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1. Definição de grupo motor gerador Grupo Motor Gerador (GMG) é um equipamento que possui um motores (Diesel, Gasolina ou Gás) de reconhecida performance, acoplado a um gerador de moderna tecnologia e montado sobre base metálica, com acionamento manual ou automático. Esse equipamento pode ser usado de forma singela ou em paralelo com outros grupos geradores, formando usinas de até 30MVA. O GMG (Figura 1) conta com proteção opcional contra intempéries, possuindo ou não, carenagem silenciada, sendo este, disponível tanto em unidades móveis como estacionárias. Um GMG a diesel, por exemplo, é composto de: - motor diesel; - base horizontal; - radiador; - alternador de energia (gerador solteiro); - bateria; - painel manual de partida com frequencímetro; - voltímetro; - disjuntor; - horímetro; - medidor de temperatura; - tanque combustível; - purificador de ar; - cabine sonorizada com espuma anti-chamas.
Figura 1 - Grupo Motor Gerador
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A característica principal de um GMG é transformar energia mecânica em energia elétrica, com voltagem estável independente da variação de carga e velocidade. A energia elétrica produzida pelo GMG é controlada por instrumentos de medições e diversas proteções, tais como fusíveis, disjuntores, contatores, chaves e o quadro de comando (HEIMER).
1.1. Acionamento de um grupo motor gerador.
Um gerador pode ser acionado por um motor, por uma turbina hidráulica (hidrogeradores), por uma turbina a gás ou a vapor (turbogerador) ou por força eólica, entre outros, produzindo uma corrente alternada (AC) ou corrente contínua (CC). O Grupo Motor Gerador, em particular, é acionado por um motor de combustão movido a diesel, gasolina ou gás.
1.2. Classificação segundo sua aplicação.
Segundo sua aplicação os GMGs podem ser: - Emergência: para suprir a falha da rede elétrica local; - Economia: substituir a rede elétrica local em horários sazonais;
1.3. Razões para o uso de grupo motor gerador (emergência e demanda).
- Para suprir energia em caso de falha no fornecimento da concessionária; - Utilização em teatros, hospitais, shoppings, refinarias, sistemas de telecomunicações; - Confiabilidade; - Tempo de entrada em operação; - Acionamento manual e automático; - Substituir a concessionária em horários de ponta; Comodidade, segurança e confiabilidade são algumas das garantias que um GMG pode oferecer quando uma empresa mais precisarem de energia. Essa necessidade pode durar horas, dias ou mesmo semanas, até que o fornecimento de eletricidade seja estabilizado. Imagine o prejuízo que a falta de energia elétrica causaria em situações como as descritas abaixo: Um parente sendo operado; O sistema de segurança de uma empresa;
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Um show musical em pleno auge; Ou um telejornal em rede nacional;
2.
Princípio de funcionamento dos geradores e dos motores
Motores de geradores funcionam queimando combustível do mesmo jeito que o motor de um carro ou caminhão faz. Esse motor acoplado a um alternador converte energia mecânica em energia elétrica. Assim, nesse curso faremos alguns comentários e explanações sobre motores e geradores de uma forma individual e em grupo.
2.1. Definições de potência elétrica, consumo e rendimento A potência de um equipamento representa a sua capacidade de realizar trabalho. Quanto maior essa potência, mais trabalho pode efetuar em um determinado tempo. Ou seja, potência é definida como a taxa de variação de energia. Ou seja,
. Em eletricidade, considerando-se uma
carga resistiva submetida a uma tensão elétrica instantânea
e percorrida por uma corrente
elétrica . A potência instantânea , absorvida pela carga, é dada pela expressão. Equação 1
A potência elétrica em uma carga monofásica é dividida em duas parcelas conforme a Equação 2. Equação 2 A primeira parcela pulsa em torno do valor médio, sendo sempre positiva (corresponde a potência instantânea que é sempre fornecida a carga e seu valor médio é a potência ativa) e a segunda apresenta valor médio nulo ( corresponde a potência instantânea que é trocada entre carga e fonte e seu valor máximo é a potência reativa). Assim a potência em corrente alternada é expressa pela Equação 3. Equação 3 Em que:
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é a potência aparente dada em VA; é a potência ativa dada em W; é a potência reativa dada em Var. O ângulo , define o fator de potência do circuito
que e pode ser expresso por:
Equação 4 Para o sistema trifásico a potência transmitida a carga é igual a soma das potências instantâneas de cada fase e se as cargas forem equilibradas teremos: Equação 5 Para as cargas ligadas em triângulo ou estrela a potência em função dos valores de linha é: Equação 6 A potência de um motor tem sua capacidade definida em HP (Horsepower) ou CV (Cavalo Vapor). Em consonância coma a definição de potência elétrica, a potência de um motor, indica a quantidade de trabalho que ele é capaz de realizar por unidade de tempo. Podemos entender melhor o significado de potência mecânica através da equação abaixo: Equação 7 Onde: : é a potência mecânica dada em Watts : número de rotação dos motores em rotações por segundo : conjugado (torque) no eixo em newtons-metro.
As normas que definem o desempenho e as potências dos motores são as de origem europeia DIN 6270 e DIN 6271, ou as de origem americanas, ISSO 8528, ISSO 3046, AS 2789 e SAE BS 5514. As normas brasileiras que tratam dos motores são: NBR 06396 e NBR 05477. Essas normas definem parâmetros como, a maior potência efetiva continua limitada (não permite sobrecarga) e não limitada (permite sobrecarga de 10 por cento durante uma hora a cada doze horas), como também indica como as potências e os consumos de combustíveis devem ser
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convertidos para condições atmosféricas particulares. Vale ressaltar que todos os montadores de GMG especificam seus produtos pela potência efetiva continua limitada (intermitente ou de emergência), contrariando as normas técnicas. Assim, na hora de especificar um GMG o usuário deve ter bem claro a sua necessidade e o regime de operação do GMG a ser adquirido. Voltaremos a falar mais de potência elétrica no momento apropriado. Consumo elétrico é a quantidade de potência multiplicado pelo tempo, geralmente medido em KWh. Rendimento é o quanto da energia consumida por um equipamento elétrico foi realmente transformada em trabalho. Assim, quanto maior o rendimento, melhor o aproveitamento de energia pelo equipamento. O rendimento pode ser calculado pela equação abaixo:
Equação 8 Qualquer equipamento elétrico transforma energia elétrica em outras formas de energia com já visto.
