11. Introdução Eu sou formado em Engenharia Elétrica pela Faculdade de Engenharia Industrial de São Bernardo do Campo (FEI), São Paulo. Em 1971 comecei a estagiar e em 1975 conclui a graduação. Ao longo desses anos trabalhei em algumas empresas: Westinghouse, Cia Siderúrgica Nacional, Siderúrgica Gerdau, na implantação do metrô do Rio de Janeiro, na área de construção naval, na metalurgia do pó e entre outros ramos da engenharia. Desde 1990 atuo como engenheiro autônomo na cidade de São Paulo, os principais clientes onde dou assessoria pertencem ao ramo automobilístico, alimentício, indústria gráfica, de embalagens, metalúrgia, vidro e eletro-eletrônica. Durante a minha trajetória profissional sempre trabalhei com máquinas elétricas, acionamentos e automação, por essa razão, achei melhor realizar a monografia nesse assunto. Espero ter a oportunidade de aprofundar esta pesquisa. 2. Grupo gerador diesel (GGD) é um equipamento eletromecânico autônomo, composto por : motor à explosão diesel, alternador e unidade de supervisão de controle. 2.1. Componentes 2.1.1. Motor diesel é uma máquina térmica de combustão interna para suprir a força motriz de acionamento. Possui este nome devido a 2 Rodolphe Diesel, engenheiro francês, nascido em 1858, Paris, filho de pais alemães. Em 1897, Rodolphe construiu o primeiro motor diesel de 25 HP, nessa ocasião ele trabalhava na Krupp na Alemanha. Há vários tipos de aplicação, entre eles: a) b) Estacionário utilizado para alimentar máquina de solda, bomba ou outras máquinas com rotação constante; Industrial usado em construção civil para alimentar trator, carregadeira, guindaste, compressor de ar, mineração, entre outros. Os motores diesel podem ser classificado conforme o tipo arrefecimento: água ou ar. E pelo número e disposição dos cilindros, dispostos em linha, em V, ou em fileiras oblíquas. A diferença básica entre os tipos de motor diesel está na adequação do projeto conforme a finalidade. No entanto, seguem a mesma lei termodinâmica. O motor transforma os movimentos alternativos dos pistões em movimento rotativo da árvore de manivelas, transmitindo energia mecânica para o equipamento acionado. Os cuidados de manutenção preventiva se concentram sobre o sistema do motor. O mecanismo principal só recebe manutenção direta por ocasião das revisões gerais de recondicionamento ou reforma, quando é totalmente desmontado, ou se, eventualmente necessitar de intervenção para manutenção corretiva, em decorrência de defeito ou acidente.Os componentes internos estão sujeitos a desgastes inevitáveis, 3 porém sua durabilidade e performance dependem de cuidados preventivos. O sistema compõe-se dos mecanismos: admissão de ar, combustível, peças de injeção de óleo diesel , lubrificação, arrefecimento, exaustão ou escapamento dos gases, de partida. E possui os seguintes componentes: a) Bloco de cilindros: onde se alojam os conjuntos de cilindros, compostos pelos pistões com anéis de segmento, camisas, bielas, árvores de manivelas e de comando de válvulas, com seus mancais e buchas. Normalmente os motores são construídos em ferro fundido e usinados para receber a montagem de componentes. Grandes motores navais tem bloco construído em chapas de aço soldadas e alguns motores de pequeno porte têm bloco de liga de alumínio; b) Cabeçotes: funcionam, essencialmente, como "tampões" para os cilindros e acomodam os mecanismos das válvulas de admissão e escape, bicos injetores e canais de circulação do líquido de arrefecimento. Dependendo do tipo de construção do motor, os cabeçotes podem ser individuais ou múltiplos, quando um mesmo cabeçote cobre mais de um cilindro; c)Carter: é o reservatório do óleo lubrificante . Construído em ferro fundido, ou em liga de alumínio ou ainda em chapa de aço estampada. Em alguns motores é do tipo estrutural, formando com o bloco uma estrutura rígida, funciona como chassis da máquina, como o usado em tratores agrícola; ligada ao circuito externo por meio de anéis coletores. sen(θ).2. a partir do consumo de óleo. O alternador é uma máquina síncrona. 2.4 d) Seção dianteira: onde se alojam as engrenagens de distribuição de movimentos para os acessórios externos.1. sendo: . A tensão e a corrente de saída é alternada Faraday estabeleceu que os valores instantâneos da força eletromotriz podem ser calculados pela equação: e = B . O gerador elementar foi concebido em 1831 por Michael Faraday (Inglaterra) e por Joseph Henry (EUA) nessa mesma época. v. num sentido tal que seu efeito magnético se oponha a variação que a produziu”. uma força eletromotriz (fem) induzida fará com que a corrente circule em um circuito fechado.com rotação diretamente proporcional ao número de pólos magnéticos e a freqüência da força eletromotriz. alternador de carga das baterias e sincronismo da bomba de combustível e da árvore de comando de válvulas. E tem por princípio de funcionamento a Lei de Lenz : “Em todos os casos de indução eletromagnética. ventilador. como: bomba d’água. Transforma a energia mecânica da rotação do eixo do motor