Manual T030 Português

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Engenharia de Aplicações
Manual de aplicações para Grupos Geradores 
arrefecidos a água
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ÍNDICE GERAL
ÍNDICE GERAL
i
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
GARANTIA ............................................................................................................vi
1 – INTRODUÇÃO................................................................................................. 1
Descritivo .................................................................................................................................. 1
Sobre este manual.................................................................................................................... 1
Manuais de aplicação relacionados.......................................................................................... 2
Segurança ................................................................................................................................ 2
2 – PROJETO PRELIMINAR................................................................................. 9
Descritivo .................................................................................................................................. 9
Requisitos de energia ............................................................................................................... 9
Requisitos gerais............................................................................................................... 9
� � 5HTXLVLWRV�HVSHFt¿FRV ...................................................................................................... 9
� � 7LSRV�H�&ODVVL¿FDo}HV�GH�6LVWHPDV.................................................................................. 9
� 'LDJUDPD�HOpWULFR�³XQL¿OLDU´ ..................................................................................................... 11
� 'LUHWUL]HV�SDUD�FODVVL¿FDomR�GH�JUXSRV�JHUDGRUHV��SRWrQFLD� ................................................ 12
� � &ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�6WDQGE\´ ..................................................................................... 12
� � &ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�3ULPH´......................................................................................... 12
� � &ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�GH�&DUJD�%iVLFD´��&ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�&RQWtQXD´�................ 13
Dimensionamento................................................................................................................... 15
� &RQVLGHUDo}HV���/RFDO�GD�LQVWDODomR ...................................................................................... 15
� � &RQVLGHUDo}HV���,QVWDODomR�HP�ORFDO�H[WHUQR ................................................................. 15
� � &RQVLGHUDo}HV���,QVWDODomR�HP�ORFDO�LQWHUQR ...................................................................16
� &RQVLGHUDo}HV�VREUH�D�HVFROKD�GR�FRPEXVWtYHO .................................................................... 18
Combustível Diesel ......................................................................................................... 18
� � %LRGLHVHO.......................................................................................................................... 18
� � *iV�QDWXUDO...................................................................................................................... 19
� � */3��*iV�/LTXHIHLWR�GH�3HWUyOHR� ................................................................................... 19
Gasolina .......................................................................................................................... 19
 Alternativas de combustível em substituição ao diesel 2-D ............................................ 19
� &RQVLGHUDo}HV�$PELHQWDLV ..................................................................................................... 20
 Ruídos e Controle de Ruídos.......................................................................................... 20
 Legislação e normas técnicas sobre ruídos.................................................................... 20
� � 1RUPDV�VREUH�HPLVV}HV�GH�HVFDSH�GH�PRWRUHV............................................................. 20
 Normas técnicas para o armazenamento de combustíveis ............................................ 21
� � 3URWHomR�FRQWUD�LQFrQGLRV............................................................................................... 21
/LVWD�GH�9HUL¿FDomR�GR�3URMHWR�3UHOLPLQDU....................................................... 21
3 – A INFLUÊNCIA DAS CARGAS NO DIMENSIONAMENTO DO GRUPO 
GERADOR .................................................................................................... 23
Descritivo ....... .........................................................................................................................23
� 7LSRV�GH�DSOLFDomR�H�³FODVVL¿FDomR�GH�WUDEDOKR´�GH�XP�JUXSR�JHUDGRU.................................. 23
� � &ODVVL¿FDomR�GH�WUDEDOKR�GH�XP�JUXSR�JHUDGRU ............................................................. 23
� � $SOLFDo}HV�REULJDWyULDV�H�RSFLRQDLV................................................................................ 23
� &RQKHFHQGR�DV�FDUDFWHUtWLFDV�GDV�FDUJDV�............................................................................. 24
 Requisitos para alimentação de uma carga durante a partida e durante a operação ....... 24
0DQXDO�1ž�7���*B37��5HY��'H]������
7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
 Seqüenciamento das cargas em etapas......................................................................... 25
Tipos de carga ........................................................................................................................ 25
 Características da Carga ................................................................................................ 34
4 – SELEÇÃO DO EQUIPAMENTO.................................................................... 37
Descritivo ................................................................................................................................ 37
Alternadores CA ..................................................................................................................... 37
Tensão............................................................................................................................. 37
� � ,VRODPHQWR�H�&ODVVL¿FDo}HV�........................................................................................... 37
� � (QURODPHQWRV�H�&RQH[}HV�............................................................................................. 40
� � )XQGDPHQWRV�H�([FLWDomR�.............................................................................................. 40
Motores . ................................................................................................................................. 49
Governadores ................................................................................................................. 49
� � 6LVWHPDV�GH�3DUWLGD�GH�0RWRUHV� .................................................................................... 50
Controles ................................................................................................................................ 54
 Sistemas de controle baseados em relés ...................................................................... 54
� � 6LVWHPDV�GH�FRQWUROH�EDVHDGRV�HP�FLUFXLWRV�HOHWU{QLFRV��0LFURSURFHVVDGRUHV��........... 54
� � &LUFXLWRV�HOHWU{QLFRV�FRP�³$XWRQRPLD�3OHQD´ ................................................................. 55
 Opcionais para o sistema de controle ............................................................................ 55
� $FHVVyULRV�H�RSFLRQDLV� .......................................................................................................... 55
 Recursosde Segurança e Alertas de Controle .............................................................. 55
Disjuntores ...................................................................................................................... 56
� � %DWHULDV�H�FDUUHJDGRUHV�GH�EDWHULDV� .............................................................................. 56
 Sistemas de escape e de silencioso ............................................................................... 57
Carenagens..................................................................................................................... 58
� � &RQ¿JXUDo}HV�DOWHUQDWLYDV�GH�DUUHIHFLPHQWR�H�YHQWLODomR ............................................. 58
� � 6LVWHPDV�GH�FRQWUROH�GR�QtYHO�GR�yOHR�OXEUL¿FDQWH�......................................................... 59
� � 'LVSRVLWLYRV�GH�DTXHFLPHQWR�³6WDQGE\´�SDUD�JUXSRV�JHUDGRUHV .................................... 59
� � 7DQTXHV�GH�&RPEXVWtYHO��'LHVHO� ................................................................................... 61
 Montagem dos Isoladores de Vibração .......................................................................... 61
� � 3DLQpLV�GH�7UDQVIHUrQFLD�................................................................................................ 62
 Necessidade de equipamentos adicionais ..................................................................... 62
5 – PROJETO ELÉTRICO................................................................................... 63
Descritivo ....... ........................................................................................................................ 63
� 3URMHWRV�WtSLFRV�SDUD�XP�VLVWHPD�HOpWULFR� .............................................................................. 63
� � &RQVLGHUDo}HV�VREUH�R�SURMHWR ....................................................................................... 64
Requisitos ....................................................................................................................... 64
� � 5HFRPHQGDo}HV ............................................................................................................. 65
� � 6LVWHPDV�WtSLFRV�SDUD�EDL[D�WHQVmR� ............................................................................... 66
� � 6LVWHPDV�WtSLFRV�SDUD�PpGLDV�RX�DOWDV�WHQV}HV .............................................................. 70
� � (VFROKHQGR�R�WUDQVIRUPDGRU�SDUD�XP�JUXSR�JHUDGRU ..................................................... 73
� � *HUDGRUHV�VLJHORV��XQLWiULRV��YHUVXV�JHUDGRUHV�FRQHFWDGRV�HP�SDUDOHOR ...................... 78
 Geradores conectados em paralelo com a rede pública de energia............................... 81
 Distribuição de energia ................................................................................................... 83
� &RQH[}HV�(OpWULFDV� ................................................................................................................ 85