2.2. Geradores
O gerador elementar foi inventado na Inglaterra em 1831 por Michael Faraday. Este gerador consistia, basicamente, de um eletroímã que se movimenta dentro de uma espira, provocando o aparecimento de uma f.e.m. Essa movimentação é uma das formas de variação necessária ao surgimento de tensão elétrica. A base física dessa conversão eletromecânica de energia é a variação de fluxo magnético. Com base nisso, podemos definir geradores como máquinas que convertem energia mecânica em energia elétrica utilizando o princípio de conversão eletromecânica explicado acima. Os principais dispositivos que utilizam este princípio são as máquinas rotativas, nas quais as tensões podem ser geradas em enrolamentos ou grupos de bobinas através de três formas básicas: - rotação mecânica dos enrolamentos num campo magnético; - campo magnético girante atravessando um enrolamento; - variação da relutância do circuito magnético devido a rotação de uma das partes do circuito.
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Em qualquer destas formas, o fluxo concatenado com uma bobina específica varia ciclicamente gerando-se uma tensão. Três tipos de máquinas rotativas aparecem como mais importantes: - Máquinas síncronas; - Máquinas de corrente contínua; - Máquinas de indução. Sendo elas motores ou geradores elétricos. Para o nosso estudo, nos deteremos mais aos geradores elétricos, em especial os geradores síncronos, pois os geradores síncronos são responsáveis por praticamente toda energia elétrica utilizada no mundo. De um modo geral, a composição dos geradores depende do tipo de máquina, por exemplo, geradores Weg da linha GTA possuem: - Estator – A carcaça é de aço calandrado e o pacote chapas com sue respectivo enrolamento encontram-se sobre suas nervuras; - Rotor – Acomoda o enrolamento de campo, cujos polos são formados por pacotes de chapas. - Estator e rotor da Excitatriz principal e diodos retificadores girantes - Excitatriz auxiliar e bobina auxiliar; - Placa de identificação – Contem os dados com as características nominais do gerador. - Pintura: pintura de fundo, aplicada por imersão e pintura final, acabamento, realizada após a montagem completa da máquina, ela consiste de uma demão de esmalte sintético aplicado com pistola. Em relação aos geradores síncronos, podemos destacar algumas características para entendimento: a máquina síncrona é um equipamento elétrico de dupla excitação, onde no induzido ou armadura (normalmente o estator) circulam correntes alternadas equilibradas, formando um campo girante; isto é, correntes defasadas no tempo percorrem bobinas defasadas espacialmente. O indutor ou campo (normalmente o rotor) é excitado por corrente contínua, formando um eletroímã. Os dois campos devem girar na mesma velocidade para que seja obtido um conjugado médio não nulo. Desta forma, a velocidade destas máquinas é proporcional à frequência da rede (giram à velocidade síncrona), conforme Equação 9. Não há torque de partida.
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Equação 9
As máquinas síncronas de rotor cilíndrico de alta rotação geralmente são utilizadas em turbogeradores de 2 e 4 polos. O enrolamento de campo é distribuído ao longo de ranhuras, de modo a produzir um campo aproximadamente senoidal de 2 (ou 4) polos. O entreferro é uniforme.
2.2.1. Os geradores síncronos
Uma forma simplificada de um gerador síncrono monofásico de CA é mostrada na Figura 2. Este tipo de máquina, apesar de poder ser construída, não existe na prática. Ela serve apenas para fins didáticos e é chamado gerador elementar. O enrolamento da armadura é constituído de uma única bobina de
espiras que estão concentradas em duas únicas ranhuras diametralmente
opostas na periferia interna do estator. Quando o rotor girar, acionado por um órgão primário, o fluxo magnético através da bobina vai variar e serão induzidas tensões no enrolamento da armadura.
Figura 2 - Gerador síncrono elementar
A seção transversal dos dois lados da bobina é indicada pelas letras
e – . Os condutores
que formam estes dois lados da bobina são paralelos ao eixo da máquina e são ligados em série por conexões nas extremidades, não mostradas na figura. O enrolamento que produz o campo magnético no rotor é alimentado por corrente contínua que é conduzida até ele por meio de escovas de carvão que deslizam sobre anéis coletores. O rotor gira a uma velocidade constante,
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acionado por um órgão primário (uma turbina hidráulica ou a vapor nas centrais hidrelétricas ou térmicas) acoplado mecanicamente ao eixo do rotor. Os caminhos do fluxo magnético estão indicados por linhas tracejadas. A distribuição espacial da indução magnética
no entreferro é mostrada na Figura 3 em
função do ângulo θ ao longo da periferia interna do estator. A forma de onda da indução magnética das máquinas reais pode se aproximar de uma onda senoidal pela conformação adequada da forma das sapatas polares.
Figura 3 - Distribuição espacial da indução magnética (a) forma de onda gerada (b)
A medida que o rotor gira o fluxo magnético associado à onda de indução magnética enlaça a bobina de
espiras do estator induzindo nela uma tensão em função do tempo e com a mesma
forma de onda da distribuição espacial. A tensão induzida passa por um ciclo completo de valores para cada rotação da máquina de 2 polos da Figura 2. A frequência em ciclos por segundo (hertz) é igual à velocidade do rotor em rotações por segundo (RPS). A frequência elétrica está sincronizada com a velocidade mecânica do rotor, donde o seu nome de máquina síncrona. Portanto, em uma máquina síncrona de dois polos o rotor precisa girar a 3600 rotações por minuto (RPM) para produzir tensões e correntes na frequência de 60 Hz. Muitas máquinas síncronas têm mais de dois polos. Como exemplo, a Figura 4 mostra um gerador elementar de 4 polos, também monofásico. As bobinas que criam o campo magnético são ligadas de modo a criar polos alternados NSNS.
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Figura 4 - Gerador elementar de 4 polos
Há dois ciclos completos na distribuição espacial da indução magnética ao longo do entreferro como mostra Figura 5. O enrolamento da armadura agora é constituído de duas bobinas (
)e(
) ligadas em série por conexões feitas nas suas extremidades.
Figura 5 - Distribuição espacial da indução magnética numa máquina de 4 polos
O passo da bobina, distância medida em graus entre os dois lados da bobina, é igual à metade do comprimento da onda de indução magnética. Quando um lado da bobina está sob um polo N, o outro, necessariamente, deve estar sob o polo S e a conexão entre os lados deve ser feita de forma a poder somar as tensões induzidas em cada lado. A tensão induzida passa por dois ciclos completos para cada rotação do rotor. Logo, a frequência de dois polos girando à mesma velocidade.
