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motores e geradores

1. Tubo de press o V lvula Cilindro Elemento Pist o Cremalheira E Manga de regulagem Asa do pistao Mola de pistao Prato de mola Tucho de rolete Eixo de comando gt 7 Ressalto Bomba alimentadora D bito nulo Ponto morto inferior In cio de d bito D bito Fim de d bito Em d bito total Bicos injetores Normalmente instalados nos cabe otes tem a finalidade de prover o suprimento de combust vel pulverizado em forma de n voa A agulha do injetor se levanta no come o da inje o devido ao impacto da press o na linha de combust vel suprida pela bomba injetora Durante os intervalos de tempo entre as inje es se mant m fechado automaticamente pela a o de uma mola Uma pequena quantidade de combust vel utilizada para lubrificar e remover calor das partes m veis dos injetores retornada ao sistema de alimenta o de combust vel Os bicos injetores assim como as bombas s o fabricados para aplica es espec ficas e n o s o intercambi veis entre modelos diferentes de motores Em muitos casos um mesmo modelo de motor em decorr ncia de alguma evolu o introduzida na sua produ o utiliza um tipo de bico injetor at um determinado n mero de s rie e outro a partir de ent o sem que sejam intercambi veis entre si E necess rio ter aten o especial quando for o caso de substituir bicos ou bombas injetoras para que sejam utilizados os comp
2. 15 198 03 m h Se utiliz ssemos o gr fico da p gina anterior ter amos encontrado para 15 C de eleva o de temperatura admiss vel 40 m KVA h que multiplicados pela pot ncia do alternador 330 KVA com o fator de corre o 1 25 resultaria em 16 500 m h 8 4 1 3 CORRE O POR INFLU NCIA DAS CONDI ES ATMOSF RICAS Todos os c lculos de volume de ar tem por base o peso espec fico do ar de 1 291 kg m a 0 Ce 760 mm Hg e 60 de umidade relativa O peso espec fico reduzido em aproximadamente 0 045 kg m para cada eleva o da ordem de 10 C dentro da gama de temperaturas ocorrentes para este c lculo Para cada 10 mm Hg de redu o na press o do ar o peso espec fico reduzido em 0 015 kg m No caso de condi es atmosf ricas consideravelmente divergentes dos valores normais estas correla es devem ser levadas em conta mediante um coeficiente de corre o com o qual multiplicada a quantidade de ar V encontrada O coeficiente de corre o resultar do baco a seguir desde que a temperatura e a press o barom trica existente no local da instala o sejam conhecidas 580 60 610 Coeficiente de correc o da 50 quantidade de ar para 640 Pe 40 diferentes condi es 670 atmosf ricas a TD A linha ligando a 10 730 temperatura ambiente de 0 20 C press o de 610 mm 760 Hg encontra a linha de k 10 Temperatura 790 ambiente Press o barom trica em mm
3. A quantidade de ar de combust o s poder ser adicionada a demanda total de ar se ele for aspirado da sala das m quinas Para um c lculo aproximado das quantidades de ar de combust o 4 m CV h pode ser admitido para motores de aspira o natural e cerca de 4 5 m CV h para motores turbo alimentados A quantidade de ar de combust o por hora Pp m h A quantidade total de ar como segue V Vsta y Cs s y i em m h C y A ar y Cs y Cm pod poU Convers o de unidades kW CV kCal 1 kw 860 kcal h 632 kCal H 1 000 kCal h 1 575 CV 1 16 kW Exemplo de c lculo Pot ncia nominal do motor 400 HP turbo alimentado 400 x 1 014 405 6 CV Pot ncia do alternador 330 KVA cosO 0 8 0 92 tis 25 tj 40 Consumo espec fico de combust vel 180 g CV h Condi es atmosf ricas 25 C e 610 mm Hg C lculos Calor irradiado pelo motor 405 6 x 0 185 x 10 000 x 4 100 Qs 30 014 4 kCal h Calor devido perda do alternador 330 0 8 100 92 1 x 860 19 742 60 kCal h Quantidade total de calor a ser dissipada Qsta 49 757 kCal h Ar de combust o 405 6 x 4 5 V 1 822 5 m h Coeficiente de corre o k 1 25 vide corre o das condi es atmosf ricas Quantidade total de ar necess rio V 1 822 5 49 757 x 1 25 0 31 x 15 gt
4. H casos em que o grupo gerador foi fabricado sob encomenda e o acoplamento empregado foi objeto de estudo e c lculo de vibra es torsionais como por exemplo um grupo gerador de uso naval classificado Quando for este o caso a substitui o do acoplamento se necess ria somente dever ser feita por outro id ntico 8 2 N VEIS DE RU DO S o quatro as fontes de ru dos no grupo Diesel gerador a Ru dos mec nicos Nas varia es r pidas de press o as frequ ncias pr prias s o levadas ao encontro da velocidade de deforma o dos componentes sujeitos a essas press es Os excitadores mais importantes s o as engrenagens de distribui o dos movimentos as v lvulas e seus mecanismos de acionamento os mbolos a bomba injetora os mancais da rvore de manivelas ao suportar oscila es cr ticas a reverbera o da base e de pontos de contato e ainda as provenientes da for as de in rcia livres do acionamento da rvore de manivelas que excitam as partes do motor ou s o transmitidas base ou chassis b Ru dos da combust o s o causados pelo r pido aumento da press o na c mara de combust o ou vibra es de press o provocadas por combust o an mala batidas etc A frequ ncia de 0 5 at 2 5 kHz no primeiro caso ou 5 at 10 kHz no segundo Estes ru dos se tornam mais desagrad veis quando os ru dos mec nicos s o atenuados Ru dos por varia o de carga s o provocados pela pulsa
5. MOTORES GERADORES PRINC PIOS DE FUNCIONAMENTO INSTALA O OPERA O E MANUTEN O DE GRUPOS DIESEL GERADORES 1 MOTORES DIESEL S o m quinas t rmicas alternativas de combust o interna destinadas ao suprimento de energia mec nica ou for a motriz de acionamento O nome devido a Rudolf Diesel que desenvolveu o primeiro motor em Augsburgh Alemanha no per odo de 1893 a 1898 Segundo sua aplica o s o classificados em 4 tipos b sicos ESTACION RIOS Destinados ao acionamento de m quinas estacion rias tais como Geradores m quinas de solda bombas ou outras m quinas que operam em rota o constante INDUSTRIAIS Destinados ao acionamento de m quinas de constru o civil tais como tratores carregadeiras guindastes compressores de ar m quinas de minera o ve culos de opera o fora de estrada acionamento de sistemas hidrost ticos e outras aplica es onde se exijam caracter sticas especiais espec ficas do acionador VEICULARES Destinados ao acionamento de ve culos de transporte em geral tais como caminh es e nibus MAR TIMOS Destinados propuls o de barcos e m quinas de uso naval Conforme o tipo de servi o e o regime de trabalho da embarca o existe uma vasta gama de modelos com caracter sticas apropriadas conforme o uso Laser trabalho comercial leve pesado m dio cont nuo e cont nuo Al m dos segmentos de aplica es os motores Diesel podem ser classificados p
6. opel LIVE op mam edue 1 Estator e tampa com bobinas de campo da Rotor com ventilador induzido da excitatriz excitariz e ponte retificadora na extremidade do eixo Mecanicamente o alternador constitu do por duas partes principais uma fixa que a carca a onde se encontram os p s de fixa o e a outra m vel girante A parte fixa cnamamos estator e a parte m vel cnamamos rotor Eletricamente tamb m s o duas partes principais Uma delas respons vel pelo campo magn tico onde est o localizados os p los do alternador que chamamos de campo ou indutor A outra parte onde aparece a for a eletromotriz a qual chamamos de induzido O posicionamento do campo e do induzido d o origem a dois tipos de m quinas diferentes Quando o campo est localizado no estator temos o que chamamos de m quina de p los fixos ou de p los externos e ao contr rio quando o campo se encontra no rotor temos o que chamamos de m quina de p los girantes ou de p los internos As m quinas de p los fixos s o pouco utilizadas devido ao inconveniente da necessidade de escovas para retirar a energia gerada As m quinas de p los girantes s o as mais utilizados por permitirem a retirada da energia diretamente dos terminais das bobinas Segundo tipo de aplica o os alternadores s o constru dos com caracter sticas especiais para atender os diversos segmentos a que se destinam com diferen as de forma construtiva is
7. Quando a montagem do tipo monobloco o conjunto motor gerador assentado sobre coxins de borracha Neste caso uma liga o de aterramento entre o conjunto e a base deve ser prevista 7 COMPONENTES DE SUPERVIS O E CONTROLE Os grupos Diesel geradores trabalham sem a supervis o constante dos operadores fornecendo energia el trica aos consumidores e automaticamente corrigindo a tens o e a frequ ncia fornecidas A press o do leo lubrificante a temperatura da gua de refrigera o sendo reguladas pelas v lvulas reguladora de press o e termost tica como visto anteriormente Se ocorrer uma defici ncia de funcionamento nos sistemas de lubrifica o ou de refrigera o motor Diesel poder sofrer s rias avarias antes que seja poss vel uma interven o do operador Para prevenir estas falhas os motores Diesel para aplica o em grupos geradores s o dotados de sistemas de prote o que dependendo das especifica es do cliente incluem a b c d e f 9 h k Pressostato do leo lubrificante tem a finalidade comandar a parada do motor Diesel quando a press o do leo lubrificante cai abaixo de um valor predeterminado Em algumas aplica es utilizam se dois pressostatos ou sensores de press o sendo um para alarme quando a press o do leo atinge determinado valor e o outro para comandar a parada calibrado para um valor imediatamente abaixo Termostato para a gua de
8. es internacionais como a EPA nos Estados Unidos o CONAMA do Brasil e outras entidades vem estabelecendo padr es para controle dos n veis de emiss es desses poluentes e se considerarmos os milh es de motores que existem no planeta emitindo milh es de toneladas desses produtos diariamente veremos que realmente existem motivos para preocupa es Para os autom veis na Europa j obrigat rio o uso de catalisadores e no Brasil essa obriga o ser estabelecida em futuro pr ximo Os DETRAN j est o equipados com os equipamentos de medi o de emiss es e a partir do pr ximo ano n o mais ser o licenciados ve culos com altos n veis de emiss es Os motores Diesel produzidos atualmente necessitam atender a limites estabelecidos em normas internacionais sendo esses limites periodicamente reduzidos a fim de obrigar os fabricantes a desenvolverem motores capazes de produzirem pot ncia com o m ximo aproveitamento do combust vel e o m nimo de emiss es Como ilustra o vide abaixo tabela de emiss es de um motor Diesel novo em boas condi es de opera o e aprovado em testes de emiss es HC Hidrocarbonetos n o queimados 2 40 NO Oxidos de Nitrog nio como N2 11 49 Co Mon xido de Carbono 0 40 PM Material particulado 0 50 SO Anidrido Sulfuroso 0 62 CO G s Carb nico 510 N gt Nitrog nio 3 400 O Oxig nio 490 H O Vapor d gua 180 Os valores s o expressos em gramas HPh 2 4 4 ENERGIA T RMICA DO COM
9. lubrifica o pelo pr prio leo Diesel a presen a de gua os danifica imediatamente Al m de gua todo leo Diesel tem um certo teor de enxofre que n o pode ser removido do qual resulta ap s a combust o compostos nocivos sa de S o as seguintes as caracter sticas e especifica es para leo Diesel adequado PROPRIEDADE ESPECIFICA O M TODO DE TESTE EM LABORAT RIO Viscosidade ASTM D 445 1 3 a 5 8 CentiStoke a 40 C No m nimo 40 exceto clima frio e servi o GAS ASTM D 613 em marcha lenta por per odos prolongados quando ser necess rio numero mais elevado ASTM D 129 Teor de Enxofre deve exceder 1 0 em peso ou 1552 Teor de gua e sedimentos Res duos de carbono ASTM D 1796 deve exceder 0 1 em peso deve exceder 0 25 em peso em 10 de res duos ou D 189 52 C 125 F m nimo Algumas sociedades Ponto de fulgor ASTM D 93 classificadoras exigem ponto de fulgor mais elevado 12 C abaixo da temperatura esperada de Ponto de N voa ASTM D 97 opera o Corros o por enxofre ativo ASTM D 130 N o deve exceder o n 2 ap s 3 horas a 50 sobre l mina de cobre Teor de cinzas ASTM D 482 N o deve exceder a 0 02 em peso Destilac o ASTM D 86 A curva de destila o deve ser suave e cont nua 98 do combust vel deve evaporar abaixo de 360 C Todo o combust vel deve evaporar abaixo de 385 Os hidrocarbonetos n o car