diesel em energia elétrica produzida por esse motor . e) Seção traseira: onde se encontram o volante e a carcaça. É formado por uma espira girando em um campo magnético. A força eletromotriz e a corrente mudam de direção cada vez que a espira gira 180°. l . Na comercial . temos o que chamamos de máquina de pólos girantes. entre outras especificações. Essa configuração é pouco usada. acabamento. . denominase máquina de pólo fixo . E também por duas partes elétricas: campo ou indutor.de uma fonte externa . a forma construtiva: isolação. Alguns alternadores possuem características especiais para atender o tipo de aplicação. o campo é formado por bobinas e excitado com corrente contínua. local da força eletromotriz. Quando o mesmo se encontra no rotor. onde está localizada a carcaça com pés de fixação e outra móvel e o rotor. Quando o campo magnético está localizado no estator.5 e = Força eletromotriz e = Força eletromotriz B = Indução do Campo Magnético l = Comprimento do condutor v = Velocidade linear de deslocamento do condutor θ = Ângulo formado entre B e v A máquina de pequeno porte usa um ímã pequeno como campo magnético. onde estão localizados os pólos responsáveis pelo campo magnético e o induzido. controlada por um regulador de tensão O alternador possui duas partes mecânicas : uma fixa. devido a necessidade de escovas para retirar a energia gerada que é fonte de ruídos e de defeitos elétricos. refrigeração. Essa é mais utilizada por permitir a retirada da energia dos terminais das bobinas. ligadas de tal maneira que permite três ou quatro pontos de ligação para os consumidores. Possui sistema de refrigeração especial. no máximo 15% do valor da . chamado de “máquina de linha”.. No entanto. por exemplo. E a medida entre cada fase e o neutro é menor. defasadas em 120° entre si. para atender a área da telecomunicação ele não serve. O fechamento é feito em “estrela com neutro acessível”. o alternador industrial pode suportar o desequilíbrio de carga entre fases. onde há um ponto de ligação para cada fase e um ponto denominado “neutro”. alimenta retificador de alta capacidade que produz deformação na forma de onda da tensão gerada. Num sistema trifásico com carga equilibrada não circula corrente no condutor neutro. na área petrofífera e química. É totalmente blindado o que impede o centelhamento no contato com a atmosfera ambiente. Numa situação inversa. Ou seja. A tensão entre os três pontos terminais de cada fase é sempre a mesma.6 O alternador industrial. é destinado a atender a maioria dos consumidores. o ar existente no interior da máquina não é transmitido ao exterior. pois poderá causar interferência e deverá atender carga severa. O tipo à prova de explosão é usado onde há risco de material inflamável. O trifásico contém três bobinas independentes. ou seja. que faz o fechamento das extremidades das bobinas. numericamente igual ao valor da tensão entre fases dividida pela raiz quadrada de 3. Vale lembrar que o neutro deve ser ligado no aterramento da instalação elétrica local. As montadores de grupos geradores adotam o valor de 90% para cálculo estimativo. provoca funcionamento irregular. O rendimento (η) não é constante e se aproxima do seu valor máximo com a carga entre 80 e 100% da potência máxima.000 m acima do nível do mar e em condições diferentes e adversas é necessário corrigir para menos a potência do alternador O rendimento do alternador é definido em termos percentuais pela relação entre a potência elétrica por ele fornecida e a potência mecânica absorvida do motor acionador. o alternador de linha é fabricado para operar com temperatura ambiente máxima de 40°C e altitude de 1. danificando o alternador.7 tensão. que sofre perda por aquecimento.1. A unidade de supervisão e controle de um GGD é fornecida a partir da necessidade do consumidor e poderá conter características especiais . Alternadores acima de 250 KVA possuem rendimento de 93%. A nomenclatura abaixo segue o padrão Telebrás e é utilizada nas nas empresas de telecomunicação: USCA QTM Unidade de supervisão de corrente alternada Quadro de transferência manual . A potência do alternador é limitada pela temperatura do enrolamento do induzido. Exemplificando. Quando ultrapassa este valor. Alternadores pequenos têm rendimento mais baixo do que os maiores.3. 