Sistemas de Grupos Geradores de Emergência: Construção, Instalação, Manutenção e Ligações para Energia Confiável

Alternador

O alternador é do tipo síncrono, monofásico ou trifásico, autoexcitado, regulado e ventilado; a ventilação do alternador deve ser realizada por uma turbina coaxial ao eixo.

Principais características dos alternadores:

• Tensão nominal: 230 V (alternadores monofásicos); 400/230 V (alternadores trifásicos).
• Frequência nominal: 50 Hz ou 60 Hz.
• Potência nominal (dependendo do regime de operação – ver Seção 2).
• Fator de potência: geralmente 0,8.
• Classe de isolamento: geralmente H.

A classe de isolamento dos alternadores é estabelecida, segundo a Norma IEC 60085, considerando a temperatura máxima que os enrolamentos podem suportar, pois a temperatura é frequentemente o principal fator que contribui para o envelhecimento do material isolante. Na Tabela 2 apresentam-se as classes de isolamento dos alternadores.

Tabela 2 – Classes de isolamento dos alternadores

Outras características dos alternadores que devem ser consideradas:

• Supressão de interferências de rádio.
• Distorção harmónica: ≤ 2 % em vazio; ≤ 3,5 % com carga equilibrada.
• Regulação de tensão: ±1,5% para variações de vazio a plena carga, fator de potência entre 0,8 e 1 e variações de velocidade de ± 4,5 %.
• Capacidade de recuperar a tensão até 3% da tensão nominal em 3 s, quando a plena carga é aplicada subitamente com cos Φ = 0,8.
• Capacidade de suportar correntes de curto-circuito até 300% da corrente nominal durante 5 s antes da atuação dos dispositivos de proteção internos.

Outros Componentes e Sistemas

O chassi de montagem do motor e alternador (e até do tanque diário de diesel) é geralmente construído com perfis de aço padrão, soldados eletricamente, e suportes anti-vibratórios devem ser instalados; estes perfis devem ser calculados de modo que a oscilação vertical própria seja em torno de 7 Hz.

A bateria de partida é do tipo chumbo-ácido e ligada a um carregador de bateria que assegura a carga de manutenção da bateria e é normalmente instalada no painel de comando e monitoramento.

A tubagem de escape deve incluir um silenciador (ver Figura 2) e uma ligação flexível da saída de escape do motor à tubagem de saída. Tanto o silenciador como a tubagem devem ser termicamente isolados com lã de vidro revestida com chapa de alumínio.

Figura 2 – Tubagem de escape de um grupo gerador

O sistema de combustível inclui o tanque diário (com indicador de nível e interruptores de nível máximo e mínimo) e deve ter capacidade tal que assegure o grupo gerador funcione durante um período definido, a plena carga nominal para o regime de operação estabelecido.

Este sistema pode também incluir uma eventual cisterna de diesel, bombas de transferência do tanque diário (manual e elétrica) e a tubagem necessária.

Painel de Comando e Monitoramento

No painel de comando e monitoramento deve ser instalado o seguinte equipamento:

• Equipamento de medição (amperímetros; voltímetros; frequencímetro).
• Equipamento de comando e monitoramento: botões de partida e paragem; manômetro de óleo; termómetro de água.
• Comutador de comando com 4 posições: Automático/Manual/Teste/Fora de serviço.
• Sistema automático de partida e paragem do grupo gerador.
• Disjuntor para proteção do alternador.
• Lâmpadas de sinalização.
• Paragem de emergência do motor.
• Carregador de bateria (ver Seção 3.4).
• Equipamentos de comando e monitoramento de todos os componentes auxiliares do grupo gerador.

Procedimentos de Instalação do Grupo Gerador de Emergência

Grupos geradores são geralmente instalados no interior, num local dedicado, que deve dispor de grelhas de entrada e saída de ar, calculadas para assegurar o fluxo de ar necessário para o arrefecimento dos equipamentos.

A grelha de saída de ar é instalada voltada para o radiador e deve permitir uma fácil desmontagem para remoção do grupo gerador. Em situações onde não é possível assegurar o fluxo de ar necessário para o arrefecimento do grupo gerador, é necessário instalar o radiador separado do motor.

