Tanques de Combustível para Grupos Geradores

Tanques de Combustível Sob a Base
Quando um grupo gerador é montado sobre um tanque de combustível sob a base, os isoladores de vibração devem ser instalados entre o grupo gerador e o tanque de combustível. O tanque de combustível deve ser capaz de suportar o peso do grupo e resistir às cargas dinâmicas. O tanque deve ser montado de modo que haja um espaço de ar entre a base do tanque e o piso para reduzir a corrosão e permitir inspeções visuais quanto a vazamentos.

Tanques Diários
Quando uma aplicação de Grupos Geradores requer um tanque de combustível diário intermediário, este geralmente é dimensionado para um período de funcionamento de aproximadamente 2 horas com o grupo gerador sob carga plena. (Sujeito às limitações das normas para o combustível na sala do grupo gerador.)
Um único tanque diário pode alimentar vários grupos geradores, porém é preferível que haja um tanque diário para cada grupo gerador, localizado tão perto quanto possível do mesmo. Posicione o tanque para permitir seu abastecimento manual, se necessário.
A altura do tanque diário deve ser suficiente para estabelecer uma coluna positiva com a bomba de combustível do motor. (Nível mínimo no tanque não inferior a 150 mm acima da entrada de combustível do motor.) A altura máxima do combustível no tanque diário não deve ser suficiente para estabelecer uma coluna positiva com as linhas de retorno do combustível no motor.
A localização da linha de retorno do combustível no tanque diário é diferente dependendo do tipo de motor utilizado.
Alguns motores requerem que o combustível seja retornado acima do nível máximo do tanque; outros requerem que o combustível seja retornado para o tanque na base (ou abaixo do nível mínimo do tanque). O fabricante do motor fornece estas especificações.
Os recursos importantes, requeridos ou desejados, dos tanques diários incluem:
• Tanque de ruptura ou lago. (Opcional, porém exigido por lei em muitas regiões.)
• Bóia utilizada no abastecimento do tanque para controlar: uma válvula solenóide, se o tambor de abastecimento estiver acima do tanque diário, ou uma bomba, se o tambor de abastecimento estiver abaixo do tanque diário.
• Tubo de ventilação, de mesmo diâmetro que o de abastecimento, roteado para o ponto mais alto do sistema.

• Válvula de dreno. 
• Medidor do nível ou visor de vidro.
• Alarme de nível baixo (opcional).
• Bóia de nível alto para controlar: o solenóide, se o tambor de abastecimento estiver acima do tanque diário, ou o controle da bomba, se o tambor de abastecimento estiver abaixo do tanque diário.
• Refluxo para o tambor de abastecimento caso este esteja abaixo do tanque diário.
Leis e padrões locais, bem como normas federais, freqüentemente controlam a construção de tanques diários, sendo, portanto, essencial consultar as autoridades locais. 

Consulte tambem "Considereções na instalação de tubulação do Combustível Diesel".

Nessas horas é que lembramos como é importante ter um sistema de geração de energia. Veja a noticia vinculada hoje na Folha Online.

"O apagão que atingiu todo o Nordeste brasileiro e dois Estados do Norte na tarde desta quarta-feira durou de dois minutos a duas horas, e afetou pelo menos oito capitais --Fortaleza, Salvador, Recife, Maceió, João Pessoa, Aracaju, Teresina e Palmas.

O ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico) informou que a pane ocorreu na linha de transmissão que interliga o Norte e o Nordeste. O problema provocou o desligamento em cascata do sistema.

A situação foi pior em Estados como Paraíba, que ficou sem energia por duas horas, e Rio Grande do Norte, afetado em quase 90% das cidades --146 das 167. A Cosern (Companhia Energética do Rio Grande do Norte) informou que 597 mil consumidores foram prejudicados. Segundo a Energisa (companhia que atua na Paraíba), o apagão, que começou às 14h53 (horário de Brasília), afetou todo o Estado.

No Piauí, a pane durou mais de uma hora --das 14h52 às 15h59-- nas regiões norte e central, incluindo a periferia da região metropolitana de Teresina.

Já na Bahia, o problema prejudicou a população por menos tempo --das 12h52 às 13h43. A Coelba (Companhia de Eletricidade do Estado da Bahia) informou que 62% dos 417 municípios foram afetados.

