4. Central Eléctrica a Diesel

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4. Central Eléctrica a Diesel
Em muitas partes do mundo, existes áreas geográficas onde usar Geradores Diesel é a única opção viável para suprimento eléctrico da população local. Muitos desses locais não estão conectados a rede pública e, portanto, devem controlar sua própria frequência e tensão.
Central eléctrica a Diesel pode ser definida como uma central termoeléctrica baseada na energia mecânica proporcionada por motores de combustão interna a Diesel e que basicamente consiste em um ou mais grupos-gerador Diesel.
Figura XX: Esquema de uma central a Diesel
Fonte: Adaptada pelo autor.
O elemento principal de uma central eléctrica a Diesel é o grupo-gerador Diesel, conjunto de motor de combustão interna (M.C.I) que funciona a óleo Diesel e gerador de corrente alternada (G). É móvel (portátil) e autónomo.
Grupos-Geradores Diesel
Segundo Barros (2007), apud PEREIRA, 2005, denomina-se grupo-gerador Diesel a composição de um motor Diesel e um gerador de corrente alternada, denominado alternador, convenientemente montados e dotados dos componentes de supervisão e controlo, necessários ao seu funcionamento autónomo e destinado ao suprimento de energia eléctrica produzida a partir do consumo de óleo Diesel. A figura abaixo representada ilustra um grupo-gerador indicando seus alguns dos seus elementos mais notáveis. 
O grupo-gerador Diesel deve ser instalado em um ambiente com atenuação de ruído juntamente com os circuitos de controlo e dispositivos de manobra e protecção. 
Figura XX: Imagem de um grupo-gerador a Diesel
Fonte: Adaptada.
Grupos-gerador Diesel estão disponíveis em uma vasta gama de capacidades e tamanho, desde alguns kVA até alguns milhares de kVA. 
Os grupos-geradores podem ser classificados conforme a aplicação. Neste caso para atender as cargas alimentadas, estão subdivididos em quatro classes: (Barros, 2007 apud Rémond, 2001).
a) Classe G.1: para cargas menos exigentes, onde basta que atendam os níveis de tensão e frequência. Enquadram-se nesse caso, por exemplo, sistema de iluminação e alguns equipamentos simples;
b) Classe G.2: onde as características de tensão sejam as mesmas oferecidas pela rede das concessionárias de energia eléctrica, sendo admitidas flutuações temporárias de frequência e tensão. Enquadram-se nessa situação cargas como iluminação, pequenos motores e bombas;
c) Classe G.3: para uso em cargas mais exigentes com relação à tensão, frequência e forma de onda. Enquadram-se nesse caso cargas electrónicas e de telecomunicações;
d) Classe G.4: para exigências severas com relação à tensão, frequência e forma de onda, por exemplo, em sistemas de informática.
Os grupos-geradores podem ainda ser classificados quanto à implementação, estando divididos em três grupos:
a) Pequenos e deslocáveis manualmente e de baixa potência, abaixo de 10kVA, utilizados normalmente em exposições, bancas de jornal, serviços de manutenção, etc.;
b) Grupos móveis, deslocáveis por rodas ou equipamento móvel, são os de potência acima de 10kVA e são utilizados, por exemplo, em canteiros de obras móveis, em exploração agrícola, etc.;
c) Grupos fixos, que são os equipamentos de maior potência, utilizados como fonte de segurança ou de alimentação de substituição.
A terceira e última classificação é com relação ao tempo de actuação, tempo este referente ao período entre a interrupção de fornecimento da alimentação normal e o fornecimento de corrente pelo grupo. Há quatro classes que obedecem a NBR 5410 – Norma para instalações eléctricas em baixa tensão - e são:
a) Grupos de partida manual e sem tempo de actuação determinado. Estão normalmente parados e necessitam de todo tempo para entrar em regime, desde o deslocamento do operador até que a temperatura do motor atinja o nível de operação;
b) Grupos com partidas automáticas, porém com longo período parado. Entram em regime em 15 segundos e necessitam que o motor térmico seja mantido em estado de pré-aquecimento;
c) Grupos com partidas automáticas, porém com interrupção curta. Entram em regime em no máximo 1 segundo. O gerador está em rotação permanente e sua inércia serve para accionar o motor, que é mantido em estado de pré-aquecimento;
d) Grupos sem interrupção, nos quais o gerador gira e é mantido pelo motor para que seja mantido um fornecimento ininterrupto da potência necessária.
O conjunto Grupo Gerador à Diesel funciona de forma autónoma, pois possui componentes de supervisão e controlo que permitem o fornecimento de energia eléctrica por um longo período de tempo. O tempo de autonomia de um Grupo Gerador à Diesel depende da quantidade de diesel disponível.
É importante levar em conta alguns critérios ao se dimensionar um Grupo Gerador à Diesel, e dentre os critérios que devem ser levado em conta estão o tipo de carga, local onde este Grupo Gerador à Diesel vai trabalhar, qual o regime de operação e quais os riscos causados pela interrupção do fornecimento de energia devido a um defeito no equipamento. 