Descritivo ........................................................................................................................ 85
� � &RQH[}HV�GH�&$�QR�JHUDGRU�.......................................................................................... 85
� � &RQGXWRUHV�GH�FRUUHQWH�DOWHUQDGD��&$� .......................................................................... 87
� � 5HGXomR�GR�)DWRU�GH�3RWrQFLD�SHOD�&DUJD..................................................................... 90
 Aterramento do sistema e dos equipamentos ................................................................ 90
ÍNDICE GERAL ii
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
0DQXDO�1ž�7���*B37��5HY��'H]������
7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
Coordenação seletiva ..................................................................................................... 93
� 3URWHomR�GRV�JUXSRV�JHUDGRUHV�FRQWUD�IDOKDV�H�VREUHFRUUHQWHV� ........................................... 97
 Dimensionamento de um disjuntor para o barramento principal do gerador ................. 97
 Fontes dos grupos geradores ........................................................................................ 97
� � 3URWHomR�GRV�JHUDGRUHV�FRQWUD�VREUHFDUJDV� ............................................................... 101
� � 0pGLD�WHQVmR�WRGDV�DV�DSOLFDo}HV� ............................................................................... 103
6 – PROJETO MECÂNICO............................................................................... 107
Fundação e Montagem......................................................................................................... 107
� � 0RQWDJHP�GR�JUXSR�JHUDGRU�H�LVRODPHQWR�FRQWUD�YLEUDo}HV........................................ 107
� � 5HFXUVRV�SDUD�DV�IXQGDo}HV ........................................................................................ 108
� � )XQGDo}HV�SDUD�R�LVRODPHQWR�GH�YLEUDo}HV ................................................................. 109
� � ,VRODGRUHV�GH�YLEUDo}HV ................................................................................................ 111
� � 5HVLVWrQFLD�D�7HUUHPRWRV.............................................................................................. 113
� � $OtYLR�GH�WHQV}HV�QD�¿DomR�GH�HQHUJLD�H�QD�¿DomR�GR�VLVWHPD�GH�FRQWUROH ................. 113
Sistema de escape ............................................................................................................... 114
 Diretrizes gerais do sistema de escape ........................................................................ 114
� � &iOFXORV�GR�VLVWHPD�GH�HVFDSH .................................................................................... 119
Arrefecimento do motor ........................................................................................................ 124
Requisitos ..................................................................................................................... 124
� � 5HFRPHQGDo}HV ........................................................................................................... 127
Descritivo ...................................................................................................................... 128
 Tipos de Sistemas de Arrefecimento............................................................................. 128
� � 6LVWHPDV�GH�DUUHIHFLPHQWR�IRUQHFLGRV�SHOR�IDEULFDQWH�GR�JUXSR�JHUDGRU��³RULJLQDLV�GH�����������
� � � ���������IiEULFD´� ........................................................................................................ 131
 Sistemas de arrefecimento não-fornecidos pelo fabricante do grupo gerador ............. 134
 Líquido de arrefecimento .............................................................................................. 147
 Altitude e temperatura ambiente ................................................................................... 149
 Arrefecimento do alternador.......................................................................................... 150
� � 2EVWUXo}HV�QR�VLVWHPD�GH�DUUHIHFLPHQWR ..................................................................... 151
 Manutenção do sistema de arrefecimento .................................................................... 151
� � $SOLFDo}HV�HP�³VHUYLoRV�H[WHUQRV´ ............................................................................... 151
Arrefecimento do motor ........................................................................................................ 151
� � 5DGLDGRU�PRQWDGR�QR�FKDVVLV....................................................................................... 152
Radiador remoto ........................................................................................................... 153
� � 5DGLDGRU�UHPRWR�HTXLSDGR�FRP�VLVWHPD�GH�³GHVDHUDomR´ ...........................................157
� � 5DGLDGRU�UHPRWR�HTXLSDGR�FRP�ERPED�DX[LOLDU�SDUD�R�OtTXLGR�GH�DUUHIHFLPHQWR......... 157
� � 5DGLDGRU�UHPRWR�HTXLSDGR�FRP�XP�UHVHUYDWyULR�GR�WLSR�³+RW�:HOO´ ............................. 160
 Arrefecimento do motor por meio de radiadores remotos com circuitos múltiplos ....... 162
� � 5DGLDGRUHV�LQGLFDGRV�SDUD�DSOLFDo}HV�GR�WLSR�³UDGLDGRU�UHPRWR´................................. 163
 Arrefecimento do combustível utilizando-se radiadores remotos ................................. 167
� � &iOFXORV�SDUD�R�GLPHQVLRQDPHQWR�GD�WXEXODomR�GH�DUUHIHFLPHQWR .............................. 168
Ventilação ...... ...................................................................................................................... 172
Diretrizes Gerais ........................................................................................................... 172
 Requisitos para o sistema de ventilação....................................................................... 172
� � 5HFRPHQGDo}HV�SDUD�R�VLVWHPD�GH�YHQWLODomR ............................................................ 173
� � 'HWHUPLQDomR�GRV�UHTXLVLWRV�SDUD�R�ÀX[R�GH�DU�QR�VLVWHPD�GH�YHQWLODomR ................... 174
 Requisitos para entrada e saída de ar no projeto de ventilação do recinto do grupo 
gerador .................................................................................................................. 180
� � &iOFXOR�GD�iUHD�HIHWLYD�SDUD�D�HQWUDGD�H�VDtGD�GR�ÀX[R�GH�DU�QR�UHFLQWR�GR�JUXSR�JHUDGRU..... 181
 Diretrizes para a entrada e saída de ar no projeto de ventilação do recinto do grupo
gerador .................................................................................................................. 181
ÍNDICE GERAL iii
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
0DQXDO�1ž�7���*B37��5HY��'H]������
7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
� � 3UHVVmR�QHJDWLYD�QR�UHFLQWR�GR�JUXSR�JHUDGRU ............................................................. 183
� � 9HQWLODomR�GR�FiUWHU�GR�PRWRU ....................................................................................... 183
� � 5HVWULomR�DR�ÀX[R�GH�DU�QR�UHFLQWR�GR�JUXSR�JHUDGRU................................................... 184
� � 9HQWLODomR�HP�LQVWDODo}HV�TXH�FRQWHQKDP�P~OWLSORV�JUXSRV�JHUDGRUHV ...................... 186
 Operação das venezianas no recinto do grupo gerador ............................................... 187
� � 3DUHGHV�GH�FRQWHQomR .................................................................................................. 188
 Filtragem do ar utilizado para ventilação ...................................................................... 189
 Efeito da altitude e da temperatura ambiente no sistema de ventilação....................... 189
� � 9HUL¿FDomR�GR�VLVWHPD�GH�YHQWLODomR ............................................................................ 189
 Diretrizes gerais para o sistema de ventilação do recinto do grupo gerador ................ 191
� � &iOFXOR�GR�ÀX[R�GH�DU�DWUDYpV�GR�UHFLQWR�GR�JUXSR�JHUDGRU ......................................... 193
 Teste de campo dos sistemas de ventilação................................................................. 194
� � 9HQWLODomR�GR�UDGLDGRU�PRQWDGR�GLUHWDPHQWH�QR�FKDVVL�GR�JUXSR�JHUDGRU................... 194
 Ventilação em sistemas equipados com trocador de calor ou radiador remoto............ 197
� � ([HPSOR�GH�FiOFXOR�SDUD�R�ÀX[R�GH�DU�SDUD�YHQWLODomR�GHQWUR�GR�UHFLQWR�GR�JUXSR�JHUDGRU .... 198
Suprimento de combustível .................................................................................................. 199
 Suprimento de diesel combustível ................................................................................ 199
 Tubulação para o diesel combustível............................................................................ 204
� � 7DQTXHV�GH�FRPEXVWtYHO�³VRE�D�EDVH´ .......................................................................... 205
� � 7DQTXHV�GLiULRV ............................................................................................................. 205
 Utilização de combustível gasoso................................................................................. 206
 Qualidade do combustível gasoso ................................................................................ 206
� � 3URMHWR�GR�VLVWHPD�GH�FRPEXVWtYHO�SDUD�R�JUXSR�JHUDGRU ............................................ 210
� � 3URMHWR�GR�VLVWHPD�GH�FRPEXVWtYHO�GR�/RFDO................................................................. 210
� � &iOFXOR�GD�SUHVVmR�GR�FRPEXVWtYHO�HP�XP�VLVWHPD�DFLRQDGR�SRU�FRPEXVWtYHO�JDVRVR.... 212
� 5HGXomR�GH�UXtGRV�HP�DSOLFDo}HV�GH�JUXSRV�JHUDGRUHV ..................................................... 219
� � $�FLrQFLD�GRV�UXtGRV ...................................................................................................... 219
 Ruídos produzidos por um grupo gerador .................................................................... 222
 Redução de ruídos transmitidos por estruturas prediais .............................................. 222
� � 5HGXomR�GH�UXtGRV�TXH�VH�SURSDJDP�SHOR�DU��VRP��.................................................... 223
� � &DUHQDJHQV��JDELQHWHV��HTXLSDGDV�FRP�DWHQXDomR�RX�LVRODPHQWR�GH�VRP ................ 223
� � 'HVHPSHQKR�GR�VLOHQFLRVR�GR�HVFDSDPHQWR ............................................................... 224
� 3URWHomR�FRQWUD�LQFrQGLRV .................................................................................................... 225
� 3URMHWR�GR�UHFLQWR�GR�HTXLSDPHQWR� ...................................................................................... 226
� � &RQVLGHUDo}HV�JHUDLV ................................................................................................... 226
� � ,QVWDODo}HV�VREUH�R�WHWR ................................................................................................ 226
APÊNDICE A...................................................................................................... 227
Dimensionamento de grupos geradores com o software GenSize ...................................... 227 
Descritivo ...................................................................................................................... 227
