Geradores e bancos de carga otimizam energia da indústria
Você certamente já passou por isso: estava na sala de controle, tudo estava funcionando perfeitamente até que, de repente, um equipamento que tinha passado por manutenção recentemente parou de funcionar. O que pode ter acontecido? A resposta muitas vezes envolve uma combinação de má qualidade no fornecimento de energia e a ausência de grupos geradores interligados ao sistema.
Quando falamos em má qualidade da energia elétrica estamos nos referindo não apenas aos episódios em que há queda de energia, mas também às variações de tensão de curta duração, muito mais comuns e que causam enormes prejuízos.
A deterioração da qualidade da energia elétrica é um fenômeno mundial, potencializado no Brasil pelo baixo conhecimento de muitas empresas sobre os métodos de baixo custo para se proteger do problema, como o uso de geradores de energia.
Apesar desse baixo nível de utilização dos grupos geradores, especialmente na região Nordeste do Brasil, o debate sobre a qualidade da energia elétrica tem ganhado cada vez mais força, principalmente por conta da crescente sensibilidade dos novos equipamentos à flutuações na rede.
Essa maior sensibilidade acontece porque muitos dos novos equipamentos possuem circuitos eletrônicos analógico-digitais altamente suscetíveis às variações da rede elétrica. Há ainda um aumento no uso de equipamentos que empregam cargas com relação tensão-corrente não linear, como computadores e lâmpadas de descarga.
A energia degradada diminui a vida útil dos aparelhos, aumenta os custos operacionais relacionados à manutenção e causa prejuízos decorrentes das paradas dos processos produtivos.
Prejuízos para as indústrias
Pesquisas revelam os prejuízos anuais que as indústrias sofrem devido à variação no fornecimento de energia. O tamanho do prejuízo varia de acordo com o tipo de indústria atingida. Infelizmente os dados sobre esses estragos são poucos no Brasil, mas é possível mensurar os impactos na economia americana, por exemplo.
Indústria de compressores: US$ 1,7 milhão por ano
Indústria automotiva: US$ 10 milhões por ano
Indústria de papel: US$ 91 milhões por ano
Há de se destacar ainda os impactos na Tecnologia da Informação. Mesmo com uma ampla variedade de geradores de energia disponíveis para a proteção de data centers e outros sistemas computacionais, 50% dos problemas com computadores e 33% das perdas de dados são causadas por problemas na rede elétrica.
Os afundamentos de tensão são considerados os principais responsáveis por problemas nos equipamentos industriais. Processos produtivos contínuos podem ser interrompidos, gerando bilhões de reais em prejuízos, especialmente devido ao tempo necessário para que os equipamentos voltem a funcionar. A cada afundamento de tensão é necessária a reinicialização do sistema, retomada da produção e a substituição dos equipamentos danificados.
Os afundamentos de tensão correspondem à 45% dos prejuízos provocados pela má qualidade no fornecimento de energia, seguido pela elevação de tensão (22%), desligamentos (14%) e surtos (10%).
Os prejuízos acarretados pela oscilação no fornecimento de energia podem ser causados por dois motivos: a oscilação não para a produção, mas afeta seu desempenho (perda de sincronismo, perda de torque, entupimento, mudança de posição de eletroválvulas); ou o equipamento para totalmente de funcionar após a oscilação.
Em qualquer dos casos a indústria precisa lidar com custos relacionados a reparos, perda de insumos, perda de produtos já fabricados ou em estoque, perda de matéria-prima estocada, vendas não realizadas, impactos na imagem e perda de clientes por causa das promessas de vendas não cumpridas, perda de informações armazenadas em data centers, custos com mão-de-obra extra, preparo das máquinas, limpeza de resíduos, reposição de ferramentas, reprogramação das atividades, nova aferição dos equipamentos de TI, dentre outros.
Os prejuízos são assustadores, mas o uso de uma rede de segurança, como os geradores de energia, pode minimizar os riscos e diminuir consideravelmente os episódios de blackouts e oscilações significativas.
Demanda e consumo
Não são apenas os imprevistos relacionados à qualidade da energia elétrica que causam prejuízos à indústria. Um aumento repentino na produção, que exija o funcionamento de mais equipamentos, pode causar um grande impacto na conta de energia. Isso porque as indústrias pagam uma multa pelo consumo superior à demanda contratada.
A demanda contratada é a potência ativa que as concessionárias precisam disponibilizar continuamente às indústrias. Essa demanda deve ser paga pela unidade consumidora mensalmente, independentemente de ter sido totalmente consumida ou não.
Caso a indústria tenha um consumo mais de 5% superior ao da demanda contratada, ela precisará pagar uma “tarifa de ultrapassagem”, encarecendo seus custos. Essa tarifa pode ser de três vezes o valor da tarifa de uso normal.