10. o de um grupo gerador Na maioria das vezes o grupo gerador de prateleira oferecido pelo fornecedor n o a melhor solu o Para o dimensionamento correto do grupo gerador algumas perguntas devem ser respondidas antecipadamente tais como a Qual o tipo de carga ilumina o motores de indu o fornos canteiro de obras retificadores de corrente equipamentos de telecomunica es b Qual o local de servico mar terra ambientes com atmosfera explosiva C Quais as caracter sticas do local temperatura ambiente dominante altitude n vel de contamina o do ar por part culas s lidas d Qual o regime de o grupo gerador a nica fonte de energia el trica E reserva da rede local ou de outro grupo gerador Quantas horas de opera o por dia e Quanto tempo os consumidores podem ficar desligados f Quais os riscos envolvidos no caso de uma interrup o do fornecimento de energia por defeito no equipamento Uma vez definidas as necessidades o momento de calcular a pot ncia do grupo gerador 4 1 DETERMINA O DA POT NCIA Depois de definidas as caracter sticas da aplica o o mais importante determinar a pot ncia do grupo gerador Ao mesmo tempo deve se considerar a conveni ncia da subdivis o da pot ncia total requerida em v rios grupos geradores de menor porte Os fatores determinantes do tamanho do grupo gerador s o Soma das pot ncias de todos os
11. o do fluxo no sistema de suc o e de descarga Os amortecedores de ru do n o oferecem muita resist ncia ao fluxo cont nuo mas amortecem os picos das pulsa es O filtro de ar amortece os pulsos da admiss o e o silencioso de escape amortece os pulsos da descarga dos gases As restri es m ximas admiss veis s o de x 200 mm de coluna d gua para o filtro de ar e de 1 500 mm de coluna d gua para o silencioso de escape motores de aspira o natural O silencioso deve ter volume de 4 a 6 vezes a cilindrada do motor Para motores turbo alimentados a restri o m xima da descarga n o deve ultrapassar 400 mm de coluna d gua d Ru do dos ventiladores ou ventoinhas o ventilador do alternador aliado ao movimento do rotor bem como o ventilador do radiador do motor Diesel e ainda nos motores turbo alimentados o ru do dos rotores do turbo alimentador que se agu am com o aumento da carga O n vel de ru do a sete metros de dist ncia do grupo gerador chega a 95 dB Os recursos dispon veis para amortecimento desses ru dos s o poucos dada a dificuldade de se lidar com uma gama de frequ ncias e intensidade variadas A solu o mais adotada o enclausuramento do equipamento em container com as paredes revestidas com material atenuador o que possibilita uma redu o do n vel de ru do para at 75 dB Esta provid ncia implica no dimensionamento adequado das passagens para o fluxo de ar de alimenta o do motor Diesel e
12. para a refrigera o do radiador e do alternador para n o incorrer em perda de pot ncia ou possibilidade de superaquecimento Quando a aplica o assim o exigir podem ser adquiridos grupos geradores silenciados montados em containeres com tratamento ac stico para n veis de ru do abaixo de 75 dB 8 3 TANQUE DE COMBUST VEL Deve ter indicador externo de n vel tubo de respiro para equil brio da press o interna atmosfera boca de enchimento com tampa separador de gua e borra com dispositivo de drenagem total pescador com filtro de tela com a admiss o posicionada 50 mm acima da parte mais baixa do fundo conex o para retorno de combust vel e capacidade adequada ao consumo do motor Diesel Pode ser constru do em chapa de a o P V alum nio fibra de vidro ou a o inoxid vel conforme as necessidades do cliente Usualmente utilizam se tanques de chapa de a o carbono soldada Neste caso recomenda se o tratamento da chapa com decapagem e pintura externa ep xi preferencialmente N o pintar o tanque internamente Para a preserva o das superf cies internas contra corros o a melhor pr tica manter as paredes tratadas com leo imperme vel gua enquanto o tanque n o estiver em servi o recomend vel ainda que o tanque tenha uma escotilha ou tampa de visita que permita sua limpeza interna O respiro deve ser feito de forma que impe a a penetra o de gua e evite o risco de inc ndio quando o
13. por aspira o autom tica da mistura ar combust vel nos motores Otto ou apenas ar motor Diesel Na maioria dos motores Diesel modernos uma ventoinha empurra a carga para o cilindro turbocompress o No segundo tempo ocorre a compress o com o pist o em movimento ascendente Pouco antes do pist o completar o curso ocorre a igni o por meio de dispositivo adequado no motor Otto ou a auto igni o no motor Diesel No Terceiro tempo com o pist o em movimento descendente temos a igni o com a expans o dos gases e transfer ncia de energia ao pist o tempo motor No quarto tempo pist o em movimento ascendente empurra os gases de escape para atmosfera Durante os quatro tempos ou duas rota es transmitiu se trabalho ao pist o s uma vez Para fazer com que as v lvulas de admiss o e escapamento funcionem corretamente abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos a rvore de comando de v lvulas ou eixo de cames gira a meia rota o do motor completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos Curso de Compress o Pot ncia Escapamento Motor de quatro tempos 2 3 MOTOR DE DOIS TEMPOS O ciclo motor abrange apenas uma rota o da rvore de manivelas ou seja dois cursos do pist o A exaust o e a admiss o n o se verificam e s o substitu das por 1 pela expans o dos gases residuais atrav s da abertura da v lvula de escape ao fim do curso do pist o 2
14. INDU O Al m da determinac o da pot ncia nominal deve se observar que a partida de motores assincronos sobretudo motores com rotor em curto circuito resulta em maiores correntes de partida incrementadas com elevada percentagem de corrente reativa que pode superar a 6 vezes a corrente nominal As altas correntes de partida absorvidas pelos motores de rotor em curto circuito podem ser absorvidas por alternadores superdimensionados ou dotados de sistema especial de excitac o recomend vel a ligac o escalonada dos motores el tricos iniciando pelos de maior pot ncia Os motores el tricos s o constru dos obedecendo normas segundo o uso a que se destinam que os padronizam conforme definicdes da NEMA ou da ABNT Dever constar na plaqueta de identificac o a letra correspondente ao seu padr o construtivo A NEMA define os c digos de letras conforme a tabela abaixo Letra C digo KVA que o motor necessita para partida direta por KVA 0 00 a 3 14 B 3 15 a 3 54 3 55 a 3 99 Para ABNT 5 c digos s o definidos conforme a tabela seguinte ME Corrente de partida direta Motores com enrolamento tipo gaiola B 380a6 00xiy D NORMAL 380a6 00xiy comum encontrarmos motores com corrente de partida igual a 7 ou 8 vezes a corrente nominal Por m para os motores de produ o seriada normalmente encontrados no mercado a corrente de partida situa se entre 5 5 e 7 00 vez
15. Substitui o da exaust o pelo percurso com ar pouco comprimido Os gases s o expulsos pela a o da press o pr pria 3 Depois do fechamento da v lvula o ar que ainda permanece no cilindro servir combust o a exaust o tamb m pode ser feita por v lvulas adicionais 4 O curso motor reduzido O g s de exaust o que permanece na c mara introduzido no momento oportuno nos motores de carbura o s usados em m quinas pequenas o g s de exaust o j apresenta a mistura em forma de neblina Vantagens O motor de dois tempos com o mesmo dimensionamento e rpm d uma maior pot ncia que o motor de quatro tempos e o torque mais uniforme Faltam os rg os de distribui o dos cilindros substitu dos pelos pist es combinados com as fendas de escape e combust o assim como as de carga Desvantagens Al m das bombas especiais de exaust o e de carga com menor poder calor fico e consumo de combust vel relativamente elevado carga calor fica consideravelmente mais elevada que num motor de quatro tempos de igual dimensionamento X Compress o Pot ncia Escapamento Motor de dois Tempos 2 4 COMBUST O NO MOTOR DIESEL e Processo por inje o O g s de combust o aspirado ou induzido sob press o t o comprimido temperatura entre 550 e 600 C que se d a auto igni o Uma parte do combust vel injetado em primeiro lugar queima rapidamente e o que injetado em seguida em
16. ao exterior 5 2 NUMERO DE FASES Pode se ainda distinguir os alternadores segundo o numero de fases que no caso presente s o Alternadores monof sicos S o aqueles que possuem as bobinas do enrolamento induzido de tal forma que a tens o de sa da obtida em dois pontos terminais Alternadores trif sicos Possuem tr s grupos independentes de bobinas montadas defasadas em 120 entre si sendo ligadas de tal maneira que podemos ter tr s ou quatro pontos de liga o para os consumidores Em geral cada grupo independente de bobinas tem duas bobinas separadas para permitir que com o fechamento das liga es externas se obtenha valores diferentes de tens o como veremos adiante O tipo de fechamento normalmente utilizado o estrela com neutro acess vel onde existe um ponto de liga o para cada fase mais um ponto denominado neutro que constitu do pelo fechamento das extremidades das bobinas A tens o entre os tr s pontos terminais de cada fase sempre a mesma que deve corresponder ao tipo de fechamento escolhido A tens o medida entre cada fase e o neutro menor sendo numericamente igual ao valor da tens o entre fases dividida pela raiz quadrada de 3 O neutro para ser ligado ao aterramento da instala o el trica local No sistema trif sico ligado a carga equilibrada n o deve haver circula o de corrente pelo condutor neutro o que na pr tica resulta muito dif cil raz o pela qual os alt
17. bomba Trocador de calor do leo lubrificante Filtro s de fluxo integral e de desvio e Acess rios tais como sensores de press o pressostatos e man metro Sistema de lubrifica o c rter de leo b pescador com filtro de tela c bomba d linha de press o e v lvula para limita o da press o f filtro de fluxo total g linha de deriva o bypass para o filtro auxiliar h indicador de press o ou comutador de seguran a trocador de calor e k linha para o motor Sistema de Lubrifica o do motor Cummins S rie N NT NTA 855 Bomba de leo Para o arrefecedor de leo Saindo do arrefecedor de leo Bico pulverizador de arrefecimento do pist o Galeria principal de leo Buchas da rvore de comando Lubrifica o para a parte superior do motor Mancais principais Passagem para lubrifica o das bielas 10 Linha sinalizadora da press o do leo na galeria principal ado ne ren DOON SENDO 2 5 1 FILTROS Os filtros na maioria dos casos s o do tipo cartucho de papel descart vel e devem ser substitu dos a cada troca do leo lubrificante nos per odos recomendados pelo fabricante do motor Atualmente o tipo mais utilizado o spin on atarrachante O filtro de fluxo integral dotado de uma v lvula acionada por press o diferencial que em caso de entupimento do elemento abre se deixando circular o leo sem filtrar n o permitindo que o