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é o dobro da frequência da máquina
Quando uma máquina possui mais de dois polos, para entender os fenômenos que ocorrem, basta concentrar a atenção sobre um único par de polos e reconhecer que as mesmas condições elétricas, magnéticas e mecânicas estão presentes em todos os outros pares de polos. Por esta razão é conveniente expressar ângulos em graus elétricos ou radianos elétricos em lugar de falarmos em graus geométricos ou mecânicos. Assim, a distância entre os eixos magnéticos de um polo
e um polo
é igual a 180º elétricos ou π radianos elétricos, independente do número
de polos da máquina. A distribuição da indução magnética numa máquina de
polos
correspondente a um par de polos é igual a 360º elétricos ou radianos elétricos. Como há, comprimentos de onda de indução magnética completos ou ciclos em uma rotação completa, podemos escrever:
Equação 10
Sendo
ângulo elétrico e
ângulo geométrico ou mecânico. A tensão induzida na bobina
de uma máquina de P polos passa por um ciclo completo toda vez que um par de polos passa por ela, isto é,
vezes em cada rotação. A frequência da onda de tensão induzida será então:
Equação 11
Sendo:
, o número de pares de pólos,
a rotação da máquina em RPM e
a
freqüência. A frequência angular ω ou pulsação da onda de tensão induzida é igual a:
Equação 12
Sendo ωm a velocidade mecânica em radianos por segundo. Para a frequência de 60 Hz, a pulsação é igual a 377 radianos por segundo. A relação entre ωm em radianos por segundo e n em RPM é dada por:
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Equação 13
Os rotores mostrados nas na Erro! Fonte de referência não encontrada. e Figura 5 têm olos salientes e enrolamentos concentrados. A Figura 6 mostra, esquematicamente, um rotor de 2 polos não salientes ou polos lisos. O campo magnético é criado por um enrolamento distribuído em ranhuras dispostas de modo a produzir no entreferro uma distribuição espacial da onda de indução magnética a mais próxima possível de uma senoidal. Este tipo de rotor é típico dos geradores síncronos das usinas térmicas, pois as turbinas a vapor que os acionam giram a altas velocidades (3600 e 1800 RPM). As altas velocidades os rotores de polos lisos têm um comportamento dinâmico mais estável do que os de polos salientes. Tais geradores são facilmente identificados por terem diâmetros do estator relativamente pequenos comparados com o seu comprimento. São chamados de turbo-geradores. Numa máquina de polos lisos o entreferro é de espessura constante ao longo de toda a circunferência interna, diferente da máquina de polos salientes, cujo entreferro é estreito na frente das faces polares e mais largo entre os polos.
Figura 6 - Um rotor de 2 polos não salientes ou polos liso
A grande maioria dos geradores é fornecida com terminais dos enrolamentos religáveis de modo a poderem pelo menos fornecer duas tensões diferentes. Os principais tipos de religação de terminais de geradores ou motores assíncronos para o funcionamento em mais de uma tensão são: - Ligação série-paralela; - Ligação estrela-triângulo;
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Como exemplo prático alguns geradores da WEG da linha GTA de máquinas normais para utilização em telecomunicações e aplicações navais, somente em baixa tensão, são acionadas, geralmente, por motores Diesel. - Geradores tipo telecomunicações segue as especificações da norma TELEBRÁS, e são utilizados em grupos diesel para centrais telefônicas, repetidoras, sistemas de rádio, aeroportos e outras cargas críticas. Estes geradores não utilizam escovas, o que reduz a sua manutenção e não introduz interferência eletromagnética. - Geradores para uso naval são projetados e fabricados para atender parâmetros e características técnicas de acordo com as normas afins. O Regulador de tensão é eletrônico e automático. Ele tem por objetivo manter a tensão constante, independente, das variações da carga. Retifica a tensão trifásica proveniente da bobina auxiliar, do estator ou do TAP’s da armadura da máquina principal, levando-a através de um transistor de potência ao enrolamento de campo da excitatriz principal. Possui também circuitos de proteção para assegurar um controle confiável do gerador. Características do ambiente: - O meio refrigerante, na maioria dos casos o ar ambiente, não deve ser superior a 40 graus, pois o enrolamento pode atingir temperaturas prejudiciais a sua isolação. Os geradores que trabalham sujeitos a temperaturas inferiores a -20°C apresentam os seguintes problemas: excessiva condensação e formação de gelo nos mancais, o que provoca o endurecimento das graxas comuns; - A altitude não deve ser superior a 1000m sobre o nível do mar, acima dessa altitude, o gerador apresenta problemas de aquecimento causado pela rarefação do ar e consequentemente a diminuição do seu poder de arrefecimento, que culmina na redução da potência. - Ambientes agressivos como estaleiro, instalações portuárias, indústria química e petroquímica, necessitam de características especiais de acordo com as exigências estabelecidas pelas normas do setor. Grau de proteção: Os invólucros dos equipamentos devem oferecer um determinado grau de proteção. O grau de proteção dos equipamentos elétricos são dados por meio das letras características IP seguidas por dois algarismos.
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- O primeiro algarismo indica o grau de proteção contra a penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental. - 0 – sem proteção; - 1 – corpos estranhos com dimensão acima de 50mm; - 2 – corpos estranhos com dimensão acima de 12mm; - 4 – corpos estranhos com dimensão acima de 1mm; - 5 – Proteção contra o acúmulo de poeiras.
- O segundo algarismo indica o grau de proteção contra a penetração de água no interior do gerador. - 0 – sem proteção; - 1 – pingos de água na vertical; - 2 – pingos de água até a inclinação de 15º com a vertical; - 3 – pingos de água até a inclinação de 60º com a vertical; - 4 – respingos de todas as direções; - 5 – jatos de todas as direções; - 6 – água de vagalhões. A qualificação do gerador em cada grau, no que se refere a cada um dos algarismos, é bem definida através de ensaios padronizados e não sujeita a duplas interpretações. Alguns tipos de proteção mais empregados em casos normais são: IP21, IP 23, P 54 e IP55. Os geradores também devem atender uma norma em relação a vibração das carcaças, dentro de três tipos de balanceamento, norma, especial e reduzido. Os geradores normalmente são balanceados no grau N. O sistema de ventilação dos geradores pode ser: - Aberto: quando o ar circula no interior do gerador e contato direto com as partes aquecidas que devem ser resfriadas. Neste sistema o gerador apresenta uma proteção IP21 ou
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IP23 e possui um ventilador interno acoplado ao eixo, este por sua vez, aspira o ar ambiente e ao passar pelas partes aquecidas é devolvido quente ao meio ambiente. - Fechado: quando não há troca de meio refrigerante com o interior e o exterior da carcaça. A transferência de calor é toda feita na superfície externa do gerador. Podendo ser refrigerado através de trocador de calor ar-ar ou ar-água. Os geradores possuem acessórios como resistência de aquecimento (conta a umidade), termistores e/ou termostatos (proteção térmica). Características de desempenho: Potência nominal: é a potência que o gerador pode fornecer, dentro das características nominais, em regime contínuo. Em outras palavras, é a potência para qual o gerador foi projetado para operação normal. Este conceito está intimamente ligado à elevação de temperatura do enrolamento. O gerador pode acionar cargas de potência bem acima de sua potência nominal, porém se essa sobrecarga for excessiva, o aquecimento normal será ultrapassado e o tempo de vida do gerador será reduzido, ou até mesmo, queimar rapidamente. A potência do gerador é fixada em relação a potência das fontes consumidoras, ou de acordo com a potência do motor de acionamento. - de acordo com a potência da fonte consumidora e conforme já visto anteriormente: Equação 14
Lembrando que: é a potência aparente são: tensão e corrente de linha
Nos catálogos a potência aparente é dada em kVA, sendo válida para os fatores de potência entre 0,8 e 1,0 (indutivos). Se o gerador for conectado a carga com fatores de potência distintos, deve-se determinar a potência aparente total, Equação 15, bem como o fator de potência geral. Equação 15
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Onde: é o componente da potência ativa da fonte consumidora (VA) é a componente da potência reativa da fonte consumidora (VAr)
Para cálculo do fator de potência geral usamos:
Equação 16 - de acordo com a potência do motor de acionamento: Muitas vezes, não é possível conhecer a potência exata da fonte consumidora. Neste caso a potência do gerador é determinada a partir da potência de acionamentos e, é adotado 0,8 como fator de potência. Da potência útil do motor de acionamento, diminuímos as perdas do gerador, para obter a potência ativa que fica nos terminas do gerador.