Nos demais Estados do Nordeste, a duração do problema variou de 2 (caso do Maranhão) a 40 minutos (Ceará).

Sem precisar o número de cidades, a Ceal (Companhia Energética de Alagoas) informou que todas as regiões do Estado ficaram sem energia, incluindo Maceió.

Em Pernambuco, o apagão começou às 14h52 e afetou alguns bairros da zona leste de Recife. Segundo a Celpe (Companhia Energética de Pernambuco), a pane suspendeu o fornecimento de 18% da demanda de energia no Estado. O sistema foi restabelecido às 15h21.

No Maranhão, o sul do Estado foi a região mais atingida. Segundo a Cemar (Companhia Energética do Maranhão), 13 subestações foram desligadas.

Sergipe e Ceará também foram atingidos pelo apagão. Os cearenses tiveram 40% de sua carga elétrica afetada --foram 1,2 milhão de consumidores prejudicados.

O corte atingiu também dois Estados do Norte. Segundo a Celtins (companhia de energia do Tocantins), cerca de 60 municípios do centro e do sudeste do Estado --incluindo Palmas-- ficaram sem energia.

No Pará, Santarém e outras sete cidades, que somam juntas mais de 500 mil moradores, ficaram sem luz.

O ONS não soube informar a causa do apagão, mas descartou que o problema tenha ocorrido na geração de energia. Segundo o operador, foi interrompida a transmissão de 3,1 megawatts, um terço da demanda regional. Ainda de acordo com o ONS, o sistema foi restabelecido, em média, em 15 minutos.

A Eletronorte informou que um problema ainda não identificado na linha de transmissão Norte-Sul, entre os municípios de Colinas do Tocantins (TO) e Miracema (TO), acionou a proteção do sistema elétrico e desligou algumas subestações.

O superintendente de operações da Chesf (Companhia Hidro Elétrica do São Francisco), João Henrique Franklin Neto, informou que o apagão teve perda de 2.400 MW de carga --25,8% da demanda total de energia da região (9.300 MW).

Segundo ele, com a interrupção da transmissão, o sistema atua automaticamente com um alívio de carga para equilibrar a energia gerada e o consumo. Com isso, foram atingidas todas as distribuidoras da região."

Pré-Aquecimento para Grupos Geradores

Partida a Frio e Aceitação de Carga: Uma consideração crítica do projetista do sistema de geração de energia é o tempo que o sistema de emergência ou standby leva para detectar uma falha de energia, dar a partida no grupo gerador e transferir a carga. Algumas normas e padrões para sistemas de energia de emergência estabelecem que o grupo gerador deve ser capaz de alimentar todas as cargas de emergência em até 10 segundos após a falta de energia. Alguns fabricantes de grupos geradores limitam a classificação do desempenho de partida a frio a uma porcentagem da classificação standby do grupo gerador. Esta prática reconhece que em muitas aplicações, apenas uma parte da carga total conectável é a carga de emergência (as cargas não críticas podem ser conectadas posteriormente), e que é difícil dar a partida e atingir a aceitação de carga total com grupos geradores a diesel.
Os critérios de projeto para partida a frio e aceitação de carga da Cummins Power Generation são que o grupo gerador seja capaz de dar partida e alimentar todas as cargas de emergência em até 10 segundos após a falha de energia. Este nível de desempenho presume que o grupo gerador esteja em um local com temperatura ambiente mínima de 4ºC e que esteja equipado com aquecedores do líquido de arrefecimento. Isto deve ser conseguido instalando-se o grupo gerador em uma sala ou carenagem aquecida.
Carenagens externas, protegidas contra intempéries geralmente não são isoladas, dificultando a manutenção de um grupo gerador aquecido em temperaturas ambiente mais frias.
Se um grupo gerador precisar ser instalado em um gabinete não aquecido num local com baixas temperaturas, o projetista deverá consultar o fabricante. O operador é responsável pela monitoração do funcionamento dos aquecedores do líquido de arrefecimento do grupo gerador (a norma NFPA 110 exige um alarme de baixa temperatura do líquido de arrefecimento para esta finalidade) e pela obtenção de um grau ideal do combustível para as condições ambiente.
Os grupos geradores em aplicações de energia de emergência devem partir e alimentar todas as cargas de emergência em até 10 segundos após a falha de energia. Para atender tais normas, geralmente são necessários aquecedores do líquido de arrefecimento do motor mesmo em ambientes aquecidos, especialmente para grupos geradores a diesel.
A NFPA 110 tem requisitos específicos para os sistemas de Nível 1 (onde uma falha do sistema pode resultar em sérios acidentes ou perdas de vidas):
• Aquecedores do líquido de arrefecimento são necessários a menos que a temperatura ambiente da sala do gerador não seja menor que 21º C.
• Aquecedores do líquido de arrefecimento são necessários para manter a temperatura do bloco do motor acima de 32º C se houver a possibilidade de que a temperatura ambiente da sala do gerador caia até 4º C, porém nunca abaixo deste valor.
O desempenho em temperaturas mais baixa não é definido. (Em temperaturas ambientes mais baixas, o grupo gerador pode não dar a partida, ou pode não alimentar as cargas tão rapidamente. Além disso, os alarmes de baixa temperatura podem indicar problemas se o aquecedor do líquido de arrefecimento não mantiver a temperatura do bloco num nível alto o suficiente para a partida em 10 segundos.)
• Aquecedores de bateria são necessários se houver a possibilidade de que a temperatura ambiente da sala do gerador caia abaixo de 0ºC.
• É necessário um alarme de baixa temperatura do motor.
• Os aquecedores de líquido de arrefecimento e da bateria devem ser alimentados pela fonte normal de energia.