2. devido a temperatura ambiente e da altitude. Antes da era digital. As normas dos EUA definem a potência do GGD em KW . no horário programado ou no caso de falha da rede da concessionária. capaz de efetuar a partida do grupo gerador e a transferência de carga. deve suportar a vibração que é típica do GGD. não tivessem os mesmos recursos dos aparelhos atuais. A chave de transferência automática pode ou não ser integrada ao USCA e deve ser especificada durante o projeto de engenharia para aquisição do GGD. independe do fator de potência No padrão utilizado pela telecomunicação. Embora. Somado a isso. os sistemas de controle eram simples e de fácil manutenção. faz a transferência de carga entre a fonte principal e de emergência e é dotado de sofisticado controle eletrônico que faz a supervisão do funcionamento do motor diesel e do alternador. Mantém registro da falha e possibilita a integração à rede de processamento de . o quadro de comando do GGD deve ficar separado dos componentes de supervisão e controle e manter uma certa distância do motor diesel. sem interrupção do fornecimento de energia. Atualmente.8 QTA QGD QDCA Quadro de transferência automático Quadro geral de distribuição Quadro de distribuição de corrente alternada As normas européias e do Brasil utilizam o sistema métrico. o sistema de controle pode ser totalmente automatizado. definindo a potência do GGD em KVA . Além disso. O regulador de velocidade controla a potência ativa liberada pelo GGD e o de tensão. por ter potência superior. maior que aquela propiciada por disjuntor termomagnético. O sistema digital proporciona proteção contra sobrecarga de corrente. esta impõe a tensão e a freqüência. permitindo supervisão e controle a partir de qualquer microcomputador.2. produz energia elétrica para alimentar uma instalação sem a participação da concessionária. integrante da rede ou remoto.9 dados da empresa. Há precisão de correção da variação de tensão e freqüência em torno de 0. b) Quando isolado. a potência reativa Quando um GGD funciona em paralelo é necessário sincronizá-lo com a concessionária. .5%. A sincronização consiste essencialmente em ajustar a freqüência e a tensão do GGD para valores próximos da concessionária. Modo de funcionamento a) Como reserva é acionado somente quando falta energia elétrica. 2. A freqüência é controlada pelo regulador de velocidade e o de tensão que garante a estabilidade de tensão do circuito alimentado c) Quando em paralelo com a concessionáriia. terra. Entretanto. b) Local : mar. d) Regime de operação : o GGD é a única fonte de energia elétrica? É reserva da rede local ou de um outro GGD? Quantas horas de operação por dia? Quanto tempo o consumidor pode ficar desligado? Qual o risco de uma interrupção do fornecimento de energia por defeito no equipamento? . há necessidade de ser feita a remoção da máquina do serviço. Dimensionamento Para o dimensionamento de um grupo gerador algumas perguntas devem ser respondidas: a) Tipo de carga: iluminação. forno. perda de excitação. c) Características do local : temperatura ambiente dominante. equipamento de telecomunicação. aquecimento no enrolamento. motor de indução.3. nível de contaminação do ar por partículas sólidas. desde que o problema seja propriamente resolvido. 2. retificador de corrente. entre outros. Muitas dessas condições não requerem que a unidade seja desligada automaticamente . ambiente com atmosfera explosiva. Por esta razão. mas falhas podem ocorrer e causam sérios danos e longas paradas.10 A freqüência de falhas em máquinas elétricas rotativas é pequena com as práticas modernas de projeto e melhoria dos materiais empregados. sobrevelocidade. canteiro de obra. altitude. se há falta de enrolamento.sobrecarga. operação desbalanceada de corrente. condições anormais devem ser prontamente reconhecidas e a área isolada. entre outras. Shopping Center: (0.8 a 0.ou seja.9 a 1. considerar que as cargas não são ligadas ao mesmo tempo.4 a 0.11 Definidas as necessidades. por exemplo: fornos à resistência.0). deve-se avaliar cada aplicação e evitar o valor baixo Alguns valores para o fator de simultaneidade: hospitais : (0. indústrias química e hotéis :(até 1. Procedimentos para determinação da potência do GGD: a) Somar a potência das cargas. calcula-se a potência do grupo gerador.0). edifício comercial :(0. bem como não atingem ao mesmo tempo o consumo máximo de energia. c) A potência do motor diesel pode se reduzida com aumento do fator de potência. E a total a ser requerida poderá ser dividida em grupos geradores de menor porte E para consumidor especial deve-se verificar: . Deve-se considerar no dimensionamento de um GGD em um edifício: potência ativa (kW) : obtida pela leitura do consumo de energia indicado no medidor de kWh. b) Considerar o fator de simultaneidade. Portanto.9). d) Algumas cargas absorvem exclusivamente potência ativa(kW).8). Um GGD pode ser dimensionado com potência inferior a soma das cargas e deve-se considerar o acréscimo de novas cargas Não é necessário superdimensionar o motor diesel e o alternador em função de sobrecarga temporária. aparelhos de raio “x” b) c) Corrente. Nessas situações. com chave estrela-triângulo. como: máquina de solda. A chave estrela-triângulo reduz a corrente de partida para 1/3. Métodos de partida mais utilizados no acionamento: com partida direta. ficará reduzida para 2 x IN. como chave estrela-triângulo. motores elétricos de grande porte. Assim. tensão e freqüência devem ter o valor nominal da Concessionária. pois o volante particularmente pesado do motor diesel compensa o pico de demanda ativa Ao dimensionar o GGD é preciso observar se os motores elétricos trifásicos de maior porte são ligados diretamente (partida direta) ou por meio de dispositivos auxiliares de partida. temperatura e umidade do ar elevada . com demarradores do estado sólido. o motor diesel e o alternador deverão ter potência reduzida. . compensadora ou chave do estado sólido.12 a) Carga brusca que sobrecarrega o sistema. no momento da partida. se a corrente de partida for de 6 x IN. Condição climática especial para altitude. com chave compensadora. d) Cargas prioritárias e não prioritárias. 