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UNIVERSIDADE VALE DO RIO DOCE FACULDADE DE ENGENHARIA CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

Filipe Américo de Brito Vítor Gabriel Miranda Freitas Glauco Henriques de Oliveira Paulo Lucas Souza Santos Rafael Carlos Barbosa Sant’Ana

IMPLEMENTAÇÃO DE GRUPO GERADOR A DIESEL

Governador Valadares 2012


FILIPE AMÉRICO DE BRITO VÍTOR GABRIEL MIRANDA FREITAS GLAUCO HENRIQUES DE OLIVEIRA PAULO LUCAS SOUZA SANTOS RAFAEL CARLOS BARBOSA SANT’ANA

IMPLEMENTAÇÃO DE GRUPO GERADOR A DIESEL

Monografia para obtenção do grau de bacharel em

Engenharia

Elétrica,

apresentada

à

Faculdade de Engenharia da Universidade Vale do Rio Doce. Orientadora: Luciane Mira Co-Orientador: Claudio Humberto

Governador Valadares 2012


FILIPE AMÉRICO DE BRITO VÍTOR GABRIEL MIRANDA FREITAS GLAUCO HENRIQUES DE OLIVEIRA PAULO LUCAS SOUZA SANTOS RAFAEL CARLOS BARBOSA SANT’ANA

IMPLEMENTAÇÃO DE GRUPO GERADOR A DIESEL

Monografia apresentada como requisito para obtenção do grau de bacharel em Engenharia Elétrica pela Faculdade de Engenharia da Universidade Vale do Rio Doce.

Governador Valadares, ____ de ___________________ de _______. Banca Examinadora: ________________________________________________________ Prof. Antônio José H. Schelb Universidade Vale do Rio Doce ________________________________________________________ Prof. Cláudio Humberto Universidade Vale do Rio Doce ________________________________________________________ Prof. Elias Samor Universidade Vale do Rio Doce


Dedicamos este trabalho, primeiramente a Deus pela força nessa longa caminhada, aos nossos pais, esposas e namoradas pelo incentivo e apoio e aos nossos mestres pela dedicação e conhecimento compartilhado.


AGRADECIMENTO(S)

Ao finalizarmos este trabalho, queremos trazer os nossos sinceros agradecimentos a todos aqueles que contribuíram para sua construção. Agradecemos primeiramente a Deus, Todo Poderoso, que nos guiou durante todo esse percurso, dando-nos sabedoria para desempenhar nossas atividades. Aos nossos familiares pelo carinho, força, compreensão, incentivo e por nos terem dado todo suporte necessário para que tudo desse certo. Aos nossos professores e orientadores Claudio Humberto J. de Sousa e Luciane Cardoso Mira, exemplo de competência profissional, que nos acolheu e orientou com carinho e entusiasmo, dando as coordenadas de como executar nosso trabalho, nos apoiando e ajudando em nosso crescimento. Obrigado pela dedicação e auxílio. À STEMAC Grupos Geradores S/A, que nos recebeu em sua fábrica, transmitindo todo o conhecimento necessário para o desenvolvimento deste trabalho, e aos seus profissionais que contribuíram para a conclusão do mesmo. Ao Supermercado Coelho Diniz, que nos permitiu fundamentar nosso projeto, dando-nos livre acesso à informações e nos apoiando em nossa formação acadêmica. A todos, nosso muito obrigado!


“O segredo do sucesso não é tentar evitar os problemas nem se esquivar ou se livrar deles, mas crescer pessoalmente para se tornar maior do que qualquer adversidade”. T. Harv


RESUMO Em vista da necessidade de suprimento energético que exige o mercado atual, visando a economia e a qualidade de fornecimento de energia elétrica, onde uma falha ou interrupção pode comprometer toda uma linha de produção de uma grande empresa ou desligar os aparelhos de um hospital, por exemplo, esse projeto apresenta uma solução que atenda esses consumidores. Usando como exemplo prático de implantação de gerador estacionário a diesel, no Supermercado Coelho Diniz localizado em Coronel Fabriciano foi dimensionado dois grupos geradores de 700 kVA cada, que atuarão como emergência para que, se caso faltar energia da concessionária, ele entre suprindo a falta da mesma sem interrupção do processo logístico. E também atuará nos horários de ponta, onde o consumo de energia elétrica atinge os maiores picos, e o preço do kW/hora da concessionária pode chegar até 9 vezes mais caro que no horário comum, gerando economia ao consumidor que pode produzir sua própria energia nesses horários. Esse projeto apresenta as etapas de implementação de um Grupo Gerador diesel, que se inicia no planejamento, estudo de viabilidade, negociação e execução. O estudo deste projeto demonstra o custo-benefício de ser auto gerador e possuir energia elétrica com confiabilidade e segurança para os mais diversos segmentos. Palavras-chave: Economia de energia. Grupo Gerador. Concessionária. Custobenefício. Planejamento. Viabilidade. Negociação. Execução.


ABSTRACT This project presents a solution which is aimed at the saving and quality of power supply, avoiding failure or interruption that can jeopardize services such as an entire production line of a large company or the disconnecting of devices in a hospital. An example of practical implementation is the stationary diesel generator at Coelho Diniz Supermarket located in Coronel Fabriciano, where two groups of generators of 700 KVA each will act in an emergency in case the utility power fails, supplying electricity without interfering with the logistics process. And it will also act in peak hours, when electricity consumption reaches its highest peaks, and the price of KW / hour can be up to 9 times more expensive than the regular time, which may generate savings to those consumers that can produce their own energy during these hours. This project presents the implementation steps of a diesel generator, which covers the planning, viability studies, negotiation and execution. This project demonstrates the cost-benefit of self generating electricity and the reliability and safety of having this kind of energy for different segments. Keywords: Energy saving. Generator group. Electric utility. Cost-benefit. Planning. Viability. Negotiation. Execution.


LISTA DE ILUSTRAÇÕES Desenho 1 - Projeto da Sala Acústica (Corte A-A) .................................................... 43  Desenho 2 - Projeto Sala Acústica (Planta Baixa) .................................................... 43  Desenho 3 - Posicionamento do tanque e alimentações .......................................... 54  Desenho 4 - Instalação utilizando float tank .............................................................. 56  Desenho 5 - Tanque suspenso com alimentação direta ........................................... 56  Diagrama 1 - Stemac View Lite ................................................................................. 39  Diagrama 2 - Stemac View Plus ................................................................................ 40  Diagrama 3 - Stemac View Web ............................................................................... 40  Diagrama 4 - Stemac View SMR ............................................................................... 41  Diagrama 5 - Diagrama de Blocos: Sistema de Controle Convencional ................... 48  Diagrama 6 - Diagrama de Blocos: Sistema de Controle Inteligente......................... 49  Diagrama 7 - Chave by-pass ..................................................................................... 60  Diagrama 8 - Sistema Singelo ................................................................................. 100  Diagrama 9 - Sistema Paralelo................................................................................ 101  Equação 1 - Calculo de Rendimento do GMG .......................................................... 36  Figura 1 - Analisador de energia RE6000 ................................................................. 21  Figura 2 - Relação Geral de Cargas .......................................................................... 24  Figura 3 - Cálculo da Demanda Máxima ................................................................... 25  Figura 4 - Gerador em Contêiner Acústico ................................................................ 44  Figura 5 - Controlador DSE8610 ............................................................................... 52  Figura 6 - Controlador DSE8660 ............................................................................... 53  Figura 7 - Tanque de combustível ............................................................................. 53  Figura 8 - Foto de um tanque diesel alimentando GMG ............................................ 58  Figura 9 - Chave ByPass........................................................................................... 59  Figura 10 - Chave ByPass (detalhe) ......................................................................... 59  Figura 11 - Respiro do Cárter do Motor ..................................................................... 79  Figura 12 - Segmento Elástico .................................................................................. 79  Figura 13 - Sustentação do Escape .......................................................................... 80  Figura 14 - Regulador de Tensão.............................................................................. 88  Figura 15 - Regulador de Tensão.............................................................................. 89  Figura 16 - Regulador de Tensão.............................................................................. 89  Figura 17 - Regulador de Tensão.............................................................................. 90  Figura 18 - Sensor PT100 ......................................................................................... 91  Figura 19 - Disjuntor Motorizado ............................................................................... 93  Figura 20 - Contatores de Transferência ................................................................... 94  Figura 21 - Retificador ............................................................................................... 94  Figura 22 - Alternador ............................................................................................... 96  Gráfico 1 - Forma de onda com 2,04% de Distorção Harmônica .............................. 28  Gráfico 2 - Forma de onda com 15,71% de distorção harmônica ............................. 28  Gráfico 3 - Fator de Desvio ....................................................................................... 29  Gráfico 4 - Amplitude de Desvio ................................................................................ 29  Gráfico 5 - Transiente de Tensão .............................................................................. 31  Gráfico 6 - Rendimento de Alternadores ................................................................... 36 


Gráfico 7 - Representação Senoidal de Sincronismo ................................................ 99 


LISTA DE TABELAS Tabela 1 - Cálculo da Demanda ................................................................................ 25  Tabela 2 - Cálculo de Potência do Gerador .............................................................. 26  Tabela 3 - Características de um controlador utilizado em um Sistema de Controle Inteligente .................................................................................................................. 50  Tabela 4 - Alturas Manométricas............................................................................... 55  Tabela 5 - Tarifa Consumidores A4........................................................................... 65  Tabela 6 - Cálculo Tarifa Tipo Convencional............................................................. 65  Tabela 7 - Cálculo Tarifa Tipo Verde......................................................................... 66  Tabela 8 - Cálculo Tarifa Tipo Azul ........................................................................... 66  Tabela 9 - Resumo das Três Tarifações ................................................................... 67  Tabela 10 - Método de Instalação ............................................................................. 70  Tabela 11 - Seção Nominal dos Condutores ............................................................. 71  Tabela 12 - Forma de Agrupamento ......................................................................... 71  Tabela 13 - Seção Reduzida do Condutor Neutro..................................................... 72  Tabela 14 - Valores Resistivos para Temperatura do Sensor PT100 ....................... 91 


LISTA DE SIGLAS ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas ANEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica CA – Corrente Alternada CCG1 – Chave de Conexão do Gerador 1 CCG2 – Chave de Conexão do Gerador 2 CGR – Chave de Grupo CLP – Controlador Lógico Programável COS – Cosseno CRD – Chave de Rede CV – Cavalo Fdev – Fator de Desvio GMG – Grupo Motor-Gerador GPRS – General Packet Radio Service HP – Horse Power Iac – Corrente Alternada Icc – Corrente Contínua IHM – Interface Homem Máquina ISO – International Organization for Standardization kVA – Kilo Volt-ampère kVAr – Kilo Volt Amper Reativo kW – Kilo Watt MTBF – Mean Time Between Failure MVA – Mega Volt-ampère NBR – Norma Brasileira Óleo BPF – Óleo Baixo Ponto de Fluidez PC – Personal Computer PID – Proportional Integral Derivative QGBT – Quadro de Transferência de Baixa Tensão QTA – Quadro de Transferência Automático SMR – Sistema de Monitoramento Remoto SPP – Sistema de Paralelismo Permanente SPP – Sistema de Paralelismo Permanente STD – Sistema de Transferência em Degrau STD – Sistema de Transferência em Degrau STR – Sistema de Transferência em Rampa STR – Sistema de Transferência em Rampa ULBRA – Universidade Luterana do Brasil USB – Universal Serial Bus USCA – Unidade de Supervisão de Corrente Alternada UTR – Unidade de Transferência VA – Volt-ampère Vac – Tensão Alternada VBE – Tensão Base-emissor Vcc – Tensão Contínua Vpico – Tensão de Pico Vrede – Tensão de Rede W – Watts


SUMÁRIO

1

INTRODUÇÃO ................................................................................................... 15

2

GRUPO MOTOR-GERADOR (DEFINIÇÃO) ...................................................... 17

3

METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO ...................................................... 20

3.1 ENGENHARIA DE CAMPO ................................................................................ 20 3.2 ENGENHARIA DE PLANEJAMENTO................................................................. 21 3.2.1 Análise das Cargas ....................................................................................... 22 3.2.1.1 Quadro de Cargas ........................................................................................ 22 3.2.1.2 Cálculo de Demanda .................................................................................... 25 4

DIMENSIONAMENTO DO GERADOR .............................................................. 26

4.1 CÁLCULO ........................................................................................................... 26 4.2 CONSIDERAÇÕES ............................................................................................ 26 4.2.1 Cargas Súbitas .............................................................................................. 27 4.2.2 Distorção harmônica .................................................................................... 27 4.2.3 Fator de desvio ............................................................................................. 28 4.2.4 Modulação de Tensão .................................................................................. 30 4.2.5 Desequilíbrio Angular................................................................................... 30 4.2.6 Desbalanceamento de Tensão .................................................................... 30 4.2.7 Transiente de Tensão ................................................................................... 30 4.2.8 Tolerância de Tensão ................................................................................... 31 4.3 ESCOLHA DO GERADOR ................................................................................. 31 5

DIMENSIONAMENTO DO MOTOR ................................................................... 33

5.1 SISTEMAS QUE CONSTITUEM O MOTOR DIESEL ......................................... 33 5.1.1 Pré-aquecimento ........................................................................................... 33 5.1.2 Sistema de Gerenciamento de Combustível .............................................. 33 5.1.3 Sistema de Arrefecimento............................................................................ 33 5.1.4 Sistema de Exaustão .................................................................................... 34 5.1.5 Sistema Anti-vibração .................................................................................. 34 5.1.6 Sistema de Admissão de Ar......................................................................... 34 5.2 CÁLCULO ........................................................................................................... 35 6

COMPONENTES DE SUPERVISÃO E CONTROLE ......................................... 38

6.1 INTERAÇÃO VIA IHM ......................................................................................... 38 6.2 INTERAÇÃO VIA SUPERVISÓRIO .................................................................... 38


6.2.1 Stemac View Lite .......................................................................................... 39 6.2.2 Stemac View Plus ......................................................................................... 39 6.2.3 Stemac View Web ......................................................................................... 40 6.2.4 Stemac View SMR ......................................................................................... 41 6.2.5 Stemac View Custom.................................................................................... 41 7

VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO ................................................................... 42

7.1 ESPAÇO FÍSICO ................................................................................................ 42 7.1.1 Sala Acústica ................................................................................................ 42 7.1.2 Contêiner Acústico ....................................................................................... 44 7.2 ACÚSTICA DA SALA .......................................................................................... 44 7.3 QUANTIDADES DE GRUPOS GERADORES .................................................... 44 7.4 TIPOS DE TRANSFERÊNCIA ............................................................................ 45 7.4.1 Sistema de Transferência em Rampa (STR) ............................................... 45 7.4.2 Sistema de Transferência em Degrau (STD) .............................................. 45 7.4.3 Sistema de Paralelismo Permanente (SPP) ................................................ 46 7.5 CAIXAS DE TRANSFERÊNCIA .......................................................................... 46 7.6 TECNOLOGIAS DO CONTROLADOR ............................................................... 47 7.6.1 Sistema Inteligente para Controle, Supervisão e Gerenciamento ............ 47 7.6.1.1 Convencional ................................................................................................ 47 7.6.1.2 Pseudo-Inteligente ........................................................................................ 48 7.6.1.3 Inteligente ..................................................................................................... 49 7.6.2 Definição dos Controladores ....................................................................... 52 7.7 ARMAZENAMENTOS DE COMBUSTÍVEL ........................................................ 53 7.7.1 Tanque Diário ................................................................................................ 53 7.7.2 Tanque Principal ........................................................................................... 57 7.7.2.1 Tanques Aéreos ........................................................................................... 57 7.7.2.2 Tanques Subterrâneos ................................................................................. 57 7.8 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E MANUTENÇÃO AUXILIAR (BY-PASS OU CHAVE HOLEC) ....................................................................................................... 58 7.8.1 Representação Diagrama Unifilar ............................................................... 60 8

DEFINIÇÕES DO GMG - SUPERMERCADO COELHO DINIZ DE CORONEL

FABRICIANO ............................................................................................................ 61 8.1 CLASSE DE PROTEÇÃO IP 21 ......................................................................... 61 9

CUSTO-BENEFÍCIO........................................................................................... 64


9.1 CUSTO DOS GERADORES ............................................................................... 64 9.2 TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA ................................................................... 64 9.3 CÁLCULO TARIFÁRIO ....................................................................................... 65 9.4 COMPRA DO EQUIPAMENTO .......................................................................... 67 10 EMPRESA ESPECIALIZADA PARA INSTALAÇÃO ......................................... 68 10.1 PROJETO DE INSTALAÇÃO ........................................................................... 68 10.1.1 Layout e Dimensionamento da Sala............................................................ 68 10.1.2 Disposição dos Equipamentos .................................................................... 69 10.1.3 Dimensionamentos Elétricos....................................................................... 69 10.1.4 Layout das Eletrocalhas, Esteiras, Leitos, Tubulações e Outros ............. 72 10.1.5 Orientar a Construção da Sala Caso a Mesma Não Exista ....................... 73 10.2 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA INSTALAÇÃO ......................................... 73 11 RECEBIMENTO DO GRUPO GERADOR.......................................................... 74 11.1 CONFERÊNCIA DE TODOS OS EQUIPAMENTOS ........................................ 74 11.2 DESLOCAMENTO DO EQUIPAMENTO PARA SALA DO GERADOR ............ 74 11.3 GARANTIAS DO EQUIPAMENTO ................................................................... 75 12 MONTAGEM E INSTALAÇÃO DA SALA E EQUIPAMENTOS ........................ 76 12.1 MONTAGEM ..................................................................................................... 76 12.2 INSTRUÇÃO DOS PROCEDIMENTOS DE MONTAGEM ............................... 76 12.3 DESEMBALAGEM ............................................................................................ 77 12.4 INSTALAÇÃO ................................................................................................... 77 12.5 SISTEMA DE COMBUSTÍVEL.......................................................................... 78 12.6 RESPIRO DO CÁRTER .................................................................................... 78 12.7 TUBULAÇÃO DE ESCAPAMENTO.................................................................. 79 12.7.1 Utilização Correta do Segmento Elástico ................................................... 79 12.7.2 Sustentação do Escape................................................................................ 80 12.8 MATERIAIS UTILIZADOS NA INSTALAÇÃO ................................................... 80 12.9 INSTALAÇÃO ELÉTRICA ................................................................................. 81 12.10ATERRAMENTO .............................................................................................. 82 12.11INSPEÇÃO DE MONTAGEM E INSTALAÇÃO ................................................ 82 12.12CHECKLIST ..................................................................................................... 84 13 ENTREGA TÉCNICA (START-UP) .................................................................... 85 13.1 PRIMEIRO PASSO ........................................................................................... 85 13.2 DETALHAMENTO DE PROJETO..................................................................... 85