4.2. Operação de uma Central Diesel
4.2.1. Verificações pré-arranque, arranque e paragem local dos grupos Diesel de uma central eléctrica a Diesel
Ligar o sistema de pré-aquecimento;
Verificar o circuito de circulação de água de refrigeração;
Abrir o filtro de água bruta e limpar, se necessário;
Retirar água do tanque de ar, encher o tanque a uma pressão especificada. Abrir a válvula de corte;
Verificar a válvula principal e abrir a válvula de admissão de ar. Limpar a filtro em frente do piloto de distribuição de ar;
Verificar o nível do tanque de circulação de óleo e encher de necessário;
Verificar o nível de lubrificação do cilindro e do tanque de óleo de selagem da bomba injectora e encher, se necessário;
Encher as bombas de óleo do tipo engrenagens (Que nunca devem funcionar a seco);
Ligar a vedação da bomba de óleo;
Operar a lubrificação eléctrica da bomba injectora de óleo até a pressão mínima especificada;
Verificar o óleo no sistema de sobre alimentação e encher se necessário;
Verificar o nível de óleo ou água nas unidades de assistência e encher se necessário;
Verificar o nível de combustível no tanque e encher, se necessário;
Após início de selagem da bomba de óleo ligar a bomba de elevação do combustível. (desnecessário quando as bombas estão electricamente acopladas);
Desabafar tubulação no injector e filtro duplo de combustível até o combustível sair livre de bolhas de ar. Ajustar a pressão de entrada da bomba injectora através da válvula de descarga;
Verificar as configurações do sistema de monitoramento da água;
Verificar os pressostatos de água, óleo e combustível;
Verificar os sistemas de alarme do motor correctamente;
Verificar ao sistema de regulação de velocidade, bem como o nível de óleo.
Os grupos geradores Diesel de emergência da subestação podem ser arrancados e parados através do painel de controlo.
4.2.2. Verificações locais durante o funcionamento local dos grupos geradores Diesel de uma central eléctrica a diesel
Verificar todas juntas para apertos;
Verificar a temperatura e o ruído e a cor do fumo de escape durante o funcionamento;
Verificar a temperatura e pressão do óleo e da água e comparar com as especificações do fabricante;
Verificar a potência do motor e comparar com as especificações do fabricante.
Quando o motor estiver funcionando de forma contínua deve-se fazer a verificação do nível de óleo, combustível e água e deve se fazer o devido enchimento se necessário.
4.2.3. Regulação de velocidade e tensão dos grupos geradores Diesel de uma central eléctrica a Diesel
A regulação de velocidade do motor Diesel pode ser feita a partir da sala de controlo. Para o aumento e diminuição da velocidade de rotação do grupo gerador Diesel é usado um regulador de velocidade que proporciona mais ou menos débito de combustível no cilindro, conforme se deseja aumentar ou diminuir a velocidade, respectivamente.
4.3. Vantagens e Desvantagens
i) Vantagens
Como vantagens das centrais eléctricas a Diesel, tem-se, entre outras:
São mais rápidos, conseguem assumir acarga em menos de 10 segundos da partida;
Baixo custo de aquisição quando comparados com outros tipos de fonte de energia como eólica e fotovoltaica;
Facilidade em encontrar peças de reposição;
Existem máquinas de diversas potências encontradas comercialmente, desde alguns kVA até valores em MVA;
Apresentam robustez;
Podem ser alimentados com biodiesel e já existem alguns motores que podem ser alimentados directamente com óleos vegetais, em lugar do óleo Diesel, contribuindo assim para a diminuição da emissão de gases poluentes para o meio ambiente.
Muito baixa relação calor/electricidade;
Alto rendimento;
Boa fiabilidade da instalação;
Grande eficiência em energia mecânica (e consequentemente em energia eléctrica);
Não necessita de vigilância constante;
Fácil adaptação a variações nas necessidades eléctricas;
São compactos em termos de tamanho e hence;
São portáteis, podendo ser alocados seja onde for necessário.
ii) Desvantagens
Podem ser citadas algumas desvantagens, tais como:
Alto custo de manutenção, devido ao facto de ser necessária manutenção constante no motor, e alto custo operacional acarretado pela compra, transporte e distribuição do óleo Diesel;
Poluição do meio ambiente através de emissão de gases de efeito estufa e descarte do óleo lubrificante;
Poluição sonora, caso o grupo gerador não esteja dentro de uma cabine própria para atenuar o ruído.
Custos de manutenção elevados;
Energia Térmica dispersa;
Baixo rendimento em energia térmica;
Dependência directa dos preços do petróleo;
Emissão de elevado ruído de baixa frequência;
4.4. Aplicação
Em virtude de ser móvel (portátil) e autónomo, é utilizada nas regiões difíceis de acesso, assim como para a distribuição eléctrica nos consumidores das aldeias em que em que se encontram fora do alcance da rede pública de energia eléctrica.
Por outro lado, centrais eléctricas a Diesel são usadas como fonte de alimentação de emergência para caso de falha na rede pública, bem como onde o fornecimento de energia eléctrica é crucial, como hospitais, aeroportos, grandes industrias, indústria cinematográfica, etc. entretanto, podem ainda, ser alocadas para aplicações mais complexas (mas raras) tais como centrais de ponta e suporte da rede pública.
O Grupo-gerador à Diesel também é utilizado no horário de ponta por grandes empresas como supermercados e indústrias para economizar com o consumo de energia. Outra aplicação do Grupo Gerador à Diesel é para ser utilizado fonte de energia de emergência para festas, eventos ou shows.
É importante referir que o dimensionamento deste tipo de central é complexo pela necessidade de evitar cargas baixas (que proporcionam sub-rendimentos) ou a shortage of power. Portanto, o dimensionamento é complexo devido a electrónica moderna, especialmente cargas não lineares. Para potências de cerca de 50 MW e maiores, uma turbina a gás, ciclo aberto, é mais eficiente a plena carga do que um arranjo de motores a Diesel e, de longe mais compacta, com custos capitais comparáveis; mas para situações de cargas abaixo da nominal regulares, mesmos nesses níveis potência, centrais eléctricas a Diesel são usualmente preferidas a uma turbina a gás, ciclo aberto, devido a suas eficiências superiores.