65 x 0.13 O sistema demarrador fornece corrente reduzida durante o período de partida do motor elétrico e é acionada por meio de retificadores controlados de silício.4 η Ip/In .0 0.Exemplo para dimensionamento de um GGD . introduz distorções não suportadas por algumas cargas sensíveis. b) Tape de 65%: a corrente é reduzida para 0.90 90. 2.8 7.1.9 7.6 7.4225 ou 42.64 ou 64%.25%.8 x 0.3.85 0.8 = 0.A chave estática "Soft Start". Na chave compensadora a corrente de partida depende do tipo de “tape” utilizado: a) Tape de 80%: a corrente é reduzida para 0.8 91.9 90. A partida com este dispositivo submete o alternador a uma carga deformante. numa indústria: Dados do sistema elétrico: Carga Iluminação (A) Aquecimento (B) Motor trifásico (C) Motor trifásico (D) Motor trifásico (E) KVA 80 152 40 60 75 IV 30 45 55 CV pólos KW cós Φ 0.88 0. a reduz a corrente de partida de 50%.7 1.65 = 0. 8 =49.8 = 375 KVA .55 P=55.4+26.5+59.8 KVAr √ {(66.100 / 90.100/ η P=30/90.1+0+20.100 / 91.90 =66.84)2} = 28.14 Cálculo da potência ativa Motor trifásico em CV C D E 40 CV 60 CV 75 CV P(KW)=Pu(KW).55)2}= 26. P(KW)= potência ativa.9=33.(59.85=38.9 KVAr Q(KVAr)= . Pu(KW)= potência útil.55/0.84/0. Cálculo da potência reativa: Motor trifásico em Q(KVAr)=√ {S(KVAr)2 – P(KW)2} CV C D E 40 CV 60 CV 75 CV √{(38)2 –(33)2}= 20.(49. potência reativa.30)2 . S(KVA)= potência aparente Cálculo da potência aparente total: S= √ (56+152+33+49.0 KW P=45.84 P(KW)= potência ativa.4 S(KVA)= potência aparente.9 =59.8 KVA =49.0/0.8)2 + (57.30 =59.48)2 .88 =56. η = rendimento Cálculo da potência aparente: Motor trifásico em S(KVA)=P(KW)/ cós Φ CV C D E 40 CV 60 CV 75 CV =33.4 KVAr √ { (56. 0.9 ∑ 45 55 350.90 90.85 90.2.4 375 cós Φ η% 0.4 38. Fórmulas para cálculo de corrente .cós Φ / η = 404 .0 0.9 56. η= 94%.15 S= potência aparente total Quadro geral de potência: Carga A B C D E Iluminação : 80 KVA Aquecimento: 152 KVA Motor trifásico 40 CV IV pólos Motor trifásico 60 CV Motor trifásico 75 CV 0.88 0.8 28.3 /375=0.8 91. A potência de acionamento do gerador será : Pn=Pg(KVA) .1 20.3.9 KW 56 152 30 Q(KVAr) S(KVA) 57.8 80 O fato de potência geral será: cós Φ=∑P / S = 350.934 / 0. o GGD deve ser 405 KVA.94 = 402 (KW) 2. No exemplo acima.7 1.3 26. potência e da corrente de partida em motores elétricos trifásicos: IN (A)= Corrente nominal do motor E (V) =Tensão nominal do motor. ηM (%) =Rendimento mecânico do motor a carga nominal .3 66.934 Para escolha do gerador deve-se levar em conta a potência aparente total e o fator de potência calculado. 0 76.0 90.0 89.0 81.16 P (kW) =Potência disponível no eixo do motor.0 até 79. Para encontra o rendimento do motor elétrico trifásico.0 A 3000 RPM 89.0 86. carga nominal Pa (KVA) = Potência aparente tomada Cós Φ = Fator de potência com .5 até 91.0 50.5 até 87.5 até 89.0 até 80. verificar a tabela abaixo: Potência Rendimento % A 3000 RPM 76.5 até 83.6 até 91.0 82.5 5.0 Potência em kW 15.0 em kW A 1500 RPM 0.0 90. no terminal do motor Pw (kW) =Potência ativa tomada no terminal do motor. .5 até 88.5 1.5 até 87.0 85.0 91.0 A fórmula abaixo utiliza os valores fornecidos pelos fabricantes da reatância do alternador para o cálculo da queda de tensão do alternador durante a partida de motor elétrico.5 até 89.0 Rendimento % A 1500 RPM 86.0 100. 4. × I G 100 ΔV = ∴ Δ V ≤ 20% IP = Corrente de Partida. Excitação A excitação pode ser estática ou dinâmica. também conhecida por “brushless” (sem escovas). O circuito eletrônico acoplado ao retificador regula a tensão. A corrente que alimenta o campo do alternador é retificada e controlada por uma excitatriz eletrônica. Possui resposta de regulação mais rápida do que a excitação dinâmica porque proporciona maior capacidade para partir motor elétrico de indução.17 I P X d" ∆V = Queda de tensão. pois o regulador atua diretamente no campo do alternador e os tiristores introduzem deformações na forma de onda da tensão gerada. a corrente alternada gerada no induzido rotativo é retificada por uma ponte retificadora de onda completa. também girante e transfere a corrente retificada diretamente ao campo do alternador. Utiliza um pequeno alternador de pólos fixos. sem escovas.O campo . Na estática. o retificador de corrente utiliza a energia gerada pelo alternador para alimentar o campo com corrente retificada. ⎛ I P X d" ⎞ ⎟ 1+ ⎜ × ⎜I ⎟ IG = Corrente nominal do alternador ⎝ G 100 ⎠ Xd” = Reatância transitória do alternador 2. através de um par de anéis com escovas montado no eixo do alternador. A excitação dinâmica. a excitação estática é contra-indicada para equipamento sensível. abrindo ou fechando o “gate” de um tiristor. Porém. Quanto menor a