13.3 AJUSTES E TESTES INICIAIS DO GMG ......................................................... 86 13.3.1 Procedimento Preliminar ............................................................................. 86 13.3.2 Teste de Funcionamento e Geração ........................................................... 86 13.3.3 Regulagem do Controle de Velocidade ...................................................... 87 13.3.4 Controles de Partida ..................................................................................... 87 13.3.5 Testes do Regulador de Velocidade ........................................................... 88 13.3.6 Regulagem do Controle de Tensão ............................................................. 88 13.3.7 Teste de atuação das proteções do GMG................................................... 90 13.4 ENERGIZAÇÃO DO CIRCUITO DE TRANSFERÊNCIA .................................. 98 13.5 PARAMETRIZAÇÃO DO CONTROLADOR ..................................................... 98 13.6 CONTROLE DE SINCRONISMO E PARALELISMO ........................................ 98 13.6.1 Parâmetros de Sincronismo ........................................................................ 98 13.6.2 Controle de Sincronismo ............................................................................. 99 13.7 SISTEMAS EM BAIXA TENSÃO .................................................................... 100 13.8 VERIFICAÇÃO DE SINCRONISMO ENTRE GMG´S ..................................... 101 13.9 VERIFICAÇÃO DE SINCRONISMO ENTRE GMG E REDE .......................... 102 13.10CONCLUSÃO DO START-UP ....................................................................... 102 14 OPERAÇÃO ..................................................................................................... 103 14.1 FUNCIONAMENTO ........................................................................................ 103 14.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA MENSAL ....................................................... 103 14.2.1 Efetuar a Troca do Óleo Lubrificante ........................................................ 106 14.2.2 Efetuar a Troca dos Filtros de Óleo Lubrificante ..................................... 107 15 SEGURANÇA DO TRABALHO ....................................................................... 108 15.1 EPI’S ............................................................................................................... 108 16 CONCLUSÃO ................................................................................................... 109 REFERÊNCIAS....................................................................................................... 110 ANEXOS ................................................................................................................. 112


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1 INTRODUÇÃO

Conservar é saudável e traz retorno! Quando aplicada à energia elétrica no Brasil esta frase assume uma importância ainda maior devido à situação atual interna e externa. Em face da reestruturação do setor elétrico nacional e da demanda crescente por energia, terão que ser aplicados vultosos investimentos em infraestrutura de geração e transmissão além de novas tecnologias visando também melhorar a qualidade da energia fornecida. Mesmo diante de futuras opções vislumbradas neste novo mercado de energia elétrica o consumidor nacional busca atualmente alternativas de baixo custo em programas de conservação energética, aproveitando ao máximo os equipamentos já existentes em suas respectivas instalações industriais ou comerciais. Além desta busca dos consumidores pela economia, cuja somatória contribui para melhorar o fator de carga nacional, tem-se presenciado certo grau de preocupação do mercado consumidor de alta tensão com relação à qualidade de fornecimento nos próximos anos. Isto se traduz não apenas com relação à conformidade da energia recebida (qualidade da forma de onda de tensão), mas principalmente com relação à disponibilidade da mesma a qualquer tempo, fundamental para se garantir a continuidade do processo. A capacidade de geração e transmissão de energia elétrica no Brasil não está totalmente esgotada, mas, em determinados horários, valores próximos do limite de fornecimento do sistema são alcançados, possibilitando riscos de blecaute. Em virtude disso tem-se presenciado um interesse crescente pela utilização de geradores (a óleo ou gás) em substituição da energia fornecida pela concessionária no horário de maior tarifação, chamado de horário de ponta, sendo uma das principais razões a impossibilidade de remanejamento de suas cargas para outro horário. Porém a utilização destes equipamentos não está restrita

a

este

caso,

podendo

os

mesmos

serem

utilizados

de

forma

economicamente estratégica no processo. Independente do principal objetivo buscado no uso de geradores é importante estar controlando e monitorando este processo de forma contínua e inteligente, agregando maior previsibilidade de falhas (externas ou internas) ou condições anormais em termos operacionais. Da mesma forma que existem subestações inteligentes, há também geradores inteligentes, novos ou já existentes nas empresas.


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Este projeto apresenta um estudo demonstrando todas as etapas necessárias para a implementação de um grupo gerador a diesel para uma empresa de médio porte. Iniciando no planejamento, estudo de viabilidade, até a negociação e execução final, apresentando uma solução que traz confiabilidade, segurança e economia para o consumidor. Como exemplo prático, este estudo foi realizado para o Supermercado Coelho Diniz, localizado na cidade de Coronel Fabriciano, MG.


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2 GRUPO MOTOR-GERADOR (DEFINIÇÃO)

Denomina-se Grupo Motor-Gerador (GMG) o conjunto de motor diesel e gerador de corrente alternada, convenientemente montados, dotados dos componentes de supervisão e controle necessários ao seu funcionamento autônomo e destinado ao suprimento de energia elétrica produzida a partir do consumo de óleo diesel. Os grupos geradores classificam-se conforme o motor que aciona o respectivo alternador (gerador de eletricidade para corrente alternada) obtendo desta forma dois grupos: a) grupo Turbo-Gerador: Acionado por vapor gerado em caldeiras através da queima de combustível (gás natural, óleo BPF, bagaço de cana, carvão, biogás e etc.), este equipamento é acionado por turbinas a vapor e é utilizado em sistemas de grande porte. Seu custo de implantação é elevado por exigir uma pesada infra-estrutura, além da necessidade de uma grande área física; b) grupo Motor-Gerador: Acionado por motor de combustão interna (Ciclo Diesel), este equipamento se diferencia pela queima direta do combustível sem a necessidade de utilização de caldeiras. Pode ser implantado em sistemas de médio e grande porte e utiliza combustíveis fluidos (gás natural, óleo diesel, biogás e etc.). Sistemas considerados de pequeno porte são sistemas até 1 ou 1,2 MVA e os sistemas ditos de médio porte são sistemas de 1 a 4 ou 5 MVA (este não é um conceito rígido, na verdade é tomado de análises empíricas, pois dependendo da situação de disponibilidade monetária para instalação, disponibilidade de água para geração de vapor ou mesmo localização/disponibilidade de combustível pode-se viabilizar ou inviabilizar a implantação de Motor Geradores ou de Turbo Geradores). Neste estudo o foco é apenas o GMG (sigla que define o Grupo Motor-Gerador) instalado nas dependências do consumidor, fornecendo energia em baixa ou média tensão e reduzindo os investimentos com subestações assim como, dependendo do combustível a ser utilizado, obtendo uma redução considerável no impacto ambiental, fundamental para as empresas que buscam certificação na ISO 14.000 que estabelece diretrizes sobre a área de gestão ambiental. No mercado nacional, a maioria dos grupos geradores comercializados é de potencia inferior a 500 kVA e operam em modo singelo. Problemas com energia


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elétrica é algo muito comum principalmente por se tratar do Sistema Elétrico Brasileiro, fazendo com que se necessite com mais frequência dos grupos geradores de energia devido a falhas que podem ocorrer. Assim como em todas as regiões, a instalação, operação e manutenção de grupos geradores, seja qual for a potência, são muito carentes quanto à oferta de mão-de-obra especializada, em razão dos grupos serem fabricados hoje com certa complexidade, envolvendo em seu sistema de automação módulos de controle e proteção automática micro processados para grupos geradores de emergência, reguladores eletrônicos de tensão e módulos de comando. O cliente, por estar na outra ponta e ter conhecimentos técnicos reduzidos, ou nenhum, a respeito do equipamento, é quem mais sofre. Ponto esse que tem feito com que os desenvolvedores e fabricantes venham buscando colocar no mercado interfaces mais acessíveis para facilitar a vida de usuários e técnicos, como é o caso da possibilidade de acompanhar as ações através de um programa instalado no computador. Em função dos consumidores de energia elétrica a que se destinam, os grupos geradores são construídos com características especiais que os tornam apropriados para diversas aplicações. São muitos os fatores a serem considerados antes da aquisição do equipamento adequado. Os fornecedores de grupos geradores tendem a padronizar os seus produtos, evitando os fornecimentos especiais sob encomenda, o que na prática é inviável, pois há situações em que alguns requisitos do ambiente e dos consumidores não podem deixar de ser atendidos. É o caso, por exemplo, dos equipamentos de telecomunicações, que necessitam de tensão e frequência sem oscilações, com baixos fatores de interferência, que somente se consegue, com geradores especialmente fabricados para esta finalidade. Outros fatores, como nível de ruído, capacidade de operar em paralelo com outro grupo ou com a rede local, tempo de partida, capacidade de partida e parada automática, telemetria e controle remoto, durabilidade estendida do óleo lubrificante, em muitos casos, são exigências inerentes aos consumidores a serem atendidas pelo equipamento. Em todas as situações, uma avaliação criteriosa deve ser feita como parte do projeto da instalação de um Grupo Gerador. Para o dimensionamento correto do Grupo Gerador, algumas perguntas devem ser respondidas antecipadamente, tais como: a) Qual o tipo de carga? (iluminação, motores de indução, fornos, canteiro de obras, retificadores de corrente, equipamentos de telecomunicações?)


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b) Qual o local de serviço? (mar, terra, ambientes com atmosfera explosiva?) c) Quais as características do local? (temperatura ambiente dominante, altitude, nível de contaminação do ar por partículas sólidas?) d) Qual o regime de operação? (o Grupo Gerador é a única fonte de energia elétrica? É reserva da rede local ou de outro Grupo Gerador? Quantas horas de operação por dia?) e) Quanto tempo os consumidores podem ficar desligados? f) Quais os riscos envolvidos no caso de uma interrupção do fornecimento de energia por defeito no equipamento? Uma vez definidas as necessidades, é o momento de dimensionar o Grupo Gerador (PEREIRA, [S.I.]).


20

3 METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO

A implementação de um Grupo Gerador tem como objetivo, atender as necessidades energéticas de empresas e instituições, visando economia e suprimento de energia caso haja interrupção por parte da concessionária. Antes que se faça a compra de um Grupo Gerador é necessário que seja feito um estudo de viabilidade,

onde

são

analisadas

as

informações

importantes

para

um

dimensionamento correto do equipamento. As primeiras informações a serem coletadas, são as necessidades que o equipamento deve suprir, sempre observando em que situação o equipamento trabalhará. De inicio é necessário certificar as situações de trabalho, que são elas: a) Geração ininterrupta; b) Suprimento em horário de ponta; c) Emergência; d) Controle de demanda. Conhecendo as necessidades do cliente, dá-se inicio a um estudo de dimensionamento que pode ser feito através dois tipos de metodologias, engenharia de campo e engenharia de planejamento (STEMAC, 2008).

3.1 ENGENHARIA DE CAMPO

A engenharia de campo consiste em coletar informações no local onde será instalado o GMG (Grupo Motor-Gerador), podendo as mesmas somente serem coletadas quando a empresa ou instituição estiver em pleno funcionamento. A engenharia de campo analisará informações tais como, potência ativa, picos de corrente, sinais harmônicos, fator de potência, balanceamento de fases, demanda e cargas súbitas. Tais dados irão definir as características finais do GMG. O equipamento comumente utilizado pela engenharia de campo na coleta de dados é o Analisador de energia RE6000, uma ferramenta de alta precisão e confiabilidade, imprescindível para o dimensionamento do GMG. O RE6000 deve ser instalado na


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rede principal de alimentação, que é onde o consumo geral será registrado, coletando todos os dados necessários para analisar e identificar o GMG que melhor atenderá o cliente.

Figura 1 - Analisador de energia RE6000 Fonte: Embrasul

Um método passível de ser utilizado na engenharia de campo é o estudo Horosazonal, este estudo consiste na análise dos históricos da demanda e consumo do cliente existente na conta de energia (STEMAC, 2008).

3.2 ENGENHARIA DE PLANEJAMENTO

A Engenharia de Planejamento é o estudo que se refere ao dimensionamento de um GMG tendo como princípio apenas buscar informações em projetos. As informações que serão analisadas são levantadas após a análise dos projetos elétricos do empreendimento, levando em conta fatores como, máquinas, motores de indução, iluminação, bombas, tipo de carga, demanda etc. O estudo presente o qual será dimensionado um Grupo Gerador para o Supermercado Coelho Diniz de Coronel Fabriciano, deverá ter seu Grupo Gerador


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projetado pela metodologia de engenharia de planejamento, pois a aquisição do Grupo Gerador será feita antes da inauguração do empreendimento. O dimensionamento do melhor equipamento a ser utilizado, é encontrado através de técnicas da engenharia de planejamento (STEMAC, 2008).

3.2.1 Análise das Cargas

Quando se fala de potência elétrica, é necessário ter em mente a diferença entre potência aparente e potência ativa. A potência aparente é aquela necessária para que, com determinados valores de tensão e fluxo de corrente, determinado consumidor funcione corretamente. A potência ativa é a potência efetivamente consumida ou transformada pelo mesmo consumidor.

A relação entre as duas

potências é definida como fator de potência e conhecida como: COSφ = kW / kVA ou kW = kVA x COSφ Para se levantar as cargas é necessário reunir todos os projetos que estão ligados ao consumo de energia do empreendimento, tais projetos são: a) Projetos de Força e Luz; b) Projetos de Refrigeração, Climatização e Aquecimento; c) Projeto de Telefonia e Dados; d) Projeto de Rede Estabilizada; e) Projeto de Elevadores; f) Projeto de Incêndio; g) Projeto de Maquinários (Padaria, Frios, Açougue, etc). Após reunir as informações dos projetos, deve-se montar o quadro de cargas (STEMAC, 2008).

3.2.1.1 Quadro de Cargas


23

Para o quadro de carga, é necessário levantar a potência dos equipamentos em Watts (W), e para transformá-lo em Volt-Ampere (VA), basta aplicar o fator de potência de cada equipamento (STEMAC, 2008).


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Figura 2 - Relação Geral de Cargas Fonte: Projeto Elétrico


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3.2.1.2 Cálculo de Demanda

Para se obter o valor da demanda, primeiro é necessário calcular a demanda máxima, para isso, após calcular toda a potência em kVA, aplica-se o fator de utilização para cada parte do projeto, conforme quadro abaixo.

Figura 3 - Cálculo da Demanda Máxima Fonte: Projeto Elétrico

Fator de utilização é o fator aplicado a potência nominal do aparelho para se obter a potência média absorvida pelo mesmo nas condições de utilização (STEMAC, 2008). Tendo o valor da demanda máxima, para chegar à demanda real a ser utilizada, aplica-se o fator de potência mínimo exigido pela concessionária, chegando assim a um valor de demanda em kW conforme tabela abaixo: Tabela 1 - Cálculo da Demanda

CÁLCULO DA DEMANDA (kW) DEMANDA ATUAL ESTIMADA (EM kVA) FATOR DE POTÊNCIA CORRIGIDO DEMANDA ATUAL ESTIMADA (EM kW) DEMANDA INICIAL A SER CONTRATADA = 450 kW Fonte: Projeto Elétrico

486,32 0,92 447,41


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4 DIMENSIONAMENTO DO GERADOR

Para se dimensionar o gerador, é necessário entender o comportamento das cargas durante o seu regime de trabalho. Tentar entender de maneira clara os picos de corrente que podem ocorrer em máquinas e equipamentos é imprescindível, tentando prever quais cargas entrarão simultaneamente, pois, a falha na análise desses dados pode gerar cargas súbitas sobre o gerador, danificando várias partes da unidade geradora (STEMAC, 2008).

4.1 CÁLCULO

A demanda contratada para este projeto é de 450 kW (kilo watts), definida com base no fator de potência mínimo estipulado pela ANEEL que é de 0,92. Para encontrar o equipamento correto a ser utilizado como unidade geradora desse empreendimento, utiliza-se outro fator de potência, dado segundo fabricante, onde seu valor é de 0,8 para geradores WEG modelo GTA. Para encontrar a potência do gerador em kVA (kilo volt-ampere), se faz necessário o seguinte cálculo: demanda calculada dividida pelo fator de potência da unidade geradora. Tabela 2 - Cálculo de Potência do Gerador

CÁLCULO DE POTÊNCIA DO GERADOR DEMANDA ATUAL ESTIMADA (EM kW)

450

FATOR DE POTÊNCIA DO GERADOR

0,8

POTÊNCIA ESTIMADA DO GERADOR (EM kVA)

562,5

UNIDADE GERADORA MAIS PRÓXIMA DISPONÍVEL = 630 kVA 4.2 CONSIDERAÇÕES


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É importante ressaltar algumas informações inerentes ao cliente que podem ser consideradas e analisadas para um melhor dimensionamento do gerador.