18. compress o 2 1 DEFINI ES A nomenclatura utilizada pelos fabricantes de motores normalmente encontrada na documenta o t cnica relacionada obedece a nota o adotada pela norma DIN 1940 Existem normas americanas derivadas das normas DIN que adotam notag es ligeiramente diferenciadas por m com os mesmos significados Nota o Nomenclatura D DI METRO DO Defini o Di metro interno do Cilindro CILINDRO CURSO DO Dist ncia percorrida pelo pist o entre os extremos do 5 PIST O cilindro definidos como Ponto Morto Superior PMS e Ponto Morto Inferior PMI CURSO Rela o entre o curso e o di metro do pist o Os s D motores rela o curso di metro 1 s o DI METRO denominados motores quadrados ROTACAO N mero de revolu es por minuto da rvore de manivelas Cm VELOCIDADE Velocidade m dia do Pist o 2 s n 60 s n 30 A REA DO PIST O Superf cie eficaz do Pist o OD 4 E a pot ncia til gerada pelo motor para sua opera o e POT NCIA TIL seus equipamentos auxiliares assim como bombas de combust vel e de gua ventilador compressor etc N MERO DE a TN 2 CILINDROS Quantidade de cilindros de disp e o motor VOLUME DO a B Vn CILINDRO Volume do cilindro As VOLUME DA Vc C MARA Volume da c mara de compress o VOLUME DE ET E VA COMBUST O Volume total de um cilindro Vp Vc CILINDRADA as 3 TOTAL Volume total de todos os cilindros d
19. de leo Diesel Em fun o dos consumidores de energia el trica a que se destinam os grupos geradores s o constru dos com caracter sticas especiais que os tornam apropriados para diversas aplica es S o muitos os fatores a serem considerados antes da aquisi o do equipamento adequado Os fornecedores de grupos geradores tendem a padronizar os seus produtos evitando os fornecimentos especiais sob encomenda o que na pr tica invi vel pois h situa es em que alguns requisitos do ambiente e dos consumidores n o podem deixar de ser atendidos E o caso por exemplo dos equipamentos de telecomunica es que necessitam de tens o e frequ ncia sem oscila es com baixos fatores de interfer ncia que somente se consegue em grupos geradores com alternadores especialmente fabricados para esta finalidade Outro exemplo s o os grupos geradores para uso naval fabricados sob fiscaliza o das sociedades classificadoras que em tudo diferem do que seria considerado um grupo gerador de uso industrial Outros fatores como n vel de ru do capacidade de operar em paralelo com outro grupo ou com a rede local tempo de partida capacidade de partida e parada autom tica telemetria e controle remoto durabilidade estendida do leo lubrificante em muitos casos s o exig ncias inerentes aos consumidores a serem atendidas pelo equipamento Em todas as situa es uma avalia o criteriosa deve ser feita como parte do projeto da instala
20. energia nas linhas A corrente cont nua que n o sendo considerada neste trabalho ser utilizada t o somente em casos especiais Todavia o suprimento de corrente alternada trif sica diferente nos diversos pa ses do mundo Na Europa Ocidental prevalecem redes de corrente trif sicas com 380 220 V e frequ ncia de 50 Hz enquanto que na Am rica do Norte o normal 60 Hz Muitos pa ses da Am rica do Sul utilizam 230 133 V e 60 Hz Mas h ainda outras tens es e frequ ncias O Brasil at a d cada de 60 utilizava a frequ ncia de 50 Hz Atualmente embora a frequ ncia seja padronizada em 60 Hz h regi es que utilizam a rede p blica em 220 127 V e outras em 380 220 V como Bras lia para citar um exemplo A determina o de tens o e frequ ncia necess rias aos consumidores portanto um fator imprescind vel Enquanto a tens o importante apenas para o projeto do gerador a velocidade de rota o do grupo a ser escolhida depender essencialmente da frequ ncia 5 ALTERNADOR Denominamos alternador ao gerador de corrente alternada assim como denominamos d namo ao gerador de corrente cont nua Os geradores s o m quinas destinadas a converter energia mec nica em energia el trica A transforma o de energia nos geradores fundamenta se no princ pio f sico conhecido como Lei de Lenz Esta lei afirma que quando existe indu o magn tica a dire o da for a eletromotriz induzida tal que o campo
21. escapar o ar durante o abastecimento e prato da v lvula lado frio f enchimento de cera g veda o de borracha o curso da v lvula depende da varia o de volume do material el stico cera durante a fus o ou solidifica o TAMPA DO RADIADOR COM V LVULAS DE SOBRE PRESSAO E DE DEPRESSAO v lvula de sobre press o b molas de tubo de descarga d v lvula de depress o e tampa ty 2 6 1 GUA DE REFRIGERAC O A gua do sistema de refrigerac o do motor deve ser limpa e livre de agentes qu micos corrosivos tais como cloretos sulfatos e cidos A gua deve ser mantida levemente alcalina com o valor do PH em torno de 8 0 a 9 5 Qualquer gua pot vel que se considera boa para beber pode ser tratada para ser usada no motor tratamento da gua consiste na adi o de agentes qu micos inibidores de em quantidade conveniente geralmente por meio de um filtro instalado no sistema conforme recomendado pelo fabricante A qualidade da gua interfere no desempenho do motor por m a utiliza o de gua inadequada a longo prazo pode resultar em danos irrepar veis A forma o de dep sitos s lidos de sais minerais produzidos por gua com elevado grau de dureza que obstruem as passagens provocando restri es e dificultando a troca de calor s o bastante frequentes Agua muito cida pode causar corros o eletrol tica entre materiais diferentes O tratamento pr v
22. exemplo devido a altas correntes de partida de motores el tricos As pot ncias acima definidas ser o consideradas pot ncias teis se todos os dispositivos auxiliares necess rios opera o do motor por exemplo bomba injetora ventilador e bomba d gua estiverem sendo acionados pelo pr prio motor A norma brasileira NBR 06396 n o somente estabelece os conceitos de pot ncia e consumo de motores de combust o interna mas indica tamb m como as pot ncias e os consumos de combust veis devem ser convertidos para condi es atmosf ricas particulares As normas DIN e ABNT tomam como padr o as mesmas condi es atmosf ricas isto uma press o barom trica de 76 mm Hg equivalente a uma altitude de cerca de 270 m acima do n vel do mar temperatura ambiente de 20 C e umidade relativa do ar de 60 H entretanto uma diferen a fundamental entre as normas DIN e ABNT que necess rio ressalvar a defini o dos acess rios que devem ser acionados pelo motor e cujo consumo de pot ncia n o deve ser calculado como pot ncia efetiva do motor difere de uma norma para a outra A norma ABNT mais rigorosa e prev que por exemplo a pot ncia de acionamento da bomba centr fuga e do ventilador dever o ser descontadas ao definir a pot ncia de um motor industrial normalmente equipado com estes acess rios As normas americanas estabelecem as condi es atmosf ricas padr o de acordo com 1503046 em 29 61 in Hg de press
23. magn tico dela resultante tende a parar o movimento que produz a for a eletromotriz Os alternadores pertencem a categoria das m quinas s ncronas isto m quinas cuja rota o diretamente relacionada ao n mero de p los magn ticos e a frequ ncia da for a eletromotriz N o h basicamente diferen as construtivas entre um alternador e um motor s ncrono podendo um substituir o outro sem preju zo de desempenho Assim um alternador quando tem seu eixo acionado por um motor produz energia el trica nos terminais e ao contr rio recebendo energia el trica nos seus terminais produz energia mec nica na ponta do eixo com o mesmo rendimento A indu o magn tica ocorre sempre que h movimento relativo entre um condutor e um campo magn tico Um gerador elementar seria aquele constitu do por uma bobina que gira entre os p los de um m como na figura GERADOR ELEMENTAR Uma espira de fio girando em um campo magn tico forma um gerador elementar que ligado ao circuito externo por meio dos an is coletores SA DA DO GERADOR ELEMENTAR A for a eletromotriz e a corrente de um gerador elementar mudam de dire o cada vez que a espira gira 180 A tens o de sa da deste gerador alternada E um ALTERNADOR O campo magn tico da figura acima constitu do por m s naturais Para que seja poss vel controlar tens o e corrente em um alternador o campo magn tico produzido por m s artificiais f
24. maior pot ncia efetiva garantida pelo fabricante que ser fornecida sob regime de velocidade conforme sua aplica o durante 24 horas di rias sem sofrer desgaste anormal e perda de desempenho A ajustagem dessa pot ncia no motor permite ainda uma sobrecarga Esta ajustagem recomendada para grupos geradores A quantidade de inje o do combust vel bloqueada na bomba injetora para que uma sobrecarga em geral 10 da pot ncia efetiva continua do motor Diesel esteja dispon vel para a acelera o tal como requerido em caso de aplica o s bita de plena carga el trica e Pot ncia efetiva cont nua limitada correspondente a DIN 6270 B a maior pot ncia efetiva garantida pelo fabricante e que ser fornecida sob regime de velocidade angular especificado conforme sua aplica o continuamente durante um tempo limitado ou intermitentemente sob indica o do fabricante sem sofrer desgaste anormal e perda de desempenho A ajustagem dessa pot ncia no motor n o permite uma sobrecarga Como esta pot ncia para liga o de plena carga do consumidor n o possui reserva suficiente para o processo de recupera o do governador de rpm em princ pio ela n o deveria ser utilizada para grupos geradores Caso contr rio grandes quedas de velocidade em que em casos extremos a velocidade normal n o mais possa ser alcan ada tem que ser previstas para o caso de uma aplica o s bita da carga no limite de pot ncia por
25. motor trabalhe sem circula o de lubrificante Nem sempre vantajoso utilizar o elemento de filtro mais barato Aparentemente todos os elementos de filtro dispon veis no mercado e s o muitos s o iguais Entretanto h diferen as impercept veis que devem ser consideradas Como n o poss vel para o consumidor fazer testes de qualidade dos filtros aplicados nos motores que utiliza recomend vel que se adquiram somente elementos de filtro que sejam homologados pelos fabricantes de motores os quais j efetuarem os testes de qualidade apropriados S o conhecidos como marcas de primeira linha e em geral equipam motores que saem da linha de montagem 2 5 2 TROCADOR DE CALOR O trocador de calor ou radiador de leo tem a finalidade de transferir calor do leo lubrificante cuja temperatura n o pode ser superior a 130 C para o meio refrigerante utilizado no motor Nos motores refrigerados a ar o trocador de calor instalado na corrente de ar A transfer ncia de calor para o refrigerante de aproximadamente 50 Kcal CVh para os motores refrigerados a gua e de 100 Kcal CVh nos motores com refrigera o a ar 2 5 3 LEO LUBRIFICANTE O leo lubrificante est para o motor assim como o sangue est para o homem Gra as ao desenvolvimento da tecnologia de produ o de lubrificantes poss vel atualmente triplicar a vida til dos motores pela simples utiliza o do lubrificante adequado para o tipo de s
26. o barom trica equivalente a uma altitude de 300 ft acima do n vel do mar e adotam o mesmo conceito de sobrecarga de 10 como nas normas DIN Para os motores Diesel estacion rios destinados a aplica o em grupos geradores estabelecem regimes de opera o considerando fatores de carga e definem tr s regimes de trabalho Stand by Prime Power e Continuous O regime Stand by o que definimos como emerg ncia e estabelecido sobre a pot ncia efetiva cont nua limitada o regime Prime Power o que chamamos de cont nuo e estabelecido sobre a pot ncia efetiva cont nua n o limitada e o Continuous um regime definido como sendo uma pot ncia em que o motor pode operar 24 horas por dia com carga constante Embora as normas recomendem contr rio todos os montadores de grupos geradores especificam seus produtos pela pot ncia intermitente ou de emerg ncia pot ncia efetiva cont nua limitada Se o usu rio pretender adquirir um grupo gerador deve conhecer bem suas necessidades e especificar de forma clara o regime de opera o Na maioria dos casos os grupos geradores s o de emerg ncia por m quando solicitados a operar na aus ncia do suprimento de energia da rede el trica local devem atender os consumidores pelo tempo que for necess rio suprindo a energia que for exigida A pot ncia que definimos como efetiva cont nua n o limitada permite um regime de trabalho com possibilidade de sobrecarga de 10 durante uma hora e
