Como Dimensionar seu Gerador: Soluções Portáteis, Backup e Standby para Casa e Negócios

Como Calcular o Tamanho Correto do Gerador para Aplicações Residenciais e Comerciais?

Um gerador é alternativa adequada para fornecer energia elétrica onde e quando necessário em caso de falha de energia, blecaute emergencial, canteiros de obras, camping, atividades ao ar livre e veículos recreativos (RV).

Um gerador pode ser conectado ao painel principal via ATS (chave de transferência automática). Obtendo licença de construção com eletricista qualificado e licenciado. Múltiplos geradores disponíveis para pequenas, médias e grandes porções; o tipo (portátil, backup, standby para casa ou comercial) depende da carga e aplicação.

No post a seguir, mostramos como encontrar o tamanho adequado do gerador para residências em diferentes cenários: circuitos selecionados ou toda a casa, tipos de carga, etc.

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Qual Tamanho de Gerador Portátil Preciso para Casa?

Geralmente, gerador portátil é preferido para cargas pequenas e selecionadas. Seja para circuitos selecionados ou toda carga no painel principal, deve-se encontrar a potência nominal de todos aparelhos e somar para obter valor estimado do gerador em kW.

Lembre-se: a maioria dos eletrodomésticos como iluminação geral são cargas resistivas – some o valor exato. Para cargas indutivas altas (compressores, fogões elétricos, ar-condicionado), corrente e potência de partida são maiores que em regime. Resolveremos no exemplo a seguir.

Alternadores e geradores são sempre classificados em kVA (kilo-volt-ampères), mas usaremos kW (kilowatt) pois no lado da carga a maioria dos eletrodomésticos é classificada em watts.

Para saber a potência de um dispositivo, consulte a placa de identificação. Se não disponível, multiplique tensão pela amperagem. Ex: ventilador 120V, 0,8A = 96W (120V × 0,8A = 96W).

Fórmula para calcular potência de um aparelho:

P = V × I

Onde:

• P = Potência em Watts
• V = Tensão em Volts
• I = Corrente em Ampères

Em resumo:

Watts = Volts × Amperes

VA ou W é unidade básica de potência elétrica. Para valores altos, usa-se k (kilo): 1000W = 1kW. Use calculadoras Watts para Amperes e Amperes para Watts.

Dimensionando Gerador Portátil

Exemplo resolvido sobre dimensionamento de gerador portátil conforme necessidades.

Exemplo:

Qual tamanho adequado de gerador portátil para os seguintes eletrodomésticos?

Carga Pequena

• 4 Ventiladores de 80W cada = 320W
• 4 LEDs de 25W cada = 100W
• 2 TVs LCD de 120W cada = 240W
• 1 Notebook de 110W = 110W
• 2 Carregadores de celular de 25W cada = 50W
• Lava-louças: 120V × 8A = 1200 VA = 0,96 kW
• Triturador de lixo: 120V × 6A = 960 VA = 0,72 kW
• Outras cargas pequenas gerais = 1,5 kW

Total Carga Pequena = 320W + 100W + 240W + 110W + 50W + 960W + 720W + 1,5kW = 4 kW

Carga Grande

• Ar-condicionado: 240V × 15A = 3,6 kW
• Fogão elétrico: 240V × 25A = 6 kW
• Aquecedor elétrico: 240V × 30A = 7,2 kW
• Secadora: 240V × 10A = 2,4 kW
• Compressor de ar 1HP (746W) motor tipo L = 120V × 5A × 6* = 3,6 kW
• Serra circular (motor universal tipo G) = 120V × 5A × 3* = 1,8 kW

Multiplicamos ×6 e ×3 para motores tipo L e G devido a correntes de partida muito altas, operando suavemente com corrente normal ao atingir velocidade.

Devemos considerar fator de demanda: nem todos aparelhos funcionam simultaneamente. Ex: aquecedor e ar-condicionado não ligam juntos. Contamos o de maior potência (aquecedor 7,2kW > ar-condicionado 6kW). (NEC® Artigo 220.82(C)). Fator de demanda para aquecedor 7,2 kW é 5,76 kW (Tabela NEC 220.55). Fogão elétrico excluído por funcionar pouco tempo.

Fator de Demanda para Carga Grande

• Fogão elétrico: = 3,6 kW
• Aquecedor elétrico: = 5,76 kW (após fator de demanda 7,2 kW)
• Secadora: = 2,4 kW
• Compressor 1HP motor tipo L = 3,6 kW
• Serra circular motor tipo G = 1,8 kW

Total Carga Grande Após fator de demanda = 3,6 + 5,76 + 2,4 + 3,6 + 1,8 = 17,16 kW

Da mesma forma, não se usa toda carga conectada de vez. Segundo (NEC Tabela 220.42), primeiros 3 kVA/kW a 100%, restante a 35%.