4.2.1 Cargas Súbitas

Carga brusca ou carga súbita significa a aplicação súbita de uma parte considerável da carga nominal ou ainda a aplicação temporária de sobrecarga. A aplicação da carga ativa (kW) ocasiona uma queda temporária (dinâmica) da velocidade. Se isto não implicar em carga no motor Diesel acima da sua potência máxima pré-ajustada de bloqueio, a velocidade subirá novamente até a velocidade nominal, dentro de um tempo de recuperação relativamente breve, dependendo das características do controlador utilizado no motor Diesel. Em caso de uma sobrecarga momentânea de potência ativa, pode ser eventualmente possível compensar o pico de potência por meio de um volante particularmente pesado do motor diesel, não sendo, portanto necessário um superdimensionamento do motor e gerador em função de sobrecargas temporárias. Ao dimensionar o Grupo Gerador, também é preciso observar se os motores elétricos trifásicos de maior porte são ligados diretamente (partida direta) ou se por meio de dispositivos auxiliares de partida, como chave estrela/triângulo ou compensadora por autotransformador (partida com tensão reduzida). Em caso de partida direta, a corrente de partida poderá superar em até 6 (seis) ou mais vezes a corrente nominal, dependendo da construção adotada. Neste caso o gerador pode estar sujeito a uma carga de corrente tão elevada que a tensão atingirá a ruptura. Como consequência disto, os contatores e relés que compõem o sistema deixam de funcionar e o suprimento de energia é interrompido (PEREIRA, [S.I.]).

4.2.2 Distorção harmônica

O formato ideal da onda de tensão de uma fonte de energia CA é senoidal. Qualquer onda de tensão que contenha certa distorção harmônica, conforme gráficos abaixo,


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pode ser apresentada como sendo equivalente a soma da fundamental mais uma série de tensões CA relacionadas harmonicamente de amplitudes específicas (STEMAC, 2008).

Gráfico 1 - Forma de onda com 2,04% de Distorção Harmônica Fonte: STEMAC

Gráfico 2 - Forma de onda com 15,71% de distorção harmônica Fonte: STEMAC

4.2.3 Fator de desvio

Desvios ou variações do formato senoidal da onda podem ocorrer durante qualquer parte da onda: positivo, negativo ou durante o cruzamento por zero.


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Gráfico 3 - Fator de Desvio Fonte: STEMAC

A amplitude da variação expressa como uma percentagem do valor de pico de uma onda senoidal de referência é o fator de desvio.

Gráfico 4 - Amplitude de Desvio Fonte: STEMAC

O fator de desvio pode ser calculado como: Fdev = Desvio / Vpico (STEMAC, 2008).


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4.2.4 Modulação de Tensão

É a cíclica variação da amplitude de tensão, causada pela oscilação do regulador ou pela cíclica variação da carga (STEMAC, 2008).

4.2.5 Desequilíbrio Angular

As tensões de um sistema trifásico são defasadas de 120º. Se esta defasagem for diferente de 120º, o referido valor será o desequilíbrio (STEMAC, 2008).

4.2.6 Desbalanceamento de Tensão

Desbalanceamento de tensão é a diferença entre as tensões de linha mais alta e mais baixa e pode ser expresso em percentagem da tensão média de fase. Exemplo: Fase U a V -> 208 V (1.6% acima da média) V a W -> 204 V (0.33% abaixo da média) W a U -> 202 V (1.3% abaixo da média) Média: 204.67 V Variação: 6V (2.9%) (STEMAC, 2008).

4.2.7 Transiente de Tensão

São picos de tensão de curta duração que aparecem esporadicamente e podem atingir centenas de Volts (STEMAC, 2008).


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Gráfico 5 - Transiente de Tensão Fonte: STEMAC

4.2.8 Tolerância de Tensão

Desvios

máximos

aceitáveis

na

tensão

geralmente

são

expressos

como

percentagens da tensão nominal, por exemplo: + 5% -> 105% continuamente 7,5% -> 92,5% continuamente (STEMAC, 2008).

4.3 ESCOLHA DO GERADOR

No projeto atual foi aplicado o método de dimensionamento através da engenharia de planejamento, portanto, as considerações acima foram apenas estipuladas simulando possíveis desvios pós-funcionamento. Observando todos os aspectos anteriores, vê-se a necessidade de implementação de um Grupo Gerador de no mínimo 1000 kVA, porém, existe a necessidade de atender cargas futuras, já previstas em projeto de subestação. Mediante a essa situação, um Grupo Gerador para atender bem poderia ser de 1200 kVA, o qual supriria todas as necessidades do consumidor. No entanto, por


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exigência do cliente, foi solicitado um equipamento maior, para que possa ter mais segurança e confiabilidade no regime de operação, o cliente optou por um Grupo Gerador de 1400 kVA. Sendo assim, foram definidos 2 (dois) Geradores de 700 kVA cada, permitindo mais flexibilidade de funcionamento, não havendo a necessidade de simultaneidade contínua quando a carga for inferior a 700 kVA.


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5 DIMENSIONAMENTO DO MOTOR A escolha do motor ideal para o grupo é feita após se saber a potência do gerador. Antes de se realizar os cálculos, é importante entender algumas informações dos motores.

5.1 SISTEMAS QUE CONSTITUEM O MOTOR DIESEL

Para atender as condições do empreendimento, alguns itens que compreendem o Grupo Gerador devem estar em perfeito funcionamento, para que garantam a melhor operação possível, atendendo situações em regimes de horário de ponta, emergência e em funcionamento contínuo (STEMAC, 2008). Esses sistemas são:

5.1.1 Pré-aquecimento

O grupo deve ser provido de pré-aquecimento para que o equipamento atinja a rotação nominal em frações de segundos, pois caso o motor parta a frio, pode ocorrer uma ineficiência ao entrarem as cargas (STEMAC, 2008).

5.1.2 Sistema de Gerenciamento de Combustível

Onde é definida a melhor maneira da queima, para alcançar o maior torque com menos consumo de combustível (STEMAC, 2008).

5.1.3 Sistema de Arrefecimento


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Em apenas alguns minutos o motor pode atingir temperatura acima de 90 graus, portanto é de importância vital um bom sistema de fluxo de água utilizada para resfriar o bloco e um bom sistema de refrigeração de oxigênio, conhecido como intercooler. O intercooler é um dispositivo utilizado para refrigerar o oxigênio que vem da turbina, conhecido como caracol frio, e levá-lo ao cabeçote, onde se iniciará o processo de ignição do combustível, situado na parte traseira do radiador de água (STEMAC, 2008).

5.1.4 Sistema de Exaustão

É o processo que ocorre após o caracol quente da turbina de exaustão, onde os gases resultantes da queima são conduzidos a um catalizador onde são quebradas as moléculas nocivas ao meio ambiente, liberando apenas uma pequena quantidade de gases tóxicos na atmosfera. O sistema de escapamento de gases deverá ser cuidadosamente projetado porque uma execução inadequada influencia diretamente na potência do gerador, bem como no nível de ruído do motor (STEMAC, 2008).

5.1.5 Sistema Anti-vibração

Um sistema anti-vibração eficiente, é muito importante principalmente nos momentos de partida e parada do Grupo Gerador, onde as vibrações são particularmente mais intensas, podendo danificar fixações e acoplamentos presentes em todo o equipamento (STEMAC, 2008).

5.1.6 Sistema de Admissão de Ar

O sistema de ar é planejado para suprir o motor de ar limpo (oxigênio) e em quantidade que garanta o melhor rendimento do combustível durante seu


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funcionamento. O circuito envolve a admissão do ar, filtragem, participação na combustão e exaustão para o meio exterior. O ar aspirado pelo motor deverá passar obrigatoriamente por um filtro de ar de boa qualidade, pois ele é responsável pela retenção das impurezas contidas no ar ambiente. Existem três tipos de sistema que são mais usuais em motores diesel, o sistema de aspiração natural, o sistema turboalimentado e o turbo-alimentado com pós-arrefecimento (STEMAC, 2008).

5.2 CÁLCULO

A potência do grupo gerador, definida em kVA (potência aparente), está em relação direta com a potência em HP ou CV do motor diesel. No cálculo para definir a potência do Grupo Gerador, são consideradas as perdas (rendimento do alternador) e a potência mecânica do motor diesel é convertida diretamente em kW, sabendo-se que 1 HP = 0,7457kW ou 1 kW = 1,3598CV e que kW = kVA x COSφ. O fator de potência (COSφ) é em função da carga. Universalmente, utiliza-se COSφ = 0,8, de acordo com a norma VDE 0530, para a construção de máquinas elétricas. Assim, a potência em HP do motor diesel, pode ser calculada em função da potência, em kVA, e fator de potência do gerador, pela relação: HP x 0,7457 x ƞ = kVA x 0,8 Onde ƞ = rendimento do gerador. Ou: HP = (1,0728 x kVA) / ƞ Para o cálculo em CV, basta substituir 0,7457 por 0,7354, resultando: CV = (1,0878 x kVA) / ƞ. O rendimento do gerador é definido em termos percentuais pela relação entre a potência elétrica por ele fornecida aos consumidores e a potência mecânica absorvida do motor acionador. É sempre menor que 1.


36 Equação 1 - Calculo de Rendimento do GMG

Fonte: STEMAC

O rendimento do gerador (ƞ) não é constante e se aproxima de seu valor máximo com a carga entre 80 e 100% da potência máxima. Geradores pequenos têm rendimentos mais baixo do que os geradores maiores (até 0,93 acima de 250 kVA), deve ser informado pelo fabricante para cálculos mais seguros. Quando se tratar de cálculos estimativos, pode ser tomado igual a 90% (ou 0,9), que é o valor adotado pelos montadores de grupos geradores, em geral (STEMAC, 2008).

Gráfico 6 - Rendimento de Alternadores Fonte: STEMAC

Admitindo-se as informações anteriores, a potência em CV do motor diesel para atender cada gerador de 700 kVA é definida da seguinte forma: CV = (1,0878 x kVA) / ƞ Adotando o rendimento do alternador de 90% (0,9), tem-se:


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CV = (1,0878 x 700) / 0,9 CV = 761,46 / 0,9 CV = 846,07. Com base no calculo apresentado, o motor escolhido para o grupo foi SCANIA, modelo DC16 49a, que atende perfeitamente as necessidades, consultado mediante atendimento Scania. Para melhores informações sobre o motor escolhido, ver ANEXO A – Especificação Técnica Motor DC16 550-663 kVA.


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6 COMPONENTES DE SUPERVISÃO E CONTROLE

Para supervisionar e controlar um Grupo Gerador é utilizado um controlador eletrônico, todos os sensores do motor e gerador estão ligados ao controlador, para que ele colha as informações necessárias para atuar mediante sua necessidade. Além de saber os status do grupo, o controlador é quem da as ações ao grupo, liga, desliga, acelera, desacelera, pára, etc. O controlador pode trabalhar de duas formas, manual ou automático, no modo manual o controlador só executa comandos inseridos pelo usuário naquele momento, já quando está em modo automático o controlador trabalha sem intervenção humana, fazendo todo o controle do grupo mediante o que foi programado. Há duas maneiras de interagir com o controlador eletrônico, diretamente na IHM (Interface Homem Máquina) ou através de um sistema supervisório (STEMAC, 2008).

6.1 INTERAÇÃO VIA IHM

Interação via IHM é quando é necessário estar em frente ao controlador eletrônico, só sendo possível operar em modo manual, pois todos os comandos são inseridos diretamente na interface do controlador (STEMAC, 2008).

6.2 INTERAÇÃO VIA SUPERVISÓRIO

Interação via supervisório é utilizado para acessar o controlador através de um computador conectado ao controlador, isso pode ser de dois modos, conectando um cabo USB diretamente entre o controlador e o computador, ou conectando o controlador em uma rede intranet, podendo acessá-lo de qualquer computador dentro da rede (intranet) ou fora da rede (internet).


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A Stemac Grupos Geradores disponibiliza cinco formas de acesso remoto(STEMAC, 2008).

6.2.1 Stemac View Lite

Desenvolvido para atender os clientes que utilizam Grupo Gerador Singelo, o sistema de supervisão Stemac View Lite fornece em tempo real o monitoramento das principais medições, alarmes e status, possibilitando interagir através de comandos remotos de partida e parada do Grupo Gerador, bem como, comandar a abertura e o fechamento das Chaves (STEMAC, 2008).

Diagrama 1 - Stemac View Lite Fonte: STEMAC

6.2.2 Stemac View Plus

Desenvolvido para atender os clientes que utilizam Grupos Geradores Paralelos, o sistema de supervisão Stemac View Plus fornece em tempo real o monitoramento das principais medições, alarmes e status, possibilitando interagir através de comandos remotos de partida e parada do Grupo Gerador, bem como, comandar a abertura e o fechamento das chaves (STEMAC, 2008).


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Diagrama 2 - Stemac View Plus Fonte: STEMAC

6.2.3 Stemac View Web

Desenvolvido para atender os clientes que utilizam Grupos Geradores Singelos e Paralelos, o sistema de supervisão Stemac View Web fornece em tempo real o monitoramento das principais medições, alarmes e status, possibilitando interagir através de comandos remotos de partida e parada do Grupo Gerador, bem como, comandar a abertura e o fechamento das chaves, tudo isso em rede, utilizando um servidor web local (STEMAC, 2008).

Diagrama 3 - Stemac View Web Fonte: STEMAC


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6.2.4 Stemac View SMR

Desenvolvido para atender os clientes que utilizam Grupos Geradores Singelos e Paralelos, o sistema de supervisão Stemac View SMR fornece em tempo real o monitoramento das principais medições, alarmes e status, possibilitando interagir através de comandos remotos de partida e parada do Grupo Gerador, bem como, comandar a abertura e o fechamento das chaves, tudo isso em rede, utilizando uma conexão GPRS, ou seja, não há a necessidade de uma rede local para se conectar (STEMAC, 2008).

Diagrama 4 - Stemac View SMR Fonte: STEMAC

6.2.5 Stemac View Custom

Solução de supervisão customizada com base nas soluções acima ou através de plataforma especificada pelo cliente (STEMAC, 2008).


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7 VIABILIDADE DE IMPLANTAÇÃO

A viabilidade de implantação de um Grupo Gerador consiste em analisar se o local atende aos requisitos mínimos para a instalação do mesmo.

7.1 ESPAÇO FÍSICO

Existem duas situações para se alocar um Grupo Gerador, quando se há espaço disponível, pode-se criar uma sala acústica. Quando não há espaço físico disponível para a construção de uma sala, pode-se usar um contêiner acústico que é preparado para receber em seu interior um Grupo Gerador (STEMAC, 2008).

7.1.1 Sala Acústica

É uma sala que acondiciona o(s) Grupo(s) Gerador(es). Deve possuir porta acústica, entrada e saída de ar através de venezianas acústicas (atenuadores) opostas. A localidade da sala deve permitir que o fluxo de ar fresco entre pelo atenuador de entrada, passe pelo interior da sala e saia pelo atenuador de saída, o ar deve sair em uma área diferente ao qual ele foi admitido, evitando que o ar quente retorne para o interior da sala. Abaixo temos um projeto de uma sala acústica para dois geradores de 700 kVA representando o espaço físico mínimo exigido (STEMAC, 2008).


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Desenho 1 - Projeto da Sala Acústica (Corte A-A) Fonte: Projeto Elétrico

Desenho 2 - Projeto Sala Acústica (Planta Baixa) Fonte: Projeto Elétrico


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7.1.2 Contêiner Acústico

Figura 4 - Gerador em Contêiner Acústico Fonte: STEMAC

São estruturas metálicas que acondicionam os grupos geradores. Possuem portas laterais para operação e manutenção, entrada e saída de ar através de venezianas opostas, motor e gerador apoiados sobre amortecedores de vibração, quadro de comando, silenciador externo, junta elástica no escapamento, tanque de combustível, baterias e olhais de içamento. Todo o conjunto é fixado sobre chassi metálico e fornecido com ou sem insonorização (STEMAC, 2008).

7.2 ACÚSTICA DA SALA

As características de isolamento sonoro da sala podem ser definidas pelo segmento da empresa onde o gerador será instalado: a) Atenuadores padrão, atenuam 85dB à 1,5m de distância; b) Atenuadores hospitalares, atenuam 75dB à 1,5m de distância; c) Atenuadores especiais, atenuam 65dB à 1,5m de distância (STEMAC, 2008).

7.3 QUANTIDADES DE GRUPOS GERADORES


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A quantidade de grupos geradores é definida pela necessidade energética do local onde o grupo será instalado. Usualmente usa-se um Grupo Gerador para potências de até 700 kVA, acima dessa potência, usa-se o paralelismo entre grupos geradores, que é a junção de dois ou mais geradores que possibilitam o aumento da capacidade energética disponível no sistema. Em casos especiais, onde a demanda energética é considerada altíssima, usa-se geradores individuais de até 4000 kVA (STEMAC, 2008).

7.4 TIPOS DE TRANSFERÊNCIA

A transferência é a técnica a qual o Grupo Gerador assume ou descarrega a carga junto à concessionária.

7.4.1 Sistema de Transferência em Rampa (STR)

Sistema de transferência em rampa é o sistema que permite que o Grupo Gerador assuma as cargas da empresa sem que haja um desligamento momentâneo durante a transferência. O processo consiste na entrada do Grupo Gerador em paralelo com a concessionária por um período máximo de 15 segundos, período estabelecido pela ANEEL. O paralelismo ocorre quando as duas fontes (geradores e/ou rede) alimentam simultaneamente a barra de carga, com isso o processo de transferência de carga ocorrerá em a interrupção de energia (STEMAC, 2008).

7.4.2 Sistema de Transferência em Degrau (STD)


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Sistema de transferência em degrau é o sistema que não existe o paralelismo entre as fontes de energia (geradores e/ou rede) onde normalmente as chaves são intertravadas impedindo o fechamento simultâneo acidental. É condição para fechamento de qualquer uma das chaves de transferência (CGR e CRD) que a outra chave já esteja aberta, com isso, o processo de transferência de carga sempre causará uma interrupção de energia momentânea, com duração máxima de 3 (três) segundos (STEMAC, 2008).