� � 3DUkPHWURV�GH�3URMHWR .................................................................................................. 228
� � (VSHFL¿FDomR�GRV�YDORUHV�GDV�FDUJDV�QR�VRIWZDUH�*HQ6L]H........................................ 231
� � 'H¿QLomR�GH�WHUPRV ...................................................................................................... 233
� � &iOFXORV�GHWDOKDGRV�SDUD�DV�FDUJDV ............................................................................. 234
� � &iOFXORV�SDUD�FDUJDV�GLYHUVDV ...................................................................................... 239
� � (QWUDGD�GRV�GDGRV�UHIHUHQWHV�jV�FDUJDV�QD�SDVWD�³6WHS´�GR�VRIWZDUH ......................... 240
� � &RQVLGHUDo}HV�VREUH�DV�HWDSDV�GH�DWLYDomR�GDV�FDUJDV�..............................................241
� � 'LUHWUL]HV�SDUD�D�GH¿QLomR�GH�XPD�VHTrQFLD�GH�HWDSDV�SDUD�DWLYDomR�GH�FDUJDV�..... 241
� � 5HFRPHQGDo}HV�H�UHODWyULRV ........................................................................................ 242
� � 5HODWyULRV ...................................................................................................................... 246
ÍNDICE GERAL iv
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
0DQXDO�1ž�7���*B37��5HY��'H]������
7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
APÊNDICE B ..................................................................................................... 249
� 3DUWLGD�GH�PRWRU�HOpWULFR�XWLOL]DQGR�WHQVmR�UHGX]LGD............................................... 249
 Uma comparação entre os métodos de partidade um motor elétrico.............. 249
� � 3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�FRP�WHQVmR�SOHQD ............................................... 250
� � 3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�FRP�DXWRWUDQVIRUPDGRU���³7UDQVLomR�DEHUWD´...... 250
� � 3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�FRP�DXWRWUDQVIRUPDGRU���³7UDQVLomR�IHFKDGD´ ... 251
3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�XWLOL]DQGR�XP�UHDWRU���³7UDQVLomR�IHFKDGD´......... 251
3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�XWLOL]DQGR�XP�UHVLVWRU���³7UDQVLomR�IHFKDGD´ ...... 252
3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�³(VWUHOD�7ULkQJXOR´���³7UDQVLomR�IHFKDGD´........... 252
� � 3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�XWLOL]DQGR�HQURODPHQWR�SDUFLDO��³3DUW�ZLQGLQJ´����
� � ������³7UDQVLomR�IHFKDGD´.................................................................................... 253
� � 3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�HOpWULFR�HTXLSDGR�FRP�³URWRU�FRP�HQURODPHQWR´�RX�
� � ������³URWRU�ERELQDGR´��³ZRXQG�URWRU´�................................................................... 253
� � 3DUWLGD�GH�XP�PRWRU�VtQFURQR .......................................................................... 254
� � 1RWDV�JHUDLV�VREUH�DSOLFDo}HV ......................................................................... 254
APÊNDICE C...................................................................................................... 255
� 3DGU}HV�GDV�IRQWHV�GH�HQHUJLD�H�YDORUHV�GDV�WHQV}HV�XWLOL]DGDV�QR�0XQGR........................ 255
APÊNDICE D ..................................................................................................... 259
� )yUPXODV�~WHLV�SDUD�FiOFXORV�HP�HOHWULFLGDGH....................................................................... 259
APÊNDICE E...................................................................................................... 261
Serviços de manutenção e reparos ...................................................................................... 261
� � 0DQXWHQomR�GLiULD......................................................................................................... 261
Manutenção semanal.................................................................................................... 261
Manutenção mensal...................................................................................................... 261
Manutenção semestral.................................................................................................. 262
Manutenção anual......................................................................................................... 262
APÊNDICE F...................................................................................................... 263
� 1RUPDV�H�3DGU}HV ................................................................................................................ 263
 Normas de produtos relacionados ................................................................................ 263
� � 0RGL¿FDomR�GH�SURGXWRV ............................................................................................... 263
APÊNDICE G ..................................................................................................... 265
� *ORVViULR............................................................................................................................... 265
APÊNDICE H ..................................................................................................... 277
Lista de Figuras .....................................................................................................................277
APÊNDICE I ....................................................................................................... 281
Lista de Tabelas.....................................................................................................................281
ÍNDICE GERAL v
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
0DQXDO�1ž�7���*B37��5HY��'H]������
7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
ÍNDICE GERAL 0DQXDO�1ž�7���*B37��5HY��'H]������
7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
Página deixada intencionalmente em branco
CAPÍTULO 1
CAPÍTULO 1 
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
1 – INTRODUÇÃO ................................................................................................. 7
Descritivo .................................................................................................................................. 7
Sobre este manual.................................................................................................................... 7
Manuais de aplicação relacionados.......................................................................................... 8
Segurança ................................................................................................................................ 8
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
CAPÍTULO 1
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
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Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
1 INTRODUÇÃO 7
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Descritivo
O mundo vem se tornando progressivamente dependente
da eletricidade. O fornecimento de energia elétrica é crítico
para, praticamente, todos os setores de atividade e um forne-
cimento confiável de energia elétrica é vital para um número
crescente de aplicações. Instalações tais como grandes
edifícios de escritórios, indústrias, assim como, instalações
de serviços de telecomunicações, centros de informação e
provedores de serviços de internet dependem da disponi-
bilidade da energia elétrica 24 horas por dia, sete dias por
semana, sem interrupções. Esta necessidade também é
conseqüência do número crescente de computadores utili-
zados no processamento de dados, controle de processos,
sistemas de suporte à vida e comunicações globais - que
dependem de um fluxo contínuo e ininterrupto de energia
elétrica. Além das questões relativas à confiabilidade, existem
os incentivos ao crescimento econômico que favorecem a
instalação local de grupos motor-gerador. Como resultado,
os grupos motor-gerador são, rotineiramente, incluídos nos
projetos de construção de novos edifícios, bem como, nos
projetos de reforma. Estes equipamentos fornecem energia
de emergência na eventualidade de alguma falha no forneci-
mento de energia pela concessionária de energia elétrica, e,
também, podem ser utilizados para reduzir o custo da eletrici-
dade quando o valor das tarifas ou a política da concessio-
nária local de energia elétrica fazem com que o uso de uma
fonte alternativa seja uma opção atraente. Devido à sua
importancia, os grupos geradores devem ser selecionados
e utilizados de modo a fornecer um suprimento de energia
elétrica confiável, de qualidade, e, na quantidade necessária.
Tanto em comunidades distantes, não servidas por uma rede
comercial de energia elétrica, quanto em locais onde, por
alguma razão, a rede comercial de energia elétrica esteja
inacessível por longos períodos, o fornecimento de energia
elétrica “Prime” torna-se uma necessidade, e não um luxo,
para muitos usuários.
Qualquer que seja o uso a que se destina o fornecimento local
de energia elétrica, a confiabilidade do serviço fornecido pelos
equipamentos locais, seu desempenho e o seu custo; são
as principais fatores a serem considerados pelos usuários.
O objetivo deste manual é proporcionar, aos projetistas de
sistemas e de instalações elétricas, um guia para a escolha
dos equipamentos mais adequados para uma determinada
instalação, bem como, diretrizes para o projeto da instalação,
de modo que sejam atendidas todas as necessidades.
1 INTRODUÇÃO
Sobre este manualEste manual descreve as especificações e a aplicação de
grupos motor-gerador estacionários a diesel, ou por ignição a
vela, e arrefecidos a água - denominados aqui “grupos geradores”.
Este manual é composto por sete seções principais: “Projeto
Preliminar”, “Impacto da Carga Elétrica no Dimensionamento
do Gerador”, “Seleção do Equipamento”, “Projeto Elétrico”,
Projeto Mecânico” e “Apêndice”.
A seção “Projeto Preliminar” apresenta as considerações
iniciais para o projeto de um grupo gerador. Os requisitos do
equipamento e da instalação variam dependendo dos motivos
para o uso do grupo gerador. Ao se fazer um projeto para a
instalação de um grupo gerador, a revisão e o conhecimento
destes motivos será útil como um ponto de partida para o
projeto do sistema e para a escolha dos equipamentos.
A seção “Impacto da Carga Elétrica no Dimensionamento
do Gerador” apresenta os diversos tipos de carga e sua
influência no dimensionamento do grupo gerador, em sua
operação e na escolha dos equipamentos. Também é
apresentada uma discussão sobre a seqüência de conexão
das cargas ao grupo gerador.
A seção “Seleção do Equipamento” descreve os principais
componentes de um grupo gerador e dos equipamentos
associados, suas funções e inter-relações, e, os critérios
para a sua escolha. São apresentadas as características
funcionais, os critérios para a escolha e os equipamentos
opcionais necessários.
A seção “Projeto Elétrico” descreve o projeto de instalação
do gerador e dos sistemas elétricos associados, sua inter-
conexão com os sistemas existentes no local da instalação,
assim como, tópicos sobre a proteção da carga e do gerador.