Nestas situações, o arrefecimento do grupo gerador é feito através de circulação de água doce em circuito fechado, utilizando uma bomba centrífuga. A temperatura é controlada termostaticamente e a dissipação de calor é realizada por radiador, instalado no circuito primário, e um ventilador. O radiador deve ter baixo nível de ruído e deve ser montado em suportes anti-vibratórios.

A Figura 3 mostra um exemplo do exposto acima.

Figura 3 – Esquema de instalação de grupo gerador com radiador separado

Se o nível de ruído do grupo gerador for demasiado elevado segundo a regulamentação de ruído, nomeadamente em circunstâncias onde o equipamento é instalado no exterior, o grupo gerador deve ser instalado dentro de uma cabine insonorizada, como mostrado na Figura 4.

Figura 4 – Grupo gerador dentro de uma cabine insonorizada

Manutenção do Grupo Gerador de Emergência

Conforme referido na Seção 1, os grupos geradores desempenham um papel crítico na segurança de pessoas e bens de certas instalações elétricas e, por esse motivo, é importante estabelecer um programa de manutenção rigoroso que deve incluir:

• Funcionamento mensal, ou quinzenal, em vazio durante um período de 4 horas (para assegurar que funcionará quando necessário).
• Partida manual.
• Partida do grupo gerador em caso de ausência de tensão de rede e verificação do funcionamento do comutador automático.
• Inspeção visual.
• Verificação da ligação de aterramento do neutro e de todas as partes metálicas.
• Verificação do nível de óleo e
• Estado da bateria (inspeção visual; medição de tensão dos elementos; estado do eletrólito).

Partida do Gerador. Sistema de Transferência Automática

A partida do grupo gerador deve ser automática, quando ocorre uma subtensão ou tensão de sequência negativa na rede de alimentação e é realizada através de um sistema de automatismo instalado no painel de comando e monitoramento do grupo gerador. Este sistema de automatismo providencia também a desligação e a paragem do grupo gerador quando a tensão de rede retorna ao normal.

O referido sistema de automatismo controla o sistema de transferência automática, doravante designado por comutador automático, e deve assegurar um número de tentativas de partida consecutivas (nunca inferior a 3) com um tempo entre tentativas que seja o tempo necessário para regeneração da bateria.

O comutador automático, que preferencialmente deve ser instalado no quadro geral de entrada, deve proporcionar a transferência das cargas essenciais para a alimentação do grupo gerador quando ocorre uma perturbação na tensão de rede e proporcionar a retransferência dessas cargas para a alimentação de rede quando a situação retorna ao normal.

O comutador automático pode ser construído com 2 dos seguintes equipamentos:

• Disjuntores.
• Seccionadores em carga.
• Contactores.

Esses equipamentos devem ter intertravamento mecânico e elétrico para evitar a associação em paralelo entre a rede e o grupo gerador.

Todos os quadros devem ter equipamento de seccionamento (disjuntor; seccionador em carga; contactor) para separar as cargas entre essenciais e não essenciais, de modo a evitar que estas cargas sejam alimentadas pelo grupo gerador.

A Figura 5 mostra um exemplo de diagrama esquemático de um sistema de transferência.

Figura 5 – Diagrama esquemático do sistema de transferência

Ligação e Conexão de Gerador Portátil

Pode ligar e conectar um gerador portátil ao sistema de alimentação doméstico através de três métodos aqui descritos.

^[1] AT: U_s ≥ 60 kV; MT: 1 kV < U_s ≤ 49,5 kV; BT: U_s ≤ 1 kV. U_s é a tensão nominal da rede.

^[2] IEC: Comissão Eletrotécnica Internacional.

^[3] Doravante usaremos a expressão grupos geradores para nos referir a grupos geradores de emergência a diesel em BT.

^[4] ISO: Organização Internacional de Normalização.

^[5] ekW: Potência ativa elétrica.

^[6] cos Φ: fator de potência.

^[7] Ver Seção 3.3.

Sobre o Autor: Manuel Bolotinha