Equação 17
Onde: é a potência do gerador dada em é a potência do motor acionante dada em é o rendimento do motor dada em Se a potência do motor for dada em cavalo vapor (
), multiplicamos por 0,736 para
obter em Devemos levar em consideração o rendimento dos geradores indicado nos catálogos para fatores de potência entre 0,8 e 1,0. Equação 18
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A potência útil fornecida pelo gerador é menor que a potência acionante, isto é, o rendimento do gerador é sempre inferior a 100%. A diferença entre as duas potências representa as perdas, que são transformadas em calor, as quais aquecem o enrolamento e deve ser dissipada para fora do gerador. O material isolante é afetado por vários fatores, como umidade, vibração, ambientes corrosivos e outros, porém o mais importante é, sem dúvida, a temperatura de trabalho desse material. Um aumento de 8 a 10°C na temperatura de isolação reduz a sua vida útil pela metade. A isolação deve ter uma temperatura de trabalho bem abaixo da temperatura de queima do material que a compõe, um excesso nessa temperatura, aumenta o envelhecimento gradual e ressecamento desse material, contribuindo para perda do seu poder isolante. A experiência mostra que a isolação tem uma duração ilimitada, se a sua temperatura for mantida abaixo de um certo limite. Esse limite depende do tipo de material empregado. Para fins de normalização, os materiais isolantes e os sistemas de isolamento, são agrupados em classe de isolamento, cada qual definida pelo respectivo limite de temperatura. As classes de isolamento utilizadas em máquinas elétricas estão dispostas conforme NBR 7095 e são as seguintes: - Classe A (105°C) - Classe E (120°C) - Classe B (130°C) - Classe F (155°C) - Classe H (180°C) Em geradores as mais comuns são F e H. Queda de tensão: Ao se aplicar a carga no gerador teremos subitamente uma queda de tensão em seus terminais, essa queda depende da reatância do gerador, da corrente, do fator de potência da carga e do tipo de regulação. Os maiores problemas com queda de tensão acontecem na partida de motores de indução.
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Sobrecarga Segundo as normas VDE 530 os geradores síncronos devem fornecer 1,5 vezes a corrente nominal durante 15 segundos. Neste caso, através de sua regulagem, deve-se manter a tensão muito próxima da nominal. Para utilização a bordo, esse tempo aumenta para 2 minutos. No caso da linha Telebrás a sobrecarga admissível é de 1,1 vezes a corrente nominal durante 1 hora. Proteção do gerador - Geradores com regulagem de tensão independente da frequência, acionados com rotações abaixo de 90% de sua rotação nominal, durante um período prolongado, devem ser desligado; - Se o gerador estiver alimentando uma rede, e ocorrer um curto-circuito na mesma, e após o curto, se a tensão da rede cair para 50% da nominal, o gerador deve ser imediatamente desacoplado da rede. Operação em paralelo de geradores Durante um ciclo de operação de um gerador, ele pode ser exigido, ora em sua potência nominal e ora em valores menores que o nominal. Quando o gerador está sendo pouco exigido, o seu rendimento e o da máquina acionante caem. Por esse motivo, entre outros, podemos optar pela operação em paralelo dos geradores. Para essa operação devemos observar: - A tensão do gerador seja igual a tensão da rede; - O ângulo de fase da tensão gerada pelo gerador deve corresponder a da rede; - As frequências dos sistemas devem ser praticamente iguais; - A ordem da sequência de fases nos pontos a ligar deve ser a mesma. Operando em paralelo os geradores devem dividir a carga esta divisão é determinada pelas características do regulador de velocidade da máquina primária.
2.3. Motores Motores são máquinas rotativas destinadas a prover energia mecânica, eles podem ser elétricos ou a combustão, por exemplo.
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As máquinas elétricas rotativas convertem energia mecânica em energia elétrica, ou viceversa. No primeiro caso elas recebem o nome de motores elétricos e, no segundo, como já visto, geradores elétricos. Já os motores a combustão transforma explosão (energia química) em energia mecânica, então, o motor a combustão é uma máquina térmica, ou seja, transforma energia térmica em energia mecânica através da combustão e explosão. Esses motores são chamados de máquinas térmicas a pistão ou motores de combustão interna. Seu objetivo é a obtenção de trabalho através da liberação da energia química da combustão. Os motores a combustão podem ser classificados de várias maneiras, entre as quais podemos citar: - Quanto a sua propriedade do gás na fase de compressão: motores otto e diesel; - Quanto ao ciclo de trabalho: motores 2 e 4 tempos; - Quanto ao movimento do pistão: motores a pistão rotativos ou alternativos; - Quanto ao número de cilindros. - Quanto a disposição dos cilindros: motores a pistão com cilindros em linha, V. L, H.W, em estrela e com cilindros opostos. Dos motores a combustão, daremos destaques aos motores Diesel, por entender que ele é o acionador mais frequente nos GMG.
2.4. Motor a Diesel.
Os motores, a pistão de combustão interna, mais utilizados em GMGs são os motores diesel, como já afirmado na seção anterior. Nos motores otto, a mistura combustível e comburente é preparada fora do motor pelo carburador e injetada no cilindro, nos motores diesel o ar é admitido no cilindro, comprimido, e o combustível é injetado na massa de ar comprimida através de um circuito independente ocasionando assim a inflamação espontânea. Assim o ciclo de trabalho do motor a diesel quatro tempos é: - Admissão; - Compressão; - Injeção, combustão e expansão; - Escape.