O projeto elétrico e o planejamento do sistema local de geração
de energia elétrica, são fundamentais para o funcionamento
correto e a confiabilidade do sistema.
A seção “Projeto Mecânico” descreve o projeto de instalação
do grupo gerador, dos sistemas mecânicos associados sua
interconexão com os sistemas existentes no local da instalação.
O projeto mecânico e o planejamento do sistema local de
geração de energia elétrica, são fundamentais para o fun-
cionamento correto e a confiabilidade do sistema. Os tópicos
incluem discusões sobre fundações e montagens, sistemas
de escape, sistemas de arrefecimento, sistemas de combus-
tível, redução dos níveis de ruídos, proteção contra incêndios
e sobre o recinto do equipamento.
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
1 INTRODUÇÃO 8
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
O “Apêndice” apresenta diversos tópicos úteis como um
descritivo do software de dimensionamento GenSize™ e
sobre o conteúdo da ferramenta Power Suite. Também
apresenta uma discussão sobre o procedimento de partida
de motores utilizando uma tensão reduzida, assim como,
referências úteis para as tensões utilizadas no mundo todo,
questões sobre manutenção, fórmulas, referências sobre
Normas Técnicas e Padrões, e, um glossário.
Este manual descreve a aplicação de grupos geradores
estacionários. Este manual não inclui qualquer descritivo
sobre o uso de grupos de geradores comerciais estacionários
em aplicações “itinerantes” (ou seja, a instalação e uso de
grupos geradores sobre um chassis móvel, carroceria,trailer,
etc.) pois os equipamentos apresentados neste manual não
foram projetados para este tipo de aplicação. A Cummins
Power Generation (CPG) não aprova qualquer aplicação
“itinerante” de seus grupos geradores comerciais. As únicas
aplicações aprovadas são aquelas para as quais os grupos
geradores foram especificamente projetados e testados pela
Cummins Power Generation (CPG). Caso os distribuidores,
ou clientes, desejem utilizar grupos geradores comerciais
estacionários em aplicações “itinerantes”, deverão fazê-lo
somente após uma extensa análise, testes, e uma
notificação clara e inequívoca ao cliente final sobre possíveis
conseqüências deste tipo de aplicação para a vida útil do
grupo gerador. A Cummins Power Generation (CPG) não
garante que as características do produto são adequadas
e suficientes para as aplicações “itinerantes” e, portanto,
cada cliente deve ser avisado sobre isso. Cada cliente é
responsável pelos projetos de instalação e utilização de
seus próprios equipamentos.
Manuais de aplicação relacionados
Cada instalação de um grupo gerador requer a utilização
de um equipamento de transferência de energia, seja(m)
ele(s) chave(s) comutadora(s) ou chave(s) de paralelismo.
O equipamento correto de trabalho e sua correta aplicação
são fundamentais para sua operação confiável e segura. Os
manuais de aplicação da Cummins Power Generation (CPG)
englobam aspectos relacionados aos sistemas de energia
“standby” e “de emergência”. Como estes manuais apresentam
temas relevantes que devem ser levados em conta desde
as primeiras tomadas de decisão no início do processo do
projeto, eles deverão ser analisados em conjunto com este
documento.
Manual de Aplicação T-011 – Sistemas de Transferência Auto-
mática de Energia. Muitas aplicações práticas utilizam diversas
fontes diferentes de energia para aumentar a confiabilidade
do sistema de energia elétrica. Freqüentemente, estas fontes
incluem tanto o serviço da concessionária de energia (fonte
principal), quanto o serviço de grupo gerador para cargas
críticas. O manual T-011 apresenta vários tipos de sistemas
de transferência de energia disponíveis e considerações sobre
seus usos. A avaliaçao criteriosa do uso de um sistema de
comutação de energia já no início de um projeto permitirá
aos responsáveis pelo projeto escolher o serviço mais interes-
sante economicamente e mais confiável para o usuário da
energia elétrica.
Manual de Aplicação T-016 – Paralelismo e Chave Seletora
de Paralelismo. O equipamento de paralelismo permite que
dois ou mais grupos geradores funcionem como um grande
grupo gerador. Isto pode ser economicamente vantajoso,
especialmente, quando a carga total for maior que 1000kW.
A decisão sobre o uso de grupos geradores em paralelo deve
ser tomada desde as etapas iniciais do projeto, principalmente
se o espaço e as necessidades de futuras expansões forem
fatores críticos.
Segurança
A segurança deve ser uma das principais preocupações do
responsável pelo projeto. A segurança envolve dois aspectos:
a operação segura do próprio grupo gerador (e seus acessórios)
e a operação confiável do sistema. A operação confiável do
sistema está frequentemente relacionada com a segurança
porque os equipamentos que afetam a vida e a saúde de
indivíduos (tais como, como sistemas de terapia intensiva
em hospitais, iluminação de saídas de emergência, ventila-
ção de edifícios, elevadores, bombas de combate a incêndios,
segurança e comunicações) geralmente dependem de um
grupo gerador.
Consulte a seção “Referências Técnicas” para informações
mais detalhas sobre normas técnicas para instalações elétricas
e de combate à incêndios, válidas para a América do Norte,
América Central e Europa. As normas técnicas são revisadas
periodicamente, exigindo que haja uma atualização contínua.
A conformidade com todas as normas aplicáveis é responsa-
bilidade do engenheiro encarregado do projeto de instalação.
Por exemplo, alguns locais podem ser exigidos certificados
de conformidade com as normas em vigor, alvará de zonea-
mento, alvará do edifício ou outro certificado local específico.
Verifique todas as licenças necessárias, junto às autoridades
governamentais locais, logo no início do processo de planeja-
mento.
NOTA: Embora as informações contidas neste manual e nos manuais
relacionados sejam precisas e úteis, nada substitui o discernimento de
um profissional de projetos qualificado e experiente. O usuário final
deve determinar se o grupo gerador selecionado e o sistema de
emergência/standby são corretos para sua aplicação.
CAPÍTULO 2
CAPÍTULO 2
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água2 – PROJETO PRELIMINAR................................................................................. 9
Descritivo .................................................................................................................................. 9
Requisitos de energia ............................................................................................................... 9
Requisitos gerais............................................................................................................... 9
� � 5HTXLVLWRV�HVSHFt¿FRV ...................................................................................................... 9
� � 7LSRV�H�&ODVVL¿FDo}HV�GH�6LVWHPDV.................................................................................. 9
6LVWHPDV�GH�HPHUJrQFLDV ....................................................................................... 10
6LVWHPDV�GH�HQHUJLD�³VWDQGE\´�H[LJLGRV�SRU�OHL....................................................... 10
6LVWHPDV�GH�HQHUJLD�³VWDQGE\´�RSFLRQDLV................................................................ 10
(QHUJLD�³3ULPH´ ....................................................................................................... 10
2SHUDomR�GXUDQWH�SLFRV�GH�FRQVXPR�GH�HQHUJLD.................................................... 10
Redução de custos.................................................................................................. 10
&DUJD�EiVLFD�FRQWtQXD............................................................................................. 10
Co-geração de energia............................................................................................ 10
� 'LDJUDPD�HOpWULFR�³XQL¿OLDU´ ..................................................................................................... 11
� 'LUHWUL]HV�SDUD�FODVVL¿FDomR�GHJUXSRV�JHUDGRUHV��SRWrQFLD� ................................................. 12
� � &ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�6WDQGE\´ ..................................................................................... 12
� � &ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�3ULPH´......................................................................................... 12
(QHUJLD�3ULPH�FRP�WHPSR�LOLPLWDGR�GH�IXQFLRQDPHQWR ........................................... 12
(QHUJLD�3ULPH�FRP�WHPSR�GH�IXQFLRQDPHQWR�OLPLWDGR ............................................ 12
� � &ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�GH�&DUJD�%iVLFD´��&ODVVL¿FDomR�³(QHUJLD�&RQWtQXD´�................ 13
� 'LPHQVLRQDPHQWR ................................................................................................................... 15
� &RQVLGHUDo}HV���/RFDO�GD�LQVWDODomR ...................................................................................... 15
� � &RQVLGHUDo}HV���,QVWDODomR�HP�ORFDO�H[WHUQR ................................................................. 15
� � &RQVLGHUDo}HV���,QVWDODomR�HP�ORFDO�LQWHUQR ...................................................................16
� &RQVLGHUDo}HV�VREUH�D�HVFROKD�GRFRPEXVWtYHO ..................................................................... 18
� � &RPEXVWtYHO�'LHVHO ......................................................................................................... 18
� � %LRGLHVHO�FRPEXVWtYHO ..................................................................................................... 18
� � *iV�QDWXUDO...................................................................................................................... 19
� � */3��*iV�/LTXHIHLWR�GH�3HWUyOHR� ................................................................................... 19
Gasolina .......................................................................................................................... 19
� � $OWHUQDWLYDV�GH�FRPEXVWtYHO�HP�VXEVWLWXLomR�DR�GLHVHO���' ............................................ 19
� &RQVLGHUDo}HV�$PELHQWDLV ..................................................................................................... 20
 Ruídos e Controle de Ruídos.......................................................................................... 20
� � /HJLVODomR�H�QRUPDV�WpFQLFDV�VREUH�UXtGRV.................................................................... 20
� � 1RUPDV�VREUH�HPLVV}HV�GH�HVFDSH�GH�PRWRUHV............................................................. 20
� � 1RUPDV�WpFQLFDV�SDUD�R�DUPD]HQDPHQWR�GHFRPEXVWtYHLV ............................................. 21
� � 3URWHomR�FRQWUD�LQFrQGLRV............................................................................................... 21
/LVWD�GH�9HUL¿FDomR�GR�3URMHWR�3UHOLPLQDU....................................................... 22
0DQXDO�1ž�7���*B37��5HY��'H]������
7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
CAPÍTULO 2
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
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7UDGX]LGR�GR�PDQXDO�1ž�7���*��5HY��-DQ������
Página deixada intencionalmente em branco
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
2 PROJETO PRELIMINAR 9
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Descritivo
O projeto de instalação de um grupo gerador exige uma série
de avaliações a respeito dos requisitos dos equipamentos
e sua instalação. Estes requisitos variam dependendo dos
motivos para a instalação do grupo gerador. Uma avaliação
e a clara compreensão destes motivos representam um
ponto de partida adequado para o projeto do sistema e a
escolha correta dos equipamentos.