7.4.3 Sistema de Paralelismo Permanente (SPP)

É o sistema onde existe o paralelismo permanente entre as fontes de energia (geradores e/ou rede). As suas respectivas chaves ficam em paralelo continuamente e os níveis de carga a serem assumidos são determinados através de controle de cada uma das fontes, sendo que a condição para o fechamento chave do gerador é que exista uma barra já energizada, para que ocorra o processo de paralelismo permanente. Esse sistema é utilizado quando o consumidor necessita consumir uma porcentagem de energia simultaneamente de ambas as fontes. A exemplo da Universidade Luterana do Brasil (ULBRA) no Rio Grande do Sul, que 95% de seu consumo é provido em regime permanente por geradores a gás e os outros 5% é da concessionária. Isso ocorre porque o valor do kW fornecido por um gerador a gás é mais barato do que o kW da concessionária (STEMAC, 2008).

7.5 CAIXAS DE TRANSFERÊNCIA

A caixa de transferência é onde está todo o conjunto responsável pela transferência de carga. As tecnologias STR, STD e SPP estão presentes na caixa de transferência e são gerenciadas por um sistema supervisório que administra o comportamento do Grupo Gerador, dizendo-o como e quando deve se comportar em operação.


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A caixa de transferência pode ser dimensionada utilizando disjuntor Manual, disjuntor motorizado, contator ou comutadora (STEMAC, 2008).

7.6 TECNOLOGIAS DO CONTROLADOR

O controlador a ser utilizado no Grupo Gerador dependerá das funcionalidades que o Grupo Gerador terá. Um Grupo Gerador é um produto customizado, podendo ter várias funções mediante a necessidade do cliente, para isso existem controladores abrangendo cada vez mais funções. A exemplo, para reduzir custos, não é dimensionado para um Grupo Gerador um controlador que atenda 10 funções sendo que o grupo necessite apenas de 5 (cinco) funções (STEMAC, 2008).

7.6.1 Sistema Inteligente para Controle, Supervisão e Gerenciamento

Abaixo, um comparativo entre um sistema convencional e um sistema inteligente para controle e supervisão de GMG, apresentando as vantagens deste último desde a fase de especificação até a manutenção do processo como um todo. Os sistemas de controle aqui analisados na verdade são os mesmos sistemas utilizados em grupos geradores tipo stand-by acrescidos da unidade de detecção da demanda, controle e da unidade de paralelismo momentâneo do grupo com a concessionária (Sistema em Rampa), a fim de se prover uma transferência ininterrupta (a transferência ininterrupta se dará toda a vez que houver solicitação do sistema de controle de demanda e não por detecção de falta de energia). Quanto ao Sistema de Supervisão e Controle pode-se classificá-lo em três categorias, convencional, pseudo-inteligente e inteligente (STEMAC, 2008).

7.6.1.1 Convencional


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Implementa todo o controle, comandando e supervisionando o(s) GMG(‘s) através de relês e eletrônica discreta, operação remota, sem supervisão e flexibilidade.

Diagrama 5 - Diagrama de Blocos: Sistema de Controle Convencional Fonte: STEMAC

Na imagem acima, é apresentada a arquitetura de um sistema convencional. Esta arquitetura é bastante complexa havendo interdependência dos diversos módulos. Mesmo em funcionamento manual, depende do módulo de controle. Também notase a inflexibilidade do sistema, pois, para se modificar a lógica do sistema visando se adequar à evolução do processo ou ampliar a unidade geradora, haveria mudanças físicas que exigiriam um tempo muito longo com o equipamento parado (STEMAC, 2008).

7.6.1.2 Pseudo-Inteligente

Caracteriza-se por contar com os mesmos recursos básicos e arquitetura do sistema convencional

anterior

apenas

substituindo

a

lógica

discreta

por

um

microprocessador, mantendo-se ainda inflexível e na maioria das vezes sem operação remota. Quando a possui é uma solução dedicada quase impossível de interagir com o resto do processo (STEMAC, 2008).


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7.6.1.3 Inteligente

O sistema de controle inteligente caracteriza-se por ser concebido dentro de uma filosofia preditiva, padronizada, de protocolo aberto e além de monitorar a demanda e consumo da instalação em questão, interage com o processo de modo a garantir a eficiência máxima do sistema como um todo.

Diagrama 6 - Diagrama de Blocos: Sistema de Controle Inteligente Fonte: STEMAC

Na imagem acima, é apresentada a arquitetura de um sistema de controle inteligente. Analisando a arquitetura do sistema inteligente, observa-se que o mesmo concentra todas as operações na unidade de controle microprocessada, o que torna qualquer alteração de lógica ou de parâmetros operacionais fácil de ser implementada, pois, é algo que depende apenas de software. Nota-se também a existência de uma IHM (Interface Homem Máquina) responsável pela visualização local (via display de


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cristal líquido) dos dados obtidos pelos instrumentos de medição (transdutores) do sistema e pela operação local via teclado alfanumérico, podendo ser informados valores de pontos de operação para o sistema, havendo ainda a possibilidade de operação manual em casos de emergência (através da remoção da unidade de controle para manutenção). São apresentados abaixo, as características de um controlador utilizado em um sistema de controle inteligente (STEMAC, 2008). Tabela 3 - Características de um controlador utilizado em um Sistema de Controle Inteligente

Característica

Descrição O sistema se auto monitora e através de sinalizações préajustadas indica as falhas ocorridas. Dependendo do processo e da programação realizada, toma algumas decisões paliativas até

Auto diagnose

a intervenção do técnico. A sinalização das falhas podem ser visualizadas localmente, via IHM, ou remotamente, via software de supervisão no microcomputador.

Protocolo

de Facilita a interação com o processo e, integrado ao sistema de

comunicação

automação (industrial ou predial) existente, provê uma interface

padronizado

padronizada e amigável ao usuário. Mantém um arquivo onde estão registrados os últimos eventos

Histórico

de ocorridos podendo ser analisados pela equipe técnica ou de

eventos

gestão. Tal histórico facilita a solução de problemas de forma muito mais rápida do que se o fora feito de forma convencional. Emite relatórios, além do histórico de eventos, informando

Relatórios

variáveis e parâmetros de ajustes, manobras de transferência, resumo de alarmes, potência, tensão e correntes fornecidas pelo GMG.

Independência de Fornecedor

O sistema Inteligente é concebido de forma a se adequar a qualquer GMG independente de fabricante de Motor e Alternador ou mesmo de GMG’s montados por terceiros.


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O sistema inteligente provê proteções através de transdutores interligados serialmente com a unidade de controle micro processada que monitoram tensão, corrente, fator de potência e frequência

Proteções

substituindo

tradicionais

relês

de

proteção

e

garantindo que estas grandezas não ultrapassem os valores nominais e, através de entradas digitais, monitoramos: Pressão do óleo, bateria de partida, temperatura do motor, falha na partida, quebra de correia, etc. O sistema pode ser pré-programado para se auto testar em

Auto teste

períodos a serem definidos pelo operador e posteriormente, via histórico de eventos, relatar o resultado dos referidos testes. Aliando-se o alto MTBF da unidade micro processada (mínimo de 150.000 horas) com a montagem muito menos complexa que

MTBF

(Tempo reduz a quantidade de pontos de conexão, o sistema possui um

Médio

entre MTBF global muito maior que a arquitetura convencional o que,

Falhas)

de maneira acentuada, reduz o número de horas parada do sistema. Este é um fator decisivo para a queda dos custos operacionais do sistema. A montagem como um todo é feita de modo inteligente

Montagem

permitindo o by-pass de partes do sistema afim de que sofram intervenções sem que haja prejuízo no processo. O fato de todas as informações do sistema convergirem para a unidade de controle micro processada torna as alterações e

Flexibilidade

ampliações físicas uma questão apenas de alteração de software exigindo um mínimo de horas paradas do GMG, e mesmo assim o sistema se manteria operacional via controle alternativo manual. A posta em marcha do sistema é grandemente facilitada devido

Posta em marcha

a todos os pontos de operação serem efetuados a partir da IHM ou do microcomputador remoto.

Manutenção local e remota

Através de um modem e uma linha telefônica o sistema pode ser acessado de longas distâncias para suporte técnico, testes operacionais, diagnóstico e reprogramação, garantindo um


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rápido atendimento e dessa forma um menor número de horas paradas. Fonte: STEMAC

7.6.2 Definição dos Controladores

Para o Grupo Gerador de Coronel Fabriciano, cada um dos dois grupos possuem um controlador DSE 8610 que estão ligados ao quadro de transferência automática (QTA), contendo um DSE 8660.

Figura 5 - Controlador DSE8610 Fonte: http://www.deepseaplc.com/


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Figura 6 - Controlador DSE8660 Fonte: http://www.deepseaplc.com/

7.7 ARMAZENAMENTOS DE COMBUSTÍVEL

Figura 7 - Tanque de combustível Fonte: STEMAC

O armazenamento de combustível é dado em função da quantidade de grupos geradores, podendo iniciar com armazenamento em tanque de 150 litros até 10.000 litros (STEMAC, 2008).

7.7.1 Tanque Diário


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Os tanques para armazenamento podem ser confeccionados de polietileno ou metálicos. Para grupos geradores em sala, o armazenamento de combustível em seu interior deve ser de no máximo 250 litros, caso haja à necessidade de um volume maior, deve ser utilizado outro(s) tanque do lado externo e conectá-los. Para grupos geradores em contêiner, o tanque de combustível está localizado no chassi metálico a qual o Grupo Gerador está fixado. O armazenamento de combustível deve ser feito seguindo a Instrução Técnica nº 27/2004 - Armazenagem de Líquidos Inflamáveis e Combustíveis, do corpo de bombeiros (CORPO DE BOMBEIROS, 2004). Para um melhor entendimento das próximas explicações deve-se seguir o desenho abaixo e observar que: Nível A = nível da bomba injetora (linha de centro) Nível B = nível da saída de alimentação do tanque diário Nível C = nível máximo de óleo do tanque diário Nível D = nível dos cabeçotes do motor Para motores MWM os tanques diários deverão ser locados preferencialmente com o nível ‘A’ entre os níveis ‘B’ e ‘C’:

Desenho 3 - Posicionamento do tanque e alimentações Fonte: STEMAC


55 Tabela 4 - Alturas Manométricas

TABELA DE ALTURAS MANOMÉTRICAS Para motores MWM Os tanques diários deverão ser locados preferencialmente com o nível “A” entre os níveis “B” e “C”: Para motores CUMMINS LINHAS N, Q, V e K Com o nível “C” até 1.5m acima do nível “A”. Com o nível “B” acima do nível “A”. Para motores MERCEDES: Com o nível “C” até 1,5m acima do nível “A”. Com o nível “B” até 1m abaixo do nível “A”. Para motores MITSUBISHI: Com o nível “C” até 2m acima do nível “A”. Com o nível “B” até 1m abaixo do nível “A”. Para motores PERKINS: Com o nível “C” até 4m acima do nível “A”. Com o nível “B” até 1,8m abaixo do nível “A”. Para motores VOLVO: Com o nível “C” até 1,5m acima do nível “A”. Com o nível “B” até 1,5m abaixo do nível “A”. Para motores DAEWOO: Com o nível “C” até 1m acima do nível “A”. Com o nível “B” até 1m abaixo do nível “A”. Para motores HYUNDAI: Com o nível “C” até 1m acima do nível “A”. Com o nível “B” até 1m abaixo do nível “A”. Para motores MTU: Com o nível “C” até 1m acima do nível “A”. Com o nível “B” até 1m abaixo do nível “A”. Fonte: STEMAC

Para instalações em que o tanque diário é instalado em uma altura superior aos limites acima expostos, deve-se utilizar um float tank para redução as pressões de linha, conforme figura abaixo.


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Desenho 4 - Instalação utilizando float tank Fonte: STEMAC

Em instalações de GMG's em paralelo e/ou com STR faz-se necessário à elevação da base do tanque diário de forma a manter a bomba injetora afogada.

Desenho 5 - Tanque suspenso com alimentação direta Fonte: STEMAC

Nas instalações em que um tanque principal alimenta por gravidade um tanque diário ou um float tank, os respiros destes devem ser prolongados até uma altura no mínimo igual à do respiro do primeiro, de modo a evitarem-se transbordamentos em caso de falha das torneiras bóias (STEMAC, 2008).


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7.7.2 Tanque Principal

Há dois tipos de tanques principais: Tanque aéreo e Tanque subterrâneo.

7.7.2.1 Tanques Aéreos

As instalações de tanques aéreos devem ser feitas com base na NBR 7505-1. O tanque aéreo principal pode alimentar um tanque diário por gravidade ou por meio de eletrobomba. Nas instalações em que este alimenta por eletrobomba o tanque diário, deve-se prever uma tubulação de retorno de diesel do tanque diário para o principal (ladrão), de modo a prevenir transbordamentos por uma eventual falha da chave bóia. Também deve ser previsto nos tanques aéreos a instalação de visores, de modo que em inspeções visuais seja possível a constatação de falhas da eletrobomba (STEMAC, 2008).

7.7.2.2 Tanques Subterrâneos

A instalação de tanques subterrâneos deve atender a NBR da mesma maneira que a forma construtiva deve obedecer a NBR 13312 (para tanque revestido) e NBR 73785 (para tanque jaquetado). Cada estado tem regulamentado para aplicação de tanque subterrâneo, uma ou as duas normas mencionadas acima. Nas instalações em que se empregam eletrobombas MINOR modelo BJE ou Fabricadora de Bombas modelo FBE, as mesmas devem ser locadas o mais próximo dos tanques principais, de modo a permitir um preferencial trabalho de recalque e não de sucção. Após efetuadas as conexões das mangueiras e abastecido o reservatório, verificar se o combustível chega ao motor. Caso exista ar na tubulação, a mangueira de alimentação deve ser solta junto ao motor para extrair o ar da mesma (sangria).


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De modo a atender as normas de segurança prescritas na NBR 7505-1, os tanques de combustível devem ser circundados por uma mureta de altura tal, que permita armazenar todo volume destes em caso de vazamento. Para tanto, a execução desta deverá considerar o volume do tanque e o volume ocupado pelos apoios (pés) dos tanques. A bacia de contenção, se instalada ao tempo, deve ser dotada de um dreno na sua parte inferior. Estas bacias devem ter suas paredes internas impermeabilizadas através de pintura com tinta base EPÓXI AMIDA. Abaixo segue sugestão de procedimento: a) 01 demão 50μ de SHERTILE CLEAR SUMARÉ, ou similar. b) 03 demãos 120μ de PHENICOM ACABAMENTO SUMARÉ, ou similar. Respiros e bocais de alimentação do Sistema de Combustível devem ser prolongados até o exterior das salas de tanques ou GMG's (STEMAC, 2008).

Figura 8 - Foto de um tanque diesel alimentando GMG Fonte: STEMAC

7.8 DISPOSITIVOS DE PROTEÇÃO E MANUTENÇÃO AUXILIAR (BY-PASS OU CHAVE HOLEC)


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Figura 9 - Chave ByPass Fonte: Supermercado Coelho Diniz

Figura 10 - Chave ByPass (detalhe) Fonte: HOLEC

A chave by-pass é um dispositivo desenvolvido para auxiliar os procedimentos de manutenções corretivas e preventivas, proporcionando segurança e confiabilidade em situações onde há a necessidade de se retirar totalmente a carga que passa pela


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caixa de transferência, mesmo com o gerador fora de operação, a chave é necessária porque o gerador detém o controle para desligar a rede e assumir a carga. A chave by-pass é uma chave opcional, ficando a critério do cliente adquiri-la ou não. Caso haja algum problema no controlador, nos contatores, ou em qualquer outro dispositivo do Grupo Gerador que tenha a necessidade de desligar a rede da concessionária para ser feito uma correção, com a chave by-pass, não é necessário desligar a rede da concessionária, evitando com isso, que o cliente fique sem energia por um período de tempo, podendo acarretar perca significativa de sua produção (STEMAC, 2008).

7.8.1 Representação Diagrama Unifilar

Diagrama 7 - Chave by-pass Fonte: Projeto Elétrico


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8 DEFINIÇÕES DO GMG - SUPERMERCADO COELHO DINIZ DE CORONEL FABRICIANO

Após todo o processo descrito nos itens acima, para o empreendimento do Supermercado Coelho Diniz em Coronel Fabriciano, ficou definido: a) Dois geradores de 700kVA cada unidade, trifásico com nível de tensão de 380 / 220 VCA, em 60Hertz , funcionamento em paralelo automático, sistema de transferência em rampa (STR); b) Motor SCANIA, sistema de pré-aquecimento da água de refrigeração; c) Gerador com excitatriz rotativa sem escovas, síncrono, trifásico, com grau de proteção IP21; d) Base de estrutura robusta e integralmente soldada; e) Quadro de comando automático, tipo microprocessado, modelo GEMINI, integrado ao conjunto, fixado sobre a base, na lateral esquerda do Grupo Gerador, com interligações elétricas executadas em fábrica; f) Retificador de bateria automático, microprocessado; g) Proteção por fusíveis tipo NH, instalados no comando; h) Disjuntores motorizados para transferência em (STR); i) Recipiente diário de consumo para combustível, em polietileno de 250 litros; j) Amortecedores de vibração intermediários entre motor, gerador e base; k) Baterias, silencioso e segmento elástico; l) Conjunto de atenuadores de ruído para instalação em sala de alvenaria, projetados para redução do nível de ruído para 75dB(A) a 1,5 metros (Escapamento Hospitalar); m)Porta acústica complementar ao sistema de tratamento acústico, em aço carbono, com dimensão de 1000 x 2100 mm (L x A), montada em painel acústico, com dimensão total de 2000 x 2200 mm (L x A); n) Sistema de supervisão remota STEMAC View.