27. quadro de comando conforme necessidade 8 INSTALA O Na maioria dos casos n o h necessidade de funda es especiais para suportar o grupo gerador Entretanto em qualquer situa o necess rio avaliar o peso do conjunto e as frequ ncias envolvidas para verificar a necessidade de refor o adicional para o piso ou estruturas Por exemplo para a instala o do equipamento sobre a laje de um pavimento elevado de um pr dio esses valores devem ser considerados pelo calculista da edifica o Uma maneira pr tica de avaliar a resist ncia das funda es para suportar o peso isolar vibra es e assegurar o alinhamento do conjunto calculando a espessura da base de concreto armado necess ria para o equipamento considerando que o peso da base deve ser igual ao peso do Grupo Gerador 7182 1 espessura da base de concreto P Peso total do grupo gerador kg 7182 Densidade do concreto kg m largura da m e Comprimento da Os valores de e de devem ser os da base do grupo gerador acrescidos de 12 0 30 cm para cada lado Se o grupo gerador utiliza amortecedores de vibra o Vibra Stop por exemplo considerar o peso da base igual ao do grupo gerador Multiplicar pela unidade o valor de e encontrado Multiplicar o valor de e calculado por 1 25 quando n o utilizar amortecedores de vibra o e por 2 quando se tratar de grupos g
28. tanque estiver muito cheio Para evitar fa scas provocadas por eletricidade est tica a conex o de enchimento e o tanque de combust vel devem ser aterrados Em instala es com v rios motores o sistema de combust vel deve ser dividido pelo menos em dois grupos independentes para evitar que uma tubula o com defeito afete o funcionamento de todos os motores Para a liga o do tanque de combust vel ao filtro no motor Diesel deve se evitar a utiliza o de tubos galvanizados dada a possibilidade de desprendimento ao longo do tempo de part culas met licas Os di metros dos tubos em fun o de comprimento e n mero de curvas deve atender s recomenda es do fabricante do motor quanto a vaz o e press o de combust vel A conex o entre a tubula o e o filtro de combust vel junto ao motor deve ser flex vel preferencialmente por mangueira com conex o girat ria o mais reta poss vel para evitar estrangulamento Sempre que poss vel deve se instalar um filtro separador de gua na linha de alimenta o de combust vel entre o tanque e a bomba o qual deve ser drenado diariamente Este filtro n o substitui o que necess rio manter na entrada da bomba injetora A press o est tica do combust vel em rela o bomba injetora tamb m deve atender s recomenda es do fabricante do motor Para os motores Cummins equipados com bomba PT por exemplo o n vel m ximo do tanque n o pode ultrapassar a altura dos c
29. tico uma bobina enrolada sobre um n cleo ferromagn tico e instalado na carca a do volante com a proximidade adequada dos dentes da cremalheira Com o motor em funcionamento cada dente da cremalheira ao passar pr ximo ao pick up magn tico induz um pulso de corrente el trica que captado pelo regulador A quantidade de pulsos por segundo frequ ncia comparada pelo regulador com o valor padr o ajustado Se houver diferen a o regulador altera o fluxo de corrente enviada para o atuador que efetua as corre es do d bito de combust vel para mais ou para menos conforme necessidade H atuadores que trabalham ligados haste de acelera o da bomba injetora como nos governadores hidr ulicos e outros que s o instalados no interior da bomba e atuam diretamente sobre o fluxo de combust vel Os atuadores externos mais conhecidos s o os fabricados pela Woodward governadores modelo EPG e os internos s o os utilizados nos motores Cummins governador EFC Unidade de controle Governador Eletr nico WOODWARD modelo EPG 12 ou 24 Volts Sensor magn tico S Cabo da Governador Eletr nico CUMMINS modelo EFC alo b 4 alar 3 nstalara Os governadores is cronos por mais is cronos que possam ser n o podem corrigir instantaneamente as varia es de rota o do motor devido in rcia natural do sistema E necess rio primeiro constatar que houve uma varia o de RPM para em seg
30. toda a carga de ar que no percurso de compress o penetra tangencialmente pelo canal b come ando um movimento circular c tubula o de combust vel O combust vel injetado diretamente sobre a cabe a do pist o mediante um bico injetor com um ou v rios pequenos direcionados segundo um ngulo apropriado furos di metros de 0 1 a 0 3 mm Funciona com press es muito elevadas at 400 at para conseguir uma pulveriza o muito fina e uma distribui o adequada do combust vel no ar de carbura o O jato nico forma uma neblina composta de gotas min sculas que costuma se inflamar em primeiro lugar na proximidade de entrada A forma o da mistura acelerada e melhorada quando o ar de carbura o executa um movimento r pido em rela o n voa do combust vel Com isto o movimento circular e turbulento do ar se produz de v rias formas j com o processo de suc o ou com a compress o A maioria dos motores modernos utilizam o processo de inje o direta de combust vel em virtude do seu melhor rendimento t rmico Processos de inje o direta a inje o direta no ar parado Cummins b jato sobre a cabe a do pist o com c mara de mistura t rmica processo 2 4 1 1 COMPONENTES DO SISTEMA DE INJE O Bomba injetora A inje o do combust vel Diesel controlada por uma bomba de pist es respons vel pela press o e dosagem para cada cilindro nos tempos corretos Na maio
31. tubula o de escapamento Em alguns casos pode se perceber ru do anormal Filtro de ar obstru do tamb m uma causa frequente de defeito do turbo alimentador O efeito da suc o do rotor do compressor no interior da carca a puxa leo lubrificante atrav s das veda es do eixo provocando defici ncia de lubrifica o e consumo excessivo de lubrificante 2 4 5 2 REGULA O DA VELOCIDADE A rota o de trabalho do motor Diesel depende da quantidade de combust vel injetada e da carga aplicada rvore de manivelas pot ncia fornecida m quina acionada Tamb m necess rio limitar a rota o m xima de trabalho do motor em fun o da velocidade m dia do pist o Cm s n 30 que n o deve induzir esfor os que superem os limites de resist ncia dos materiais bem como da velocidade de abertura e fechamento das v lvulas de admiss o e escapamento que a partir de determinados valores de rota o do motor come am a produzir efeitos indesej veis Nas altas velocidades come a haver dificuldade no enchimento dos cilindros devido ao aumento das perdas de carga e a in rcia da massa de ar fazendo cair o rendimento volum trico Como a quantidade de combust vel injetada dosada pela bomba injetora por meio da varia o de d bito controlada pelo mecanismo de acelera o limita se a quantidade m xima de combust vel que pode ser injetada Dependendo do tipo de motor essa limita o feita por um batente do
32. vel pelos demais consumidores A queda de tens o que se verifica durante as partidas de motores el tricos depende tamb m do tipo de excita o do alternador Excita o din mica tem um tempo de resposta ligeiramente superior do que a excita o est tica Em resumo para um projeto normal de grupo gerador a sua pot ncia ativa n o dever exceder a pot ncia m xima admiss vel do motor Diesel levando se em conta o rendimento do alternador A corrente de partida de motores el tricos trif sicos n o dever inclusive a carga inicial do alternador ser superior a 1 2 vezes a corrente nominal do alternador Para efetuar um c lculo preciso da queda de tens o do alternador durante a partida de motores el tricos utilize os valores de reat ncia do alternador informados pelo fabricante e aplique a f rmula a 1 Ip Xo I 100 Onde Queda de tens o Ip Corrente de Partida Ig Corrente nominal do alternador e Xd Reat ncia transit ria do alternador 4 1 5 TIPOS DE CORRENTE TENS O FREQU NCIA Uma rede el trica caracterizada pela indica o do tipo de corrente tens o e frequ ncia Os grupos geradores Diesel adaptados s redes p blicas de consumo para que todos os consumidores possam ser supridos tanto pela rede como pelo grupo gerador A tens o de 400 ou 231 V a tens o de alimenta o usual para consumidores de 380 ou 220 V A sobretens o de 5 servir para compensar as perdas de
33. 9 6 fase 3 3 5 4 1 POT NCIA DO ALTERNADOR Vimos no cap tulo 4 que a pot ncia do alternador definida em KVA pot ncia aparente e que a pot ncia ativa definida em kW sendo o fator de pot ncia cosL1 a rela o entre as pot ncias ativa e aparente e que kW cosO Vimos ainda que existe a pot ncia reativa que surge Observar que a numera o das extremidades das bobinas se faz em espiral de fora para dentro em sentido hor rio de forma que os n meros 1 e 4 assim como 2 e 5 s o extremidades da mesma bobina O arranjo da numera o na caixa de terminais que utiliza barras de liga o feito iniciando pelo n mero 11 no canto superior esquerdo terminando com o n mero 3 no canto inferior direito Em geral h outros terminais na caixa para liga o dos circuitos de excita o Existem alternadores que apresentam 10 pontas ao inv s de 12 Neste caso os pontos 10 11 e 12 j est o fechados internamente e o alternador n o permite a liga o 380 220 V Se for necess rio utilizar 380 220 V duas solu es podem ser adotadas a utilizar o fechamento de 440 220 V e regular a tens o para 380 V no regulador de tens o ou b abrir a liga o interna das pontas 10 11 e 12 e alterar o fechamento para o esquema acima Na maioria dos casos de mudan a de tens o necess rio substituir o volt metro do quadro de comando caso este n o seja multitens o As liga es do frequencimetro e do re
34. BUST VEL A energia t rmica liberada na combust o n o totalmente aproveitada para a realiza o de trabalho pelo motor Na realidade a maior parcela da energia desperdi ada de v rias formas Motores Diesel de grande porte e baixa rota o tem melhor aproveitamento da energia obtida na combust o O calor gerado pelo poder calor fico do leo Diesel se dispersa e apenas uma parcela transformada em pot ncia til Para os motores Diesel de pequeno porte e alta rota o em m dia o rendimento t rmico se situa entre 36 e 40 o que para m quinas t rmicas considerado alto Abaixo vemos um diagrama de fluxo t rmico para um motor Diesel de grande cilindrada diagrama Sankey onde se pode ter uma id ia de como o calor aproveitado 21 Diagrama de fluxo t rmico de um motor Diesel de grande cilindrada com turbocompressor acionado CN pelos gases de escape e refrigera o for ada lt Calor aduzido de 1508 Kcal CVh com 8 kp cm2 V se que 41 5 do calor transformado em pot ncia til 22 4 trocado gua de teta refrigera o e 36 1 sai com os gases de escape 2 4 5 RELA O AR COMBUST VEL Para a combust o completa de cada part cula de combust vel requer se da mistura de acordo sua composi o qu mica uma determinada quantidade de oxig nio ou seja de ar o ar te rico necess rio Armin A falta de ar mistura rica produz em geral um consumo d
35. Hg em 1 25 valor utilizado no exemplo dado 8 4 1 4 AR DE ARREFECIMENTO PARA RADIADOR DE GUA O tipo de arrefecimento utilizado na maioria dos grupos geradores por radiador com circuito fechado Outros tipos de arrefecimento como torre trocador de calor arrefecimento a ar e circuito aberto com gua perdida n o ser o abordados no presente trabalho No sistema com radiador o calor transferido do motor para a gua e desta para o ar que pressionado por um ventilador Se necess rio o ventilador poder ser acionado por um motor el trico e instalado independentemente do motor Diesel montagem remota O abastecimento de gua efetuado apenas uma vez sendo que somente pequenas quantidades de gua dever o ser adicionadas em virtude das eventuais perdas por vazamento evapora o No caso de arrefecimento por ventilador o consider vel fluxo de ar serve tamb m para a ventila o da sala de m quinas e a dissipa o do calor irradiado eliminando assim a necessidade de uma instala o de ventila o separada na sala de m quinas Para que a velocidade do ar na sala de m quinas n o seja muito alta a renova o n o dever se fazer mais de 100 vezes por hora ARREFECIMENTO POR VENTILADOR ACOPLADO AO MOTOR VALORES DE REFERENCIA a Para motores com inje o direta 60 m CV h a temperatura ambiente de 30 C 75 m CV h a temperatura ambiente de 37 C e 85 m CV h a temperatura ambiente de 45 A quan