Aquecedores do Líquido de Arrefecimento: Dispositivos de Pré-Aquecimento de Grupos Geradores controlados termostaticamente são necessários para partidas rápidas e boa aceitação de carga em equipamentos utilizados em aplicações de emergência ou standby. É importante entender que os aquecedores de líquido de arrefecimento normalmente são projetados para manter o motor aquecido o suficiente para uma partida rápida e confiável e alimentação da carga, e não para aquecer o ambiente onde se encontra o grupo gerador. Assim, além da operação do aquecedor do líquido de arrefecimento sobre o motor, a temperatura do ar ambiente ao redor do grupo gerador deverá ser mantida a um mínimo de 10º C. Se a área em torno do grupo gerador não for mantido nesta temperatura, deverão ser considerados: o uso de combustível de tipo especial ou aquecimento do combustível (para grupos geradores a diesel), aquecedores de alternador, aquecedores de controle e aquecedores de bateria.
Uma falha no Pré-Aqueciment ou uma redução da temperatura ambiente ao redor do motor não evitará necessariamente a partida do motor, mas afetará o tempo para que o motor parta e quão rapidamente a carga poderá ser conectada ao sistema de geração de energia local.
Funções de alarme de baixa temperatura do motor são geralmente adicionadas aos grupos geradores para alertar os operadores sobre a possibilidade de ocorrência deste problema nos sistemas em funcionamento.
Os disposivos de Pré-Aquecimento são um item de manutenção e, portanto, é de se esperar que o elemento de aquecimento (normalmente uma resistencia) deva ser substituído algumas vezes durante a vida da instalação. Para substituir o elemento do aquecedor sem a drenagem completa do sistema de arrefecimento do motor, devem ser fornecidas válvulas de isolamento (ou outros meios) do Pré-Aquecimento.
Os dispositivos de Pré-Aquecimento podem funcionar em temperaturas consideravelmente mais altas do que a temperatura das linhas do líquido de arrefecimento do motor, razão pela qual devem ser usadas mangueiras de silicone de alta qualidade, ou mangueiras trançadas para evitar falha prematura das mangueiras do líquido de arrefecimento associadas com o Pré-Aquecimento. Deve-se tomar cuidado no projeto de instalação do aquecedor do líquido de arrefecimento para se evitar voltas sobre o cabeçote no roteamento da mangueira que possam resultar em bolsões de ar, causando falha de superaquecimento do sistema.
Os aquecedores do líquido de arrefecimento do motor funcionam normalmente quando o grupo gerador não está em operação, razão pela qual os mesmos são conectados à fonte normal de energia. O aquecedor deverá ser desativado sempre que o grupo gerador estiver funcionando.
Isto pode ser feito de várias maneiras, como um interruptor de pressão de óleo, ou pela lógica de controle do grupo gerador.