Fator de Demanda para Carga Pequena

Total Carga Pequena = 4 kW

• Primeiros 3 kW a 100% = 3 kW
• Restante 1 kW (4 kW – 3 kW) a 35% = 350 W

Total Carga Pequena Após fator de demanda = 3 kW + 350W = 3,35 kW

Carga total em watts (pequena + grande) = 17,16 kW + 3,35 kW = 20,51 kW

20% Expansão Futura

Adicione 20 a 25% de carga futura ao valor calculado. Permite conectar carga adicional futuramente, lida com picos de tensão e transientes, e prolonga vida do gerador (rodar a 100% continuamente reduz vida útil).

Resumindo, adicionando 20% capacidade extra:

• Permite adicionar carga futura sem afetar eficiência.
• Lida com transientes de tensão e picos de carga repentinos.
• Reduz ruído indesejado do gerador.
• Prolonga expectativa de vida do gerador.

Adicionando 20% extra ao total calculado de 20,51 kW:

20,51 kW + 20% = 4,1 kW

Tamanho total requerido do gerador:

20,51 kW + 4,1 kW = 24,61 kW

Próximo tamanho disponível e adequado: 25 kW

Dimensionando Gerador Comercial para Standby e Backup

Gerador portátil (gerador de emergência) fornece energia quando/onde necessário em blecaute. Geradores backup e standby ficam sempre conectados ao painel principal via chaves ATS e circuitos automáticos, restaurando energia em segundos quando a concessionária falha.

Geradores comerciais para aplicações em larga escala onde negócios operam 24h: resorts, restaurantes, varejo, postos de gasolina, bancos, segurança, hospitais, indústrias.

Geradores comerciais de grande porte requerem projeto e instalação adequados e conformidade com NEC (700, 701, 702, 708). Como aplicações variam, o dimensionamento pode usar os seguintes métodos.

Medição da Capacidade de Carga Total em kW

Método simples baseado em cálculo. Use amperímetro (ou alicate amperímetro) e meça corrente de carga total em ampères de cada perna (entrada elétrica ao painel principal) durante pico de uso. Some os três valores para obter amperagem total da instalação.

Se sistema trifásico, divida amperes totais medidos por 3. Se monofásico, divida por 2. Multiplique amperes resultantes pela tensão de alimentação (ex: 120V, 230V, 240V). Obtém potência necessária. Divida por 1000 para kW. Adicione 20% capacidade adicional. Este é tamanho estimado do gerador necessário.

Estime capacidade do gerador medindo corrente de carga total durante pico no painel. Use alicate amperímetro em cada perna do serviço elétrico e some as medições. Fornece amperes totais usados.

Exemplo:

Qual gerador comercial para o cenário:

Painel, Monofásico, 240V

• Ampère Perna 1 = 175A
• Ampère Perna 2 = 165A

Solução:

Some os dois valores e divida por 2.

175A + 165A = 340A

340A ÷ 2 = 170A

Tensão monofásica 240V (EUA-NEC), multiplique valor médio da corrente:

170A × 240V = 40.800 W

Divida por 1000 para kW:

40.800 W ÷ 1000 = 40,8 kW

Adicione 20% capacidade adicional:

40,8 kW + 20% = 8,16 kW

Some potência calculada + expansão futura 8,16 kW:

40,8 kW + 8,16 kW = 48,96 kW

Próximo tamanho disponível: 50 kW. Siga artigos NEC (700, 701, 702, 708) no cálculo de carga total para dimensionar gerador comercial.

Capacidade de Carga Total da Concessionária

Método mais fácil para geradores comerciais, especialmente negócios 24h. Avalie conta de energia da concessionária. Encontre fator de demanda de pico e uso mensal/anual. Pegue maior valor de demanda de pico em kW e adicione 20% capacidade adicional. Este é valor estimado em kW do gerador necessário.

Capacidade de Carga Total de Motor Extensivo

Selecione maior motor entre os que ligam/desligam frequentemente. Multiplique amperagem deste motor pela tensão nominal para potência. Faça o mesmo para motores menores e cargas não-motor. Some tudo. Adicione 20% expansão futura. Divida por 1000 para kW. Assim dimensiona-se gerador comercial pela capacidade de motor extensivo.

Medição por Metro Quadrado

Método comum para varejo no dimensionamento de gerador comercial.

Adicionam 10 watts por pé quadrado para varejo, 5 watts/pé² para outras aplicações comerciais/gerais. Para determinar tamanho:

• Aplicações Varejo = 75 kW + 10 W por ft²
• Outras aplicações gerais = 75 kW + 5 W por ft²