CENTRAIS TEMELÉTRICAS E COGERAÇÃO · Grupos Motogeradores Prof. Dr. Ramón Silva -2016 4 Os mais utilizados são os GMGs ciclo Diesel de quatro tempos, sendo que a

CENTRAIS TEMELÉTRICAS E COGERAÇÃO

GRUPOS MOTOGERADORES

Prof. Dr. Ramón Silva - 2015

Grupos Motogeradores

Prof. Dr. Ramón Silva - 2016 2

O Grupo Motogerador consiste de um ou mais motores alternativos decombustão interna utilizados para converter energia mecânica em energiaelétrica.



O GMG contém todos os componentes utilizados para conectar o acionador primário ao gerador elétrico (caixa de redução, acoplamento, etc...) e quando aplicável os dispositivos de fixação (coxins, etc..)



Os mais utilizados são os GMGs ciclo Diesel de quatro tempos, sendo que autilização de ciclo Otto a gás natural vem sendo expandida ultimamente.



Grupos MotogeradoresComponentes



Os motores alternativos utilizados como fonte primária podem ser de dois tipos:

motores de ignição por compressão - ciclo Diesel; e

motores de ignição por centelha elétrica - ciclo Otto



A maioria dos GMGs utilizados utilizam os motores IC operando com óleo diesel.

Esse combustível é recomendado para aplicações de emergência e standby.



Combustíveis

Para um bom desempenho de partida e máxima vida útil do motor, recomenda-se o combustível diesel ASTM D975 Grau No. 2.

Para a utilização de outros graus de combustível diesel para diversos o distribuidor do fabricante do motor deverá ser consultado.



Em motores ICE o combustível mais utilizado é o Gás Natural (GN) que pode

ser uma opção econômica caso haja disponibilidade local nas taxas de

vazão e pressão exigidos para operação.

Um suprimento de reserva de GLP combustível pode ser necessário para

sistemas de fornecimento de energia elétrica de emergência.



A gasolina não é um combustível adequado para grupos geradores standby estacionários

devido à sua volatilidade e prazo de validade.

Vários estudos têm sido realizados em relação à utilização de Biodiesel e Etanol

Boletim ABNT – Volume 10 – 114 (2012)



qualidade do combustível;

consumo de combustível;

emissão de poluentes gasosos;

emissão de ruídos;

rotação de operação;

peso e dimensões;

características de curto-circuito do

gerador;

sistema de arrefecimento;

sistema de partida;

requisitos de manutenção;

cogeração.

Dependendo da aplicação do GMG os seguintes critérios, entre outros, são

importantes na seleção do acionador primário a ser utilizado:



Os geradores elétricos, também conhecidos como alternadores, podem ser de dois tipos:

síncronos; e

assíncronos.



Os geradores síncronos são os mais utilizados em centrais terméletricas. Esse

tipo de gerador opera com velocidade de rotação constante e sincronizada

com a frequência da tensão elétrica alternada.



Dependendo da aplicação do GMG os seguintes critérios, entre

outros, podem ser relevantes na seleção do alternador:

características de tensão durante partida e operação normal;

características de tensão em cargas repentinas;

comportamento em curto-circuito (elétrico e mecânico);

eficiência;

projeto do gerador e tipo de carcaça;

comportamento em operação paralela;

requisitos de manutenção.



Equipamentos para controle, comutação, operação e monitoramento do

GMG devem ser parte dos sistemas associados controle e monitoramento.



Os equipamentos auxiliares são itens adicionais àqueles já instalados no GMG e

são essenciais à operação segura do equipamento:

sistema de partida;

sistema de admissão;

sistema de exaustão;

sistema de arrefecimento;

sistema de combustível;

sistema auxiliar de energia.



Grupos MotogeradoresOperação



Grupos MotogeradoresOperação



O modo de operação do GMG pode afetar certas características

importantes de desempenho (operação econômica e confiável e

requisitos de mantenabilidade) e devem ser consideradas na

seleção dos requisitos do grupo em conjunto entre fabricante e

consumidor.



Operação contínua a carga constante é definida como a operação do GMG

sem limite e levando-se em conta o período de manutenção, onde a carga

elétrica aplicada é constante.

EXEMPLO: proporcionando carga base para ciclo combinado de potência e

calor.



Operação contínua em carga variável é definida como a operação do GMG

sem limite de tempo, levando-se em conta o período de manutenção, onde

a carga elétrica aplicada é variável.

EXEMPLO: proporcionando energia elétrica em locais onde não há

disponibilidade de energia elétrica.



Operação Limitada a Carga Constante é definida como operação em carga

constante dentro de limites de tempo definidos e com carga constante.

EXEMPLO: gerenciamento de cargas de pico onde um grupo motogerador

operando em paralelo proporciona suprimento de carga constante durante

períodos de consumo de pico.



Operação Limitada a Carga Variável -Tempo limitado de operação com

carga variável.

EXEMPLO: proporcionar suporte básico em caso de falha no suprimento

principal de energia.