Requisitos de energia
Requisitos gerais
A necessidade de geração local de eletricidade “de emergên-
cia” ou “standby”, em geral, é definida pela obrigatoriedade
de atender aos requisitos de normas técnicas para instala-
ções prediais e/ou o risco de perdas financeiras que podem
resultar da falta de energia elétrica.
A obrigatoriedade para instalações de sistemas de energia
“de emergência” ou “standby” decorrem dos requisitos esta-
belecidos nas normas técnicas para instalações prediais,
definidos por autoridades federais, estaduais, municipais
ou quaisquer outras autoridades governamentais. Um dos
principais motivos destas normas para instalações prediais
é assegurar a integridade física e a vida de terceiros em
situações decorrentes de falhas no fornecimento de energia.
As instalações “voluntárias” de energia “standby” por razões
de economia, normalmente, são justificadas por uma redução
no risco da interrupção de serviços, perdas de dados ou outros
ativos valiosos. Tanto as instalações “obrigatórias” como as
“voluntárias” de sistemas para geração local de energia
podem ser justificadas pela redução nos preços em relação
à energia elétrica oferecida pela concessionária local de
energia, todavia, a observância das normas existentes para
assegurar a integridade física e a vida de terceiros devem
ter prioridade. Para tanto, deve-se dimensionar adequada-
mente a capacidade do gerador, e, assegurar o projeto
adequado para os sistemas de transferência de carga.
Requisitos específicos
A necessidade da instalação de um sistema de geração local
de energia elétrica resulta de uma grande variedade de requisitos
específicos. Veja abaixo alguns destes requisitos:
Iluminação: Iluminação de saídas de emergência, sinais lumi-
nosos de saída, iluminação de segurança, luzes de adver-
tência, iluminação da sala de operação, iluminação interna
de elevadores, iluminação da sala do gerador, etc.
2 PROJETO PRELIMINAR
Energia para sistemas de controle: Energia para o controle
de caldeiras, compressores de ar e outros equipamentos
utilizados um tarefas críticas.
Transporte: Elevadores para uso pelo corpo de bombeiros.
Sistemas mecânicos: Exaustão de fumaça e controle ventila-
dores de pressurização, tratamento de águas servidas, etc.
Aquecimento: Aquecimento em processos críticos.
Refrigeração: Bancos de sangue, armazenamento de ali-
mentos, etc.
Produção: Energia paraprocessos críticos em laboratórios,
processos de produção na indústria farmacêutica, etc.
Refrigeração de ambientes: Refrigeração de salas com
equipamentos de computação, refrigeração e/ou aquecimento
para pessoas que requerem cuidados especiais, ventilação
de locais onde hajam produtos químicos perigosos, ventilação
de locais onde hajam poluentes ou risco de contaminação
biológica, etc.
Proteção contra incêndios: Bombas para combate à incêndios,
bombas auxiliares, sistemas de alarme e sinalização.
Processamento de dados: Sistemas UPS e refrigeração
para evitar a perda de dados, perda de sistemas de memória,
danos à programas de computador.
Suporte à vida: Hospitais, enfermarias e outras instalações
similares.
Sistemas de comunicações: Serviços telefônicos de emer-
gência, como polícia e corpo de bombeiros, sistemas de
antenas de telecomunicações em edifícios públicos, etc.
Sistemas de sinalização: Controle de tráfego ferroviário,
marítimo e aeronáutico.
Tipos e Classificações de Sistemas
Os sistemas de geração local de energia podem ser classifi-
cados conforme o tipo e classe do equipamento de geração.
Um equipamento pode ser classificado como “Standby”,
“Prime” ou “Contínuo”, se utilizado para geração de energia
“standby”, “prime” ou “contínua”, respectivamente. É muito
importante compreender como são definições as classifi-
cações para a aplicação do equipamento. Para maiores
informações, consulte a seção “Diretrizes de Classificação
de Energia de Grupos Geradores” mais adiante. O tipo do
sistema de geração, e a escolha da classificação mais
apropriada a ser utilizada dependem do tipo de aplicação.
Consulte a Tabela 2-1 e os descritivos a seguir.
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
2 PROJETO PRELIMINAR 10
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Sistemas de emergência: Em geral, os sistemas de emer-
gência são instalados, por imposição legal, e em conformi-
dade com as diretrizes estabelecidas pelos departamentos
de segurança pública. Normalmente eles se destinam ao for-
necimento de energia e iluminação durante curtos períodos
de tempo, com os três seguintes propósitos: permitir a eva-
cuação segura de edifícios, evitar que falte energia elétrica
para sistemas de suporte à vida e equipamentos para pessoas
que requerem cuidados especiais, e evitar que falte energia
elétrica para sistemas críticos de telecomunicações e em
locais usados por serviços de segurança pública. Em geral,
requisitos estabelecidos em normas técnicas especificam
o equipamento e a carga mínima necessários.
Sistemas de energia “standby” exigidos por lei: Em geral, os
sistemas de energia “standby”, exigidos por lei, são instala-
dos por imposição dos departamentos de segurança pública.
Estes sistemas normalmente destinam-se ao fornecimento
de energia e iluminação por curtos períodos de tempo, onde
necessário, para evitar acidentes ou facilitar as operações de
combate a incêndios. Em geral, as exigências normativas
especificam o equipamento e a carga mínima necessários.
Sistemas de energia “standby” opcionais: Em geral, os sistemas
“standby opcionais” são instalados onde a segurança não
é um fator fundamental, entretanto, a falta de energia pode
causar perdas de negócios, perdas de receita, interrupção de
processos críticos, causar inconveniências ou desconfortos.
Estes sistemas, normalmente, são instalados em centros de
processamento de dados, fazendas, edifícios comerciais/
industriais e residências. O proprietário do sistema pode
selecionar as cargas a serem conectadas ao sistema.
Além de proporcionar uma fonte de energia “standby” nos
casos em que ocorre a de falta no fornecimento de energia
pela rede pública de eletricidade, os sistemas de geração
local também são utilizados para os seguintes objetivos:
Energia “Prime”: Os sistemas de energia “prime” utilizam a
geração local de energia ao invés de utilizar a energia forne-
cida pela rede pública em áreas onde os serviços da empresa
distribuidora de energia não estejam disponíveis. Um sistema
simples de energia “prime” utiliza pelo menos dois grupos
geradores e uma chave comutadora para transferir a energia
para as cargas conectadas a eles. Um dos grupos geradores
funciona continuamente, com uma carga variável, enquanto
o outro serve como reserva para o caso de eventuais quedas
de energia, bem como, para permitir o desligamento do pri-
meiro grupo gerador para trabalhos de manutenção. É pos-
sível utilizar um relógio (temporizador) na chave comutadora
para efetuar a alternância entre os grupos geradores em
intervalos de tempo predeterminados.
Operação durante picos de consumo de energia: Este tipo
de instalação permite que se use a geração local de energia
elétrica durante os picos de consumo, de modo a reduzir ou
nivelar o consumo da eletricidade proveniente da rede pública
durante estes períodos, com o objetivo de economizar dinheiro
durante os picos de demanda de energia. Este tipo de sistema
precisa de um controlador que dê a partida e acione o grupo
gerador local nos momentos apropriados, para nivelar os
picos de demanda do usuário. Os geradores instalados para
produzir energia “standby” também podem ser usados para
esta finalidade.