impedância. possibilitando a manutenção de valores elevados de corrente durante a partida destes motores. o (AVR) . O regulador de tensão também é conhecido por “automatic voltage regulator” (AVR) compara a tensão de saída do alternador com o padrão ajustado no potenciômetro de ajuste de tensão e efetua as correções atuando no campo da excitatriz. solicitadas durante as partidas dos motores elétricos. motor de corrente alternada com chave de partida “Soft Start” . Proporciona melhor desempenho do alternador alimentando cargas não lineares. semelhante ao empregado na excitação estática. possuem capacidade de sustentação de correntes elevadas.18 deste gerador é alimentado por um regulador externo que atualmente é eletrônico. Nos alternadores antigos este gerador era um dínamo. Nas aplicações onde o alternador aciona grandes motores elétricos. não supre o campo da excitatriz com a mesma energia que alimenta o consumidor . “ uninterruptible power supply (UPS)” ou “no break” estático Os alternadores com dispositivo auxiliar de excitação “compound” . Quando se aplica uma carga brusca. maior é a . sem as grandes quedas de tensão . Funciona como indutor girando no interior de um enrolamento fixo e trabalhando como induzido. menor é a queda de tensão nos terminais do alternador. como: motor de corrente contínua alimentado por tiristor. com escovas e coletor de lâminas de cobre Há ainda um tipo de excitação por magneto ou imã permanente. No caso de partida direta. . aparece a força contraeletromotriz. iniciando pelos de maior potência. x'd. Na partida de um motor o alternador fica sujeito a uma carga de corrente e queda de tensão elevada.5.5 e 7. Nos motores de produção seriada a corrente de partida fica entre 5. Parado. Há uma alteração nos componentes elétricos e eletrônicos como contactores e relés que deixam de funcionar comprometendo assim o controle e automação dos mesmos. dependendo da característica construtiva do motor . Partida de motor elétrico de indução utilizando um GGD Durante a partida de um motor elétrico circula uma grande corrente nos enrolamentos. na faixa de 26 a 30% . 2. Os alternadores nacionais fabricados em série possuem impedância transitória no eixo direto. recomenda-se a ligação escalonada dos motores elétricos.00 vezes a corrente nominal. O valor máximo instantâneo da corrente de partida modifica em função do tipo de construção do motor e é proporcional a sua potência. Uma elevada quantidade de corrente reativa é absorvida pelo alternador que deve ser superdimensionado e dotado de um sistema especial de excitação para garantir a partida. não possui força contra-eletromotriz que se opõe a circulação de corrente.19 capacidade do alternador para partir motor elétrico. por essa razão. Na partida. o motor assíncrono pode atingir 7 a 8 vezes a corrente nominal. a corrente diminui e estabiliza em seu valor nominal. 00 então : cos Φ = 0. Até aproximadamente 20% da capacidade nominal existente no alternador em vazio pode ser ligado um motor elétrico. agitador) é necessário um dispositivo de alívio na partida. porque a máquina requer um torque elevado no início da operação. nem tão pouco haja queda de tensão transitória do alternador. durante o período de partida causa sobrecarga no motor diesel. deve ser 18% da corrente nominal do alternador. A corrente de partida de motor elétrico trifásico. se In/ Ip ≤ 2. a corrente de partida. Na relação In/ Ip ≤ 1. In é acorrente nominal do alternador e Ip. E no acionamento de máquina alternativa( bomba a pistão. caso contrário. então : cos Φ = 0. compressor.33 . o equipamento não conseguirá vencer a inércia da máquina. sem que o motor diesel sofra uma queda de velocidade anormal .4. para evitar queda de tensão acentuada no sistema . .6 .Aumentando-se a corrente de partida em mais 25% da corrente nominal do alternador.0%. haverá uma queda de tensão da ordem de 4. O fator de potência.20 No acionamento de máquina centrífuga ( bomba e ventilador) o torque de partida deverá ficar acima da curva de torque da máquina acionada. Deve-se considerar a corrente nominal do grupo gerador a que corresponde à potência do alternador e o fator de potência de projeto. 80 a 6.21 A corrente de partida de motor elétrico trifásico não deverá ser superior a 20% da corrente nominal do alternador. além do grande consumo específico de combustível (g / KWh).80 a 6. devido ao desgaste prematuro das camisas dos cilindros.00 x IN 3.1.00 x IN 3. O GGD não deve operar com carga inferior a 30% da sua capacidade nominal. Pode ser do tipo faca. conforme determina a ABNT : Corrente de partida direta Letra código (Motores com enrolamento tipo gaiola) A B C D F Alta normal normal normal baixa IN = Corrente Nominal do motor IP = Corrente de Partida do motor Até 6 x IN 3.80 a 6. . Chave de transferência automática (CTA) É utilizada no suprimento de energia para cargas prioritárias e permite a reversão da alimentação entre a concessionária e o GGD. Há no motor elétrico uma placa de identificação com uma letra correspondente ao padrão.00 x IN Até 4 x IN 3. manual. com controle eletrônico ou digital de ação rápida. Tipos de transferência 3. em tempo superior a 8ms e de modo não seguro. 