controle. Conseqüentemente, são necessários geradores maiores do que o exigido para alimentar cargas e limitar as alterações de voltagem e freqüência durante as cargas transientes e as distorções harmônicas quando forem suportadas cargas não lineares como computadores, UPSs e VFDs.
Os atuais programas de software de dimensionamento de geradores permitem maior precisão na escolha do grupo gerador e fornecem um nível mais alto de confiança para a aquisição de um sistema grande o suficiente para as necessidades do cliente – e não maior. Embora a maioria dos exercícios de dimensionamento de geradores forneça melhores resultados com programas ou com a ajuda de um representante do fabricante – ainda é útil saber o que envolve a escolha correta do grupo gerador para sua aplicação.

Além da carga conectada, vários outros fatores afetam o dimensionamento do grupo gerador: requisitos de partida de cargas como motores e suas cargas mecânicas, desbalanceamento de cargas monofásicas, cargas nãolineares como equipamentos UPS, restrições de queda de voltagem, cargas cíclicas, etc.
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02 setembro 2009

Dimensionamento Inicial de um Grupo Gerador


Para fins de orçamento dos custos do projeto de um grupo gerador de energia, é essencial elaborar uma programação de carga razoavelmente precisa assim que possível. Se todas as informações dos equipamentos de carga não estiverem disponíveis desde o  início do projeto, será preciso fazer estimativas e suposições para os cálculos do dimensionamento inicial. Esses cálculos deverão ser refeitos à medida que forem obtidas informações mais precisas. Grandes cargas como motores eletricos, sistemas de fornecimento ininterrupto de energia (UPS - Nobreak), acionadores de freqüência variável (VFD), bombas de combate a incêndios e equipamentos de diagnóstico por imagem têm um efeito considerável no dimensionamento do grupo gerador e devem ser considerados com atenção.


Especificações “justas” sobre desempenho de transiente, queda de voltagem/freqüência e tempos de retomada, durante a partida do motor, e aceitação de carga em blocos também têm efeito considerável no dimensionamento. Para fins de estimativas preliminares devem ser utilizadas algumas regras básicas:
• Motores - ½ HP por kW.
• UPS - 40% de superdimensionamento para 6 pulsos, ou 15% de superdimensionamento para 6 pulsos com filtros de entrada e UPS de 12 pulsos.
• VFD - 100% de superdimensionamento exceto para modulação de largura de pulso, e então 40% de superdimensionamento.
 

Ao adicionar cargas ao grupo gerador, a divisão das cargas em degraus discretos ou blocos de cargas pode ter um efeito favorável no tamanho do grupo gerador requerido. O uso de várias chaves de transferência ou outros meios (relés de retardo de tempo, PLC, etc.) será necessário para que a voltagem e a freqüência do grupo gerador se estabilizem entre os degraus.
Dependendo da carga total (geralmente acima de 500 kW), pode ser vantajoso o uso de grupos geradores em paralelo. Embora tecnicamente exeqüível, o uso de grupos geradores em paralelo não é economicamente aconselhável quando
a carga total for igual ou menor que 300 kW.


Para auxilio durante o dimensionamento, eu sigiro a utilização do Software "Gensize" da Cummins Power Generation. (Veja detalhes cliquando aqui).

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31 agosto 2009

Diretrizes para Classificação de Energia de Grupos Geradores

A classificação de energia de um grupo gerador é publicada pelo fabricante. As classificações descrevem as condições de carga máxima permitida em um grupo gerador. O grupo gerador fornecerá desempenho e vida (tempo entre revisões) aceitáveis quando usado de acordo com as classificações publicadas. Também é importante operar os grupos geradores com carga mínima suficiente para atingir temperaturas normais e queima apropriada do combustível. A maioria dos fabricantes recomenda que um grupo gerador seja operado a pelo menos 30% da classificação indicada na plaqueta de identificação.


Abaixo voce pode encontrar os tipos de classificações utilizadas geralmente por grandes fabricantes de Grupos Geradores. As figuras ao lado de cada classificações mostram os níveis de carga (P1, P2, P3, etc.) e o tempo nesses níveis de carga (T1, T2, T3, etc.) sob as várias classificações.

Classificação de Energia Standby
 A classificação de energia standby é usada em aplicações de emergência onde a energia é fornecida durante a interrupção da energia normal. Não há nenhuma capacidade de sobrecarga sustentada disponível para esta classificação. (Equivalente à Energia de Parada por Falta de Combustível de acordo com as normas ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514). Esta classificação é utilizada em instalações servidas por uma fonte normal e confiável de energia, e aplica-se somente a cargas variáveis com um fator de carga média de 80% da classificação standby durante um tempo máximo de 500 horas de operação por ano, e um tempo máximo de 25 horas por ano a 100% de sua classificação standby. A classificação de energia Prime deve ser usada em instalações onde a operação excede 500 horas por ano com carga variável ou 25 horas por ano a 100% da classificação. A classificação standby é utilizada somente para aplicações de emergência e standby onde o grupo gerador serve como reserva da fonte normal de energia. Com esta classificação, não é permitida nenhuma operação sustentada em paralelo com a fonte normal de energia. Para aplicações que requerem operação sustentada em paralelo com a fonte normal, devem ser utilizadas as classificações de energia prime ou de carga básica.