8.1 CLASSE DE PROTEÇÃO IP 21


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Os invólucros dos equipamentos elétricos, conforme as características do local em que serão instalados e de sua acessibilidade devem oferecer um determinado grau de proteção. Por exemplo, um equipamento a ser instalado num local sujeito a jatos de água deve possuir um invólucro capaz de suportar tais jatos sob determinados valores de pressão e ângulo de inclinação sem que haja penetração de água. As normas IEC e ABNT – NBR 6146 definem os graus de proteção dos equipamentos elétricos por meio das letras características IP seguidas por dois algarismos. 1° Algarismo – indica o grau de proteção contra penetração de corpos sólidos estranhos e contato acidental. 0 – Sem proteção; 1 – Corpos estranhos com dimensões acima de 50 mm; 2 – Corpos estranhos com dimensões acima de 12 mm; 4 – Corpos estranhos com dimensões acima de 1 mm; 5 – Proteção contra acúmulo de poeiras prejudiciais ao gerador; 2° Algarismo – Indica o grau de proteção contra penetração de água no interior do gerador. 0 – Sem proteção; 1 – Pingos de água na vertical; 2 – Pingos de água na inclinação de 15° com a vertical; 3 – Água da chuva na inclinação de 60° com a vertical; 4 – Respingos de água em todas as direções; 5 – Jatos de água em todas as direções; 6 – Água de vagalhões (BALDE); 7 – Imersão temporária; 8 – Imersão permanente. As combinações entre dois algarismos, isto é, entre os dois critérios de proteção é indicada pelo IP da máquina. Estas combinações podem ser de muitas maneiras, mas os mais usuais para geradores abertos são IP 21 e IP 23, para aplicações mais rigorosas como ambientes empoeirados temos IP 54, e nos casos onde os equipamentos são lavados periodicamente com mangueiras (fábrica de papel, indústrias alimentícias, indústrias de tinturaria, etc.) temos o IP 55 (SHVOONG, 2012).


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Para o gerador de Coronel Fabriciano, seu grau de proteção é o IP 21, explicado abaixo. Proteção contra contatos e corpos estranhos (1º algarismo) Proteção contra toque dos dedos. Proteção contra corpos estranhos sólidos de dimensões acima de 12mm. Proteção contra líquidos (2º algarismo) Proteção contra gotas de chuva na vertical.


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9 CUSTO-BENEFÍCIO

Abaixo será demonstrado o estudo feito comprovando que o investimento em um GMG é perfeitamente viável.

9.1 CUSTO DOS GERADORES

A STEMAC Grupo Geradores S/A enviou ao Supermercado Coelho Diniz uma proposta de venda para dois GMG’s com as características abordadas no capitulo anterior, no valor de R$ 365.000,00. A proposta de venda dos GMG’s do Supermercado Coelho Diniz de Coronel Fabriciano segue no ANEXO B – Proposta técnica e comercial. Nos próximos tópicos são apresentados os custos tarifários praticados pela concessionária CEMIG.

9.2 TARIFAS DE ENERGIA ELÉTRICA

O grupo tarifário do empreendimento é o grupo A (clientes de alta e média tensão). O subgrupo tarifário é o A4 (nível de tensão de 2,3kV a 25kV). Sabido desses dados, segue abaixo tabela das tarifas vigentes da concessionária CEMIG, consumidores A4 (de 2,3kV a 25kV) – Resolução Aneel nº 1.269, de 03/04/2012.


65 Tabela 5 - Tarifa Consumidores A4

Tipo

Azul

Consumo (R$/kWh)

Demanda (R$/kW)

Ponta

Fora de ponta

Ponta

Fora de ponta

Seco

Úmido

Seco

Úmido

45,78

14,59

0,26135

0,23634

0,16290

0,14839

1,32445

1,29945

0,16290

0,14839

Verde

14,59

Convencional

47,55

0,16531

Fonte: Manual de Gerenciamento de Energia

9.3 CÁLCULO TARIFÁRIO

Considerando que a demanda estimada em projeto é de 450kW, e baseando-se no consumo de uma unidade existente da Rede Coelho Diniz, situado na Av. Grãduquesa de Luxemburgo em Governador Valadares, que possui um consumo aproximado fora de ponta de 196.560kWh, e um consumo em horário de ponta de 27.119kWh. Essa unidade foi escolhida por possuir um projeto e estruturas elétricas semelhantes ao Supermercado de Coronel Fabriciano. Em posse dos dados acima, tem-se os seguintes cálculos para cada tipo tarifário: Tabela 6 - Cálculo Tarifa Tipo Convencional

TARIFA TIPO CONVENCIONAL  SEM GERADOR  Sem Imposto  Descrição  Quantidade Preço   Valor   Demanda Ativa (kW)  485  47,55   R$     23.061,75  Energia Ativa HFP (kWh)  196560  0,16531  R$     32.493,33  Energia Ativa HP (kWh)  27119  0,16531  R$        4.483,04  Total   R$     60.038,13  COM GERADOR  Sem Imposto  Descrição  Quantidade Preço   Valor   Demanda Ativa (kW)  485  47,55   R$     23.061,75  Energia Ativa HFP (kWh)  196560  0,16531  R$     32.493,33  Energia Ativa HP (kWh)  27119  0,59   R$     16.000,21  Total   R$     71.555,29 

Com Imposto  Preço   Valor   62,05275   R$     30.095,58  0,21572955   R$     42.403,80  0,21572955   R$        5.850,37   R$                               78.349,75  Com Imposto  Preço   Valor   62,05275   R$     30.095,58  0,21572955   R$     42.403,80  0,59   R$     16.000,21   R$                               88.499,59 


66 Tabela 7 - Cálculo Tarifa Tipo Verde

TARIFA TIPO VERDE  SEM GERADOR  Sem Imposto  Descrição  Quantidade Preço   Valor   Demanda Ativa (kW)  485  14,59   R$        7.076,15  Energia Ativa HFP (kWh)  196560  0,1629   R$     32.019,62  Energia Ativa HP (kWh)  27119  1,32445  R$     35.917,76  Total   R$     75.013,53  COM GERADOR  Sem Imposto  Descrição  Quantidade Preço   Valor   Demanda Ativa (kW)  485  14,59   R$        7.076,15  Energia Ativa HFP (kWh)  196560  0,1629   R$     32.019,62  Energia Ativa HP (kWh)  27119  0,59   R$     16.000,21  Total   R$     55.095,98 

Com Imposto  Preço   Valor   19,03995   R$        9.234,38  0,2125845   R$     41.785,61  1,72840725   R$     46.872,68   R$                               97.892,66  Com Imposto  Preço   Valor   19,03995   R$        9.234,38  0,2125845   R$     41.785,61  0,59   R$     16.000,21   R$                               67.020,20 

Tabela 8 - Cálculo Tarifa Tipo Azul

TARIFA TIPO AZUL  SEM GERADOR  Sem Imposto  Descrição  Quantidade Preço   Valor   Demanda Ativa HFP (kW)  485  14,59   R$        7.076,15  Demanda Ativa HP (kW)  485  45,78   R$     22.203,30  Energia Ativa HFP (kWh)  196560  0,1629   R$     32.019,62  Energia Ativa HP (kWh)  27119  0,26135  R$        7.087,55  Total   R$     68.386,62  COM GERADOR  Sem Imposto  Descrição  Quantidade Preço   Valor   Demanda Ativa HFP (kW)  485  14,59   R$        7.076,15  Demanda Ativa HP (kW)  1  45,78   R$              45,78  Energia Ativa HFP (kWh)  196560  0,1629   R$     32.019,62  Energia Ativa HP (kWh)  27119  0,59   R$     16.000,21  Total   R$     55.141,76 

Com Imposto  Preço   Valor   19,03995   R$        9.234,38  59,7429   R$     28.975,31  0,2125845   R$     41.785,61  0,34106175   R$        9.249,25   R$                               89.244,55  Com Imposto  Preço   Valor   19,03995   R$        9.234,38  59,7429   R$              59,74  0,2125845   R$     41.785,61  0,76995   R$     20.880,27   R$                               71.960,00 

Analisando os cálculos para os três tipos tarifários, pode-se resumi-lo em um quadro geral:


67 Tabela 9 - Resumo das Três Tarifações

TIPO TARIFARIO  CONVENCIONAL  VERDE  AZUL 

RESUMO DAS TRÊS TARIFAÇÕES  SEM GERADOR  COM GERADOR   R$           78.349,75    R$           88.499,59    R$           97.892,66    R$           67.020,20    R$           89.244,55    R$           71.960,00  

DIFERENÇA  ‐R$           10.149,84    R$           30.872,47    R$           17.284,54  

Conclui-se que, o melhor tipo tarifário em uma situação de não uso de Grupo Gerador seria o tipo Convencional, entretanto para empresas com demanda contratada acima de 300 kW o tipo tarifário convencional não pode ser aplicado, adotando assim o tipo tarifário Verde, apesar do tipo tarifário Azul ser mais barato em relação ao Verde, qualquer problema que ocorra impedindo a entrada do Grupo Gerador no horário de ponta, resultaria em multas muito altas. Com a utilização de um Grupo Gerador a diesel, o melhor tipo tarifário é o verde, pagando-se apenas R$67.020,20. O uso do Grupo Gerador na tarifação tipo verde gerou uma economia de 14,46% em relação ao tipo de tarifação convencional sem Grupo Gerador. O uso do Grupo Gerador na tarifação tipo verde gerou uma economia de 31,54% em relação ao mesmo tipo verde sem o uso de Grupo Gerador. De acordo com as normas da ANEEL, consumidores com demanda acima de 300kW não podem optar pela tarifa tipo convencional.

9.4 COMPRA DO EQUIPAMENTO

Após a STEMAC apresentar sua proposta de venda e a negociação for concretizada, é assinado um contrato (proposta comercial) autorizando a STEMAC Grupos Geradores S/A a fabricar os grupos geradores. Para dar início ao pedido de fabricação, o cliente deve pagar 50% do valor do equipamento adquirido. Após a compra do equipamento, dá-se início a contratação de uma empresa especializada para a instalação do equipamento.


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10 EMPRESA ESPECIALIZADA PARA INSTALAÇÃO

Para a instalação de um Grupo Gerador é necessário que se contrate uma empresa especializada nesse tipo de serviço, para ter garantias que o Grupo Gerador e os componentes que compõe o grupo serão devidamente instalados dentro das normas e padrões do fabricante do Grupo Gerador. O Supermercado Coelho Diniz, contratou a WAV Serviços Elétricos para instalar o Grupo Gerador do Supermercado de Coronel Fabriciano. A WAV Serviços Elétricos, empresa instaladora autorizada STEMAC no leste de Minas Gerais, segue todos os protocolos de instalação do fabricante e tem seu próprio padrão de qualidade, tendo também ferramentário apropriado para esse tipo de serviço.

10.1 PROJETO DE INSTALAÇÃO

Como há um projeto para o dimensionamento de um Grupo Gerador, também há um projeto para a instalação. Esse projeto consiste em planejar a melhor maneira de se instalar o equipamento que foi adquirido para o empreendimento. Segue abaixo os itens que são considerados para o projeto de instalação.

10.1.1 Layout e Dimensionamento da Sala

Este item consiste em projetar o melhor layout da sala dos grupos geradores, o projeto definirá a área exata a ser utilizada por todo o conjunto que compõe o grupo, como local de colocação do grupo, atenuadores de entrada e saída, escapamento, painéis, entrada e saída de cabos, etc (STEMAC, 2008). O layout mínimo exigido da sala para atender o Grupo Gerador do Supermercado Coelho Diniz de Coronel Fabriciano está no ANEXO C – Layout dos GMG’s.


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10.1.2 Disposição dos Equipamentos

Com o layout da sala pronto, define-se a disposição dos equipamentos, que consiste em colocar cada equipamento na melhor posição, maximizando o espaço de modo a utilizar a menor quantidade de material para interligar os equipamentos (STEMAC, 2008). O layout mínimo da sala (Vide ANEXO C – Layout dos GMG’s) contempla apenas o posicionamento dos tanques de diesel, GMG’s e a canaleta para cabos que leva ao QTA.

10.1.3 Dimensionamentos Elétricos

O dimensionamento elétrico é onde são tratados todos os componentes de interligação elétrica e comunicação entre os quadros e equipamentos. Os condutores de saída são definidos mediante o valor máximo de corrente suportado por cada gerador, a distância do gerador até o quadro geral de baixa tensão (QGBT) e a quantidade prevista de sinais harmônicos. As tabelas a seguir estão de acordo com a Norma NBR 5410:2004 (Instalações elétricas de baixa tensão). Para outras maneiras de instalação, consultar a Norma NBR 5410:2004 (STEMAC, 2008). Abaixo não será abordada toda a tabela, será mostrado o passo a passo adotado para dimensionar os cabos para o supermercado do Coelho Diniz de Coronel Fabriciano. Primeiro, é definida a maneira a qual os cabos serão acomodados.


70 Tabela 10 - Método de Instalação

Fonte: Catálogo de dimensionamento de cabos

Método de instalação é o número 14, com o cabo flexível XLPE 90 graus 0,6/1Kv, com isso temos definido o método de referência F. Com o método definido, verifica-se a capacidade de condução de corrente, em amperes, para os métodos de referência E, F e G da tabela abaixo. Temos: N° de condutores carregados: 2 e 3; Temperatura no condutor: 90°C; Temperatura ambiente: 30°C; Tipo de isolação: XLPE 90°C.


71 Tabela 11 - Seção Nominal dos Condutores

Fonte: Catálogo de dimensionamento de cabos

Na tabela acima, foram definidos cabos unipolares com três condutores carregados, no mesmo plano, justapostos. É sabido que a corrente total que pode ser fornecida é de 1400A, vide projeto, e que o método definido para dimensionamento é o F, com isso o cabo que mais se aproxima é o 300mm², com corrente de 736A, o cabo de 240mm² não pode ser utilizado pois o valor fica abaixo do nominal, que é 634A. Analisando a tabela abaixo, observa-se a correção aplicável para os condutores agrupados. Tabela 12 - Forma de Agrupamento

Fonte: Catálogo de dimensionamento de cabos


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Também se deve observar a seção reduzida do condutor neutro para dimensioná-lo. Tabela 13 - Seção Reduzida do Condutor Neutro

Fonte: Catálogo de dimensionamento de cabos

O número de condutores definidos, seguindo orientações das tabelas, foi de 4 condutores de 300mm² por fase, dois condutores de 300mm² para o neutro e dois condutores de 120mm² para o terra, conforme os dados do diagrama unifilar do projeto, Vide ANEXO D – Interligação GMG e Rede ao QGBT.

10.1.4 Layout das Eletrocalhas, Esteiras, Leitos, Tubulações e Outros

Após se definir os tipos de condutores e a quantidade, é necessário definir a melhor maneira de alocá-los, podendo ser usado eletrocalha, esteira, leito e tubulações. Optou-se pelo uso da eletrocalha e esteira, por serem de fácil instalação e proporciona uma melhor acomodação e refrigeração dos condutores (STEMAC, 2008). As eletrocalhas serão do tipo perfurada em chapa 20”, pois tem grande resistência mecânica. As esteiras serão do tipo escada em chapa 20”, tem grande resistência mecânica e serão utilizadas na saída dos geradores até o (QTA).


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Para definir as dimensões para a eletrocalha e para as esteiras, é necessário saber a quantidade de condutores que irá se utilizar, bem como o tipo de condutor. Para o Supermercado Coelho Diniz de Coronel Fabriciano, será utilizado eletrocalha 300x100 e esteiras 300mm.

10.1.5 Orientar a Construção da Sala Caso a Mesma Não Exista

Caso a sala do gerador não tenha sido contemplada no projeto civil, a empresa contratada deve orientar o contratante a construir uma sala em local que atenda as necessidades dos GMG’s, e com um layout adequado (STEMAC, 2008).

10.2 EQUIPAMENTOS UTILIZADOS NA INSTALAÇÃO

Para a instalação do GMG, utilizam-se os equipamentos abaixo: a) alicate de bico; b) alicate de corte; c) alicate guilhotina até 300mm²; d) alicate hidráulico 15 toneladas; e) alicate universal; f) chaves catraca de 10 a 24mm²; g) chaves de boca de 10 a 24mm²; h) chaves de fenda; i) chaves philips; j) furadeiras; k) lixadeira; l) multímetros; m)pistola walsywa; n) sequencímetro; o) serra tico-tico; p) termômetro infravermelho (STEMAC, 2008).


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11 RECEBIMENTO DO GRUPO GERADOR

A entrega do equipamento se dá a partir de uma data definida em fábrica, ou definida pelo cliente caso o mesmo necessite postergar a data estabelecida pelo fabricante (STEMAC, 2008). O equipamento será embarcado na matriz da STEMAC GRUPOS GERADORES em Porto Alegre, Rio Grande do Sul, com destino a Coronel Fabriciano, Minas Gerais. A entrega é feita no nível de calçada, ou seja, não é de responsabilidade do fabricante colocar o equipamento no local de instalação, cabendo aos responsáveis pelo empreendimento colocar o gerador na sala onde será instalado.

11.1 CONFERÊNCIA DE TODOS OS EQUIPAMENTOS

Após a entrega do equipamento, dá-se inicio a conferência de todo o grupo e equipamentos que fazem parte do mesmo. Itens como radiadores, caixas de acoplamentos de cabos e motores, devem ser muito bem conferidos, pois, no transporte podem ser facilmente danificados (STEMAC, 2008).

