Nesta seção é discutida a influência das cargas (equipamentos elétricos) no dimensionamento de um grupo gerador. É importante que o “layout” de distribuição das cargas seja formulado de maneira razoavelmente precisa já na fase inicial do projeto do sistema de geração de energia pois a carga é o fator mais importante no dimensionamento de um gerador.

Caso todas as informações sobre as cargas (equipamentos), necessárias para efetuar este dimensionamento, não estejam disponíveis desde o início do projeto, os cálculos preliminares deverão ser efetuados com base em estimativas e projeções.

Novos cálculos deverão ser feitos tão logo hajam informações atualizadas e mais precisas. Diferentes tipos de carga (motores, sistemas de fornecimento ininterrupto de energia
– UPS, equipamentos de freqüência variável (VFD), equipamentos de diagnóstico por imagem e bombas de combate a incêndios) influenciam significativamente, e de maneiras
diversas, o dimensionamento de um grupo gerador.

Tipos de aplicação e “regimes de operação” de um grupo gerador.

Classificação de trabalho de um grupo gerador

As caracteríticas e a especificação de um conjunto de cargas alimentadas por um grupo gerador varia conforme o seu tipo de aplicação e o seu “regime de operação”. Em geral, os tipos de aplicação nas quais os grupos geradores são utilizados podem ser sub-divididos em três “classificações de trabalho” principais: “Standby”, “Prime” e “Contínua”. Estas “classificações de trabalho” são apresentadas no capítulo 2, Projeto Preliminar.

O tipo de grupo gerador disponível para uma determinada aplicação varia de acordo com esta “classificação de trabalho”.

Um grupo gerador utilizado numa aplicação do tipo “Standby” funciona como “uma reserva” para a fonte principal de energia (na maioria dos casos a rede pública de energia) e espera-se que este equipamento não seja utilizado com freqüência, de modo que a classificação “Standby” corresponde à classificação mais alta disponível para um grupo gerador. Por sua vez, os grupos geradores classificados como “Prime” funcionam
durante um número ilimitado de horas e são a principal fonte de energia para diversos tipos de carga, de modo que as características dos equipamentos que recebem a classificação “Prime” correspondem, em geral, à 90% das características dos equipamentos que recebem a classificação “Standby”.

Em aplicações do tipo “Contínuo”, o grupo gerador deve produzir seu valores nominais de tensão e potência durante um número ilimitado de horas, sob carga constante. Nestas
aplicações onde o grupo gerador pode trabalhar conectado em paralelo com a fonte principal de energia.

Assim, as características dos equipamentos que recebem a classificação “Contínua” correspondem, em geral, à 70% das características dos equipamentos que recebem a classificação “Standby”.

A capacidade de geração de carga de um grupo gerador é determinada pela estimativa para sua vida útil ou pelos intervalos de tempo entre as revisões gerais.

Aplicações obrigatórias e opcionais

Em geral, as aplicações de grupos geradores podem ser divididas em duas categorias básicas: aquelas que são obrigatórias (exigidas por lei ou por força de normas técnicas)
e aquelas que são opcionais (utilizadas por razões econômicas, em geral, associadas à disponibilidade ou confiabilidade do sistema de geração de energia). Estas duas categorias possuem características completamente diferentes, definidas, e, sua escolha é definida de maneiras totalmente distintas ao se definir quais os tipos de cargas que serão
alimentadas pelo grupo gerador.

Aplicações obrigatórias por lei

Em geral, estas aplicações são aquelas classificadas pelas autoridades como aplicações de “emergência” ou “standby”, e exigidas por lei nos locais onde a segurança, a integridade
física, e a proteção à vida, são essenciais. Estas aplicações podem ser definidas por normas técnicas para segurança em edificações ou por normas técnicas específicas para
instalações das quais dependam a saúde ou a vida de terceiros, e, normalmente, envolvem instalações como centros de saúde (hospitais, clinicas, enfermarias), grandes edificações e locais onde há grande tráfego de pessoas (teatros, centros de convenções,
praças esportivas, hotéis). Normalmente, o grupo gerador deverá fornecer energia de reserva para cargas como iluminação das saídas, ventilação, sistemas de detecção de
incêndios, sistemas de alarme, sistemas de comunicações para os serviços de segurança pública e até para instalações industriais onde a falta de energia possa oferecer riscos de
acidentes, à integridade física ou à vida de terceiros. Demais sistemas exigidos por lei deverão ser instalados nos locais em que seja constatado que a falta de energia da rede pública represente um risco ou um obstáculo para as operações de resgate ou de combate a incêndios. Para determinar as cargas mínimas que devem ser alimentadas pelo gerador,
deve-se consultar as autoridades locais para obter normas técnicas e a legislação correspondentes. Como opção, o gerador pode ainda alimentar cargas adicionais, contanto que aprovadas pelas autoridades locais.