Redução de custos: As instalações para a redução de custos
no consumo de energia utilizam a geração local de energia
elétrica em conformidade com os contratos de preços de
energia mantidos com a empresa distribuidora de energia
elétrica. Geralmente, em troca de preços mais favoráveis para
a energia da rede pública, o usuário concorda em utilizar os
geradores e contrata uma quantidade específica de carga (kW)
por períodos de tempo determinados pela concessionária.
E, normalmente, não podendo exceder um determinado limite
de horas por ano. A geração instalada para fins de energia
“standby” também pode ser utilizada para redução de custos.
Carga básica contínua: As instalações para fornecimento de
uma “carga básica contínua” utilizam a geração local de energia
elétrica para um consumo constante de potência (kW). Em
geral, estas instalações são de propriedade das empresas
de distribuição energia elétrica ou estão sob seu controle.
Co-geração de energia: Freqüentemente, os equipamentos
para geração de uma “carga básica contínua” podem ter seu
uso extendido para uma modalidade denominada co-geração.
Em termos mais simples, a co-geração corresponde ao uso
simultâneo da energia elétrica produzida em um grupo gerador,
assim como, o uso do calor irradiado pelo escapamento.
O calor irradiado pelo escapamento (que é normalmente
desperdiçado) é recapturado e utilizado diretamente para
aquecimento, ou então, é convertido em eletricidade.
T
ip
o
 d
e
 S
is
te
m
a
Classificação do Grupo Gerador
Standby Prime Contínua
Emergência Energia Prime Carga Básica
Standby Corte de Pico Co-geração
legalmente
exigidos
Standby Redução
Opcional de Custos
Tabela 2-1. Classificação e tipos de sistemas
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
2 PROJETO PRELIMINAR 11
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Diagrama elétrico “unifilar”
Um diagrama elétrico unifilar é um recurso importante para
se entender o sistema e o arranjo das conexões elétricas.
Ele pode ser especialmente importante para transmitir
informações durante o planejamento, a instalação, a partida
inicial e/ou a manutenção do sistema. Estes diagramas
evidenciam os principais componentes tais como geradores,
equipamentos de comutação de energia, relés de proteção,
proteção contra sobrecorrentes e o esquema geral de conexões.
Um diagrama unifilar para a instalação elétrica deve ser
definido o quanto antes possível, durante o planejamento da
instalação, para auxiliar no projeto do sistema. A Figura 2-1
apresenta um típico diagrama unifilar para um sistema básicode geração de energia.
Figura 2-1. Típico diagrama unifilar para um sistema de distribuição de energia elétrica
GRUPO
GERADOR DE
EMERGÊNCIA
TRANSFORMADOR
DA REDE ELÉTRICA
DISJUNTOR
DE REDE
DISJUNTORES
DE DISTRIBUIÇÃO
PAINEL DE
DISTRIBUIÇÃO NORMAL
PAINEL DE DISTRIBUIÇÃO
DE EMERGÊNCIA
CHAVES DE
TRANSFERÊNCIA
PARA CARGAS NÃO EMERGENCIAIS
PARA CARGAS DE EMERGÊNCIA
DISJUNTOR
(SE NECESSÁRIO)
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
2 PROJETO PRELIMINAR 12
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Diretrizes para classificação de
grupos geradores (potência)
A classificação de um grupo gerador (segundo sua potência
nominal) é especificada pelo fabricante1. Esta classificação
estabelece as condições de carga máxima permitida para
um grupo gerador. O grupo gerador apresentará um desem-
penho e uma vida vida útil (tempo entre revisões) adequados
sempre que usado de acordo com a sua classificação. Além
disso, é importante fazer com que um grupo gerador seja
utilizado para alimentar a sua carga mínima necessária, de
modo a atingir sua temperatura normal de funcionamento e
a sua taxa normal de consumo do combustível. A Cummins
Power Generation recomenda que um grupo gerador funcione
com, pelo menos, 30% da classificação indicada na sua
plaqueta de identificação.
Os tópicos a seguir descrevem as várias classificações
utilizadas pela Cummins Power Generation. As Figuras
2-2 até 2-5 apresentam os níveis de carga (P1, P2, P3, etc.)
e os intervalos de tempo permitidos (T1, T2, T3, etc.) para
cada um destes níveis conforme as várias classificações.
Classificação “Energia Standby”
A classificação “Energia Standby” é usada para definir aplica-
ções de emergência onde a energia é fornecida durante uma
interrupção no fornecimento pela fonte de energia usual (rede
pública de energia). Para esta classificação, não se admite
qualquer valor para capacidade de sobrecarga sustentada
(Equivalente à Energia de Parada por Falta de Combustível de
acordo com as normas ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514).
Esta classificação é aplicada apenas para instalações
servidas por uma fonte usual e confiável de energia e cargas
variáveis que apresentem um fator médio de consumo de
carga correspondente à 80% da classificação “standby”
durante um período de tempo máximo de 200 horas de opera-
ção por ano, ou, por um período de tempo máximo de 25 horas
por ano, com consumo de carga correspondente à 100% de
sua classificação “standby”.
Em instalações nas quais há grande probabilidade do tempo
de operação exceder 200 horas por ano com carga variável,
ou, 25 horas por ano com um consumo de carga correspon-
dente à 100% da classificação nominal, deve-se aplicar a
classificação “Energia Prime”.
A classificação “Energia Standby” é utilizada somente para
definir aplicações “de emergência” e “standby”, nas quais o
grupo gerador serve como uma reserva (“backup”) para a fonte
usual de energia. Para esta classificação, não é permitida
qualquer operação sustentada em paralelo com a fonte usual
de energia.
1) As classificações para grupos geradores da Cummins Power
Generation são publicadas no pacote de software Power Suite.
Para aplicações que exigem operação sustentada em para-
lelo com a fonte usual de energia, devem ser utilizadas as
classificações “Energia Prime” ou “Carga Básica”.
Classificação “Energia Prime”.
A classificação “Energia Prime” é usada para definir as situa-
ções nas quais o fornecimento de energia elétrica pelo grupo
gerador substitui a energia adquirida da empresa distribui-
dora. O número de horas de operação permitido por ano é
“ilimitado” para aplicações com “carga variável”, porém, é
“limitado” para aplicações com “carga constante”, conforme
descrito abaixo. (Equivalente da classificação “Energia Prime”
de acordo com a norma ISO8528 e da classificação “Energia
de Sobrecarga” de acordo com as normas ISO3046, AS2789,
DIN6271 e BS5514.)
“Energia Prime” com tempo ilimitado de
funcionamento.
A classificação do tipo “Energia Prime” permite que o grupo
gerador esteja disponível por um número “ilimitado” de horas
de operação, ao ano, em aplicações com “carga variável”.
Aplicações que exijam qualquer operação em paralelo com
a fonte usual de energia, com carga constante, estão sujeitas
à limitações de tempo de funcionamento. Em aplicações
com carga variável, o fator de carga médio não deve exceder
70% da Classificação de “Energia Prime”. Uma capacidade de
sobrecarga de 10%, é admissível, por um período máximo
de 1 hora para cada de um período de 12 horas de operação,
porém, não deverá exceder 25 horas ao ano. O tempo total de
operação na classificação “Energia Prime” não deve exceder
500 horas por ano.
“Energia Prime” com tempo de funcionamento
limitado.
A classificação do tipo “Energia Prime” permite que o grupo
gerador esteja disponível por um número “limitado” de horas
de operação, ao ano, em aplicações com “carga constante”,
tais como, energia interrompível, redução de carga, corte de
pico e outras aplicações que, em geral, envolvem a operação
em paralelo com a fonte usual de energia. Os grupos gera-
dores podem operar em paralelo com a fonte usual de ener-
gia durante até 750 horas por ano, em valores de potência que
não excedam a classificação de “Energia Prime”. Deve-se
ressaltar que a vida útil do motor será reduzida caso seja
utilizado de modo constante para alimentar altos valores de
carga. Qualquer aplicação que exija mais de 750 horas de
operação por ano conforme os parâmetros da classificação
“Energia Prime”, deverá, ao invés disso, utilizar a classifica-
ção “Energia de Carga Básica”.
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
2 PROJETO PRELIMINAR 13
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Figura 2-2. Classificação “Energia Standby”
Figura 2-3. “Energia Prime”, funcionamento por tempo ilimitado
P1 P2 P3 P4 P5 P6
T1 + T2 + T 3 + T 4 + T 5 + T 6 + ... + T n
(P1 x T1) + (P2 x T2) + (P3 x T3) + (P4 x T4) + (P5 xT 5) + (P6 x T6) + ... + (Pn x Tn)
T1 T2 T3 T4 T5 T6Ts Ts Ts
TEMPO
ENERGIA MÉDIA =
CLASSIFICAÇÃO DE
ENERGIA STANDBY 100%
ENERGIA MÉDIA
MÁXIMA PERMITIDA 70%
NOTAS:
I O tempo total de funcionamento (T + T + T + T + T + T + ... + T ) não deve exceder 200 horas.