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O ciclo de funcionamento do motor diesel é a quatro tempos onde a combustão ocorre com pequena variação de pressão a volume constante sendo sua maior parte desenvolvida a pressão constante. Tal fato é uma característica única dos motores a diesel. Nos motores diesel, a regulação de velocidade é feita a partir da injeção de combustível no motor, tal como é feita nos motores a diesel convencionais. Lembrando, que a regulação da velocidade é fundamental para manter a frequência do grupo gerador constante, independente da variação da carga. Os GMGs a diesel é mito utilizado para potências de até 40MW, apesar de sua limitação de potência, ruído e vibração. Eles são compactos, entram em carga em um tempo muito pequeno, são de fácil operação e apresentam um plano de manutenção de fácil execução. Os sistemas que compões os motores Diesel são: - Sistema de admissão de ar; - Sistema de combustível; - Sistema de lubrificação; - Sistema de arrefecimento; - Sistema de exaustão; - Sistema de partida.
O motor, propriamente dito, é composto de um mecanismo capaz de transformar os movimentos alternativos dos pistões em movimento rotativo da árvore de manivelas, através da qual se transmite energia mecânica aos equipamentos acionados, como, um gerador de tensão alternada (alternador). Os motores Diesel são compostos de: - Bloco de cilindros – Onde encontramos os blocos de cilindros, compostos pelos pistões com anéis de segmento, camisas, bielas, árvore de manivelas e comando de válvulas, com seus mancais e buchas. - Cabeçotes – Funcionam como tampões para os cilindros e acomodam os mecanismos das válvulas de admissão e escape, bicos injetores e canais de circulação do líquido de arrefecimento, podendo ser individuais ou múltiplos. - Cárter – É o reservatório do óleo lubrificante utilizado pelo sistema de lubrificação.
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- Seção dianteira – É a parte dianteira do bloco, onde se alojam as engrenagens de distribuição dos movimentos para os acessórios externos, tais como bomba d’água, ventilador e alternador de carga das baterias. - Seção traseira – Onde encontramos o volante para montagem do equipamento acionado.
Figura 7 - Exemplo de motor Diesel
2.5. Combustão no motor a diesel Os motores de combustão interna são classificados em motores do ciclo Otto e do ciclo Diesel. Os motores do ciclo Otto são aqueles que aspiram ar-combustível preparada antes de ser comprimida no interior dos cilindros. A combustão da mistura é provocada por centelha produzida numa vela de ignição. Os motores do ciclo Diesel são aqueles que aspiram o ar e os comprimem no interior dos cilindros, para só depois, receberem o combustível sob pressão. Quando ocorre o contato do ar com o combustível acontece a combustão por
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autoignição. Os motores Diesel precisam, para essa alto ignição e queima perfeita, de combustíveis de alto ponto de ignição. O óleo Diesel é uma mistura de hidrocarbonetos com ponto de ebulição entre 200 e 360°C, obtido por destilação do petróleo, o seu poder calorífico médio (Calor de combustão) é de 11000 kcal/Kg.
2.6. Lubrificação do motor Diesel O sistema de lubrificação do motor Diesel é dimensionado para operar com um volume de óleo lubrificante de 2 a 3 litros por litro de cilindrada do motor e vazão entre 10 a 40 litros por cavalo-hora, conforme projeto do fabricante. Os componentes básicos do sistema de lubrificação dos motores Diesel são: - Cárter de óleo; - Bomba de circulação forçada, geralmente do tipo engrenagem, acionada pela árvore de manivelas do motor; - Regulador de pressão; - Filtros de fluxo; - Sensores de pressão, manômetros, etc.
Figura 8 - Sistema de lubrificação 2.6.1. Óleos, filtros e trocadores de calor O óleo lubrificante é o responsável pela triplicação da vida do motor atualmente. A característica mais importante do óleo lubrificante é a sua viscosidade. Ela é medida pelo viscosímetro, e de acordo com a sua viscosidade, os óleos são classificados em SAE e API. Os filtros, na maioria dos casos, são do tipo cartucho de papel descartável e devem ser substituídos a cada troca do óleo lubrificante, nos períodos especificados pelo fabricante do motor.
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Figura 9 - Filtros Trocador de calor (ou radiador de óleo) tem a finalidade de transferir o calor do óleo lubrificante, cuja temperatura não pode ser superior a 130°C, para o meio refrigerante (ar ou água). 2.7. Refrigeração (Arrefecimento) O meio refrigerante geralmente é água com aditivo para rebaixar o ponto de congelamento (regiões mais frias) e para proteger contra corrosão. A quantidade do meio refrigerante é pequena ( 3 a 6 litros).Para poder chegar mais rapidamente à temperatura de serviço; eventual reserva é feita no radiador e tanque de expansão.
Figura 10 - Sistema de refrigeração ou arrefecimento A água do sistema de refrigeração do motor deve ser limpa e livre de agentes químicos corrosivos tais como cloretos, e ácidos. A água deve ser mantida levemente alcalina, com PH entre de 8 e 9,5. A água potável pode ser usada no motor. A qualidade da água não interfere no funcionamento do motor, porém a longo prazo pode resulta em danos irreparáveis. Águas com formações sólidas podem obstruir a passagem dificultando as trocas de calor. Água muito ácida pode provocar corrosão eletrolítica entre materiais diferentes. O
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sistema de arrefecimento frequentemente deve ser lavado com produtos químicos indicados pelos fabricantes do motor. 2.8. Componentes elétricos Alguns motores Diesel, especialmente os aplicados em grupos Diesel-geradores, são dotados de um dispositivo elétrico de parada, em geral, um solenoide, que dependendo do fabricante e do tipo do motor, trabalha com alimentação constante ou, em alguns casos, são alimentados somente no momento de parar o motor Diesel. Este dispositivo, na maioria dos grupos geradores, está interligado a outros componentes de proteção, que serão vistos adiante. Há também motores equipados com ventilador acionado por embreagem eletromagnética, que, controlada por um termostato, ligam quando a temperatura da água aumenta. Em relação a carga das baterias, um carregador/flutuador automático alimentado pela rede elétrica local mantém as baterias carregadas durante o tempo em que o motor permanece parado. Quando não se dispões desse recurso a carga das baterias é feita pelo gerador de cargas, que nos motores atuais, são os alternadores (gerador de corrente trifásica dotada de uma ponte retificadora.
2.9.
Potência do motor
A expressão que define a potência do motor pode ser vista na Equação 19.
Equação 19
Em que: é dado em rpm, Se empregarmos
é dado em libras e em Kg e
em pés. O produto
é conhecido como torque.
em metros, utilizaremos então a Erro! Fonte de referência
ão encontrada..
Equação 20
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Lembrando que
.
A potência medida acima é resultado da expansão dos gases de combustão no interior dos cilindros do motor, que impulsiona o pistão fazendo girar a árvore de manivelas contra a resistência oposta pelo freio. Portanto, resulta da pressão exercida sobre a superfície da cabeça do pistão (Pereira, 2009). O diagrama pressão X volume do ciclo do diesel é mostrado na Figura 11, onde é possível visualizar o ciclo de trabalho do motor diesel.