Aquecedores de Óleo e de Combustível: Para as aplicações onde o grupo gerador será exposto a baixas temperaturas ambientes (menos de –18ºC), também podem ser necessários aquecedores do óleo lubrificante e das linhas e filtro de combustível para evitar que o combustível se torne pastoso.


Aquecedores Anti-condensação: Para aplicações onde o grupo gerador será exposto a alta umidade ou temperaturas que oscilam em torno do ponto de orvalho, devem ser usados aquecedores para o gerador e uma caixa de controle para evitar a condensação. A condensação na caixa de controle, nos circuitos de controle ou no isolamento dos enrolamentos do gerador pode causar corrosão, deterioração dos circuitos e até mesmo curtos-circuitos e falhas prematuras de isolamento.

Sistemas de Partidas de Motores para Grupos Geradores

Basicamente voce poderá encontrar dois tipos de partida para motores de Grupos Geradores. Partida com Baterias ou Partida a ar. Veja abaixo detalhes de ambos.


Partida com Bateria
Os sistemas de partida com bateria de grupos geradores geralmente usam 12 ou 24 volts. Em geral, os grupos geradores menores utilizam sistemas de 12 volts e as máquinas maiores usam sistemas de 24 volts. A imagem ao lado ilustra as conexões típicas da bateria com o motor de partida. Considere o seguinte ao escolher ou dimensionar as baterias e os equipamentos relacionados:
• As baterias devem ter capacidade suficiente (APF, Ampères de Partida a Frio) para fornecer a corrente para o giro do motor, indicada nas especificações do grupo gerador recomendado. As baterias podem ser tanto de chumbo-ácido quanto de níquel-cádmio. As mesmas devem ter sido projetadas para este uso e ter sido aprovadas pelas autoridades locais.
• Um alternador acionado por motor com regulador de voltagem automático integrado é fornecido normalmente para recarregar as baterias durante o funcionamento. Para a maioria dos sistemas de energia através de grupos geradores, um carregador de bateria, tipo líquida, alimentado pela fonte normal de energia, é desejável ou exigido para manter as baterias plenamente carregadas quando o grupo gerador não estiver funcionando. Os carregadores de bateria líquida são exigidos para sistemas standby de emergência.
• As normas geralmente especificam um tempo máximo de carga da bateria. A seguinte regra prática pode ser utilizada para dimensionar os carregadores de baterias auxiliares:

• As normas locais podem exigir aquecedores para manter uma temperatura mínima da bateria de 10ºC se o grupo gerador estiver sujeito a temperaturas muito baixas.
• Os grupos geradores normalmente incluem cabos de bateria e fornecedores podem também oferecer bandejas apropriadas para instalação das baterias.




Distribuição das Baterias de Partida: Se as baterias forem montadas a uma distância do motor de partida maior que o comprimento normal dos cabos, estes deverão ser projetados de acordo com essa distância. A resistência total dos cabos mais as conexões não deverá resultar em uma queda excessiva de voltagem entre a bateria e o motor de partida. As recomendações para o motor são que a resistência total do circuito de partida mais a dos cabos e conexões não exceda 0,00075 ohms para sistemas de 12 volts e 0,002 ohms para sistemas de 24 volts. Veja o seguinte exemplo de cálculo.

Um grupo gerador possui um sistema de partida de 24 VCC, alimentado por duas baterias de 12 volts em série. O comprimento total dos cabos é de 9,52 m, incluindo o cabo entre as baterias. Existem seis conexões de cabos. Calcule a bitola dos cabos necessários como segue:
1. Assuma uma resistência de 0,0002 ohms para o contato do solenóide do motor de partida (RCONTATO).
2. Assuma uma resistência de 0,00001 ohms para cada conexão de cabo (RCONEXÃO), num total de seis.
3. Com base na fórmula que:
• Resistência Máxima Permitida do Cabo
= 0,002 - RCONEXÃO - RCONTATO
= 0,002 – 0,0002 - (6 x 0,00001)
= 0,00174 ohms
4. Confira na figura abaixo as resistências dos cabos AWG (Bitola Americana de Cabos). Neste exemplo, como mostram as linhas pontilhadas, a menor bitola de cabo que pode ser utilizada é 2 cabos No. 1/0 AWG em paralelo.