Não considere os períodos de inatividade (T ).
Não há recurso de sobrecarga.
1 2 3 4 5 6 n
S
II
III
TEMPO
P1 P2 P3 P4 P5 P6
T1 T2 T4 T5 T6T3Ts Ts
T1 + T2 + T 3 + T 4 + T 5 + T 6 + ... + T n
(P1 x T1) + (P2 x T2) + (P3 x T3) + (P4 x T4) + (P5 xT 5) + (P6 x T6) + ... + (Pn x Tn)
ENERGIA MÉDIA =
CLASSIFICAÇÃO DE
SOBRECARGA MÁXIMA 110%
NOTAS:
I Considere cargas de menos de 30% como 30% (P ).
II Não considere os períodos de inatividade (T )
O número total de horas por ano na ou acima da Classificação de Energia Prime (P e P ) não deve
exceder 500 horas.
5
S
3 3
III
CLASSIFICAÇÃO DE
ENERGIA PRIME 100%
ENERGIA MÉDIA
MÁXIMA PERMITIDA 70%
ENERGIA MÍNIMA
RECOMENDADA 30%
Manual de Aplicação - Grupos Geradores Arrefecidos a Água
2 PROJETO PRELIMINAR 14
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Classificação “Energia de Carga Básica”
(Classificação “Energia Contínua”)
A classificação “Energia de Carga Básica” aplica-se ao forne-
cimento contínuo de energia para uma carga de até 100%
da classificação básica, por um número ilimitado de horas.
Não é especificada qualquer capacidade de sobrecarga sus-
tentada disponível para esta classificação. (Equivalente à
“Energia Contínua” de acordo com as normas ISO8528,
Figura 2-4. “Energia Prime”, funcionamento por tempo limitado
Figura 2-5. Classificação “Energia de Carga Básica”
ISO3046, AS2789, DIN6271 e BS5514). Esta classificação
aplica-se para a operação de carga básica pelafonte usual
de energia. Neste tipo de aplicação, os grupos geradores são
conectados em paralelo com a fonte usual de energia e
trabalham sob carga constante por longos períodos de tempo.
T1 T2 T3 T4Ts Ts Ts Ts
P P P
1 2 3
TEMPO
CLASSIFICAÇÃO DE
ENERGIA PRIME 100%
NOTAS:
I O tempo total de funcionamento (T + T + T + T + ... + T ) não deve exceder 750 horas.
II Não considere os períodos de inatividade (T ).
III
1 2 3 4 n
S
A capacidade de sobrecarga máxima não é permitida para a classificação de energia Prime
de tempo de funcionamento limitado.
P 4
TEMPO
Ts Ts
P
TT T
CLASSIFICAÇÃO DE
ENERGIA DE CARGA
BÁSICA 100%
NOTAS:
I O tempo denota inatividade programada regularmente para manutenção.
II Nenhuma capacidade de sobrecarga permitida para a classificação de carga básica.
T
S
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2 PROJETO PRELIMINAR 15
Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Considerações - Local da instalação
Uma das primeiras decisões referentes ao projeto será deter-
minar se o grupo gerador ficará localizado dentro ou fora de
uma construção (edifício), em um abrigo ou em gabinete
carenado.
O custo total e a facilidade da instalação do sistema de energia
elétrica dependem do planejamento e da localização física
de todos os elementos do sistema - grupo gerador, tanques
de combustível, dutos e venezianas de ventilação, acessórios,
etc. Considere os seguintes fatores tanto para a instalação
interna quanto externa:
• Montagem do grupo gerador.
• Localização do quadro de distribuição e das chaves
comutadoras de transferência.
• Ramificações dos circuitos para aquecedores de líquido
de arrefecimento, carregador de bateria, etc.
• Segurança contra inundações, incêndios, formação
de gelo e vandalismo.
• Contenção de derramamento acidental ou vazamento
de combustível ou de líquido de arrefecimento.
• Possibilidade de danos simultâneos nos serviços da
fonte normal e de emergência.
• Facilidade de acesso para manutenção e inspeções.
• Facilidade de acesso e espaço de trabalho para grandes
reparos ou remoção/substituição de peças.
• Facilidade de acesso para teste de carga quando requerido
para manutenção, dimensionamento apropriado ou código.
Considerações - Instalação em local externo
• Emissão de ruídos e atenuação dos níveis de ruído.
Barreiras de som podem ser requeridas. Além disso, uma
distância grande entre o grupo gerador e a área sensível
a barulho diminuirá o barulho percebido. Carenagens
acústicas estão frequentemente disponíveis e podem
ser requeridos para satisfazer as necessidades dos
clientes ou regulamentações locais de barulho.
• Carenagem de proteção contra intempéries, como o
próprio nome sugere, oferece uma proteção contra
fatores climáticos, mas pode também fornecer um certo
grau de segurança para o grupo gerador, ou mesmo,
um acabamento estético para a instalação.
• Dar a partida num grupo gerador, fazê-lo aceitar carga,
dentro de intervalos de tempo específicos, e, em baixas
temperaturas ambientes pode representar um problema.
Sistemas de emergência definidos por normas técnicas
exigem que a temperatura ambiente ao redor do grupo
gerador seja mantida em níveis adequados. Exemplo
disso é a norma NFPA110, que requer uma temperatura
mínima de 40°F (4°C) ao redor do grupo gerador, ou a
norma CSA 282 que requer uma temperatura mínima
de 10°C (50°F).
Dimensionamento
Com o propósito de orçar os custos do projeto, é essencial,
fazer um levantamento razoavelmente preciso de todas as
cargas, o mais cedo possível. Caso todas as informações
sobre os equipamentos (as cargas) não estiverem disponíveis
desde o início do projeto, será preciso fazer estimativas e
suposições para os cálculos do dimensionamento inicial.
Esses cálculos deverão ser refeitos à medida que sejam
obtidas informações mais precisas. Grandes cargas, tais
como, motores, sistemas de fornecimento ininterrupto de
energia (UPS), acionadores de freqüência variável (VFD),
bombas de água para combate a incêndios e equipamentos
de diagnóstico por imagem têm uma importância conside-
rável no dimensionamento do grupo gerador e devem ser
avaliadas com atenção.
Especificações técnicas “precisas” sobre o desempenho de
transiente, queda de tensão/freqüência e tempos de reto-
mada, durante a partida de motores (carga), assim como,
sobre a aceitação de carga em blocos também têm uma
importância considerável no dimensionamento. Consulte a
seção 3, “A Influência das Cargas Elétricas no Dimensiona-
mento do Grupo Gerador”, neste manual, para maiores
informações sobre os cálculos de dimensionamento e as
informações necessárias sobre os diferentes tipos de carga.
Para permitir algumas estimativas preliminares, devem ser
utilizadas algumas regras básicas:
• Motores - 1/2 HP por kW.
• UPS - 40% de superdimensionamento para 1∅∅∅∅∅ e 6 pulsos,
ou 15% de superdimensionamento para 6 pulsos com
filtros de entrada e UPS de 12 pulsos.
• VFD - 100% de superdimensionamento exceto para
modulação de largura de pulso, e então 40% de super-
dimensionamento.
Durante a conexão das cargas ao grupo gerador, é recomen-
dável que elas sejam conectadas em etapas, divididas em
agrupamentos ou blocos de carga. Este procedimento poderá
exigir menos esforço do grupo gerador e não exigirá um
equipamento superdimensionado. O uso de várias chaves
comutadoras ou de algum outro dispositivo (relés de retardo
de tempo, PLC, etc.) será necessário para que a tensão e
a freqüência do grupo gerador se estabilizem entre as
etapas de conexão dos blocos de carga.
Dependendo do valor da carga total (geralmente acima de
500 kW), pode ser vantajoso o uso de grupos geradores
conectados em paralelo. Embora tecnicamente exeqüível,
o uso de grupos geradores em paralelo não é economica-
mente aconselhável quando a carga total for menor ou igual
a 300 kW.
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Manual Nº T030G_PT (Rev. Dez/2011)
Traduzido do manual Nº T030G (Rev. Jan/2011)
Atender a estes requisitos de temperatura mínima em
espaço confinado (“capa justa”) ou algum outro tipo de
carenagem pode ser difícil ou mesmo impossível. Uma
carenagem com isolamento térmico ou, talvez, aquecida
pode ser necessária. Uma carenagem projetada especi-
ficamente para a redução de ruídos irá conter material
isolante, todavia, pode não fornecer o isolamento térmico
necessário. Carenagens inteiriças ou aquelas grandes
o suficiente para que se possa entrar, e trabalhar, dentro
delas; em geral, já vem equipadas com isolamento,
sistemas de venezianas motorizadas ou acionadas
pela gravidade, e mesmo aquecedores, se necessário.