36. Um circuito eletr nico acoplado ao retificador faz a fun o de regulador de tens o abrindo ou fechando o gate de um tiristor No sistema de excita o din mica utiliza se um gerador de corrente cont nua montado no pr prio eixo do alternador O campo deste gerador alimentado por um regulador externo que modernamente eletr nico semelhante ao empregado na excita o est tica Nos alternadores antigos este gerador de corrente cont nua era um d namo com escovas e coletor de l minas de cobre Atualmente utiliza se um pequeno alternador de p los fixos cuja corrente alternada gerada no induzido rotativo retificada por uma ponte retificadora de onda completa tamb m girante que transfere a corrente retificada diretamente ao campo do alternador sem a necessidade de escovas Este sistema denominado Brushless e largamente utilizado O regulador de tens o compara a tens o de sa da do alternador com o padr o ajustado no potenci metro de ajuste de tens o e efetua as corre es atuando no campo da excitatriz No sistema de excita o est tica a corrente que alimenta o campo do alternador retificada e controlada por uma excitatriz eletr nica A condu o da corrente se faz por meio de um par de an is com escovas montado no eixo do alternador Como utiliza a tens o gerada pelo alternador necessita de um m nimo de tens o inicial gerada pelo magnetismo remanente do alternador durante a partida para inic
37. a de carga produzida atende aos requisitos da instala o A tabela abaixo fornece os comprimentos equivalentes para as curvas de 90 de tubula es de escape As curvas de 45 devem ser consideradas como a metade das de 90 N o utilizar curvas joelhos com raio menor do que 2 5 vezes o di metro do tubo Evitar a utiliza o de curvas de gomos sempre que poss vel N o havendo outra alternativa considerar os valores de perda de carga em dobro dos indicados na tabela Numero de Cotovelos de 90 HH Zn ERE A Htr REA HHAH HH a VETA ERTA TTT Ae LA VIA ARANA BAL d A SEIZE Le LI M NNI 4 LENIN NNI Z T E E y CEE SADO MUELA UA 5 Di metro d mm Para o c lculo das resist ncias ao fluxo em tubula es de escape s o v lidas as f rmulas abaixo onde di metro interno do tubo vaz o dos gases de escape kg h paet spea e E A Temperatura dos gases de escape C Velocidade dos gases de escape m s peso espec fico kg m y 1 29 resist ncia total do fluxo kg m ou mm de c a 0 01 k d 9 coeficiente de resist ncia segundo Hopf Em kg m Para um tubo de 1 m 7 e 760 mm Hg pode se deduzir a seguinte f rmula Em mm c a m de tubo Exe
38. a frequ ncia do grupo gerador quanto da rede local Nos grupos geradores equipados com sistema de partida autom tica comanda o desligamento da rede local e aciona a partida autom tica do grupo gerador ou vice versa comanda a parada do grupo gerador e transfere a carga para a rede local quando h anormalidade na frequ ncia do alternador Sensores de tens o da rede e do grupo atuam como no caso dos sensores de frequ ncia comandando a partida e parada conforme o caso Outros sensores a pedido do cliente outros sensores podem ser adicionados ao sistema tais como n vel do tanque de combust vel presen a de gua no filtro de combust vel filtro de ar obstru do sobrecarga no alternador bateria com defici ncia de carga press o do sistema de arrefecimento temperatura do leo lubrificante etc os quais podem fun es de alarme visual ou sonoro no local ou a dist ncia ou outras fun es especificadas pelo usu rio Painel local de instrumentos para avaliar a performance do motor Diesel um painel de instrumentos dotado de man metro para o leo lubrificante term metro para o sistema de refrigera o chave de partida comando de parada manual indicador de carga de bateria e outros instrumentos tais como volt metro e amper metro para a bateria tac metro term metro para o leo lubrificante e hor metro conforme o caso instalado junto ao motor Diesel Em algumas aplica es componentes do governador eletr
39. a que flui atrav s do filamento alimenta o campo do alternador para que seja poss vel iniciar o processo de gera o de tens o uma vez que o magnetismo remanente do alternador muito baixo Portanto com a l mpada queimada o alternador n o ter a fonte externa de excita o inicial e poder n o funcionar A seguir esquemas do alternador Bosch tipo 1 Pontas das 3 bobinas defasadas eletricamente a 120 Estator carca a An is coletores corrente de excita o Estator carca a Rotor com p los tipo garra 3 DEFINI ES DE POT NCIAS Embora existam normas brasileiras que definam o desempenho e as pot ncias dos motores Diesel as f bricas existentes no Brasil adotam as normas dos seus pa ses de origem Assim Scania Mercedes MWM Volvo e outras de origem europ ia adotam as normas DIN 6270 e 6271 para as defini es de pot ncias dos motores que fabricam enquanto as de origem americana tais como Caterpillar Cummins General Motors e outras adotam as normas 1508528 3046 AS2789 e SAE BS5514 As normas brasileiras que tratam dos motores s o a MB 749 NBR 06396 Motores alternativos de combust o interna n o veiculares e b NB 130 NBR 05477 Apresenta o do desempenho de motores de combust o interna alternativos de igni o por compress o Diesel De acordo com a nomenclatura brasileira NBR 06396 e Pot ncia efetiva continua n o limitada correspondente a DIN 6270 A a
40. abe otes do motor pois h risco de inunda o dos cilindros com o combust vel de retorno quando o motor estiver parado com graves riscos de acidente na ocasi o da pr xima partida Em situa es onde obrigatoriamente o tanque necessita ser colocado em posi o mais alta necess rio instalar um tanque auxiliar com sistema de b ia para amortecimento da press o est tica Por outro lado quando o tanque tem que ficar numa posi o muito abaixo necess rio prever um sistema de bombeamento auxiliar para o combust vel A capacidade do tanque de combust vel deve ser dimensionada em fun o do consumo espec fico do motor e da autonomia que se pretende em horas de funcionamento a plena carga Para efeito deste c lculo podemos considerar um consumo espec fico m dio de 170 g CV h e calcular a quantidade necess ria de combust vel por hora de opera o do grupo gerador Exemplo Dimensionar um tanque de combust vel para 6 horas de opera o de um grupo gerador de 200 KVA CV 1 0878 x vide 3 1 Se tomarmos 0 9 teremos CV 1 0878 x 200 0 9 lt gt CV 241 73 consumo de combust vel 241 73 x 170 lt gt consumo 41 084 10 g ou 41 08 kg Como 1 litro de leo Diesel pesa 0 85 kg o consumo em litros ser de 41 08 0 85 48 33 litros hora Para 6 horas a capacidade do tanque ser de 48 33 x 6 289 98 ou em n meros redondos 300 litros As mudan as de temperatura di rias favorece
41. acelerador que n o permite acelerar o motor al m daquele ponto O mecanismo de acelera o por si s n o capaz de controlar a rota o do motor quando ela tende a cair com o aumento da carga ou a aumentar com a redu o da mesma carga E necess rio ent o outro dispositivo que assegure controle da dosagem de combust vel em fun o das solicita es da carga Na maioria dos motores este dispositivo constitu do por um conjunto de contrapesos girantes que por a o da for a centr fuga atua no mecanismo de acelera o de modo a permitir o suprimento de combust vel sem varia es bruscas e respondendo de forma suave s solicita es da carga Conhecidos como reguladores ou governadores de rota es s o utilizados em todos os motores Diesel e dependendo da aplica o como visto no in cio deste trabalho tem caracter sticas distintas e bem definidas No caso espec fico dos motores para grupos Diesel geradores a regula o da velocidade um item particularmente cr tico uma vez que a frequ ncia da tens o gerada no alternador necessita ser mantida constante ou seja o motor Diesel deve operar em rota o constante independente das solicita es da carga Isto significa que a cada aparelho el trico que se liga ou desliga o governador deve corrigir a quantidade de combust vel injetada sem permitir varia es da RPM o que quase imposs vel dado o tempo necess rio para que as corre es se efetivem Para sol
42. alhando a 2000 rpm necessita de 400 2000 x 120 24 p los 5 5 EXCITA O Como visto anteriormente para induzir a for a eletromotriz necessitamos de um circuito magn tico o campo do alternador Em m quinas de pequeno porte podemos formar o campo por meio de m s permanentes naturais mas normalmente isto feito por meios eletromagn ticos ao alimentar as bobinas que constituem os p los com corrente cont nua Isto denomina se excitar a m quina por meio de uma fonte de corrente cont nua denominada excitatriz Para manter constante a tens o de sa da do alternador necess rio regular o sistema de excita o pois a intensidade do campo magn tico quem determina este valor Portanto necessitamos de um regulador de tens o que o elemento capaz de sentir as varia es de tens o de sa da do alternador e atuar diretamente na excitatriz para que esta aumente ou diminua o fluxo do campo magn tico mantendo constante a tens o para qualquer solicita o de carga Quanto a forma construtiva duas s o as configura es b sicas para o sistema de excita o do alternador EXCITA O DIN MICA e EXCITA O EST TICA O primeiro denominado excita o din mica montado no pr prio eixo do alternador O segundo denominado excita o est tica constitu do por um retificador de corrente que utiliza a pr pria energia gerada pelo alternador para alimentar o campo com corrente retificada
43. amento acionado Todos os cuidados de manuten o preventiva se concentram sobre os sistemas do motor O mecanismo principal s recebe manuten o direta por ocasi o das revis es gerais de recondicionamento ou reforma quando totalmente desmontado ou se eventualmente necessitar de interven o para manuten o corretiva em decorr ncia de defeito ou acidente Os componentes internos est o sujeitos a desgastes inevit veis por m sua durabilidade e performance dependem unicamente dos cuidados que forem dispensados aos sistemas Coletor de Escapamento A Turbocompressor Coletor de Admiss o e Balancins Filtro de Combust vel V lvulas de Admiss o e Escape EM gt Pist o Biela Carter rvore de Cames Damper Comando de V lvulas rvore de Manivelas Camisa 2 PRINC PIOS DE FUNCIONAMENTO Os motores de combust o interna segundo o tipo de combust vel que utilizam s o classificados em motores do ciclo Otto e motores do ciclo Diesel nomes devidos aos seus descobridores Motores do ciclo Otto s o aqueles que aspiram a mistura ar combust vel preparada antes de ser comprimida no interior dos cilindros A combust o da mistura provocada por centelha produzida numa vela de igni o E o caso de todos os motores a gasolina lcool g s ou metanol que s o utilizados em geral nos autom veis Motores do ciclo Diesel s o aqueles que aspiram ar q