3. A chave estática no sistema sincronizado efetua a troca da fonte de energia em 4 ms .22 Um “bypass” no quadro de transferência deve ter previsto para executar a manutenção. Transferência em rampa e conexão em paralelo Sistema de transferência de carga em rampa (STR). . visa transferência ininterrupta de energia para operação em horário de ponta . de tal forma que não comprometa a operação do sistema. O SCR é um diodo que opera como circuito aberto quando não é aplicada tensão no “gate”. é possível construir um sistema com controle eletrônico gerando sinal para o “gate “e montar uma chave comutadora de fonte e determinar o momento em que uma ou outra fonte será ativada ou desativada. Um sinal aplicado no gate fecha o circuito. conduzindo a corrente do anodo para o catodo. Nesse sentido. No sistema assíncrono. o SCR para de conduzir quando a corrente passa pelo zero. Este controle pode ser implementado com a utilização de sistema microprocessado. enquanto permanecer o sinal. As chaves estáticas não possuem contatos móveis e a transferência de carga é efetuada por comando eletrônico sobre retificadores controlados de silício (SCR).2. Uma vez removido o sinal . Permite alimentar uma carga com dupla fonte ou um painel de distribuição próximo desta carga. de modo seguro. Independente da carga aplicada no gerador. da chave de transferência automática. de forma escalonada. por determinação do término do horário de ponta ou por intervenção no sistema de comando. por comando micro-processado para transferência automática normal ou em rampa. A transferência é feita entre grupos geradores com potências diferentes. até estabilizar em 1800 RPM para 60 HZ. O GGD possui motor com atuador eletrônico o que possibilita a partida em baixa rotação (800 RPM) e o aumento gradual da rotação. com visualização das funções e estados dos GGD e da concessionária. no início e no término de ponta da concessionária local. No instante em que o grupo gerador assume a totalidade da carga é comandada a abertura da chave da rede. ou seja. da rede para o grupo gerador. Com a instalação do STR é feito o intertravamento elétrico entre as chaves de rede e grupo gerador. Ao alcançar as condições de sincronismo. de forma idêntica.23 no retorno à concessionária após uma emergência ou em manobras programadas. de segunda a sexta feira. em rampa. A operação inversa . fecha-se a chave de grupo gerador e a carga é transferida gradualmente. . um relé horário previamente ajustado comandará a operação automática de transferência ininterrupta da carga em rampa . mantém a energia estável e evita o desgaste precoce do motor. Para operação em horário de ponta. sobre-tensão (ANSI 59). subfrequência / sobrefrequência (ANSI 81 U/O ). Além de rastreio à tensão da rede. para abrir disjuntor (geral da entrada) na ocorrência de qualquer um destes eventos. no caso de uma falha transitória quando o consumidor estiver alimentado pela rede. b) No permanente há a possibilidade de se exportar energia. sub tensão (ANSI 27). a Concessionária solicita a instalação de alguns equipamentos. Nesse sentido. com temporizador para não abrir o mesmo. o grupo gerador não permanece mais do que 15 segundos em paralelo com a rede. iremos apenas tangenciá-las. em razão da concisão deste texto. potência reversa. deve ser apresentado diagrama unifilar geral. Há duas possibilidades de se operar em paralelo com a concessionária: a) No paralelismo instantâneo. como: relé de subtensão e inversão de fase(ANSI 27/47). porém. no início e no final horário de ponta. memorial descritivo. contendo o sistema de geração proposto. A Concessionária faz diversas exigências. Exigências da concessionária É necessário fazer a comutação entre a Concessionária e o GGD. compensação de reativos e comando a partir de CLP ou de sistema de supervisão existente 4. projeto elétrico e após aprovação do Pedido de Estudo. . inversa (ANSI 32 ).24 Esse sistema possui as seguintes proteções: verificação de sincronismo(ANSI 12). sobrecorrente de fase instantânea(ANSI 50 ) e sobrecorrente de fase temporizada (ANSI 51). 25 Relé de sobrecorrente direcional instantâneo e temporizado de fase (ANSI 50/51). deixa de atender o cliente no prazo. 5. ventilador. compressor. entre outros equipamentos. .ou ter a potência reduzida sem comprometer o equipamento. ou seja. forno e estufa. Prioritária: refere-se aquela que a interrupção do seu funcionamento causa prejuízo ao consumidor. Controlável : pode ser ligada. quando o sistema estiver em paralelo. permitindo o paralelismo. para detectar tensões inadequadas da rede e comandar o desligamento do disjuntor (geral de entrada). Tipos cargas 5. uma carga pode ser prioritária em uma empresa e em outra não ser. entre outras. Cada empresa possui cargas controláveis próprias. entre outros. 