• Vários dispositivos auxiliares de aquecimento podem
ser necessários para dar a partida ou aceitação de carga,
mesmo que a aplicação não seja do tipo sistema de
emergência. Aquecedores para o líquido de arrefeci-
mento, para as baterias, e mesmo para o óleo podem
ser necessários. Para maiores informações, consulte o
ítem “Dispositivos de Aquecimento Standby para Grupos
Geradores”, na seção 4, “Seleção do Equipamento”.
• Condicionamento de combustível e aquecimento. Nos
locais com baixas temperaturas ambientes o óleo diesel
usado como combustível se tornará mais viscoso, tornan-
do-se turvo, podendo entupir os filtros e bombas, ou não
fluirá adequadamente pelas tubulações. Misturas de
combustíveis são frequentemente usadas para resolver
este problema, no entanto, o aquecimento do combustível
pode ainda ser necessário para uma operação confiável.
• A maresia em regiões litorâneas pode causar proble-
mas de corrosão nos grupos geradores instalados em
carenagens de aço expostas ao ar livre, plataformas e
tanques de combustível. Considera-se uma prática apro-
priada de instalação o uso de uma carenagem opcional
de alumínio, quandooferecida pela CPG, devido à resis-
tência extra contra corrosão.
Isso é considerado necessário para aplicações externas
em regiões litorâneas, ou seja, locais a menos de 60
milhas de distância do mar.
• Os pontos de acesso para manutenção ou para reparos
maiores, substituição de componentes (como o radiador
ou o alternador), ou revisões, devem ser levados em
consideração durante o projeto da carenagem e na insta-
lação do grupo gerador próximo a outros equipamentos
ou estruturas. Caso um serviço de manutenção mais
demorado seja necessário (pelos motivos de um grande
número de horas de operação ou falha/dano em algum
componente grande do grupo gerador), os pontos de
acesso serão muito importantes. Estes pontos de acesso
incluem coberturas, paredes de proteção removíveis,
distanciamento adequado das estruturas próximas, e
facilidade de acesso para os equipamentos de manu-
tenção e reparos.
• Cercas de segurança e barreiras visuais.
• Distâncias de propriedades.
• O escapamento do motor deve ser direcionado para longe
de sistemas de ventilação ou aberturas de edifícios próxi-
mos.
• Aterramento - Podem ser necessários eletrodos e cabos
de aterramento para o equipamento (grupo gerador).
• Instalação de sistema para proteção contra raios.
Considerações - Instalação em local interno
• Recinto reservado para o gerador - Para aplicações
do tipo “Standby”, certas normas de segurança podem
exigir que a sala do gerador seja reservada exclusiva-
mente para este propósito. Considere também o efeito
que uma grande área ventilada teria em outro equipa-
mento instalado na mesma sala, como por exemplo um
equipamento de aquecimento do edifício.
• Classificação de segurança contra incêndios para a
construção do recinto - Normalmente, as normas de
segurança especificam que o recinto do grupo gerador
tenha uma classificação de resistência ao fogo de, no
mínimo, 1 a 2 horas. Consulte as autoridades locais para
se informar sobre requisitos pertinentes.
• Área de trabalho - Usualmente, o espaço livre (área de
trabalho) ao redor de equipamentos elétricos é especi-
ficada por normas técnicas. Na prática, deve haver
pelo menos 1m (3 pés) de espaço livre em torno de
cada grupo gerador. A substituição do alternador deve
ser feita sem a necessidade de remoção de todo o
conjunto ou de qualquer acessório. Além disso, o projeto
da instalação deverá prever o acesso para grandes
trabalhos (por exemplo, o recondicionamento ou subs-
tituição de componentes, como um radiador).
• Tipo do sistema de arrefecimento - Recomenda-se o
uso de um radiador montado na fábrica, todavia, o ventilador
do radiador pode criar uma pressão negativa signifi-
cativa dentro do recinto. As portas de acesso devem,
portanto, abrir para dentro do recinto ou possuirem
venezianas; de modo que possam ser abertas quando
o grupo gerador estiver funcionando. Consulte o ítem
“Arrefecimento do Gerador”, na seção “Projeto Mecânico”,
para as detalhes adicionais sobre o arrefecimento.
• A ventilação no recinto do equipamento envolve grandes
volumes de ar. Num projeto ideal de sala, o ar é sugado
diretamente do exterior e expelido para fora, pela parede
oposta. Para configurações opcionais de arrefecimento
de grupos geradores que envolvam trocadores de calor
ou radiadores remotos, serão necessários ventiladores
para a ventilação da sala.
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• Escape do motor - A saída de escape do motor deverá
ser instalada tão alto quanto possível, e, situada num
local à favor dos ventos dominantes (ou seja, o vento deve
levar os gases de escape para longe das construções)
evitando que os gases sejam aspirados pelos sistemas
de ventilação ou entrem pelas aberturas do edifício.
• Armazenamento e tubulações de combustível - As normas
de segurança locais podem especificar os métodos
de armazenamento de combustível dentro de edifícios
e restringir as quantidades armazenadas. Uma consulta
prévia ao representante local da Cummins Power Gene-
ration ou ao comando local do Corpo de Bombeiros é
recomendável. Será necessário providenciar um ponto
de acesso para o reabastecimento dos tanques de
armazenamento. Consulte o ítem “Considerações de
Escolha do Combustível”, a seguir.
• Recomenda-se que o sistema de distribuição elétrica
seja provido de recursos para conectar o grupo gerador
à um banco de cargas temporário.
• A instalação do grupo gerador dentro de uma construção
(edifício) deve ser feita de tal forma que permita o acesso
para a entrega e instalação do produto, assim como,
posteriormente, permita o acesso para reparos e manu-
tenção. A localização mais lógica para um grupo gerador
dentro de um edifício, com base nestas considerações, é
no andar térreo, próximo a um estacionamento ou pista
de acesso, ou em um estacionamento aberto. Dado que
estas costumam ser áreas nobres de um edifício, caso
seja necessário outro local, lembre-se que podem ser
necessários equipamentos pesados para a descarga
e grandes trabalhos de manutenção na unidade. Além
disso, são necessárias as entregas de combustível,
de líquido de arrefecimento, de óleo, etc., em intervalos
regulares de tempo. Provavelmente, deverá ser proje-
tado um sistema de suprimento de combustível com
tanques de abastecimento, bombas, tubulações, tanques
diários, etc., todavia, as trocas de óleo lubrificante e do
líquido de arrefecimento poderão ser dificultadas caso
tenham de ser transportados manualmente em barris
ou baldes.
• As instalações sobre lajes, embora sejam comuns,
exigem um planejamento complementar e avaliações
cuidadosas sobre o projeto estrutural. As vibrações e
o armazenamento/entrega do combustível podem ser
problemáticos em instalações deste tipo.
• Instalação em locais internos, em geral, requerem um
recinto exclusiva provido de estruturas à prova de fogo.
Fornecer um fluxo de ar para o interior do recinto tam-
bém pode ser um problema. Em geral, não é permitido
o uso de bloqueadores de incêndio dentro dos dutos
de ventilação. O ideal é que o recinto seja construído
com duas paredes externas, opostas uma à outra, de
forma que o fluxo do ar de entrada flua sobre o grupo
gerador e seja levado para fora através da parede
oposta, no lado do radiador da unidade.
As instalações do gerador tendem a enfrentar uma
grande variedade de condições climáticas. Embora o
equipamento seja projetado para para funcionar eficaz-
mente na maioria destas condições, existem algums
fatores a serem a serem considerados em relação às
condições climáticas adversas. Por exemplo:
Ambientes Litorâneos:
• A salinidade do ar e condensação devido à alta umidade
do ar podem exigir maior atenção.
• Aquecedores para o alternador são obrigatórios em
ambientes úmidos para manter a umidade fora. Eles
não são um acessório “exclusivo para climas frios”.
• É importante evitar o acúmulo de água (umidade con-
densada) ao redor do gerador. Um projeto especial de
clarabóia ou um defletor deve ser utilizado para garantir
a vida útil e o desempenho do grupo gerador.
• Consulte o ítem “Condicionamento de ambientes”,
depois da seção 4-3, neste manual.
Ambientes Áridos/Empoeirados:
• O recinto do grupo gerador deve ser mantido livre de pó
e sujeira. Partículas de areia e pó também podem
prejudicar a manutenção e o funcionamento do gerador.
Equipamentos de proteção, tais como, filtros de tela
para o sistema de ventilação do equipamento são reco-
mendados. Isto pode prevenir os danos causados pelo
impacto de partículas de areia em alta velocidade, contra
partes do equipamentos, enquanto elas fluem sobre o
gerador e através do radiador. Note que estes filtros
aumentam a resistência ao fluxo de ar da ventilação e,
portanto, fazem com que sejam necessárias aberturas
maiores para a entrada e saída do ar