Critério de Local

Uso Terrestre o uso terrestre compreende os GMGs fixos, transportáveis ou móveis utilizados em terra.

Uso Marítimo - são os GMGs utilizados embarcados em navios e instalações offshore.



Operação singela: aplica-se aos GMGs, independente de sua configuração ou modo de

partida e controle, que operam como fonte exclusiva de potência elétrica.



Operação em paralelo: aplica-se a conexão elétrica entre o GMG e outra fonte de potência

de energia elétrica com as mesmas características de tensão, frequência e fase de maneira

a dividir a demanda de carga.



Operação em Paralelo com outro GMG

Neste tipo de operação um ou mais GMGs estão conectados eletricamente entre si e

trabalhando em sincronismo. Podem ser utilizados GMS com diferentes potências e

velocidades.



Operação em Paralelo com a Rede

Neste tipo de operação um ou mais GMGs operam em paralelo e conectados à rede

principal de suprimento de energia.



Operação em Paralelo com a Rede

Neste tipo de operação um ou mais GMGs operam em paralelo e conectados à rede

principal de suprimento de energia.



GMG – Modos de Partida e Controle



Os modos de partida e controle envolvidos na operação dos

GMGs normalmente são as seguintes:

partida;

monitoramento;

ajuste de tensão e frequência a sincronização;

comutação;

parada.

Estes modos podem ser completamente ou parcialmente manuais ou automáticos.



Operação Manual -aplica-se aos grupos que são iniciados e controlados

manualmente.

Operação Semi-Automática - aplica-se aos grupos em que algumas dessas funções

são iniciadas e controladas manualmente e que as restantes automaticamente.

Operação Automática - aplica-se aos grupos que são iniciados e controlados de

maneira completamente automática.



Operação Manual -aplica-se aos grupos que são iniciados e controlados

manualmente.

Operação Semi-Automática - aplica-se aos grupos em que algumas dessas funções

são iniciadas e controladas manualmente e que as restantes automaticamente.

Operação Automática - aplica-se aos grupos que são iniciados e controlados de

maneira completamente automática.



GMG – Tempos de Partida



O tempo de partida é definido como o tempo decorrido entre o

instante em que aparece a demanda de potência e o momento em

que essa potência é disponibilizada.

O tempo de partida é normalmente especificado em segundos (s) e

deve cumprir o requisito para aquela aplicação particular em que o

grupo esteja sendo utilizado.



Grupo Motogerador sem Tempo de Partida Não Especificado

É o tipo de GMG em que, devido as suas condições de operação, o tempo de partida

não é um requisito importante. Normalmente têm sua partida de modo manual.



Grupo Motogerador com Tempo de Partida Especificado

É o tipo de GMG cujo tempo de partida é especificado. Esses grupos normalmente são

iniciados de maneira automática e podem ser classificados como:

Long-Break

Short-Break

No-Break



Long-Break

o tempo decorrido entre a falha no fornecimento de energia e a disponibilidade de

energia no GMG é relativamente alto. Nesse caso o GMG é iniciado de uma condição

estacionária após identificada a demanda de potência elétrica.



Short-Break

nesse caso o GMG opera com geradores onde o fornecimento de potência elétrica é interrompido

por um tempo específico (normalmente milisegundos) enquanto a energia elétrica é comutada.

Um acumulador de energia mecânica é utilizado para acionar o gerador por um curto período e,

se necessário, para partir e acelerar o motor.



No-Break

É um GMG que opera continuamente de maneira a garantir um fornecimento

ininterrupto de potência em caso de falha no fornecimento principal. Um acumulador

de energia mecânica é utilizado para acionar o gerador por um curto período e, se

necessário, para partir e acelerar o motor. Um pequeno desvio temporário de

frequência pode ocorrer na comutação.

.



GMG – Classes de Desempenho



São definidas quatro classes de desempenho de maneira a

cumprir os vários requisitos de fornecimento de energia:

G1

G2

G3

G4



Classe G1

classe de desempenho dos GMGs onde as cargas conectadas são aquelas onde

somente os parâmetros básicos de tensão e frequência precisam ser especificados

(aplicações de uso geral como iluminação e outras cargas elétricas simples);



Classe G2

aplica-se a GMGs onde as características de tensão são muito parecidas às do sistema

público de fornecimento. Em caso de mudanças de carga podem ocorrer desvios de

tensão e frequência temporários, mas dentro dos valores aceitáveis (sistemas de

iluminação, bombas, ventiladores, guindastes, etc...);



Classe G3

aplica-se a GMGs conectados a equipamentos que exigem severas demandas na

estabilidade e nível de frequência, tensão e formato de onda da energia fornecida

(telecomunicações e cargas controladas por tiristor);



Classe G4

aplica-se a condições onde a demanda exige níveis de tensão,

frequência e formato de onda extremamente severas (equipamentos de

processamento de dados ou sistemas de computação).



Bibliografia

ISO 8528-1 – Reciprocating Internal Combustion Engine Driven Alternating CurrentGenerator Sets

Documents

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