Aplicações opcionais “Standby” Este tipo de sistema de geração tem sido usado cada vez
com mais freqüência dado que a disponibilidade de energia (pela rede pública) tem se tornado progressivamente mais escassa. Estes sistemas de geração de energia são utilizados em instalações como edificações industriais e comerciais, e, alimentam cargas como sistemas de aquecimento, refrigeração, telecomunicações, centros de processamento de dados, e processos industriais críticos. O uso de geradores se justifica nos locais onde a queda no fornecimento de energia proveniente da rede pública possa causar desconforto ou onde a interrupção de processos críticos seja uma ameaça aos processos de fabricação ou aos equipamentos.

Aplicações do tipo “Energia Prime” e “Contínua”

O uso de grupos geradores em aplicações do tipo “energia prime” ou “contínua” tem se tornado predominante em muitos dos países em desenvolvimento, assim como, em muitas aplicações do tipo geração distribuída de energia. Muitas oportunidades estão sendo criadas para as empresas distribuidoras de energia assim como para os consumidores de energia pela rede pública. Mudanças na regulamentação (ou mesmo a desregulamentação) do setor de geração e distribuição de energia, assim como, maior rigidez nas normas de proteção ambiental forçam as empresas distribuidoras energia a procurar formas alternativas de produção e distribuição ao invés da construção de novas usinas de geração.

Estas alternativas para atender ao aumento da demanda incluem o corte nos picos de consumo (“peak shaving”) e contratos com tarifas reduzidas (“interruptible rate”) para o
incentivo na redução de consumo em períodos de alta demanda.  * Os clientes das empresas distribuidoras de energia são incentivados a utilizar a geração local para reduzir o consumo de pico de energia da rede pública, bem como, a explorar oportunidades de co-geração nos locais onde haja demanda para energia elétrica e energia térmica.
De qualquer forma, deve-se ter em mente que os grupos geradores são fontes de energia de pequeno porte quando comparados com capacidade de fornecimento de energia pela
rede pública, e, as características operacionais das cargas podem ter um efeito significativo na qualidade da energia caso o gerador não seja dimensionado de forma correta.

Considerando que um gerador é uma fonte de energia de capacidade limitada, sempre que forem conectadas ou desconectadas cargas a um gerador, deve-se esperar que hajam
alterações na tensão e na freqüência. Essas alterações devem ser mantidas dentro de limites aceitáveis para todas as cargas conectadas. Além disso, haverá o surgimento de distorções na tensão de saída do gerador quando forem conectadas cargas não lineares que produzam correntes harmônicas.

A magnitude destas distorções pode ser significativamente maior quando as cargas são alimentadas por um gerador em comparação a quando são alimentadas pela rede pública.
Estas distorções podem provocar um aquecimento adicional tanto no gerador quanto no equipamento de carga caso não sejam mantidas sob controle. Em conseqüencia disso,
quando forem alimentadas cargas não lineares tais como computadores, UPSs e VFDs, pode ser necessário o uso de geradores de maior porte para limitar as alterações de
tensão e freqüência resultantes de cargas transientes e distorções harmônicas.
Atualmente os programas de computador disponíveis para o dimensionamento de geradores permitem uma escolha mais precisa do grupo gerador assim como também permitem um grau mais elevado de confiança para a aquisição de um sistema de grande porte adequado e suficiente para as necessidades do cliente. Nem maior nem menor.
Embora a maioria das simulações para o dimensionamento de geradores ofereça melhores resultados quando se utiliza programas como o GenSize da Cummins Power Generation (veja o Apêndice A), ou mesmo com a consultoria de um representante
técnico do fabricante, ainda assim é importante conhecer os detalhes técnicos e econômicos que envolvem a escolha correta do grupo gerador para cada aplicação.
Além da cargas que deverão ser conectadas, vários outros fatores também influenciam o dimensionamento de um grupo gerador: as características de partida de algumas cargas
como motores, as características de suas cargas mecânicas, o desbalanceamento de cargas monofásicas, cargas não lineares como equipamentos UPS, restrições à quedas de
tensão, o uso de cargas cíclicas, etc.

*O termo original em inglês, “interruptible rate”, faz referência à um procedimento comum nos Estados Unidos da América, no qual, por meio de um acordo entre o consumidor e a concessionária dos serviços públicos de energia elétrica, o cliente se compromete a reduzir o consumo em épocas de alta demanda, desligando equipamentos ou mesmo instalando grupos geradores, em troca de tarifas reduzidas.

Fonte: http://www.cumminspower.com.br/

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