Figura 11 - Ciclo Diesel
Partindo do ponto a, ar é comprimido adiabaticamente (sem troca de calor) até o ponto b, aquecido à pressão constante até c, expandido adiabaticamente até d e novamente resfriado, a volume constante, até a. O trabalho obtido é a área hachurada, com limites abcd. O calor absorvido é fornecido a pressão constante, ao longo da linha bc e o cedido, o que se remove durante da. Não há troca de calor nas transformações adiabáticas ab e cd. Sabemos que potência é a razão do trabalho pelo tempo e que o trabalho é o produto da força pelo deslocamento, assim como, a força é o produto da pressão pela área, pressão essa, que aqui é considerada a pressão média efetiva. Matematicamente reescrevemos a análise acima como:
Sabendo que: número de rotações por cilindro entre dois cursos de expansão (para motores de quatro tempo,
). A relação
será o numero de vezes por minuto que ocorre um curso de
potência ou tempo motor em cada cilindro.
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Equação 21
Como: Equação 22
Podemos reescrever a expressão da potência como:
Por fim: Equação 23
Onde:
A pressão média efetiva é uma variável muito expressiva no julgamento da eficácia com que um motor tira proveito do seu tamanho (cilindrada), sendo, por isso, muito usada para fins de comparação entre motores. O torque, por exemplo, não se presta muito a comparar motores porque depende das dimensões dos motores. A potência, também, não é um bom parâmetro de comparação, pois, além das dimensões do motor, também depende da velocidade de rotação. Assim, num projeto de construção de um motor devemos buscar uma pressão média efetiva elevada. Para se obter rpm e
em
para motores de 4 tempos, quando conhecida a pressão , podemos usar as Equação 24 e a Equação 25.
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em BHP,
em
Equação 24
Equação 25
A medição do consumo de combustível é fundamental no cálculo da eficiência do motor na transformação de energia química em trabalho útil. Para isso é preciso conhecer os valores de massa de combustível consumido, potência medida e tempo. O consumo horário é dado por:
Equação 26 Com o consumo horário medido, sob regime conhecido de carga, pode-se determinar o consumo específico e consequentemente a massa que será calculado pelo produto do volume pela sua densidade. Conforme visto na equação abaixo.
Equação 27
Em que: é a densidade do combustível; é o volume do combustível consumido; é a potência do motor em HP é o tempo O emprego desse parâmetro tem grande aceitação, pois todas as variáveis envolvidas são medidas em unidade padrão de combustível em relação aos
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gerados.
Para os grupos motores geradores é sempre importante saber o consumo específico de combustível em relação ao específico em
gerados. Para calcular esse valor, basta considerar o consumo
do motor e dividir pelo rendimento do alternador.
O rendimento térmico é a relação entre a potência produzida e a potência calorífica entregue, ou seja, é a eficiência de transformação de calor em trabalho, para um ciclo.
Equação 28
Por definição: A potência calorífica do combustível é dada sempre me quantidade de calor em relação à massa. Combinando-se o poder calorífico de
e o consumo específico de combustível
, tem-se: O calor recebido bQ. E o rendimento térmico resultante pode ser visto em.
Equação 29
3.
Princípio de funcionamento do grupo motor gerador.
3.1. Noções de operação dos grupos motores geradores.
3.2. Acoplamento e alinhamento.
É a ligação entre os eixos do alternador e do motor. Ela geralmente é feita por meio de uma acoplamento elástico capaz de absorver pequenos desalinhamentos radiais e axiais, bem como as vibrações provenientes das variações de carga e do desbalanceamento admitido das massas girantes. O alinhamento do centro dos eixos é essencial para o bom funcionamento do equipamento, na medida em que não introduza vibrações e desgastes prematuros dos rolamentos do alternador e dos mancais do motor diesel. O tipo de acoplamento mais comum é o Elco (menor custo e montagem simples). Ele é constituído de 6,8 ou 12 mangas de borracha sobre pinos de aço instalados numa das metades do acoplamento, que e encaixam na segunda metade. Os alternadores modernos são dotados
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de carcaça padrão SAE, que permite montagem monobloco, garantindo a manutenção do alinhamento entre os eixos das máquinas após a montagem. Entretanto a primeira montagem exige a conferência da concentricidade dos eixos em relação às suas respectivas carcaças, para isso usa-se um microcomparador, assegurando assim que não haverá desalinhamento.
Figura 12 - Acoplamento Elco
Figura 13 - Acoplamento elástico
3.3. Componentes de supervisão e controle.
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Os componentes de supervisão e controle são responsáveis por mante o GMG funcionando automaticamente sem a intervenção humana. Caso haja alguma deficiência de funcionamento do sistema, o motor pode sofre sérias avarias, por isso, para prevenir essas falhas os grupos geradores sã dotados de sistemas de proteção e controle, como podemos ver abaixo: - Pressostato de óleo lubrificante: comanda a parada do motor quando a pressão do óleo cair abaixo de um valor predeterminado. - Termostato para água de refrigeração: comanda a parada do motor quando a temperatura do meio refrigerante ultrapassa um valor predeterminado. - Sensor de sobrevelocidade: comanda a parada do motor quando a velocidade ultrapassar, geralmente 20%, do valor nominal. - Sensor de nível do líquido de refrigeração: Utilizado para acionar um dispositivo de alarme, que indicará a necessidade de completar o nível do sistema de refrigeração. - Sensor de ruptura de correia: comanda a parda do motor em caso de ruptura da correia, evitando a elevação da água. - Sensor de frequência: usado para controlar a frequência do gerador e da rede. Nos GMG equipados com partida automática, este comanda as comutações. - Outros: painel de instrumentos, quadro de comandos e sensores de tensão da rede e do grupo.
4.
Instalação do grupo motor gerador.
Nas instalações e serviços em eletricidade, devem ser observadas no projeto, execução, operação, manutenção, reforma e ampliação, as normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes. Assim, também para a instalação de um GMG, devem ser observados os seguintes:
4.1. Proteção contra o risco de contato - Todas as partes das instalações elétricas devem ser projetadas e executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes. - As partes de instalações elétricas a serem operadas, ajustadas ou examinadas, devem ser dispostas de modo a permitir um espaço suficiente para trabalho seguro.
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- As partes das instalações elétricas, não cobertas por material isolante, na impossibilidade de se conservarem distâncias que evitem contatos casuais, devem ser isoladas por obstáculos que ofereçam, de forma segura, resistência a esforços mecânicos usuais. - Toda instalação ou peça condutora que não faça parte dos circuitos elétricos, mas que, eventualmente, possa ficar sob tensão, deve ser aterrada, desde que esteja em local acessível a contatos. - O aterramento das instalações elétricas deve ser executado obedecendo às normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes. - As instalações elétricas que estejam em contato direto ou indiretas com a água e que possam permitir fuga de corrente devem ser projetadas e executadas, obedecendo às normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes, em especial quanto à blindagem, estanqueidade, isolamento e aterramento.