11.2 DESLOCAMENTO DO EQUIPAMENTO PARA SALA DO GERADOR

No supermercado Coelho Diniz de Coronel Fabriciano, a sala do Grupo Gerador está localizada no 2° andar do empreendimento, portanto, para levar equipamentos tão pesados, será utilizado um guindaste que içará o grupo até o nível desejado, onde será colocado sobre roletes, usando uma técnica bem simples, coloca-se os roletes em baixo e na frente do grupo para que o equipamento deslize sobre os mesmos até a sala onde serão instalados.


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11.3 GARANTIAS DO EQUIPAMENTO

Entende-se por garantia a obrigatoriedade da STEMAC S/A de substituir todos os componentes que comprovadamente tenham defeitos de fabricação ou montagem. Serão cobradas despesas de deslocamento, estada e alimentação do técnico. O prazo de validade da garantia se estende pelo período de 12 (Doze) meses a partir da Entrega Técnica (primeiro funcionamento do equipamento) desde que seja solicitada até 90 (noventa) dias da data da Nota Fiscal de embarque do equipamento e executada pela STEMAC S/A Grupos Geradores. Caso não ocorra a situação citada acima, a garantia passa a ter um prazo de validade de 12 (doze) meses, a partir da data de entrega do equipamento. Se a entrega técnica for feita após 6 (seis) meses, o Grupo Gerador deve passar por uma revisão solicitada pela STEMAC, caso isso não ocorra, a entrega técnica é feita e a garantia do equipamento é perdida (STEMAC, 2008).


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12 MONTAGEM E INSTALAÇÃO DA SALA E EQUIPAMENTOS

Todos os procedimentos relacionados com a montagem e instalação são orientados pela WAV Serviços Elétricos, empresa instaladora autorizada da STEMAC que fará a montagem do equipamento na obra do Supermercado Coelho Diniz em Coronel Fabriciano.

12.1 MONTAGEM

Deve-se verificar cuidadosamente as características dos equipamentos fornecidos, pois deverão estar de acordo com o indicado no projeto. Prepare as ferramentas e instrumentos necessários. Assegure-se da disponibilidade de todas as ferramentas necessárias à realização do trabalho, nunca improvise ferramentas, use sempre ferramenta adequada para cada tipo de trabalho. Leia atentamente o manual e verá que 90% da instalação serão executadas com sucesso. Depois de concluído, assegure-se de possuir cópias de desenhos utilizados para instalação de itens específicos (comando elétrico principalmente). Antes de iniciar os trabalhos, inspecione cuidadosamente o local de montagem, tendo em mãos os desenhos e procure por possíveis interferências e certifique-se que o piso suportará sem riscos o peso do equipamento (STEMAC, 2008).

12.2 INSTRUÇÃO DOS PROCEDIMENTOS DE MONTAGEM

Esta instrução tem por objetivo orientar a instalação das venezianas acústicas em sala, considerando as duas possibilidades. Posicionar a veneziana na abertura da parede utilizando calços a fim de distribuir as folgas uniformemente em todo o perímetro da veneziana é importante que o flange frontal da veneziana esteja faceando a parede. Preencher os espaços entre a


77

parede e a veneziana acústica com material de alvenaria. Posicionar o Fixador Auxiliar da veneziana Acústica, encostando-o na parede e na lateral da veneziana de modo a obter-se um assentamento uniforme, sendo que deverá ser observado o esquadro entre as peças. Executar a furação na lateral da veneziana para montagem do Fixador Auxiliar da Veneziana Acústica a esta, a união entre o fixador e a veneziana deverá ser por meio de arrebites em alumínio pop Ø4,8mm (STEMAC, 2008).

12.3 DESEMBALAGEM

A desembalagem deve ser feita por ocasião da instalação do equipamento. Isto porque a movimentação do equipamento embalado torna-se mais segura. Ela deverá ser feita com muito cuidado e sempre junto aos locais de instalação. Um cuidado especial deve ser tomado com pintura e com os instrumentos instalados externamente. Imediatamente após a desembalagem, recomenda-se inspeção visual geral, visando detectar eventuais danos de transporte e manuseio, anote-os e encaminhe ao setor responsável. Nunca manter grandes embalagens sobre outras, em pequenas embalagens isto é permitido em virtude do uso de caixas apropriadas, neste caso, isto será claramente indicado externamente nas caixas. O equipamento recebido deve ser conferido com atenção especial dada às partes do equipamento, eventualmente embaladas em separado, objetivando facilitar o transporte (STEMAC, 2008).

12.4 INSTALAÇÃO

Os motores equipados com radiador têm ventiladores soprantes, isto é, sopram o ar através do radiador, sendo imprescindível que a sala seja varrida por fluxo de ar, através de uma abertura para admissão e outra de exaustão, situadas de preferência, em paredes opostas.


78

A abertura de exaustão deve ser posicionada frontalmente ao radiador, o mais próximo possível, sem obstáculos intermediários. Pé direito mínimo é de 2,50m. A bitola e a quantidade de cabos de energia, entre gerador e quadro de comando e ponto de conexão de carga são diretamente relacionadas às distâncias entre estes pontos. Os grupos geradores não são chumbados ao solo, apenas apoiados sobre coxins anti-vibratórios fornecidos como acessórios (STEMAC, 2008). Não se deve utilizar a sala do Grupo Gerador como depósito de materiais.

12.5 SISTEMA DE COMBUSTÍVEL

Os Grupos Geradores Diesel Stemac são fornecidos com os respectivos reservatórios de combustível, mangueiras de ligação nas bitolas adequadas e um kit de conexões para sua instalação. Os reservatórios são dotados de suportes com altura própria para o correto abastecimento do motor e, devem ser apoiados em piso de mesmo nível do Grupo Gerador. Para ligação das mangueiras entre tanque e motor devem ser identificados os pontos de conexão. Regra geral para GMG’s acima de 380 kVA (inclusive), paralelos e em STR (STEMAC, 2008).

12.6 RESPIRO DO CÁRTER

Devem ser instaladas tubulações metálicas ou em PVC rígido (vide layout específico da obra), para interligação do cárter do motor a uma caixa coletora de óleo (STEMAC, 2008).


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Figura 11 - Respiro do Cárter do Motor Fonte: STEMAC

12.7 TUBULAÇÃO DE ESCAPAMENTO

Acompanham o equipamento, como peças avulsas, um silenciador e um segmento elástico amortecedor de vibrações em gramianto (STEMAC, 2008).

12.7.1 Utilização Correta do Segmento Elástico

O segmento elástico é utilizado para evitar a propagação das vibrações geradas pelo funcionamento do Grupo Gerador. É acoplado diretamente no coletor de gases do motor. Sua finalidade é compensar os movimentos relativos (vibrações) e expansões térmicas. Para se obter eficiência é fundamental que seja estendido 15mm em seu comprimento (STEMAC, 2008).

Figura 12 - Segmento Elástico Fonte: STEMAC


80

12.7.2 Sustentação do Escape

A sustentação da tubulação de escapamento é feita através de suportes adequados para garantir a sua estabilidade.

Figura 13 - Sustentação do Escape Fonte: STEMAC

Os silenciosos utilizam fibra de vidro como material fono-absorvente, portanto durante a instalação dos mesmos deve-se evitar todo e qualquer tipo de soldagem em seus corpos. O silencioso deve ser montado o mais próximo possível do motor, mantendo a pressão e temperatura que evite o acúmulo de resíduos no seu interior. Os silenciosos são preferencialmente montados na posição horizontal observandose o seu nivelamento correto e a perfeita vedação entre os flanges de acoplamento à tubulação (utilizar juntas de amianto grafitadas) (STEMAC, 2008).

12.8 MATERIAIS UTILIZADOS NA INSTALAÇÃO

Os materiais necessários para a instalação do GMG são: a) abraçadeiras plásticas com 30 cm; b) cabo 240mm² azul; c) cabo 35mm² verde; d) cabos 240mm² preto; e) eletrocalhas;


81

f)

esteiras;

g) fita auto fusão; h) fita isolante 20 metros; i)

fita isolante colorida 20 metros;

j)

miscelâneas;

k) terminal 35mm² a compressão c/ 1 furo; l)

terminal 240mm² a compressão c/ 1 furo (STEMAC, 2008).

12.9 INSTALAÇÃO ELÉTRICA

As interligações de força devem ser dimensionadas conforme NBR-5410. Utilizar sempre terminais tipo YA (de compressão) instalados com prensa terminais hidráulica. Entre geradores e quadro de comando são necessárias interconexões elétricas de potência e comando. Estas ligações são descritas no diagrama de ligações e devem seguir as seguintes prescrições: a) a seleção de bitolas de cabos de energia é baseada em condutores do tipo subterrâneo isolamento para 1000v instalação em canaletas; b) as bitolas de condutores para regulador de tensão e alimentação de campo estão indicadas no diagrama de ligações prevendo o uso de condutores flexíveis, do tipo pirasticflex, de preferência protegidos por eletrodutos flexíveis; c) cabos de energia devem obrigatoriamente utilizar conectores de pressão de bitola adequada e com aperto correto; d) as ligações na caixa de bornes do gerador devem ser perfeitamente isoladas, utilizando tiras de borracha de 1mm de espessura recobertas com fitas isolante vinílica de boa qualidade; e) as conexões nas réguas de bornes devem assegurar o contato eficaz das réguas das sapatas com a parte metálica do condutor, com aperto correto; f) alguns geradores podem apresentar 12 terminais, neste caso, unir os terminais 10, 11 e 12 os quais constituem o terminal n indicado nos diagramas;


82

g) alguns geradores podem apresentar terminais duplos para cada número, os mesmos devem ser unidos aos pares (STEMAC, 2008).

12.10 ATERRAMENTO

Deve ser instalada uma barra de cobre na sala dos geradores, o mais próximo possível destes, que se conecta ao ponto de aterramento disponibilizado pelo cliente. As carcaças dos painéis elétricos, os tanques metálicos e as carcaças dos ventiladores e eletrobombas são aterrados na barra de terra da sala. Conecta-se ao Grupo Gerador: o escapamento, o caixilho metálico dos atenuadores e a base metálica, tendo um único ponto de saída localizado na carcaça do gerador, que deve ser interligado à barra de terra dentro da sala. A barra de terra da USCA deve ser interligada à barra de terra da sala através de condutor específico para o terra, não podendo ser utilizado o condutor de neutro. O terminal de neutro de cada gerador deve ser interligado à barra de neutro da USCA ou do QTA, através de projeto específico (STEMAC, 2008).

12.11 INSPEÇÃO DE MONTAGEM E INSTALAÇÃO

As instruções a seguir são direcionadas a operadores e montadores que estão ligados diretamente com a instalação do equipamento. a) verificar se o painel está de acordo com o layout de instalação e está devidamente fixo ao piso; b) verificar se os chumbadores e parafusos utilizados para fixação do conjunto estão corretamente fixados, mantendo o conjunto rígido, sem balanço; c) verificar

se

o

painel

está

corretamente

fixado,

com

superfícies

perfeitamente verticais e horizontais. use um nível de bolha; d) verificar se todos os parafusos, porcas e arruelas usados para fixação do conjunto estão protegidos contra corrosão;


83

e) verificar se todos os aparelhos, instrumentos, chaves, indicadores e quaisquer outros dispositivos não foram danificados durante o transporte e a instalação; f) verificar através do desenho de interligação, se toda a fiação está completa, se todos os condutores e terminais estão identificados, se todas as terminações e conexões elétricas estão firmemente presas e se a fiação está racionalmente distribuída e protegida contra danos físicos; g) verificar se a fiação de interligação, comando e força, está dimensionada para a capacidade nominal solicitada; h) verificar se a porta do painel está aterrada à estrutura do mesmo, por intermédio de um cabo terra; i) verificar se o cubículo está firmemente aterrado à barra terra da subestação. j) verificar se o grupo gerador diesel está corretamente nivelado no piso; k) verificar se apresenta danos no equipamento e na pintura, causados pelo transporte e instalação; l) verificar se existe a bandeja coletora de óleo do motor; m)verificar se existe proteção para as partes girantes do grupo gerador diesel; n) verificar se as conexões de alimentação e retorno de combustível estão bem apertadas; o) verificar se existem vazamentos de óleo do motor; p) verificar se existem vazamentos de água nas mangueiras e no radiador; q) verificar se existe obstrução na saída de ar quente do motor; r) verificar se existe obstrução na tomada de ar para o motor; s) verificar o apoio do tubo de escape sobre o flexível, não sendo permitido um esforço demasiado sobre a turbina; t) verificar se a tubulação de escape está fixada corretamente, bem como se o diâmetro da mesma está de acordo com a distância percorrida; u) verificar se o ponto de descarga do escapamento não afeta os ambientes externos próximos, nem a sala do grupo gerador diesel; v) verificar se a tubulação de escape está de acordo com as normas do fabricante; w) quando em teste, verificar se a tubulação de escape não apresenta vazamentos, bem como uma deformação excessiva;


84

x) quando em teste, verificar se as mangueiras e o radiador não apresentam vazamentos; y) verificar nível da água do radiador; z) verificar nível de óleo lubrificante do cárter; aa)

verificar o correto aterramento do grupo gerador diesel;

bb)

verificar se todas as conexões elétricas estão firmes e identificadas;

cc)

verificar através do desenho de interligação elétrica, se os cabos de

interligação estão dimensionados para a capacidade nominal solicitada; dd)

verificar se os cabos de interligação estão protegidos contra danos

físicos; ee)

verificar se está correta a sequência de fases no circuito de força

(STEMAC, 2008).

12.12 CHECKLIST

O relatório de término de instalação é utilizado para que a STEMAC programe o Start-up do equipamento, devem ser informados obrigatoriamente os dados do motor, gerador, quadros e assinalar as etapas pertinentes aos serviços executados pelo instalador. Se for uma instalação parcial, marcar apenas os serviços realizados e caso os mesmos não constem na relação do formulário do RTI, descrevê-los no campo diverso (STEMAC, 2008). Um exemplo de checklist é demonstrado no ANEXO E – Checklist de entrega técnica.


85

13 ENTREGA TÉCNICA (START-UP)

A entrega técnica consiste na vinda do técnico da fabricante para verificar se o equipamento está corretamente instalado, utilizando os materiais adequados e seguindo todo o protocolo de instalação. Após a verificação o técnico efetua testes no Grupo Gerador, ligando, desligando, transferindo a carga, etc. Para finalizar sua verificação, estando tudo correto é feito um relatório que é entregue ao cliente constatando que seu equipamento está apto para funcionamento (STEMAC, 2008).

13.1 PRIMEIRO PASSO

Nos preparativos para a Entrega Técnica, deve-se, primeiramente seguir os passos abaixo listados: a) Identificar os detalhes do projeto no detalhamento de projeto; b) Identificar os documentos e diagramas necessários para execução da Entrega Técnica; c) Identificar os equipamentos e ferramentas necessárias para execução da Entrega Técnica (STEMAC, 2008).

13.2 DETALHAMENTO DE PROJETO

É um descritivo que informa os detalhes do produto que está sendo fornecido ao cliente. No detalhamento de projeto, encontram-se informações sobre o cliente, o escopo do projeto (detalhes sobre o projeto), escopo do produto (informações básicas sobre o produto), detalhes do GMG, detalhes do quadro de comando/força, pintura, documentação técnica e em alguns casos, opcional e especial do produto.


86

Após identificados os dados principais no Detalhamento de Projeto, deve-se obter a documentação sinalizada no mesmo. Quando padrão, solicitar a documentação juntamente com o coordenador da filial e no caso de projeto especial, solicitar diagramas com consultores (STEMAC, 2008).

13.3 AJUSTES E TESTES INICIAIS DO GMG

São procedimentos a serem tomados para iniciar os testes do equipamento.

13.3.1 Procedimento Preliminar

Primeiro deve-se desconectar a excitação do gerador soltando os fios ‘F+ e F-‘ no regulador de tensão e desabilitar as proteções de subtensão e subfrequência nos parâmetros de proteção do GMG no controlador, evitando a atuação dos mesmos antes dos ajustes nominais corretos. Depois inspecionar quanto à existência de ferramentas ou materiais de instalação soltos sobre o GMG, podendo causar alguma avaria quando o motor for colocado em funcionamento (STEMAC, 2008).

13.3.2 Teste de Funcionamento e Geração

O teste de funcionamento inicia-se dando a partida no GMG e medindo a tensão de remanência verificando se a frequência e as tensões de linha e de fase estão equilibradas, o que indica que o gerador está em condições normais e não existe nenhum curto circuito nos cabos de saída do mesmo. Observar também se existe alguma anormalidade ou ruído estranho durante o funcionamento do GMG, que possa indicar a existência de alguma irregularidade ou falha mecânica.


87

Verificar se a sequência de fases do gerador esta correta, indicada pela rotação em sentido horário do fasímetro e, após conclusão dos testes, efetuar a parada do GMG (STEMAC, 2008).

13.3.3 Regulagem do Controle de Velocidade

Deve-se verificar a instalação do atuador na bomba injetora, observando também se o curso do mesmo corresponde ao curso disponível na bomba injetora (em casos com atuador externo), para isso deve-se soltar o varão que interliga o atuador a bomba injetora em uma de suas extremidades e executar o movimento do braço do atuador e da bomba injetora observando se a posição e ajuste do varão estão adequados permitindo que se atinja o curso total no braço da bomba injetora (STEMAC, 2008).

13.3.4 Controles de Partida

É de grande importância ajustar os parâmetros de controle de partida do motor, que são basicamente o percentual de abertura inicial do atuador (% START) e a rampa de aceleração (Hertz RAMP). O percentual de abertura deve ser ajustado para atingir um débito de combustível suficiente para a combustão inicial do motor, onde normalmente utilizam-se valores entre 30% a 50% em motores em que o corte completo de combustível não é feito pelo próprio atuador, mas sim, por um solenóide a parte (funcionamento ou parada), e valores em torno de 85% para motores em que o corte completo de combustível também se dá no próprio atuador. A rampa de aceleração de partida deve ser ajustada para que o motor atinja sua rotação nominal em um tempo que deve ser definido entre 3 (três) a 5 (cinco) segundos, o que é considerado como tempo ideal para uma partida suave do motor. Este parâmetro normalmente é definido em Hertz, então o ajuste apropriado é de 12 à 20 Hertz respectivamente para obter esta condição e não ultrapassar a rotação nominal no processo de partida do motor (STEMAC, 2008).