Partida com Ar Comprimido
Os sistemas de partida do motor com ar comprimido estão disponíveis para alguns grupos geradores maiores. A partida a ar pode ser indicada para algumas aplicações de energia Prime desde que o ar comprimido esteja prontamente disponível. A Figura abaixo mostra um arranjo típico de tubulação para um sistema de motor de partida a ar. 

Considere os itens abaixo para determinar os equipamentos necessários para a instalação de um sistema de partida a ar:
• O fabricante do motor deverá ser consultado quanto à recomendações relativas à bitola da mangueira de ar e o volume mínimo exigido do tanque para cada segundo de partida. O tamanho do tanque dependerá do tempo mínimo de partida necessário. 
• Os tanques de ar (receptores) devem ser equipados com uma válvula de dreno do tipo roscada (outros tipos não são recomendados por serem uma fonte comum de vazamentos de ar). A umidade pode danificar os componentes do motor de partida.
• Todas as válvulas e acessórios do sistema devem ser projetados para a partida a ar de motores diesel.
• As conexões de tubos devem ser do tipo de vedação seca e devem ser feitas com selador de rosca. Não é recomendado uso de fita Teflon pois ela não fixa as roscas adequadamente e é uma fonte de resíduos que podem
obstruir as válvulas.



Nota: As baterias, embora de capacidade muito menor, ainda serão necessárias para o controle do motor e para a monitoração dos sistemas quando for utilizada a partida a ar.

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.

Considereções na instalação de tubulação do Combustível Diesel

Para a correta instalação de um Grupo Gerador de Energia, a tubulação do combustível diesel devem ser construídas em tubo de ferro preto. Os tubos e conexões de ferro fundido ou de alumínio não devem ser utilizados por serem porosos e podem permitir o vazamento do combustível. As tubulações, conexões e tanques de combustível galvanizados não devem ser utilizados porque a camada de galvanização é atacada pelo ácido sulfúrico que se forma quando o enxofre no combustível reage com a condensação no tanque, resultando em detritos que podem obstruir bombas e filtros de combustível. As tubulações de cobre não devem ser utilizadas porque o combustível polimeriza (torna-se espesso) no tubo de cobre durante longos períodos de inatividade e pode obstruir os injetores de combustível. Além disso, as tubulações de cobre são menos resistentes que o ferro preto e, portanto, mais propensas a danos.


Nota: Nunca use tubulações, conexões ou tanques de combustível galvanizados ou de cobre. A condensação no tanque e nas tubulações reage com o enxofre no combustível diesel e produz ácido sulfúrico. A estrutura molecular das tubulações ou tanques de cobre ou galvanizados reage com o ácido e contamina o combustível.


Para as conexões do motor devem ser utilizadas mangueiras flexíveis certificadas para absorver o movimento e a vibração do grupo gerador. A tubulação do tanque diário para o motor deve estar sempre inclinada para baixo desde o tanque até o motor, sem voltas para cima que possam permitir a entrada de ar no sistema.
A tubulação do sistema de combustível deve ser apoiada corretamente para evitar quebras por vibração. Ela não deve ficar próxima a tubos de aquecimento, fiação elétrica ou componentes do sistema de escape do motor. O projeto do sistema da tubulação deve incluir válvulas em locais apropriados para permitir o isolamento dos componentes do sistema para reparos sem a necessidade de se drenar todo o sistema.

Os sistemas de tubulações devem ser inspecionados regularmente quanto a vazamentos e condições gerais. O sistema da tubulação deve ser escorvado antes do funcionamento do motor para remover a sujeira e outras impurezas que possam danificá-lo. O uso de conexões em “T” em vez de cotovelos permite uma limpeza mais fácil do sistema da tubulação.
Os dados do fabricante do motor indicam as restrições máximas de entrada e de retorno do combustível, o fluxo máximo, a alimentação e o retorno, e o consumo de combustível. A figura acima mostra os tamanhos mínimos de mangueiras e tubos para as conexões com o tanque de suprimento ou com o tanque diário quando se encontram a uma distância de 15 metros do grupo e aproximadamente na mesma altura.
O tamanho das mangueiras e tubos deve basear-se no fluxo máximo de combustível e não no consumo. É altamente recomendado que as restrições à entrada e ao retorno sejam verificadas antes que o grupo gerador seja colocado em serviço.