4.2. Proteção do trabalhador no serviço de instalação - No desenvolvimento de serviços em instalações elétricas, devem ser previstos Sistemas de Proteção Coletiva - SPC, através de isolamento físico de áreas, sinalização, aterramento provisório e outros similares, nos trechos onde os serviços estão sendo desenvolvidos. - Quando, no desenvolvimento dos serviços, os sistemas de proteção coletiva forem insuficientes para o controle de todos os riscos de acidentes pessoais, devem ser utilizados equipamentos de Proteção Coletiva - EPC e Equipamentos de Proteção Individual - EPI, tais como varas de manobra, escadas, detectores de tensão, cintos de segurança, capacetes e luvas, observadas as prescrições previstas nas normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes. - As ferramentas manuais utilizadas nos serviços em instalações elétricas devem ser eletricamente isoladas, merecendo especiais cuidados as ferramentas e outros equipamentos destinados a serviços em instalações elétricas energizadas. 4.2.1. Procedimentos Os grupos geradores não devem operar com carga muito abaixo da sua capacidade nominal, sob risco de trazer danos ao motor e também reduzir sua vida útil. Os motores diesel são projetados e seus componentes internos normalmente dimensionados para condições de carga próximas da nominal, ocasião em que seus sistemas internos atingem
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temperaturas cujas dilatações térmicas permitem vedações mais eficientes, como é o caso dos anéis de vedação dos cilindros do motor. Com cargas reduzidas, os sistemas de água de arrefecimento, óleo lubrificante e outros, trabalham em temperaturas mais baixas, caracterizando uma anomalia às condições do equipamento. Muito embora dar-se ênfase de que cargas inferiores a 30% são proibitivas, outras cargas reduzidas, mesmo que superiores a indicada, igualmente podem implicar nos seguintes problemas: - maior consumo específico de óleo lubrificante - maior consumo específico de óleo combustível - surgimento de óleo na tubulação de gases de descarga - desgaste prematuro de anéis e espelhamento de camisas Os riscos de problemas e intensidade dos desgastes no motor, estarão diretamente associados ao tempo de operação que o grupo gerador ficar submetido a estas condições de baixa carga. Em particular, além de danos ao motor, a operação com baixa carga também pode provocar acúmulo de óleos não queimados pelo motor no interior do silencioso da tubulação de gases de descarga. Esta situação pode trazer risco de explosão ao silencioso, caso o motor passe a operar com cargas elevadas e consequentes altas temperaturas no interior desse acessório. - Durante a construção ou reparo de instalações elétricas ou obras de construção civil, próximas de instalações sob tensão, devem ser tomados cuidados especiais quanto ao risco de contatos eventuais e de indução elétrica. • Quando forem necessários serviços de manutenção em instalações elétricas sob tensão, estes deverão ser planejados e programados, determinando-se todas as operações que envolvam riscos de acidente, para que possam ser estabelecidas as medidas preventivas necessárias. - Toda ocorrência, não programada, em instalações elétricas sob tensão deve ser comunicada ao responsável por essas instalações, para que sejam tomadas as medidas cabíveis. • É proibido acesso e permanência de pessoas não autorizadas em ambientes próximos a partes das instalações elétricas que ofereçam riscos de danos às pessoas e às próprias instalações. - Os serviços de manutenção ou reparo em partes de instalações elétricas que não estejam sob tensão, só podem ser realizados quando as mesmas estiverem liberadas. - Entende-se por instalação elétrica liberada para estes serviços, aquela cuja ausência de tensão pode ser constatada com dispositivos específicos para esta finalidade.
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-Para garantir a ausência de tensão no circuito elétrico, durante todo o tempo necessário para o desenvolvimento destes serviços, os dispositivos de comando devem estar sinalizados e bloqueados, bem como o circuito elétrico aterrado. - Os serviços de manutenção e/ou reparos em partes de instalações elétricas, sob tensão, só podem ser executados por profissionais qualificados, devidamente treinados, em cursos especializados, com emprego de ferramentas e equipamentos especiais. Observar os requisitos tecnológicos e as prescrições previstas nas normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes. - As instalações elétricas devem ser inspecionadas por profissionais qualificados, designados pelo responsável pelas instalações elétricas nas fases de execução, operação, manutenção, reforma e ampliação. - Devem ser colocadas placas de aviso, inscrições de advertência, bandeirolas e demais meios de sinalização que chamem a atenção quanto ao risco das instalações elétricas sob tensão, sujeitas a risco de contato durante os trabalhos de reparação, ou sempre que for julgado necessário.
Os localizados próximos as partes elétricas expostas, não devem ser utilizados como passagem. - É proibido guardar objetos estranhos próximos às partes condutoras da instalação. - Devem ser utilizados cordões elétricos alimentados por transformador de segurança ou por tensão elétrica não superior a 24 volts quando da realização de serviços em locais úmidos ou encharcados, bem como quando o piso oferecer condições propícias para condução de corrente elétrica.
4.3. Segurança 4.3.1. Situações de emergência - Os equipamentos automáticos são providos de Botoeira/Botão de Emergência e deverão ser prontamente acionados, por pessoal responsável em casos de emergência. - Os equipamentos automáticos também são providos de controladores lógicos programáveis que monitoram a performance do equipamento. Em caso de funcionamento irregular do equipamento, automaticamente ocorrerá seu desligamento. - Os equipamentos manuais são providos de Botões de Parada ou Chave, que deverão ser prontamente acionados por pessoal responsável em casos de emergência.
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4.3.2. Equipamentos de Proteção Individual (EPI) Devem ser utilizados quando da instalação, entrega técnica, limpeza, manutenção ou movimentação do(s) grupo(s) gerador(es), seja por parte do cliente ou de funcionário da instaladora os equipamentos de proteção aplicáveis a cada situação. Uma sugestão em forma de tabela pode ser FIGUARA TAL
Figura 14 - FIGURA TAL FONTE MANUAL STEMAC
4.4. Vibração e ruído, arrefecimento e condições de correção das influências externas. 5.
Manutenção de grupo motores geradores 5.1. Manutenção preventiva. Consiste na verificação periódica das condições do equipamento, seguindo recomendações do fabricante, de forma a manter uma boa condição de funcionamento. Na tabela abaixo apresentamos um exemplo de plano de manutenção preventiva:
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Figura 15 - Plano de manutenção preventiva
5.2. Proteção do gerador e procedimentos de segurança. 5.2.1. Instalações Proteção contra o risco de contato Todas as
partes das
instalações
elétricas
devem
ser
projetadas
e
executadas de modo que seja possível prevenir, por meios seguros, os perigos de choque elétrico e todos os outros tipos de acidentes.