88

13.3.5 Testes do Regulador de Velocidade

Partindo o motor com a entrada de controle externo desabilitado, observando se a mesma ocorreu de acordo com as condições pré-definidas no item anterior e se os valores nominais foram atingidos, com o motor ainda em funcionamento observar a estabilidade na rotação do motor e aperfeiçoar caso necessário, através do controle PID. Habilitar o controle externo e testar a atuação do mesmo, incrementando e decrementando a rotação até atingir cerca de 3% da frequência nominal, garantindo assim o recurso de controle suficiente para efetuar o sincronismo, rampa e divisão de cargas (kW) (STEMAC, 2008).

13.3.6 Regulagem do Controle de Tensão

Os itens abaixo representam as funções da placa reguladora de tensão que definem as características da tensão de saída do alternador: a) tensão nominal Dar a partida no GMG efetuando a medição da tensão diretamente na saída do gerador e girar o trimpot de ajuste de tensão até atingir o valor nominal (STEMAC, 2008);

Figura 14 - Regulador de Tensão Fonte: STEMAC

b) estabilidade


89

Com o gerador em funcionamento e medindo a tensão de saída do gerador, girar o trimpot de estabilidade no sentido anti-horário até iniciar a instabilidade na tensão que pode ser observada no “BARGRAF” do multímetro e retornar o ajuste no trimpot em sentido horário até estabilizar a tensão novamente (STEMAC, 2008);

Figura 15 - Regulador de Tensão Fonte: STEMAC

c) proteção U/F Com o GMG em funcionamento, diminuir a frequência de operação do gerador para 57 Hertz e girar o trimpot U/F (Unidade de Frequência) no sentido horário lentamente até que se inicie o processo de corte de excitação (queda na tensão) e então retornar o trimpot girando em sentido anti-horário até restabelecer a tensão nominal (STEMAC, 2008);

Figura 16 - Regulador de Tensão Fonte: STEMAC

d) droop O trimpot droop é responsável por diminuir ou aumentar os reativos.


90

O ajuste do trimpot droop deve ser deixado inicialmente totalmente em sentido antihorário, sem atuação (STEMAC, 2008);

Figura 17 - Regulador de Tensão Fonte: STEMAC

e) entrada de controle externo Com o GMG em funcionamento incrementa-se e decrementa-se o controle de tensão, verificando se é atingida uma variação de +/- 10% do valor nominal, garantindo assim recurso suficiente para efetuar o sincronismo, rampa e divisão de cargas (kVAr) (STEMAC, 2008); f) habilitar proteções de frequência e tensão Depois de concluídos os ajustes iniciais de frequência e tensão, devem ser habilitados os parâmetros de proteção de subfrequência e subtensão, desabilitados anteriormente (STEMAC, 2008).

13.3.7 Teste de atuação das proteções do GMG

Serão verificados todos os sensores responsáveis pela proteção do GMG de acordo com os itens a seguir. a) sensores de proteção do GMG Para testar o sensor deve-se executar a simulação de atuação dos sensores do motor (temperatura, pressão, nível d’água, etc.) e gerador (temperatura de mancais e enrolamento) gerando o sinal de falha diretamente nos terminais do sensor, contemplando assim o teste de todo o circuito até o controlador (STEMAC, 2008);


91

b) sensor pt100 Chama-se este sensor de resistivo, por que o mesmo possui uma resistência elétrica em sua parte interna que varia conforme a temperatura de contato. Normalmente é utilizado para o controle da temperatura de funcionamento do motor, sendo instalada no circuito de arrefecimento do mesmo, próximo a válvula termostática, ou também na galeria principal de arrefecimento do motor. Para este sensor existe uma tabela com os valores resistivos para cada valor de temperatura. Caso não tenha a tabela em mãos, pode ser utilizado o cálculo descrito abaixo (STEMAC, 2008);

Figura 18 - Sensor PT100 Fonte: STEMAC Tabela 14 - Valores Resistivos para Temperatura do Sensor PT100

TABELA DE VARIAÇÕES PARA SENSOR PT100 ( EIT-90) (ITS-90) °C

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

-190 22,83

22,40

21,97

21,54

21,11

20,68

20,25

19,82

19,38

18,95

18,52

-180 27,10

26,67

26,24

25,82

25,39

24,97

24,54

24,11

23,68

23,25

22,83

-170 31,34

30,91

30,49

30,07

29,64

29,22

28,80

28,37

27,95

27,52

27,10

-160 35,54

35,12

34,70

34,28

33,86

33,34

33,02

32,60

32,18

31,76

31,34

-150 39,72

39,31

38,89

38,47

38,05

37,64

37,22

36,80

36,38

35,96

35,54

-140 43,88

43,46

43,05

42,63

42,22

41,80

41,39

40,97

40,56

40,14

39,72

-130 48,00

47,59

47,18

46,77

46,36

45,94

45,53

45,12

44,70

44,29

43,88

-120 52,11

51,70

51,29

50,88

50,47

50,06

49,65

49,24

48,83

48,42

48,00

-110 56,19

55,79

55,38

54,97

54,56

54,15

53,75

53,34

52,93

52,53

52,11

-100 60,26

59,85

59,44

59,04

58,63

58,23

57,82

57,41

57,01

56,60

56,19

-90

64,30

63,90

63,49

63,09

62,68

62,28

61,88

61,47

61,07

60,66

60,26

-80

68,33

67,92

67,52

67,12

66,72

66,31

65,91

65,51

65,11

64,70

64,30

-70

72,33

71,93

71,53

71,13

70,73

70,33

69,93

69,53

69,13

68,73

68,33

-60

76,33

75,93

75,53

75,13

74,73

74,33

73,93

73,53

73,13

72,73

72,33

-50

80,31

79,91

79,51

79,11

78,72

78,32

77,92

77,52

77,12

76,73

76,33

-40

84,27

83,87

83,48

83,08

82,69

82,29

81,89

81,50

81,10

80,70

80,31

-200 18,52


92 -30

88,22

87,83

87,43

87,04

86,64

86,25

85,85

85,46

85,06

84,67

84,27

-20

92,16

91,77

91,37

90,98

90,59

90,19

89,80

89,40

89,01

88,62

88,22

-10

96,09

95,69

95,30

94,91

94,52

94,12

93,73

93,34

92,95

92,55

92,16

0

100,00 99,61

99,22

98,83

98,44

98,04

97,65

97,26

96,87

96,48

96,09

0

100,00 100,39 100,78 101,17 101,56 101,95 102,34 102,73 103,12 103,51 103,90

10

103,90 104,29 104,68 105,07 105,46 105,85 106,24 106,63 107,02 107,40 107,79

20

107,79 108,18 108,57 108,96 109,35 109,73 110,12 110,51 110,90 111,29 111,67

30

111,67 112,06 112,45 112,83 113,22 113,61 114,00 114,38 114,77 115,15 115,54

40

115,54 115,93 116,31 116,70 117,08 117,47 117,86 118,24 118,63 119,01 119,40

50

119,40 119,78 120,17 120,55 120,94 121,32 121,71 122,09 122,47 122,86 123,24

60

123,24 123,63 124,01 124,39 124,78 125,16 125,54 125,93 126,31 126,69 127,08

70

127,08 127,46 127,84 128,22 128,61 128,99 129,37 129,75 130,13 130,52 130,90

80

130,90 131,28 131,66 132,04 132,42 132,80 133,18 133,57 133,95 134,33 134,71

90

134,71 135,09 135,47 135,85 136,23 136,61 136,99 137,37 137,75 138,13 138,51

100

138,51 138,88 139,26 139,64 140,02 140,40 140,78 141,16 141,54 141,91 142,29

110

142,29 142,67 143,05 143,43 143,80 144,18 144,56 144,94 145,31 145,69 146,07

120

146,07 146,44 146,82 147,20 147,57 147,95 148,33 148,70 149,08 149,46 149,83

130

149,83 150,21 150,58 150,96 151,33 151,71 152,08 152,46 152,83 153,21 153,58

140

153,58 153,96 154,33 154,71 155,08 155,46 155,83 156,20 156,58 156,95 157,33

150

157,33 157,70 158,07 158,45 158,82 159,19 159,56 159,94 160,31 160,68 161,05

160

161,05 161,43 161,80 162,17 162,54 162,91 163,29 163,66 164,03 164,40 164,77

170

164,77 165,14 165,51 165,89 166,26 166,63 167,00 167,37 167,74 168,11 168,48

180

168,48 168,85 169,22 169,59 169,96 170,33 170,70 171,07 171,43 171,80 172,17

190

172,17 172,54 172,91 173,28 173,65 174,02 174,38 174,75 175,12 175,49 175,86

200

175,86 176,22 176,59 176,96 177,33 177,69 178,06 178,43 178,79 179,16 179,53

210

179,53 179,89 180,26 180,63 180,99 181,36 181,72 182,09 182,46 182,82 183,19

220

183,19 183,55 183,92 184,28 184,65 185,01 185,38 185,74 186,11 186,47 186,84

230

186,84 187,20 187,56 187,93 188,29 188,66 189,02 189,38 189,75 190,11 190,47

240

190,47 190,84 191,20 191,56 191,92 192,29 192,65 193,01 193,37 193,74 194,10

250

194,10 194,46 194,82 195,18 195,55 195,91 196,27 196,63 196,99 197,35 197,71

260

197,71 198,07 198,43 198,79 199,15 199,51 199,87 200,23 200,59 200,95 201,31

270

201,31 201,67 202,03 202,39 202,75 203,11 203,47 203,83 204,19 204,55 204,90

280

204,90 205,26 205,62 205,98 206,34 206,70 207,05 207,41 207,77 208,13 208,48

290

208,48 208,84 209,20 209,56 209,91 210,27 210,63 210,98 211,34 211,70 212,05

300

212,05 212,41 212,76 213,12 213,48 213,83 214,19 214,54 214,90 215,25 215,61

310

215,31 215,96 216,32 216,67 217,03 217,38 217,74 218,09 218,44 218,80 219,15

320

219,15 219,51 219,86 220,21 220,57 220,92 221,27 221,63 221,98 222,33 222,68

Fonte: STEMAC


93

c) sensor de temperatura e pressão O princípio de funcionamento do sensor de temperatura e pressão é similar ao funcionamento do sensor PT100 e traz em si o princípio de uma resistência elétrica que, de acordo com determinada pressão/temperatura, indica um valor no instrumento adequado e/ou também no controlador do grupo, instalado no painel de controle (STEMAC, 2008); d) termostato e pressostato de corte Este sensor não monitora variações de temperatura e pressão, sua função é apenas a de atuar em um valor de temperatura e pressão específicos de cada sensor. Pode ser representado como um contato simples que irá acionar no momento em que atingido o seu valor específico de atuação. Utilizado normalmente para acionar entradas digitais (STEMAC, 2008); e) relés de proteção do GMG Simulando a atuação dos reles de proteção adicionais no GMG (perda de excitação, sobrecorrente, fuga a terra, etc.) gerando o sinal diretamente nos terminais do relé, contemplando assim o teste de todo o circuito até o controlador (STEMAC, 2008); f) teste das chaves de transferência Para realizar o teste basta apenas executar os comandos e manobras manuais de fechamento e abertura de todas as chaves de conexão e disjuntores de transferência, que devem ser procedidos antes de um efetivo paralelismo, observando também as informações de status das chaves, certificando-se assim que a operação e comando de todas as chaves estão normais (STEMAC, 2008);

Figura 19 - Disjuntor Motorizado Fonte: STEMAC


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Figura 20 - Contatores de Transferência Fonte: STEMAC

g) teste das baterias e retificador da UTR Para garantir a operação da UTR, em caso de uma falta de energia deve-se testar a operação do sistema de baterias da mesma, simulando uma falta de alimentação AC no retificador e observando se a comutação para o circuito das baterias vai ocorrer normalmente e se o sistema vai dispor de autonomia suficiente para que o processo de acionamento dos geradores e da transferência de carga seja concluído, obtendo se assim a realimentação do retificador.

Figura 21 - Retificador Fonte: STEMAC

Ao ser alimentado, a unidade parte em degrau no modo carga (em baterias de baixa capacidade, o níquel cádmio será do modo rampa).


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No modo flutuação é mantida a tensão de flutuação constante. Sinalização de defeito por contato seco, que atua somente em caso de falha interna que são monitorados através do microcontrolador dos itens: - Retificador; - Queima de fusível de entrada e/ou saída; - Falha de funcionamento; - Sobretensão à saída; - Bateria conectada a fonte sem energia principal (Vrede) (STEMAC, 2008). h) sinalização visual através de led carga / flutuação - Flutuação: aceso; - Carga: piscante; - Chave: para comutação 12 v ou 24 v; - Sinalização visual através do Led vermelho para identificação de (12 ou 24v) (STEMAC, 2008). i) teste de fusível aberto Retirar o fusível no modo carga ou no modo temporizado. O acionamento de emergência (relé) é imediato, pois a diferença de tensão Vbe = 0,7V é instantânea. Retirar o fusível no modo flutuação deve-se esperar que a diferença de tensão entre a saída da fonte e a bateria seja atingida em 0,7V, para acionar emergência (Relé), dependendo do consumo atingira rapidamente 0,7V (STEMAC, 2008); j) alternador A tensão alternada trifásica produzida no enrolamento do estator é transformada em contínua pulsativa por meio da ponte retificadora trifásica, composta dos 3 diodos retificadores positivos e dos 3 negativos. Esta tensão retificada faz surgir a corrente que é levada através da linha B+ para ser utilizada

na

recarga

da

bateria

e

no

funcionamento

dos

componentes

eletroeletrônicos do motor. Se a tensão do alternador estiver menor que a da bateria, os diodos positivos bloqueiam passagens de corrente no sentido da bateria para o alternador (STEMAC, 2008);


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Figura 22 - Alternador Fonte: STEMAC

k) Pino B+ 1º passo, com o motor parado desconectar o fio b+ do alternador e desligar retificador. 2º passo, medir o fio b+ em relação à carcaça do motor e a mesma deve coincidir com a tensão da bateria do motor. este teste confirmará a conexão elétrica entre alternador e bateria. 3º passo, colocar o motor em funcionamento e medir o pino b+ em relação à carcaça do motor, a tensão medida deve estar de acordo com a tensão especificada na placa do alternador. ex.: 14vdc ou 28vdc. 4º passo, parar motor e conectar novamente fio b+ no respectivo pino do alternador. 5º passo, colocar o motor novamente em funcionamento e medir pino b+ em relação à carcaça do motor. observar a tensão e com um alicate amperímetro conferir a corrente de carga do alternador, a mesma deve manter-se de acordo com os limites especificados na placa de identificação do alternador. obs.: se a tensão medida estiver muito abaixo da nominal da bateria, assim como a corrente do alternador estiver próxima ao seu limite, deverá ser avaliado as condições da bateria (STEMAC, 2008); l) Pino D+ Responsável pelo escorvamento e alimentação do circuito de regulação de tensão do alternador. Inicialmente, quando motor estiver parado, ele apresenta um potencial negativo o qual mantém a lâmpada L1 acesa, quando motor entra em funcionamento a lâmpada apaga, ocorre o escorvamento e a etapa de regulação é ativada, liberando por sua vez (STEMAC, 2008); m) Outras Verificações - conferir a correta instalação tanque de combustível;


97

- conferir todas as interligações, antes de energizar; - conferir o aterramento dos transformadores; - conferir/informar nível de combustível; - usca / qta conferir reaperto dos cabos de força; - medir tensão de linha da rede; - aterramento conforme bs 007/04; - frequência nominal da rede; - inspeção do motor; - inspeção do gerador; - inspeção das baterias / retificador; - conferir nível de água do radiador/intercambiador; - medir resistência de pré-aquecimento; - isolação / carcaça - bateria: medir vcc nos bornes; - verificar nível de solução; - verificar presença de aditivo no radiador; - medir vac e iac da resistência de pré-aquecimento; - retificador: medir vac; - retificador: medir vcc e icc de saída; - verificar tensão das correias do motor; - fechamento das bobinas; - verificar se há vazamentos de diesel, óleo lubrificante ou água; - conferir reaperto dos terminais de força; - verificar se o regulador de tensão está ligado corretamente; - medir tensão com GMG em funcionamento sem carga; - medir tensão de linha sem carga com remanência; - nível de água do radiador; - atuação do controle de tensão em relação à vac nominal; - nível baixo de óleo lubrificante; - atuação do controle de frequência em relação a nominal; - medir vcc do GMG sem carga e frequência do gmg ajustada com funcionamento do fluxostato; - verificar se o gmg está em sentido horário; - conferir sincronismo entre GMG // GMG;


98

- conferir sincronismo entre GMG // rede (STEMAC, 2008).

13.4 ENERGIZAÇÃO DO CIRCUITO DE TRANSFERÊNCIA

Ao ligar os disjuntores de alimentação dos circuitos de comando dos contatores e disjuntores de transferência de carga, deve-se testar a operacionalidade e funcionalidade dos mesmos, medindo se os níveis de tensão conferem com os informados no projeto elétrico (STEMAC, 2008).

13.5 PARAMETRIZAÇÃO DO CONTROLADOR

Deve-se revisar no setup, os parâmetros nominais, de proteção, e de controle do GMG, Barra e da Rede, assim como os parâmetros de sincronismo e transferência em rampa, confrontando com a tabela respectiva do controlador instalado, que em alguns casos é uma tabela padrão, e em outros pode ter parâmetros ou configurações específicas ao projeto, que é emitida pela engenharia nestes casos (STEMAC, 2008).