44. as At 1 0 4 1 3 FATOR DE POT NCIA Um fator essencial para a determina o da pot ncia do motor Diesel a pot ncia ativa absorvida pelos consumidores O fator de pot ncia indica a rela o entre a pot ncia ativa e a pot ncia aparente O fator de pot ncia sempre determinado pelo tipo dos consumidores Assim por exemplo transformadores e motores el tricos representam um quinh o consider vel da pot ncia reativa indutiva enquanto que l mpadas incandescentes aquecedores e outras cargas puramente resistivas absorvem apenas pot ncia ativa A pot ncia reativa capacitiva n o muito frequente e em geral pode ser desprezada Obt m se a pot ncia ativa kW multiplicando a pot ncia aparente pelo fator de pot ncia cosDl como visto anteriormente O fator de pot ncia de um setor que consiste de v rios consumidores distintos pode ser determinado de maneira segura estabelecendo se a soma das pot ncias ativas kW e soma das pot ncias aparentes KVA O resultado da divis o da soma dos kW pela soma dos KVA o fator de pot ncia do setor considerado Com um fator de pot ncia menor a pot ncia do motor Diesel poder ser reduzida correspondentemente enquanto que com um fator de pot ncia maior esta deve ser elevada que ser imprescind vel levar em conta no projeto 4 1 4 TIPOS DE CARGA Carga brusca significa a aplica o s bita de uma parte consider vel da carga nominal o
45. burados perdas na exaust o e por vazamentos nas veda es dos pist es o formalde do rea o parcial da mistura de combust vel e ar o mon xido de carbono os xidos n tricos rea o do ar com press o e temperaturas elevadas e todos os componentes de mau cheiro como a fuligem podem causar problemas A import ncia dos componentes carcin genos e t xicos nos gases de escapamento preocupa o no mundo inteiro e vem sendo objeto de padr es e normas para a prote o ambiental 2 4 3 GASES DE ESCAPE EMISS ES O processo de combust o uma rea o qu mica de oxida o que se processa em altas temperaturas Nos motores em geral o processo de combust o oxida uma parcela dos componentes que s o admitidos no interior do cilindro O combust vel principalmente os derivados de petr leo na realidade uma mistura de hidrocarbonetos que cont m tamb m outros materiais tais como enxofre van dio s dio pot ssio etc Por outro lado o ar utilizado como comburente uma mistura de gases diversos como sabemos O oxig nio contido no ar o que realmente interessa ao processo de combust o Os demais gases como o nitrog nio ao se combinarem com alguns outros componentes do combust vel podem produzir compostos indesej veis os quais s o lan ados na atmosfera misturando se ao ar que respiramos Alguns desses compostos como o SO s o prejudiciais e atualmente s o objeto de preocupa o mundial As organiza
46. cas do motor tendem a permitir o desgaste e a forma o de res duos DM Diesel Medium S o leos pr prios para motores Diesel funcionando sob condi es severas usando al m disso combust vel tendente a formar res duos nas paredes dos cilindros sendo por m as caracter sticas do motor tais que o mesmo menos sens vel a o do combust vel do que aos res duos e ao ataque do lubrificante DS Diesel Severe Oleos pr prios para motores Diesel especialmente sujeitos a servi o pesado onde tanto as condi es do combust vel quanto as caracter sticas do motor se somam na tend ncia de provocar desgaste e formar res duos Com a finalidade de facilitar a escolha dos leos pelo consumidor leigo o API com a colabora o da ASTM e SAE desenvolveu o sistema de classifica o de servi o indicado pela sigla S para os leos tipo Posto de Servi o Service Station e para os leos tipo comercial ou para servi os de terraplanagem Abaixo a classifica o de servi o AS Servi o de motor a gasolina e Diesel SB Servi o com exig ncias m nimas dos motores a gasolina SC Servi o de motor a gasolina sob garantia SD Servi o de motores a gasolina sob garantia de manuten o SE Servi o de motores gasolina em autom veis e alguns caminh es CA Servi o leve de motor Diesel CB Servi o moderado de motor Diesel CC Servi o moderado de motor Diesel e a gasolina e CD S
47. consumidores Para grupos geradores de emerg ncia devemos fazer distin o entre consumidores essenciais e consumidores n o essenciais e seus respectivos tempos de interrup o admiss veis Nem todos os consumidores est o ligados simultaneamente ou atingem ao mesmo tempo seu consumo m ximo de energia fator de simultaneidade Alguns consumidores absorvem exclusivamente pot ncia ativa enquanto outros absorvem pot ncia aparente fator de pot ncia 0 Consumidores especiais por exemplo com caracter sticas de carga brusca golpe ou requisitos extremos em rela o const ncia da tens o e frequ ncia devem ser levados em conta O tipo de corrente tens o e frequ ncia dever o corresponder aos valores nominais da rede p blica local No caso de condi es clim ticas especiais no local de instala o grande altitude temperaturas e umidade do ar elevadas o motor e alternador n o poder o apresentar sua pot ncia normal e dever o ter seus valores reduzidos de acordo com as normas DIN 6270 e VDE 0530 4 1 1 CONSUMIDORES EL TRICOS Ao se projetar novas instala es j calculada a pot ncia requerida para conex o rede p blica Para o dimensionamento do grupo gerador de emerg ncia necess rio conhecer al m da pot ncia ativa kW tamb m a pot ncia aparente KVA ou o fator de pot ncia cosL1 e o fator de simultaneidade Durante o projeto de um grupo gerador de emerg ncia para um p
48. da Discos de compensa o p _ Enc sto de d bito m ximo Contrap so n e Governadores hidr ulicos De maior precis o que os governadores mec nicos podem ser acionados pelo motor Diesel independentemente da bomba injetora e atuam sobre a alavanca de acelera o da bomba exercendo a fun o que seria do pedal do acelerador do ve culo S o constitu dos por um sistema de contrapesos girantes que fazem o papel de sensor de rota o e uma pequena bomba hidr ulica para produzir a press o de leo necess ria ao acionamento As varia es de rota o sentidas pelos contrapesos s o transformadas em vaz o e press o de leo para alimentar um pequeno cilindro ligado haste de acelera o da bomba Por serem caros e necessitarem de um arranjo especial para montagem no motor s o pouco utilizados O modelo mais conhecido em uso no Brasil o Woodward PSG Governador Hidr ulico WOODWARD modelo PSG Governadores eletr nicos Atualmente est o sendo utilizados em maior escala dado o custo que vem se reduzindo nos ltimos anos Oferecem a melhor precis o de regula o que se pode conseguir e s o constitu dos por tr s elementos b sicos 1 Pick up magn tico que exerce a fun o de sensor de RPM 2 Regulador eletr nico propriamente dito ou unidade de controle e 3 Atuador A constru o pode variar conforme o fabricante mas todos funcionam segundo os mesmos princ pios O pick up magn
49. da opera o Rendimento dos motores el tricos trif sicos Rendimento Pot ncia em kW A 1500 rpm A 3000 rpm 0 5 76 0 at 80 0 76 0 at 79 0 1 5 82 5 at 83 0 81 5 at 88 0 5 0 86 5 at 87 0 85 5 at 89 0 15 0 86 5 at 87 0 89 5 at 89 0 50 0 90 0 89 6 at 91 0 100 0 91 0 90 5 at 91 0 F rmulas de pot ncia para motores el tricos trif sicos P kw Pot ncia dispon vel no eixo do motor Pw kW Pot ncia ativa tomada no terminal do motor KVA Pot ncia aparente tomada no terminal do motor nm Rendimento mec nico do motor a carga nominal E V Tens o nominal do motor cost Fator de pot ncia com carga nominal e In A Corrente nominal do motor p 1 po Pos 1 000 TuCosp cosp Ron 7 1000 7 43 E cos PH yy 43 E cos PH yy 4 1 4 2 INFLU NCIA EXERCIDA PELA LIGAC O DE MOTORES EL TRICOS SOBRE GRUPOS GERADORES O fator de pot ncia 0 de motores el tricos trif sicos durante o per odo de partida pode ser adotado entre 0 4 at 0 6 a depender da carga Disto resulta uma sobrecarga do motor Diesel situada acima da relac o de correntes normalmente admitida conforme abaixo Com 0 0 6 corrente nominal do alternador corrente de partida lt 1 33 Com 0 0 4 corrente nominal do alternador corrente de partida lt 2 0 Deve se considerar como corrente nominal do grupo gerador aquela que corresponde pot
50. dado para utiliza o em regi es mais frias e para proteger contra a corros o leos emulsion veis ou compostos que em contato com a gua tendem a formar pel culas pl sticas A quantidade do meio refrigerante pequena de 3 a 6 litros para poder chegar rapidamente temperatura de servi o eventual reserva feita no radiador e tanque de expans o O rebaixamento da temperatura da gua no radiador da ordem de 5 As bolhas de vapor que se formam nos pontos de press o mais baixa antes da bomba devem ser eliminadas atrav s da linha i e chegando ao tanque de expans o a se condensam A capacidade de press o da bomba centr fuga de 10 a 20 m de eleva o e a quantidade de gua em circula o proporcional velocidade O fluxo do meio de refrigera o controlado por v lvula s termost tica s SISTEMA DE REFRIGERA O OU DE ARREFECIMENTO DO MOTOR DIESEL T pico a reservat rio com tampa de alimenta o tanque de expans o b bomba centr fuga bloco do motor d cabe ote s dos cilindros e radiador f trocador de calor g v lvula termost tica h v lvula manual para alimenta o elimina o das bolhas de vapor As temperaturas de abertura das v lvulas termost ticas est o assinaladas nas circula es correspondentes falsa a id ia de que a elimina o da v lvula termost tica melhora as condi es de refrigera o do mot
51. de projeto Em casos especiais pode ser necess rio um c lculo separado das quantidades de ar de arrefecimento que tamb m ser visto a seguir 8 4 1 1 CALOR IRRADIADO PELO MOTOR DIESEL Geralmente o calor irradiado pelo motor Diesel indicado como uma percentagem do calor contido no combust vel injetado Os valores seguintes podem ser tomados como base para o c lculo das quantidades de calor irradiado e de ar At 100 CV De a 500 CV Acima de 500 CV Para Motores refrigerados a ar todos As percentagens s o valores de refer ncia pois muito dif cil determinar os valores exatos do calor irradiado Para motores turbo alimentados os valores podem ser tomados com cerca de 1 abaixo e para motores com pequeno n mero de cilindros os valores podem ser bastante superiores O tubo coletor de escape montado no motor est sendo considerado mas n o a tubula o do escape que vai al m O calor total irradiado pelo motor Diesel calculado como segue pressupondo que os tubos de escape de consider vel comprimento estejam isolados P KVA Pot ncia do alternador P CV Pot ncia efetiva do motor H kCal kg Valor calor fico do leo Diesel 10 000 b kg CV h Consumo espec fico de combust vel do motor Diesel segundo DIN 6270 A toler ncia de mais 5 sobre o valor informado pelo fabricante kCal m Calor espec fico do ar 0 31 t t Temperatura m xima
52. do ar externo medida quatro horas consecutivas Quantidade de ar para dissipar o calor irradiado pelo motor Quantidade de ar para dissipar o calor devido s perdas do alternador Q kCal h Calor total irradiado a ser dissipado por hora kCal h Calor total irradiado pelo motor Diesel qsto Calor espec fico irradiado pelo motor Diesel como uma percentagem do calor admitido quantidade de combust vel injetado Qsia kCal h Calor devido s perdas do alternador Rendimento do alternador CNN p L L V A D u c 1 2 567 Temperatura ambiente m xima admitida no recinto Geralmente para o alternador 40 C Para o motor Diesel acima de 20 h redu o de pot ncia vide cap tulo 3 L A St L v M V m h Consumo de ar de combust o re Vy m CV h Consumo de ar espec fico de combust o k Coeficiente de para o n vel do bar metro e temperatura Para um estado de refer ncia conforme DIN 6270 k 1 1 O calor total irradiado pelo motor Diesel _ Cap 100 8 4 1 2 CALOR DEVIDO S PERDAS DO ALTERNADOR O calor devido s perdas do alternador calculado como segue 100 Os P cos 1 860 kcal h 7a Se o rendimento do alternador n o conhecido adotar 85 para alternadores at 100 KVA e 90 para alternadores maiores que 100 KVA AR DE