5. torre de resfriamento.2. com o objetivo de manter a demanda de uma instalação dentro de um valor pré-estabelecido. exaustor. Relé de sobretensão de fase (ANSI 59). para abrir o disjuntor no caso do gerador contribuir para uma falta na rede. necessita de suprimento de energia confiável e de qualidade. como: queda do faturamento. quando os circuitos estiverem nos limites desejados de freqüência e ângulo de fase para realizarem a operação. E sistema de sincronismo que comanda abertura e fechamento dos disjuntores. A falta de energia elétrica provoca perdas para o consumidor.1. laminador. custo da mão-de-obra parada. Em equipamentos como: aquecimento de água. desligada. iluminação. bombas para fluído. Por isso. porém. quando a propaganda não é veiculada. O prazo da amortização do investimento é feito pela comparação do custo da energia elétrica no horário de ponta e o custo da aquisição e . O setor de alimentação necessita do sistema de refrigeração para evitar que os seus produtos deteriorem. os prejuízos são enormes. Na indústria . a poucas horas de produção perdidas por falta de energia elétrica. O setor de Hotelaria corre o risco de perder o cliente. pois deve oferecer ar condicionado em dias quentes.26 6. Desse modo. entre outros. bem como todos os outros benefícios da energia elétrica O setor Hospitalar não pode ficar sem energia durante uma intervenção cirúrgica. O GGD é indicado para o consumidor que necessita garantir sua produção e o fornecimento de energia em caso de falta ou desligamento programado da concessionária para manutenção da rede. Emissoras de rádio e de televisão vendem o horário para seus clientes. essas empresas deixam de receber por essa venda. Além de sofrer com a perda de reagente de laboratório. danos na bolsa de sangue. Aspectos positivos para a compra de um GGD A instalação de um GGD para utilização no horário de ponta e atendimento na falta de energia da concessionária é excelente recurso para redução do custo de energia elétrica. muitas vezes o valor do investimento num GGD equivale. deve ser utilizado apenas para emergência. confiabilidade.00 (quinhentos mil reais). Necessita de manutenção mecânica e elétrica mensalmente e de combustível. pois é poluente e tem alto custo de instalação. operação e manutenção. Na aquisição de um GGD de emergência. deve-se assegurar à respeito da disponibilidade. Esta compra deve ser assessorada por um profissional capacitado. Aspectos negativos para a compra de um GGD O uso e a manutenção do gerador é caro e a cada 10 000 horas é necessária uma revisão. que deve avaliar a relação custo x benefício das alternativas disponíveis no mercado para evitar aborrecimentos.27 utilização de um gerador . Algumas empresas têm conseguido economizar até 30% da conta de energia elétrica mensal. O gerador diesel.00 ( dez mil reais) à R$ 500. 7.000. Para evitar a compra de um equipamento que não atenda as necessidades do consumidor. . com a alteração ou a complementação de matriz energética O preço de um GGD no mercado varia de R$10. segurança e o seu dimensionamento. conforme a potência nominal.000. e no horário de ponta. Sistema tarifário O conhecimento da tarifação é necessário para adoção de estratégia para a otimização do uso de energia elétrica.92. Se o fator de potência do consumidor. estiver fora dos limites estipulados pela legislação. horário de ponta (das 17h30min às 20h30m) e o restante. a contratada ou 85% da máxima demanda dos últimos 11 meses. registrado ao longo do mês. É cobrada a maior demanda entre a registrada. o consumidor paga o consumo em KWh. Na eventualidade de um pico de demanda acarretará um acréscimo na conta de energia durante 12 meses. o cálculo da parcela de ajuste de fator de potência é dividido em três partes: horário capacitivo ( das 0h30min às 6h00 ). quando o mesmo está abaixo de 0. A horo-sazonal possui valores diferenciados conforme o horário. de 2a a 6a feira.3 a 13. O período seco começa em maio e termina em novembro e o úmido inicia em dezembro e termina em abril .28 8. a demanda em KW e o ajuste de fator de potência. com maior potencial de geração no período chuvoso. o perfil do consumidor e a região.8 kV) e três tarifas diferenciadas: Convencional e Horosazonal Azul e Verde Na tarifação convencional. por este motivo. totalizando 60 horas mensais . A geração de eletricidade no Brasil quase na totalidade é feita por hidroelétricas. haverá multa.O horário de ponta corresponde a três horas consecutivas diárias. o período do ano. Neste estudo adotamos dois grupos de consumidores: indústria e comércio (Grupo A A4 de 2. O consumidor só poderá contratar uma demanda. na tarifa azul pode-se contratar demandas diferentes. Custos das tarifas Tarifas de média tensão. Desse modo. quando o consumidor não utiliza energia elétrica nos horários de ponta. o horário de ponta é das 17h30min às 20h30min. Enquanto.Convencional Nível de tensão A4 (2. Na Horo-sazonal verde. conforme o horário e o período. aplica-se uma tarifa de consumo diferenciada. E fora de ponta das 0horas até 17h30minutos e das 20h30min às 24horas.97 Consumo R$/MWh 162.84 . com também nos períodos seco e úmido. não existe contrato diferenciado de demanda no horário de ponta e fora de ponta.29 Em São Paulo. A tarifa no período seco e horário de ponta é mais cara que no úmido e o horário fora de ponta.3 kV a 25 kV) Demanda R$/kW 12.1. Para cada um dos períodos ( seco ou úmido). A concessionária adota esse procedimento para evitar que o consumidor utiliza a energia elétrica no horário de grande consumo no país. A ultrapassagem da demanda contrada implica em multa alta. a horo-sazonal verde é uma alternativa econômica. 