Nesses casos, quando houver um aumento de demanda, acompanhada por aumento de produção e de consumo de energia, o ideal é que a empresa opte pelo aluguel de geradores de energia, que podem complementar o fornecimento de energia da concessionária com preços muito menores.
Tipos de geradores industriais
Existe uma imensa diversidade de geradores para atender a todas as necessidades do setor industrial. Os geradores para uso industrial são pensados para atuação em condições desafiadoras, e suas potências vão de 10 kVA a 2500 kVA. Assim, é importante consultar um especialista que indicará os modelos com o melhor custo/benefício, de acordo com sua necessidade. Os geradores podem ser monofásicos ou trifásicos, de 120 volts a 480 volts. A indústria geralmente exige aparelhos de três fases.
Os geradores podem funcionar com diesel, gás natural ou gasolina. Geradores à diesel são bastante resistentes, com longa vida útil e baixos custos de manutenção. Um motor a diesel de 1800 rpm pode funcionar por até 30 mil horas sem precisar passar por manutenção. Já um gerador movido a gás natural pede manutenções a cada 6 mil a 10 mil horas de operação.
Já os geradores a gás possuem vantagens como facilidade de armazenamento e fornecimento de combustível, mas costumam ocupar mais espaço do que o gerador a diesel. Além disso, costumam ser mais caros.
Os geradores a gasolina são os mais baratos para aquisição inicial mas, ao mesmo tempo, são os que têm maior custo de manutenção. Isso porque a gasolina deteriora as peças do motor, diminuindo sua vida útil.
O armazenamento do combustível traz riscos de explosões e outros acidentes, já que tem potencial explosivo maior do que o do diesel. Além disso, o prazo de validade da gasolina é curto, inviabilizando seu armazenamento por longos períodos. Dessa forma, geradores à gasolina não costumam ser utilizados em plantas industriais.
Contate um especialista para determinar os melhores tipos de potência para sua fábrica.
Dicas de segurança
Por falar em especialistas, os cuidados com a segurança devem ser prioridade na hora de usar grupos geradores industriais. Os operadores devem sempre utilizar luvas e óculos de proteção, trabalhar em grupos e evitar usar roupas largas que possam ser puxadas pelas engrenagens.
Antes da instalação do gerador é preciso que uma equipe de especialistas faça uma inspeção no equipamento para garantir que tudo está em perfeito funcionamento. O gerador deve ser instalado em local bem ventilado e sobre uma estrutura ou piso à prova de enchentes e de choque elétrico. O gerador deve estar em local protegido mas, ao mesmo tempo, de fácil acesso.
Manutenção
A manutenção do equipamento deve ser feita regularmente e apenas com pessoal capacitado. Diariamente deve ser realizada uma inspeção geral, quando serão conferidas a existência de peças soltas, sinais de corrosão ou acúmulo de poeira.
Deve-se ainda garantir que o aquecedor de refrigerante está bem preso e sem sinais de desgaste. Por fim, é preciso checar o nível do óleo e do combustível, e o bom funcionamento da tubulação de ar.
Semanalmente deve-se inspecionar e, se necessário, limpar o filtro de ar, verificar a leitura da tensão flutuante sobre o carregador de bateria, ajustar a tensão e secar a água condensada no fundo do tanque de combustível (até que o diesel apareça). Os técnicos da empresa locadora podem ainda realizar outros tipos de manutenção levando em consideração a forma com que o aparelho vem sendo utilizado.
Algumas outras ações precisam ser feitas a cada 30 dias, como verificar a concentração do líquido de arrefecimento, checar se o cinto possui sinais de desgastes, inspecionar a carga da bateria de partida e examinar as conexões para folgas e corrosão.
Há ainda outras medidas que devem ser tomadas a cada seis meses. Elas incluem a mudança de óleo, troca do filtro de refrigerante, limpeza do cárter de respiro, checagem da mangueira do radiador e mudança do filtro de combustível.
Por fim, anualmente o gerador deve passar por uma limpeza completa do sistema de refrigeração.
Se os equipamentos de sua fábrica são alugados, as empresas locadoras farão as manutenções sem qualquer custo adicional. Caso os equipamentos sejam próprios, é importante estar atento à necessidade de desligamento do gerador para fazer manutenções mais aprofundadas.
Nesse caso é recomendado que a fábrica alugue outros geradores para substituir aqueles que estarão em manutenção. Assim não há riscos de paradas de produção caso haja falta de energia justamente naquele momento em que o gerador principal está parado.
Como escolher o gerador ideal para sua indústria
A primeira pergunta de quem está procurando um sistema de backup que proteja a indústria das variações de energia fornecidas pela concessionária é: “Qual é o gerador ideal para minha empresa?”.