53. e excessiva de combust vel n o queimado que ir produzir aumento de press o no pr ximo tempo de compress o e reduzir a lubrifica o entre as camisas dos cilindros e os an is de segmento resultando com a continuidade do processo em desgaste que num primeiro momento conhecido como espelhamento das camisas dos cilindros Combust veis Diesel com boa igni o tem um pequeno retardo proporcionam compress o uniforme para a combust o e opera o suave do motor O retardo da igni o depende do tipo de combust vel press o e temperatura na c mara de combust o e Retardo da inje o Medido pela calagem da rvore de manivelas o intervalo de tempo necess rio ao pist o da bomba de inje o para levar a quantidade de combust vel situada entre a canaliza o da bomba e o assento da v lvula de inje o bico injetor press o de inje o Infelizmente quase imposs vel especialmente nos motores de funcionamento r pido controlar de maneira satisfat ria o programa de combust o Lei de aquecimento e a varia o da press o durante a combust o mediante o in cio e o desenvolvimento da inje o a n o ser com baixa compress o que por outro lado diminui o rendimento e se op e frontalmente ao princ pio do motor Diesel No tempo de alguns cent simos de segundo entre o come o da inje o e a igni o uma parte importante da quantidade injetada penetra na c mara de combust o e se inflama r pida e
54. e 20 mm de coluna d gua sendo esta queda de press o total entre o lado de suc o e o de descarga do ventilador Em caso de uma queda de press o maior deve se instalar um ventilador adicional Quando houver necessidade de instala o remota do radiador necess rio considerar as press es e vaz es requeridas pelo motor para o dimensionamento das tubula es A dist ncia e altura n o devem gerar contrapress o superior a capacidade da bomba do motor Se houver necessidade pode se instalar uma bomba el trica para fazer circular a gua 8 5 GASES DE ESCAPE O sistema de escapamento de gases dever ser cuidadosamente projetado porque uma execu o inadequada influenciar a pot ncia bem como o n vel de ru do do motor Em nenhuma circunst ncia poder a contrapress o no sistema de escapamento exceder o valor permitido pelo fabricante do motor Em casos de temperatura excessiva dos gases de escape a contrapress o no coletor de escape ou a temperatura do ar de admiss o inadmissivelmente alta Os valores de resist ncia m ximos admiss veis do sistema de escapamento total s o os seguintes Para motores com aspira o natural 600 a 1 200 mm de coluna d gua Para motores turbo alimentados 250 a 500 mm de coluna d gua A resist ncia ao fluxo medida imediatamente na extremidade do tubo de escape ou na parte posterior o turbo alimentador A tubula o deve ser constitu da por um tubo de a o carbono co
55. elo tipo de sistema de arrefecimento que utilizam normalmente a gua ou a ar e pelo n mero e disposi o dos cilindros que normalmente s o dispostos em linha quando os cilindros se encontram em linha reta ou em V quando os cilindros s o dispostos em fileiras obl quas As diferen as b sicas entre os diversos tipos de motores Diesel residem essencialmente sobre os sistemas que os comp em Todos funcionam segundo s mesmas leis da termodin mica por m as altera es de projeto que se efetuam sobre os sistemas e seus componentes resultam em caracter sticas de opera o que os tornam adequados para aplica es diferentes Os sistemas que constituem os motores Diesel s o e Sistema de Admiss o de ar e Sistema de Combust vel a incluindo se os componentes de inje o de leo Diesel Sistema de Lubrifica o Sistema de Arrefecimento Sistema de Exaust o ou escapamento dos gases Sistema de Partida O motor propriamente dito composto de um mecanismo capaz de transformar os movimentos alternativos dos pist es em movimento rotativo da rvore de manivelas atrav s da qual se transmite energia mec nica aos equipamentos acionados como por exemplo um gerador de corrente alternada que denominamos ALTERNADOR Este mecanismo se subdivide nos seguintes componentes principais a Bloco de cilindros Onde se alojam os conjuntos de cilindros compostos pelos pist es com an is de segmento camisas bielas r
56. emasiado alto de combust vel e forma o de CO mon xido de carbono ou fuligem A combust o nos motores exige um excesso de ar Se se estabelece a rela o entre a quantidade real de ar Ar ea e a te rica Armin tem se a rela o O Area Armin que no motor Otto fica entre 0 9 e 1 3 No motor Diesel a plena carga normalmente n o inferior a 1 3 e com o aumento da carga pode subir bastante Depende da qualidade da mistura do combust vel da forma da c mara de combust o do estado t rmico carga e de outras circunst ncias A quantidade de ar te rico Armin podeser calculada em fun o da composi o qu mica do combust vel Os filtros de ar tubula es passagens e turbo alimentador s o dimensionados em fun o da quantidade de ar necess ria combust o e devem ser mantidos livres e desobstru dos a fim de n o comprometer o funcionamento do motor 2 4 5 1 EFEITO DO TURBO ALIMENTADOR Normalmente denominado por turbina supercharger turbo compressor sobrealimentador supercarregador ou simplesmente turbo o que mais importa s o os seus efeitos sobre o desempenho do motor No caso dos motores Diesel tem a finalidade de elevar a press o do ar no coletor de admiss o acima da press o atmosf rica fazendo com que no mesmo volume seja poss vel depositar mais massa de ar e consequentemente possibilitar que maior quantidade de combust vel seja injetada resultando em mais pot ncia para o motor al m de p
57. eradores que operam em paralelo A ferragem para a arma o do concreto pode ser feita com uma malha tran ada de vergalh es com espa amento de 3 00 A base met lica do grupo gerador deve ser conectada ao sistema de aterramento geral da subesta o local Em algumas instala es o neutro da rede local separado do aterramento da instala o Neste caso conectar o neutro alternador ao neutro da rede e o terra da base ao aterramento geral Tratando se de instala o em que o grupo gerador a nica fonte de energia um sistema de aterramento deve ser constru do caso existam consumidores que demandem energia com tens o entre fase e neutro do alternador Observar que as cargas que ser o alimentadas pelo grupo gerador devem estar distribu das entre as fase do alternador de modo que n o resulte desequil brio superior a 15 Os cabos el tricos para interliga o do alternador ao quadro de comando e deste aos consumidores devem ser dimensionados obedecendo s recomenda es das normas t cnicas aplic veis Sobrecarga em cabos el tricos produz aquecimento dos mesmos com consequente risco de danos ao isolamento e possibilidade de curto circuito Outros cuidados principais de instala o dizem respeito s vibra es ao n vel de ru do sistema de combust vel circula o de ar e exaust o dos gases de escape 8 1 VIBRA ES Um motor Diesel de quatro tempos e 6 cilindros por exemplo trabalhando a 1800 r
58. erias completamente descarregadas A regula o de tens o feita por um regulador autom tico transistorizado A pot ncia do alternador determinada pelos receptores ilumina o ventilador parada etc e tamb m pelo tamanho da bateria a frequ ncia de faixas desvantajosas de velocidades no programa de marcha do motor no tr nsito urbano mais que 50 do tempo pode ser em marcha em vazio e ainda a frequ ncia de partidas Nos motores de m dio porte a pot ncia da alternador situa se entre 800 e 1 300 W 35 e 55 A Deve se evitar o funcionamento do alternador em vazio desconectado dos terminais das baterias pois nessas situa es o regulador autom tico de tens o n o atua e o alternador poder gerar picos de tens o capazes de danificar os retificadores Em alguns motores o alternador funciona como esticador da correia que aciona tamb m a bomba d gua Em outros casos o alternador acionado por uma correia independente Em todos os casos a tens o da correia deve ser verificada periodicamente e ajustada sempre que necess rio Sua pot ncia m xima est diretamente relacionada com a temperatura das bobinas do estator que n o deve ser superior a 90 l mpada piloto indicadora de carga da s bateria s existente no painel de instrumentos o motor parado e a chave ligada permanece acesa Quando o alternador come a a gerar corrente ela se apaga Durante o per odo em que se encontra acesa a pouca corrente el tric
59. erior do cilindro durante o curso de expans o para desenvolver uma pot ncia igual pot ncia no eixo a press o hipot tica constante que seria necess ria no interior do cilindro durante o curso de expans o para desenvolver uma pot ncia igual pot ncia nominal a press o hipot tica constante que seria necess ria no interior do cilindro durante o curso de expans o para desenvolver uma pot ncia igual pot ncia de atrito Consumo hor rio de combust vel Consumo espec fico de combust vel B P com o ndice e refere se pot ncia efetiva e com o ndice refere se pot ncia nominal a raz o entre a pot ncia medida no eixo e a pot ncia total desenvolvida pelo motor ou seja Pe Pe P ouent o Pe P P Psp Ou rendimento econ mico produto do rendimento nominal pelo rendimento mec nico LI L1 o rendimento nominal Rela o entre a pot ncia indicada e a pot ncia total desenvolvida pelo motor E o rendimento calculado do motor ideal a rela o entre os rendimentos nominal e te rico 1 Ll E a rela o entre as massas de ar efetivamente aspirada e a te rica 2 2 MOTOR DE QUATRO TEMPOS Um ciclo de trabalho estende se por duas rotag es da rvore de manivelas ou seja quatro cursos do pist o No primeiro tempo com o pist o em movimento descendente d se a admiss o que se verifica na maioria dos casos
60. ernadores chamados industriais s o constru dos para suportar um desequil brio de carga entre fases m ximo de 15 valor que n o deve ser excedido pois al m de provocar funcionamento irregular e diferen as de tens o entre fases pode danificar o alternador 5 3 LIMITA ES O que limita a pot ncia do alternador a temperatura alcan ada pelo enrolamento do induzido Por isso s o m quinas que sofrem perdas por aquecimento que pode resultar da temperatura ambiente ou da altitude Os alternadores de linha normal de produ o s o fabricados para operar com temperatura ambiente m xima de 40 C e altitude de 1 000 m acima do n vel do mar Para servi o em condi es mais adversas necess rio corrigir para menos a pot ncia do alternador 5 4 TENS O POT NCIA E FREQU NCIA Nos sistemas trif sicos a tens o entre fases determinada pelas liga es de fechamento que forem executadas Normalmente os alternadores s o fornecidos com 12 terminais de bobinas do induzido para serem ligados de forma a gerar tens o em 220 127 V 380 220 V ou 440 254 V A tens o entre fase e neutro o quociente da divis o da tens o entre fases pela raiz quadrada de 3 Os diferentes valores poss veis de tens o s o o resultado do arranjo das bobinas que s o constru das em grupos resultando para cada fase um conjunto de 2 bobinas que podem ser ligadas como se v nas figuras seguintes 450 255 V 440 V L 5 8 1 10 12
61. ervi o Os leos lubrificantes dispon veis no mercado s o classificados primeiro pela classe de viscosidade SAE Society Of Automotive Engineers e a seguir pela classe de pot ncia API American Petroleum Institute A caracter stica mais importante do leo lubrificante a sua viscosidade que a resist ncia interna oferecida pelas mol culas de uma camada quando esta deslocada em rela o a outra o resultado de um atrito interno do pr prio lubrificante Existem v rios aparelhos para medir a viscosidade Para os leos lubrificantes utilizados em motores adotado o Viscos metro Saybolt Universal O sistema Saybolt Universal consiste em medir o tempo em segundos do escoamento de 60 ml de leo determinada temperatura A indica o da viscosidade em SSU Segundos Saybolt Universal As temperaturas padronizadas para o teste s o 70 100 130 ou 210 F que correspondem respectivamente a 21 1 C 37 8 C 54 4 C e 89 9 C Em ess ncia consiste de um tubo de 12 25 mm de comprimento e di metro de 1 77 mm por onde deve escoar os 60 ml de leo 2 5 3 1 CLASSIFICA ES A SAE estabeleceu a sua classifica o para leos de c rter de motor segundo a tabela N VISCOSIDADE SAE SSU a 0 F SSU 210 F M nimo M ximo M nimo M ximo 5w 4 000 10 6 000 lt 12 000 20w 12 000 48 000 20 45 lt 58 30 58 lt 70 40 70 lt 85 50 85 lt 110 letra w Winter in