8. bem como o tempo para amortização do investimento.2.30 Tarifas de média tensão – horo-sazonal verde Nível de tensão A4 (2.3 a 25 kV) 9.56 Fonte: Resolução ANEEL Nº 591/2003.3 kV a 25 kV) Fora de Ponta Demanda R$/kW ultrapassagem R$/kW Ponta Fora de Ponta Ponta Consumo R$/MWh Fora de Ponta Úmida Seca Úmida Seca 29.74 29.23 200.74 89. Estudos de casos : comparando a utilização da energia fornecida pela Concessionária e da geração própria na indústria e comércio.56 Demanda R$/kW Demanda de Consumo R$/MWh Fora de Ponta Úmida Seca Úmida ultrapassagem Ponta Seca Tarifas de média tensão – horo-sazonal azul Demanda de Nível de tensão Ponta A4 (2.23 97.69 9.01 184.78 86.32 97. de 06/11/2003 : Vigência a partir de 07/11/2003 8.78 86.06 29. .97 814.23 829. 050.00 R$ 1.310.5% do valor do grupo diesel 1% do valor do grupo diesel R$ 5.89 R$ / litro x 3720 litros 1.31 Situação 1 Cliente : Indústria Tarifa Demanda contratual na ponta Observação Carga principal Gerador recomendado Investimento estimado Custo mensal Concessionária Consumo horário de diesel Consumo de diesel na ponta 3h/d x 5d/s=60 h/m Consumo mensal de diesel na ponta Custo do diesel : Custo de depreciação : Custo de manutenção Custo total Redução de custo com a instalação de um grupo diesel 0.80 62 litros x 60 horas 60 hs por mês 3720 litros (valor aproximado) 62 litros totalmente instalado concessionária SC Demanda estimada no horário de ponta Forno de indução 240 KVA R$ 70.000.80 Custo mensal R$ 700.00 R$ 3.060.76 Tarifa azul A4 750 KW 192 KW .011.00 R$ 10. 76 R$ 5.000.011.00 R$ 4.950.000.950.35 Tarifa Verde A4 400 KW 120 KW .32 Concessionária Gerador 240 KVA Economia Amortização Investimento estimado Economia mensal Retorno do investimento R$ 70.257.80 R$ 4.00 14 meses Admitindo ainda que esse consumidor fica 10 horas sem energia elétrica durante o ano.060.00 R$ 10. Situação 2 Cliente : Supermercado Tarifa Demanda contratual na ponta Observação Carga principal Gerador recomendado Investimento estimado Custo mensal Concessionária Demanda estimada no horário de ponta Iluminação e Refrigeração 150 KVA totalmente instalado concessionária SC R$ 50. Este custo de parada justifica o investimento na compra de um GGD.00 / R$ 4. isto significa 30 horas .000.00 R$ 6.00 Custo mensal R$ 70.950. devido ao reaquecimento do forno de indução. 279.000.000. ganhou em precisão e qualidade e continua servindo a humanidade.257. Considerações finais O motor diesel foi descoberto há mais de cem anos.89 R$ / litro x 2280 litros 1.00 / R$ 2978.00 R$ 3. .15 15 meses 9. passou por modificações tecnológicas.279.20 Custo mensal R$ 6.33 Consumo horário de diesel (valor aproximado) Consumo de diesel na ponta Consumo mensal de diesel na ponta Custo do diesel : Custo de depreciação : Custo de manutenção Custo total Redução de custo com a instalação de um grupo diesel Concessionária Gerador 240 KVA Economia Amortização Investimento estimado Economia mensal Retorno do investimento R$ 50.00 R$ 500.15 0.35 R$ 3.20 R$ 750.15 Custo mensal R$ 50.20 R$ 2978.00 R$ 2978.5% do valor do grupo diesel 1% do valor do grupo diesel 3h/d x 5d/s=60 h/m 62 litros x 38 horas 38 litros/hora 60 hs por mês 2280 litros R$ 2029. 8 KV) e verificamos que é viável a aquisição de um grupo gerador. Pois. No entanto. antes de sua aquisição. . principalmente no horário de ponta. deve-se avaliar o custo e o benéfico. no horário de pico. de 2.3 a 13. o custo da energia elétrica no Brasil é alto. portanto. Neste estudo adotamos dois grupos de consumidores: indústria e comércio ( Grupo A4. o grupo gerador diesel evita perdas de estoque em locais que têm refrigeração.34 Sua operação e manutenção são caras. a redução do custo na conta de energia amortiza o investimento em alguns meses. principalmente. de produção e mão-de-obra parada. Além disso. 1979 REIS. conversão eletromecânica de energia. Vol. Lineu Belico. transformadores. Semida (orgs).35 Bibliografia FALCONE. Energia Elétrica para o Desenvolvimento Sustentável. trad. Universidade Federal de Uberlândia: 2002 KOSTENKO. São Paulo: Edgard Blücher. PIOTROVSKI. Daiello e Percy Antonio Pinto Soares. Geraldo Caixeta. Irving Lionel. 2000 . Máquinas Eléctricas: máqunas de corrente continua. São Paulo: Editora da Universidade de São Paulo. 1979 GUIMARÃES. Auiro Gilberto. L.1. Porto Alegre: Globo. SILVEIRA. Felipe Luiz R. Máquinas elétricas e transformadores. M. Porto: Lopes da Silva. 1979 KOSOW. parte 1. máquinas elétrica. Apostila do Curso Dinâmica de Sistemas Elétricos. Eletromecânica: transformadores e transdutores.