Cuidados na escolha da locadora
O gerador ideal é aquele que atenda às necessidades e demandas da fábrica. A escolha errada pode deixar a fábrica ainda mais exposta a riscos, seja por conta de acidentes com o gerador ou por quebra de equipamentos e máquinas conectadas ao aparelho. Por isso é tão importante que o aluguel dos equipamentos seja feito apenas com empresas experientes e reconhecidas no mercado, com pessoal técnico capacitado.
Ao escolher a locadora, leve em consideração o tempo de atuação da empresa no mercado, a diversidade de soluções que a empresa possui e sua capacidade logística. Empresas que conseguem atuar fora do seu país de origem demonstram alto poder de mobilização e logística, o que pode ser crucial em uma situação urgente, como um aluguel inesperado de um gerador ou banco de carga.
É importante também que a locadora forneça assistência técnica 24 horas por dia, todos os dias da semana. Assim como sua produção não pode parar, seus geradores também não podem.
A empresa locadora precisa ser ambientalmente responsável. Os geradores precisam operar dentro das normas de controle de emissão de poluentes. A gestão e o descarte de poluentes devem ser feitos de maneira adequada, sob o risco de impactos negativos à imagem de sua marca.
Outra dica importante é verificar os tipos de serviços oferecidos. Empresas que contem com soluções para todos os tipos de necessidades da geração de energia são ótimas parceiras para o seu negócio.
Por fim, analise o tamanho dos clientes atendidos pela locadora. Grandes empresas (em tamanho e valor de mercado) costumam trabalhar apenas com os melhores fornecedores. Não custa lembrar que locadoras que atendem à padaria do bairro são diferentes de locadoras que entregam soluções para a Vale do Rio Doce ou CPFL Energia, por exemplo.
Veja agora as potências mais indicadas para cada segmento do mercado:
Telecomunicações: geradores de 10 kVA a 60 kVA
Construção civil: de 60 kVA a 130 kVA
Indústrias químicas e fábricas de peças eletrônicas: de 130 kVA a 270 kVA
Ao selecionar o modelo ideal, tenha em mente o regime de operação do gerador de energia. O regime pode ser standby, prime power ou base power.
O regime de operação standby é aquele em que o equipamento entra em operação apenas em caso de emergência, como falta de energia ou em momentos de oscilação. Geradores em standby não devem operar por mais de 300 horas por ano.
Já a operação prime power é ideal para trabalho em horário de ponta. Geradores em prime power não devem ultrapassar as mil horas de operação por ano. Por fim, o base power é o regime de operação contínua e ininterrupta, sem limites de horas de trabalho.
De modo geral, geradores de energia com potência de 150 kVA em standby possuem potência de 141 kVA em regime prime power e 122 kVA em regime base power.
Geradores de 180 kVA em standby têm potência de 168 kVA em prime power e 158 kVA em base power. Já os geradores de 260 kVA em standby têm potência de 240 kVA em prime power e 228 kVA em base power.
Os modelos têm injeção direta quatro tempos, turboalimentador e refrigeração à água. O gerador é síncrono, trifásico, com sistema brushless, quatro polos, isolamento classe H e regulador de tensão eletrônico incorporado. Possuem tensão de 220V, 380V e 440V em 60Hz; ou 380V e 400V em 50Hz.
Os equipamentos contam com painel de comando manual analógico com voltímetro, termômetro d'água, horímetro; e opção de partida e parada manual. Os tanques de combustíveis possuem 150 litros (para geradores dom potência de até 180 kVA) ou 200 litros (para motores 260 kVA) com kit de interligação na base.
Lembre-se que a indústria precisará, caso opte por geradores diesel, estocar combustível.
Geradores com potência de 150 kVA consomem 32,6 litros de diesel por hora em regime standby, 31,3 litros por hora em regime prime, e 29,3 litros por hora em regime base.
Aqueles com potência de 180 kVA consomem 36,7 l/h (standby), 35l/h (prime) e 32,9 l/h (base). Por fim, ainda usando os exemplos anteriores, geradores com 260 kVA consomem 59 litros por hora em standby, 52 litros por hora em prime, e 49 litros por hora em base.
O óleo lubrificante e seu respectivo filtro devem ser trocados a cada 250 horas ou seis meses de uso (o que ocorrer primeiro), bem como a água do sistema de arrefecimento. O sistema, por sinal, comporta até 33 litros de água, independentemente do modelo.
Varejo: de 270 a 370 kVA
Indústria de alimentos e bebidas: 370 a 500 kVA
Modelos de 375 kVA de potência (standby) geram 340 kVA de potência em regime prime. Pesam cerca de 2500 kg e consomem 72 litros de diesel por hora.