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As
partes de
instalações
elétricas
a
serem operadas, ajustadas ou
examinadas, devem ser dispostas de modo a permitir um espaço suficiente para trabalho seguro. As
partes das
instalações
elétricas,
não
cobertas por material isolante, na
impossibilidade de se conservarem distâncias que evitem com tatos casuais, devem ser isoladas por obstáculos que ofereçam, de forma segura, resistência a esforços mecânicos usuais. Toda instalação
ou
peça
condutora
que
não faça parte dos
circuitos
elétricos, mas que, eventualmente, possa ficar sob tensão, deve ser aterrada, desde que esteja em local acessível a contatos. O aterramento das
instalações
elétricas
devem ser
executado
obedecendo
às
normas técnicas oficiais estabelecidas pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes. As
instalações
elétricas
que
estejam
em
contato direto ou indiretas
com a água e que possam permitir fuga de corrente devem ser projetadas e executadas, obedecendo às normas técnicas oficiais estabelecidas pelos 5.2.2. Proteção do trabalhador No previstos
desenvolvimento
de
serviços
em
instalações elétricas, devem ser
Sistemas de Proteção Coletiva - SPC, através de isola mento físico de áreas,
sinalização, aterramento provisório e outros similares, nos trechos onde os serviços estão sendo desenvolvidos. Quando,
no
desenvolvimento
dos
serviços, os sistemas de proteção coletiva
forem insuficientes para o controle de todos os riscos de acidentes pessoais, devem ser utilizados Equipamentos de Proteção Coletiva - EPC e Equipamentos de Proteção Individual EPI, tais como varas de manobra, escadas, detectores de tensão, cintos de segurança, capacetes
e
luvas,
observadas
as
prescrições previstas nas normas técnicas oficiais
estabelecidas pelos órgãos competentes e, na falta destas, as normas internacionais vigentes.
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As
ferramentas manuais
devem ser eletricamente
utilizadas
nos
serviços em instalações elétricas
isoladas, merecendo especiais cuidados as ferramentas e outros
equipamentos destinados a serviços em instalações elétricas sob tensão. 5.2.3. Procedimentos Os grupos geradores não devem operar com carga muito abaixo da sua capacidade nominal, sob risco de trazer danos ao motor e também reduzir sua vida útil. 5.2.4. Situações de emergência Os
equipamentos automáticos
são
providos de Botoeira/Botão de Emergência e
deverão ser prontamente acionados, por pessoal responsável em casos de emergência. Os
equipamentos automáticos
também
são providos de controladores lógicos
programáveis que monitoram a performance do equipamento. Em caso de funcionamento irregular do equipamento, automaticamente ocorrerá seu desligamento. Os
equipamentos manuais
são
providos
de Botões de Parada ou Chave,
que deverão ser prontamente acionados por pessoal respon sável em casos de emergência. 6.
Considerações na Rede: a. Capacitores na rede. É comum, em instalações elétricas, a existência de banco de capacitores nos circuitos de carga para correção de fator de potência. Assim, quando o grupo gerador assumir a carga, devese ter o cuidado para que ele não venha atender, num primeiro instante apenas ao banco de capacitores, por eles causarem uma sobre excitação no gerador, abalando dessa forma, a regulagem da tensão. b. Aterramento. A carcaça do gerador deverá ser interligada à malha de aterramento disponível. A barra de terra da USCA deverá ser interligada à malha de aterramento disponível. A base metálica dos GMG’S são interligadas a barra de terra da USCA/QTA. Em instalações com transformadores elevadores estrela/triângulo o neutro dos geradores deveram ser aterrados e não interligados aos primeiros.
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Em instalações de grupos em paralelo com transformadores elevadores, os neutros dos geradores deverão ser interligados entre eles e aterrados e não interligados aos primeiros. Estas ligações devem ser efetuadas utilizando-se cabos de cobre nu na bitola especificada em tabela fornecida pelo fabricante. Por fim, leitos, eletrocalhas, cabos blindados e eletrodutos metálicos devem ser aterrados em suas duas extremidades (quadro/equipamentos).
c.
Para-raios
Usado em regiões muito propensas a distúrbios atmosféricos, é recomendável a instalação de para-raios de baixa tensão e supressores de surto (varistores), na entrada da rede da chave de transferência. d. Fusíveis Quando existirem, podem estar instalados na bazeta de proteção do alternador, e são do tipo anti-vibração, o manual do fabricante deve ser consultado para maiores detalhes e procedimentos de substituição. 7.
Identificação do motores A identificação fica em uma placa, montada geralmente no bloco do moto, onde podemos encontrar o tipo do moto, o número do motor, ponto de bomba e a folga de válvulas à frio. Exemplos motores MWN usados em grupos da STEMAC D 229/3 D 229/6 TD 229 – EC/6 D = diesel T = tubo comprimido 229 é o número da série 3,4,6 é o número de cilindros EC = combustão econômica.
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8.
Telecomando Os GMGs possuem módulos que foram projetados para possibilitar ao operador partir e
parar o gerador e, se necessário, transferir a carga para o gerador de forma manual ou automática. Em modo automático os módulos eles irão comandar a partida e parada do grupo gerador, a partir da disponibilidade da fonte principal (normalmente a rede da concessionária de energia). O operador tem também a facilidade de visualizar todos os parâmetros operacionais do sistema através do display LCD. Alguns desses módulos monitoram o motor, indicando todas as condições operacionais. Em caso de falha, será emitido um alarme sonoro e o motor será desligado automaticamente. O módulo irá informar a real causa da falha através no display LCD. Alguns GMGs utilização software de configuração para PC (Configuration Suite) permite a configuração das sequências de operação, temporizadores e alarmes. Além disso, podem possuir, editor de configuração integrado ao módulo permite o ajuste destas informações. Esses módulos, geralmente, são acomodados em um gabinete plástico resistente projetado para a montagem na parte frontal do painel. Todas as conexões são realizadas por meio de plugues e soquetes.
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9.
Normas brasileiras relativas aos grupos motores geradores. - VDE 0530 – Máquinas elétricas girantes (Especificações e características de ensaio); - NBR 5117 – Máquinas Síncronas (Especificações); - NBR 5052 – Máquinas síncronas (Método de ensino); - IEC e NBR 6146 – Define os graus de proteção dos equipamentos elétricos; - IEC 39.9 e NBR -3:02.8-001 especificam limites máximos de nível de ruído, em decibéis; - DIN 45665 – Norma em relação a vibração dos equipamentos;. - NBR 7095 – Norma que relaciona as classes de isolamento dos materiais utilizados em
máquinas elétricas.
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