13.6 CONTROLE DE SINCRONISMO E PARALELISMO

O paralelismo entre duas fontes de energia só deve ser executado se houver o sincronismo entre as mesmas, onde os níveis de tensão, frequência, ângulo de fase e sequência de fase destas fontes de energia (GMG / Rede) devem estar sincronizados (STEMAC, 2008).

13.6.1 Parâmetros de Sincronismo


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O sincronismo entre duas ou mais fontes de energia pode ser considerado no momento em que são atingidos níveis de tensão e frequência equilibrados entre as fontes, considerando 5% para diferença máxima de tensão, 0,15Hz para diferença máxima de frequência e 10º como defasagem angular máxima. Para a medição da defasagem angular deve-se utilizar um osciloscópio, ou na falta deste utilizar um multímetro convencional comparando diretamente os níveis de tensão entre as fases A, B e C de uma das fontes de energia em relação às fases A, B e C da outra fonte, que devem tender a zero quando as fases estiverem no mesmo ângulo de fase ou com um nível Máximo de 17,4% do valor nominal de tensão (fase/neutro) que representa os 10º, considerando que as duas fontes estejam com os níveis de tensão equilibrados. Exemplo: Para um valor nominal de 380Vca (fase/fase) o valor equivalente aos 17,4% de fase e neutro (220Vca) seria 38,28Vca. No caso de desequilíbrio de tensão entre as fontes de energia, esta diferença vai se somar a este valor, onde, se houver uma diferença de 15Vca entre o valor das tensões nominais das fontes, o valor aproximado com 10 graus de defasagem angular entre as mesmas seria de 53,28Vca (STEMAC, 2008).

Gráfico 7 - Representação Senoidal de Sincronismo Fonte: STEMAC

13.6.2 Controle de Sincronismo

Os parâmetros de sincronismo são obtidos através dos controles de tensão e frequência dos grupos geradores.


100

O controle de tensão atua de forma a igualar os níveis da amplitude dos sinais, de maneira a obter um equilíbrio de tensão entre as fontes, através da atuação do controle PID no controlador que vai atuar na entrada de controle externo do regulador de tensão do gerador determinando o desempenho sincronização de tensão. O controle de frequência atua de forma a igualar os ângulos de fase dos sinais entre as fontes, através da atuação do controle PID no controlador que vai atuar na entrada de controle externo do regulador de velocidade determinando o desempenho de sincronização de frequência e ângulo de fase (STEMAC, 2008).

13.7 SISTEMAS EM BAIXA TENSÃO

Em baixa tensão normalmente existem duas configurações mais usuais, sistemas singelos (com apenas um GMG) e sistemas paralelos (com múltiplos GMG’s), conforme ilustra a figura abaixo (STEMAC, 2008).

Diagrama 8 - Sistema Singelo Fonte: STEMAC


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Diagrama 9 - Sistema Paralelo Fonte: STEMAC

13.8 VERIFICAÇÃO DE SINCRONISMO ENTRE GMG´S

Para verificar o sincronismo entre grupos geradores (sistemas paralelos), deve-se executar o seguinte procedimento; Colocar os GMG’s em funcionamento, fechar a chave de conexão do grupo 1 “CCG1” energizando a barra através do gerador G1, inibir o comando de fechamento da chave “CCG2” e iniciar o processo de sincronismo observando até que o controlador do grupo 2 indique que os grupos estão sincronizados, neste momento deve-se verificar a medição nos níveis de tensão e frequência dos pontos de medição 3 e 5, verificando se os mesmos estão equilibrados, considerando os limites pré-estabelecidos e então conferir o ângulo de fase utilizando um osciloscópio, ou na falta deste utilizar um multímetro convencional, conforme já explicado anteriormente. Este mesmo procedimento deve ser executado novamente colocando primeiramente o grupo 2 na barra e repetir também para os demais em caso de um número maior de grupos em paralelo, para garantir que todos os controladores estão confirmando o sincronismo no momento correto, e só então liberar a condição de paralelismo entre os geradores, com a garantia de que o mesmo ocorrerá nas condições adequadas evitando riscos de danos matérias e pessoais (STEMAC, 2008).


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13.9 VERIFICAÇÃO DE SINCRONISMO ENTRE GMG E REDE

Com os GMG’s em funcionamento e a chave de rede fechada (CRD), inibir o comando de fechamento da chave geral dos grupos (CGR) e iniciar o processo de sincronismo observando da mesma forma como foi feito no sincronismo dos grupos as condições de equilíbrio de tensão frequência e defasagem angular entre os grupos geradores e a rede (STEMAC, 2008).

13.10 CONCLUSÃO DO START-UP

Tendo feito todos os testes e verificado que todos os componentes estão em perfeito estado, pode-se afirmar que os geradores estão em perfeita condições para operar e assumir as cargas do empreendimento, tanto em stand-by como em regime contínuo. O técnico emite um documento conclusivo e entrega para o cliente, liberando o equipamento para funcionamento.


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14 OPERAÇÃO

Parte importante do start-up que visa realizar testes.

14.1 FUNCIONAMENTO

O funcionamento consiste em colocar o Grupo Gerador para trabalhar em situações reais do dia-a-dia, onde poderá ser visto o trabalho de todo o processo o qual foi projetado (VIEIRA, 2010).

14.2 MANUTENÇÃO PREVENTIVA MENSAL

A manutenção preventiva mensal é um item importante para garantir a longevidade do equipamento, mantendo-o sempre em boas condições de funcionamento. Com essa periodicidade devem ser verificados os seguintes itens do sistema: a) vestígios de vazamentos Inspecionar o equipamento visualmente antes de ser colocado em funcionamento, depois de o equipamento ter funcionado, reavaliar se há ou não vazamentos principalmente nos circuitos de água do radiador e resistência de pré-aquecimento. Ao verificar vazamentos na resistência de pré-aquecimento, tomar todas as precauções possíveis e cuidar ao levar a mão no bojo da resistência, pois a mesma é alimentada com corrente alternada 220 Vca, e o risco de choque elétrico é iminente; b) colméia do radiador (obstrução e vazamentos) Observar visualmente a colméia do radiador quanto a sujeiras e objetos que possam ocasionar a obstrução e quanto a vazamentos entre aletas e colméia do radiador. Ao estar inspecionando, certificar que o equipamento esta em modo MANUAL para não ocorrer danos ao operador.


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Em algumas instalações o respiro do motor sai diretamente para dentro da sala. Isto leva as impurezas de óleo lubrificante que saem do respiro diretamente para a colméia do radiador, impedindo que a troca de calor seja realizada; c) ventilador (trincas, arrebites pás soltas ou empenadas) Antes de partir a máquina observar visualmente se não há nenhum tipo de avaria na parte frontal do motor, tipo pás soltas do ventilador do motor etc. Ao colocar a máquina em funcionamento observar se há excesso de vibração na parte frontal do motor. Ao estar inspecionando certificar se o equipamento está em modo MANUAL para não ocorrer danos ao operador; d) estado e tensão das correias Ao examinar as correias deve-se visualizar entre os dentes e verificar se não existem rachaduras e desgaste dos dentes das correias, pois estas sofrem desgaste normal com o tempo e o aquecimento gerado pelo atrito nas polias. Regular as correias, girando a correia em sentido horário até 180º, ou seja, até que sua parte inferior de contato com a polia fique voltada para cima, sendo assim a regulagem estará dentro dos padrões recomendados pelo fabricante. Para alguns casos de inspeção na correia deve-se remover a grade de proteção, quando isso ocorrer entrar em contato com o coordenador da manutenção preventiva para justificar o tempo de serviço; e) mangueiras e abraçadeiras do sistema Para verificar estado das mangueiras do sistema, é necessário estar ciente que a mangueira está no final de sua vida útil, ou prestes a ser substituída, então para verificação deve-se apertar literalmente com a mão as mangueiras e sentir se elas estão ou não rachadas por dentro, e principalmente observar a sua vedação rente ao tubo de conexão. Não devem ser apertadas todas as abraçadeiras, somente se estiverem literalmente frouxas, observá-las quanto a ferrugem e desgaste em seu corpo. Ao efetuar a verificação manual nas mangueiras cuidar com as mangueiras que estarão quentes do pré-aquecimento. Cuidar ao levar a mão perto do bojo da resistência; f) nível do líquido de arrefecimento


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Para a verificação do nível de água do sistema de arrefecimento é necessário que o motor esteja a uma temperatura baixa, igual a + ou – 50ºC para fins de cuidados com o operador. Localizar no tanque de expansão o registro de nível máx. e min. que possui em seu corpo sendo este completamente visual, em caso de não houver tanque de expansão e este sendo diretamente ligado ao radiador, deve ser removida a tampa do bocal de enchimento e buscar o nível do líquido correto, nunca esquecendo de respeitar o espaço livre de 4% do tanque devido ao crescimento do líquido quando em temperatura elevada. Se for identificado que o nível está abaixo do mínimo cuidar para não adicionar somente água ou somente anticorrosivo, pois se isso ocorrer terá uma variação na mistura; g) vazamento de óleo lubrificante No sistema de lubrificação, primeiramente deve-se verificar da existência de vazamentos e da proporção dos mesmos verificando também da possibilidade de funcionamento do GMG com a existência deles bem como materiais necessários para saná-los. Deve-se inspecionar o equipamento visualmente antes que este funcione. Após, realizar uma inspeção visual na busca por vazamentos de óleo lubrificante em todo o motor bem como nas juntas, mangueiras e próximo de retentores, funcionar o motor e realizar as verificações citadas acima; h) nível do óleo lubrificante Um item de suma importância para a manutenção preventiva de motores diesel é a verificação do nível de óleo lubrificante, pois se ocorrer à falta do mesmo, há o risco de bater o motor. Também se deve lembrar (em casos especiais) de lubrificar a bomba injetora. Com o motor desligado a pelo menos 15 minutos verificar o nível de óleo lubrificante. O nível deve estar entre o máximo e mínimo, caso não ocorra, completar o nível de óleo até o especificado, lembrando-se de que existem motores que necessitam que se complete o nível da bomba injetora; i) limpar o filtro de ar Após verificar as condições do indicador de restrição do filtro de ar deve-se verificar e limpar o próprio filtro a fim de proporcionar um melhor funcionamento ao motor.


106

Muito importante: NUNCA passar ar comprimido no filtro, pois a pressão do mesmo poderá abrir os poros existentes no papel do filtro, o que ocasionaria a entrada de sujeira para dentro do motor, algo totalmente indesejável e, além disso, também pode rasgar o filtro; j) vazamentos no sistema de admissão Verificar em todo o sistema de admissão de ar a ocorrência de vazamentos e entrada de ar falsa, podendo esta, causar diversos problemas no sistema de admissão. Com

o

motor

em

funcionamento

verificar

a

ocorrência

de

ruídos

característicos de vazamento e entrada falsa de ar no sistema. Em caso de ocorrência de vazamentos, verificar as condições das abraçadeiras do sistema e as condições das mangueiras. Tomar por cuidado básico não dar aperto excessivo nas abraçadeiras para não espanar a roscas das mesmas e não forçar as mangueiras para evitar o rompimento de alguma delas; k) conexões elétricas do motor Verificar o estado e reaperto dos sensores, conectores de baterias e motor de arranque; l) limpeza geral da sala e realizar limpeza do gmg Um item de suma importância e de fácil visualização a ser verificado é quanto à limpeza e organização da sala do grupo, pois estando com sujeira excessiva poderá causar desde um simples superaquecimento do motor bem como algum corpo estranho poderá ser sugado pela hélice do GMG, causando sérios danos tanto ao sistema de arrefecimento quanto a periféricos e outras partes do motor (VIEIRA, 2010).

14.2.1 Efetuar a Troca do Óleo Lubrificante

Quando decorridas 250 horas de funcionamento ou 6 meses, deve-se efetuar a troca do óleo lubrificante do motor. Para isso basta seguir os seguintes passos: a) Soltar o bujão do cárter e deixar escoar o óleo para a bacia;


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b) Acondicionar o óleo velho em recipiente adequado para o futuro descarte do mesmo; c) Recolocar o bujão no cárter com a arruela de vedação nova e torque correto; d) Inserir o óleo novo no motor; e) Fechar o orifício utilizado para a inserção do óleo no motor. f) Deve-se cuidar quanto à temperatura do óleo lubrificante para não ocorrer nenhum tipo de queimadura; g) Atentar-se para não exceder o torque especificado no filtro, pois este pode se danificar com o mesmo (VIEIRA, 2010).

14.2.2 Efetuar a Troca dos Filtros de Óleo Lubrificante

Juntamente com a troca do óleo lubrificante do motor, se deve substituir os filtros de óleo lubrificante obrigatoriamente a fim de evitar algum dano futuro no motor. Instalar a cinta para retirar filtros e retirar o torque do mesmo, feito isso, encher o filtro novo com óleo lubrificante novo que virá a ser colocado no motor, e passar vaselina no anel de vedação do filtro (O’Ring) e instalar o filtro. Como cuidado básico deve-se observar durante o funcionamento da ocorrência de vazamentos no filtro, sendo esses fruto de má instalação do mesmo (VIEIRA, 2010).


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15 SEGURANÇA DO TRABALHO

Para instalação e operação de um Grupo Gerador, é necessária a utilização de equipamento de proteção individual (EPI), exigido por lei para proteção do trabalhador, minimizando os riscos de acidente.

15.1 EPI’S

EPI’s obrigatórios para instalação e operação de um GMG: a) capacete; b) óculos; c) luva de vaqueta; d) protetor auricular; e) botina de segurança; f) cinto de segurança (utilizado quando necessário).


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16 CONCLUSÃO

Avaliando o processo que implica na implementação de um Grupo Gerador, vê-se que o investimento é perfeitamente viável, pois satisfaz todas as situações propostas, visando economia, segurança e confiabilidade. Como resultado do estudo realizado, pode-se alcançar uma economia de 31,54%, o que ratifica a afirmação da STEMAC Grupos Geradores, fabricante do Grupo Gerador, que afirma alcançar uma economia de até 30% para aplicação de funcionamento em horário de ponta. Com a implementação do GMG, a empresa tem o beneficio de um equipamento auto-sustentável, ou seja, os gastos provenientes da aquisição e suas manutenções é inferior ao valor da economia que ele gera.


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REFERÊNCIAS

COMPANHIA ENERGÉTICA DE MINAS GERAIS S.A.. Valores de tarifas e serviços. Disponível em: <http://www.cemig.com.br/Atendimento/Paginas/ValoresDeTarifaEServicos.aspx>. Acesso em: 30 de setembro de 2012. CORPO DE BOMBEIROS. Instrução Técnica nº 27/2004. Armazenagem de Líquidos Inflamáveis e Combustíveis. 2004. DATALINK ENGENHARIA ELÉTRICA. [S.I.]. Disponível em: <http://www.datalink.srv.br/home>. Acesso em: 30 de setembro de 2012. DEEP SEA ELECTRONICS PLC. [S.I.]. Disponível em: <http://www.deepseaplc.com/>. Acesso em: 29 de setembro de 2012. EMBRASUL Soluções em Energia. [S.I.]. Disponível em: <http://www.embrasul.com.br/>. Acesso em: 24 de outubro de 2012. HOLEC. [S.I.]. Disponível em: < http://www.holec.com.br/>. Acesso em: 24 de outubro de 2012. MON-TER Montagem de Quadros Elétricos. [S.I.]. Disponível em: <http://www.montereletrica.com.br/>. Acesso em: 22 de setembro de 2012. PEREIRA, José Claudio. Motores e Geradores – Princípios de Funcionamento, Instalação, Operação e Manutenção de Grupos Diesel Geradores. Disponível em: <http://www.mecanica.ufrgs.br/mmotor/down.htm>. Acesso em: 22 de setembro de 2012. ROCHA, Leonardo Resende Rivetti. Manual de gerenciamento de energia. CEMIG, 2012. SCANIA Latin America Ltda. Geração de Energia. Motores Scania. Disponível em: < http://www.scania.com.br/motores/geracao-de-energia/>. Acesso em: 20 de outubro de 2012.


111

SHVOONG. Grau De Proteção (Ip) De Motores Elétricos. Disponível em: <http://pt.shvoong.com/exact-sciences/engineering/1808551-grauprote%C3%A7%C3%A3o-ip-motores-el%C3%A9tricos/>. Acesso em: 29 de setembro de 2012. STEMAC, Grupos Geradores S/A. [S.I.]. Disponível em: <http://www.stemac.com.br/default.asp?ididioma=1>. Acesso em: 22 de setembro de 2012. STEMAC, Grupos Geradores S/A. Módulo sistemas singelos. Comandos Elétricos, Vol. II. CENTRO DE TREINAMENTOS STEMAC. STEMAC, Grupos Geradores S/A. Módulo sistemas singelos. Motor Diesel, Vol. I. CENTRO DE TREINAMENTOS STEMAC. STEMAC, Grupos Geradores S/A. Módulo sistemas singelos. Segurança, Instalações e Instrumentação, Vol. III. CENTRO DE TREINAMENTOS STEMAC. VIEIRA, Deivid Julian; SERENZA, Fabiano Nantes; SANTOS, Robson Ferminos dos. Manual de manutenção preventiva STEMAC. [S.I.]


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ANEXOS


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ANEXO A – ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA MOTOR DC16 550-663 KVA


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ANEXO B – PROPOSTA TÉCNICA E COMERCIAL


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ANEXO C – LAYOUT DOS GMG’S


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ANEXO D – INTERLIGAÇÃO GMG E REDE AO QGBT


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ANEXO E – CHECK LIST DE ENTREGA TÉCNICA


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TCC Eng. Elétrica