Já os modelos de 500 kVA em standby geram 455 kVA em prime, pesam mais de 3 toneladas e consomem 95 litros de diesel por hora.
Geradores para a indústria de alimentos e bebidas possuem motor diesel com injeção eletrônica quatro tempos, turboalimentado e pós-arrefecido por intercooler, refrigerado a água, cinco ou seis cilindros em linha, 24Vcc com alternador para carga de bateria, motor de partida e sistema de gerenciamento eletrônico, para controle e monitoração.
Modelos standard automáticos contam com partida automática no momento da falta de energia, retificador eletrônico automático para bateria de partida, sistema de pré-aquecimento; chave de transferência por contatores eletromagnéticos e proteção por fusíveis NH até 1.250A, quadro de comando tipo “Gemini” (montado junto ao gerador) e controlador micro processado. A capacidade do tanque de combustível é de 250 litros.
As indústrias podem optar por realizar paralelismo permanente com a rede e paralelismo entre máquinas de mesma potência.
Metalúrgicas, siderúrgicas e indústrias de cimento e vidro: 500 a 750 kVA
Modelos com potência de 700 kVA (635 em prime) pesam quase 4 mil quilos e consomem 134 litros de diesel por hora. As demais especificações são similares ao modelo de 500 kVA.
Mineradoras e refinarias: 750 a 1000 kVA
Geradores com potência de 750 kVA em standby (687 kVA em prime) possuem seis cilindros e pesam pouco mais de seis toneladas e consomem até 199 litros de diesel por hora.
Indústrias de automóveis: 1000 a 1500 kVA
Geradores cuja potência em standby é de 1500 kVA (1088 kVA em prime) possuem 18 cilindros e consomem 284 litros de diesel por hora.
Indústria do petróleo: 1500 a 2500 kVA
Geradores de 2500 kVA (2281 kVA em prime) pesam cerca de 16 toneladas e consomem 466 litros de diesel por hora.
Testes com bancos de cargas
Independentemente de qual seja o gerador escolhido, após cada manutenção do aparelho é recomendável que se realize o comissionamento do grupo gerador. Isso pode ser feito com bancos de carga.
Bancos de carga são equipamentos que asseguram o fornecimento contínuo de energia, para que sejam feitos testes nas máquinas e equipamentos que serão utilizados na linha de produção.
Eles podem ser utilizados para testar os geradores, transformadores de energia, conversores de frequência, sistemas UPS, baterias, painéis de distribuição, sistemas de ar-condicionado, chillers, sistemas de nobreak, células de combustível e quadros de transferência, dentre outros.
Os bancos de carga tornam possíveis os testes das fontes em potência total, sem o risco de interrupção de energia. Testar o sistema elétrico com carga real – além de ser perigoso – não é suficiente para atestar que as fontes estão 100% boas.
Uma fonte boa é a que está fornecendo 100% do que é proposto pelo fabricante. Se isso não ocorre, significa que há defeito, que pode ser progressivo e indicativo de que há uma degradação e possivelmente pane da máquina.
O comissionamento dos grupos geradores deve ser feito de modo que a carga para teste de carga brusca e resistência tenha um fator de potência similar ao fator de potência do gerador, conforme indicado pelo fabricante.
Se o fator de potência da carga não for igual ao valor nominal da placa de identificação, o sistema apresentará falhas ao tentar uma carga brusca de 0% a 100%.
A correta regulação dos geradores, com o uso dos bancos de carga, permitirá também que o gerador demande a quantidade correta de combustível, evitando desperdícios e a emissão de poluentes acima dos limites legais.
Apenas testes de banco de carga reativa podem verificar o verdadeiro desempenho do gerador ou regulador de tensão do grupo gerador. O regulador de tensão é o que permite que o gerador se recupere rapidamente de grandes mudanças de carga elétrica. É prudente realizar testes de banco de carga anualmente, para eliminar a maioria dos problemas futuros causados por negligência e subutilização da unidade.
Importante ressaltar que os testes semanais, em condições de carga leve, não permitem que os fluidos do motor alcancem a temperatura de operação apropriada. Os controles do sistema de resfriamento não serão totalmente utilizados em níveis adequados, impedindo que o refrigerante circule através de radiadores, o que pode provocar falhas decorrentes da inatividade do gerador.
Além disso, geradores de energia à diesel que operam por longos períodos em carga leve ou sem carga podem sofrer com o acúmulo de placas de sujeira do próprio combustível. Essas placas podem se acumular em locais como câmara de combustão, bocais do injetor, anéis de pistão, turbocompressor e sistema de escape. O teste de banco de carga incinera os depósitos acumulados e preserva a capacidade de saída do motor.
Está pronto para aumentar a eficiência de sua indústria? Se restou alguma dúvida, escreva para a gente nos comentários.
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