Classificação de Energia Prime
A classificação de energia prime é aplicada no fornecimento de energia elétrica no lugar da energia adquirida comercialmente. O número de horas de operação permitido por ano é ilimitado para aplicações de carga variável, porém é limitado para aplicações de carga constante, como descrito abaixo. (Equivalente à Energia Prime de acordo com a norma ISO8528 e à Energia de Sobrecarga de acordo com as normas ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514.) 
Energia Prime com Tempo Ilimitado de Funcionamento
A energia prime está disponível por um número ilimitado de horas de operação anual em aplicações de carga variável. Aplicações que requerem qualquer operação em paralelo com a fonte normal de energia com carga constante estão sujeitas às limitações de tempo de funcionamento. Em aplicações com carga variável, o fator de carga média não deve exceder 70% da Classificação de Energia Prime. Uma capacidade de sobrecarga de 10% está disponível por um período de 1 hora dentro de um período de 12 horas de operação, porém não deverá exceder 25 horas por ano. O tempo total de operação na Classificação de Energia Prime não deve exceder 800 horas por ano. Energia Prime com Tempo de Funcionamento Limitado: A energia prime está disponível por um número limitado de horas de operação anual em aplicações com carga constante como de energia interrompível, redução de carga, corte de pico e outras aplicações que em geral envolvem a operação em paralelo com a fonte normal de energia. Os grupos geradores podem operar em paralelo com a fonte normal de energia em até 750 horas por ano em níveis de energia que não excedam a Classificação de Energia Prime. Deve-se notar que a vida do motor será reduzida pela operação constante sob carga alta. Qualquer aplicação que requeira mais de 750 horas de operação por ano na Classificação de Energia Prime deverá utilizar a Classificação de Energia de Carga Básica.


Classificação de Energia de Carga Básica
(Classificação de Energia Contínua)
A classificação de energia de carga básica aplica-se ao fornecimento contínuo de energia para uma carga de até 100% da classificação básica por um número ilimitado de horas. Não há nenhuma capacidade de sobrecarga sustentada disponível nesta classificação. (Equivalente à Energia Contínua de acordo com as normas ISO8528, ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514). Esta classificação aplica-se para a operação de carga básica da fonte normal de energia. Nestas aplicações, os grupos geradores são operados em paralelo com a fonte normal de energia e sob carga constante durante períodos prolongados.
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Diagrama Unifilar


Um diagrama unifilar do sistema elétrico é um elemento importante para se entender o sistema e o arranjo das conexões. Ele pode ser especialmente crítico para transmitir informações durante o planejamento, a instalação de um Grupo Gerador, a partida inicial e/ou a manutenção do sistema de geração. Estes diagramas evidenciam os principais componentes tais como geradores, equipamentos de comutação de energia, relés de proteção, proteção contra sobrecorrente e o esquema geral de conexões. Um diagrama unifilar deve ser desenvolvido tão cedo quanto possível no planejamento do projeto para auxiliar no desenho da  instalação de um Grupo Gerador. A Figura ao lado representa um diagrama unifilar típico de um sistema básico de geração de energia.

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Classes e Subclasses de Consumo de Energia Elétrica

Para efeito de aplicação das tarifas de energia elétrica, os consumidores são identificados por classes e subclasses de consumo. São elas: 
  • Residencial: na qual se enquadram, também, os consumidores residenciais de baixa renda cuja tarifa é estabelecida de acordo com critérios específicos;
  • Industrial: na qual se enquadram as unidades consumidoras que desenvolvem atividade industrial, inclusive o transporte de matéria prima, insumo ou produto resultante do seu processamento; 
  • Comercial, Serviços e Outras Atividades: na qual se enquadram os serviços de transporte, comunicação e telecomunicação e outros afins;
  • Rural: na qual se enquadram as atividades de agropecuária, cooperativa de eletrificação rural, indústria rural, coletividade rural e serviço público de irrigação rural;
  • Poder Público: na qual se enquadram as atividades dos Poderes Públicos: Federal, Estadual ou Distrital e Municipal;
  • Iluminação Pública: na qual se enquadra a iluminação de ruas, praças, jardins, estradas e outros logradouros de domínio público de uso comum e livre acesso, de  responsabilidade de pessoa jurídica de direito público;
  • Serviço Público: na qual se enquadram os serviços de água, esgoto e saneamento;
  • Consumo Próprio: que se refere ao fornecimento destinado ao consumo de energia elétrica da própria empresa de distribuição.