62. ervi o severo de motor Diesel Tamb m as for as armadas americanas estabeleceram especifica es para os leos lubrificantes que s o encontradas nas embalagens comerciais como MIL L 2104 B e MIL L 2104C para motores Diesel As diferen as entre os diversos tipos de lubrificantes reside nas subst ncias adicionadas ao leo para dot lo de qualidades outras S o os Aditivos que n o alteram as caracter sticas do leo mas atuam no sentido de refor las Os aditivos comumente usados s o FINALIDADE TIPO DE COMPOSTO USADO Compostos org nicos contendo enxofre f sforo ou nitrog nio tais como aminas sulfetos hidroxisulfetos fen is Metais como estanho zinco ou b rio frequentemente incorporados Atioxidantes ou inibidores de oxida o Anticorrosivos Compostos org nicos contendo enxofre ativo f sforo ou preventivos da nitrog nio tais como sulfetos sais met licos do cido corros o ou trifosf rico e ceras sulfuradas venenos catal ticos Compostos organo met licos tais como fosfatos alcoolatos Detergentes fenolatos Sab es de elevado peso molecular contendo metais como magn sio b rio e estanho Compostos organo met licos tais como naftenatos e Dispersantes sulfonatos Sais org nicos contendo metais com c lcio cobalto e estr ncio Compostos de f sforo como fosfato tricres lico leo de banha sulfurado compostos halogenados Sab es de chumbo tais como naftenato de chumbo Preventivo
63. es a corrente nominal 5 5 x In lt Ip lt 7 00 x Ip S o tr s os m todos de partida utilizados no acionamento de motores el tricos de indu o 1 Partida direta 2 Com chave estrela tri ngulo e 3 Com chave compensadora Para o primeiro caso a corrente de partida dever ser calculada por uma das tabelas acima ou medida durante um ciclo de partida do motor No segundo caso a corrente de partida reduzida para 1 3 Assim se por exemplo a corrente de partida for de 6 x Iy com o uso da chave estrela tri ngulo ficar reduzida para 2 x In No terceiro caso a corrente de partida depende do tipo de chave compensadora Dois exemplos podem melhor esclarecer a Com tape de 80 a corrente ser reduzida para 0 8 x 0 8 0 64 ou 64 b Com tape de 65 a corrente ser reduzida para 0 65 x 0 65 0 4225 ou 42 25 Os motores para acionamento de m quinas centr fugas tais como por exemplo bombas e ventiladores dever o ser projetados de tal forma que seu torque de partida ainda permane a acima da curva de torque da m quina acionada no caso de liga o direta ou estrela tri ngulo mesmo durante uma queda moment nea de tens o para 80 da tens o nominal Para acionamento de m quinas alternativas tais como bomba pist o e compressores como tamb m agitadores etc ser sempre necess rio um dispositivo de al vio para o per odo de partida porque essas m quinas requerem um torque elevado j no in cio
64. gulador de tens o podem ser remanejadas para pontos onde exista a tens o compat vel conforme o caso nos circuitos el tricos com cargas indutivas especialmente motores el tricos Na realidade a pot ncia aparente KVA a soma vetorial das pot ncias ativa kW e reativa KVAr No tri ngulo de pot ncias abaixo pode se visualizar as rela es que existem entre as tr s pot ncias Das rela es geom tricas do tri ngulo ret ngulo sabemos que KVA kW KVAr e que kW f cil perceber que mantendo se constante o valor de kW quanto maior for o valor de KVAr menor ser cosL e maior ser isso o fator de pot ncia universalmente denominado cosLl Se estabelec ssemos uma compara o com um copo de chope ter amos algo semelhante figura KVAr KVA A pot ncia ativa kW a exemplo do que foi visto no cap tulo sobre partida de motores el tricos calculada para circuitos trif sicos com cargas equilibradas conhecidos os valores de tens o E corrente e fator de pot ncia 0 pela rela o EIN3 cosq m 1 000 5 4 1 1 RENDIMENTO DO ALTERNADOR O Rendimento do Alternador definido em termos percentuais pela rela o entre a pot ncia el trica por ele fornecida aos consumidores e a pot ncia mec nica absorvida do motor acionador E sempre menor que 1 kW cus KW uy O rendiment
65. iar o processo de retifica o e alimenta o do campo Este processo de in cio de gera o denominado escorva do alternador O sistema de excita o est tica tem resposta de regula o mais r pida do que o sistema de excita o din mica uma vez que o regulador atua diretamente no campo do alternador o que lhe proporciona maior capacidade de partir motores el tricos de indu o Entretanto como o fluxo de corrente controlado por pulsos dos tiristores introduz deforma es na forma de onda da tens o gerada o que o torna contra indicado para alternadores que alimentam equipamentos sens veis 6 ACOPLAMENTO A liga o entre os eixos do alternador e do motor Diesel se faz por meio de um acoplamento el stico capaz de absorver pequenos desalinhamentos radiais e axiais bem como as vibra es provenientes das varia es de carga e do desbalanceamento admitido das massa girantes O alinhamento dos centros dos eixos essencial para o bom funcionamento do equipamento na medida em que n o introduza vibra es e desgaste prematuro dos rolamentos do alternador e dos mancais do motor Diesel Existem muitos tipos de acoplamentos dispon veis no mercado destinados montagem de alternadores em motores Diesel O mais frequentemente encontrado o tipo Elco por ser de menor custo e montagem simples constitu do por 6 8 ou 12 mangas de borracha sobre pinos de a o instalados numa das metades do acoplamento que se encaixam em f
66. indros podendo danific las com poucas horas de servi o Ao dar partida n o acionar o motor de partida por mais de 30 segundos continuamente Ap s cada per odo de 30 segundos de acionamento aguardar de 3 a 5 minutos para tentar nova partida Este procedimento necess rio para preservar o motor de partida uma vez que a temperatura do enrolamento do mesmo se eleva rapidamente quando em servi o Na medida do poss vel manter sempre cheio o tanque de combust vel Diariamente inspecionar o equipamento quanto a vazamentos de combust vel lubrificante ou gua de refrigera o Se constatar alguma irregularidade providenciar corre o antes de utilizar o grupo gerador N o deixar o grupo gerador sem funcionar por longos per odos Acion lo no m nimo durante meia hora sob carga uma vez por semana Drenar diariamente os sedimentos do tanque de combust vel e do filtro separador de gua Quando o grupo gerador tem como consumidores diversos motores el tricos observar que primeiro deve se partir os motores de maior pot ncia N o operar o grupo gerador com baixa press o de leo lubrificante temperatura da gua de refrigera o alta ru do anormal excesso de fuma a ou vazamentos nos sistemas de refrigera o lubrifica o ou de combust vel Grupos geradores equipados com sistema de partida autom tica podem ser acionados por uma interrup o no fornecimento de energia el trica a qualquer momento Portanto quand
67. io da gua deve ser considerado quando por exemplo for encontrado um teor de carbonato de c lcio acima de 100 ppm ou acidez com PH abaixo de 7 0 O sistema de arrefecimento periodicamente deve ser lavado com produtos qu micos recomendados pelo fabricante do motor Geralmente recomendado um flushing com solu o a base de cido ox lico ou produto similar a cada determinado numero de horas de opera o 2 7 SISTEMA DE PARTIDA Os dispositivos de partida do motor Diesel podem ser el tricos pneum ticos ou a mola A partida el trica empregada na maioria dos casos Utiliza se se a partida pneum tica ou a mola onde por qualquer motivo n o seja vi vel a utiliza o de partida el trica que o meio de menor custo A partida a mola s aplic vel em motores Diesel de menor porte abaixo de 100 CV Para motores Diesel de grande cilindrada a partida a ar comprimido feita por meio da descarga de certa quantidade de ar sob alta press o em um cilindro predefinido cujo mbolo posicionado pr ximo ao PMS para receber o primeiro impulso Ao deslocar se rapidamente em sentido descendente faz com que em outros cilindros os mbolos atinjam o PMS do tempo de compress o e recebam inje o de combust vel iniciando o funcionamento Nos motores de menor porte pode se instalar um motor de partida a ar comprimido que funciona de modo similar ao motor el trico Geralmente esta solu o adotada em ambientes onde por motiv
68. ist ncia entre a extremidade da p e o defletor deve ser da ordem de 6 0 mm embora dificilmente se consiga este valor A dist ncia entre o ventilador e a colm ia do radiador deve ser de 1 3 vezes o di metro do ventilador mas nunca inferior a 120 mm 8 4 1 C LCULO DA QUANTIDADE DE AR A ventila o da sala de m quinas indispens vel a uma opera o sem problemas do grupo gerador Tal como foi mencionado necess ria uma quantidade consider vel de ar para arrefecimento do radiador troca de calor do alternador combust o do motor Diesel e arraste do calor irradiado pelas partes quentes do motor como bloco cabe otes turbo alimentador coletor e tubula o de escapamento A fim de se manter no m nimo poss vel o calor irradiado e por conseguinte o volume de ar de arrefecimento os tubos de escape e silenciadores localizados dentro do edif cio dever o ser sempre revestidos com material termo isolante Dt Ar necess rio sem ar de arrefecim ento do motor 1 1 De 80 a 120 E O O a a cond RI o Acima de 120 kVA o 2035 00Ccax m3 kVA h 0 10 O diagrama acima mostrando as quantidades de ar exigidas para a dissipa o do calor irradiado pelo motor o calor devido s perdas do alternador e incluindo o ar de combust o necess rio s diversas diferen as de temperatura admiss veis por kVA satisfaz plenamente para uma elabora o
69. ja acionado e assuma a carga em cerca de 10 segundos ap s a aus ncia da energia da rede local O circuito do sistema de pr aquecimento deve ser ligado ao motor de tal forma que o aquecimento provoque termo sif o fazendo a tomada de gua fria em um ponto mais baixo que a conex o de sa da da gua aquecida Nas regi es frias um sistema semelhante instalado no circuito de lubrifica o para manter aquecido tamb m o leo lubrificante Quando for necess rio utilizar pr aquecimento do leo lubrificante efetuar as trocas de leo em per odos reduzidos Dispositivos de pr lubrifica o tamb m s o empregados em motores aplicados a grupos geradores de emerg ncia Existem aqueles que funcionam em conjunto com o motor de partida fazendo circular leo lubrificante sob press o durante o tempo em que o motor est sendo acionado e outros constitu dos por uma bomba acionada por motor el trico que s o ligados durante um certo tempo em intervalos determinados como por exemplo 5 minutos a cada 4 horas O objetivo fazer com que o motor receba lubrifica o adequada durante o ciclo de partida prevenindo o desgaste prematuro por insufici ncia de lubrifica o Em ambientes midos recomend vel instalar resistores na armadura do alternador para desumidifica o dos enrolamentos e evitar redu o da resist ncia de isola o H situa es em que resistores de desumidifica o s o instalados tamb m no interior do
70. lubrificantes a produzirem leos capazes de resistirem s varia es de temperatura de forma a se comportarem como se pertencessem uma classe de viscosidade a zero grau Farenheit e a outra classe 210 graus Farenheit Tais leos s o conhecidos como multigrade ou multiviscosos Os fabricantes de motores Diesel tamb m como resultado das pesquisas que realizam chegaram a desenvolver composi es de leos que hoje s o encontradas a venda no mercado A Caterpillar desenvolveu o leo que hoje comercializado com a classifica o denominada S rie 3 que indicado para uso em motores Diesel turbo alimentados e supera todas as classifica es API A Cummins desenvolveu um leo fortemente aditivado com componentes sint ticos que denominou de Premium Blue cuja licen a de fabrica o nos Estados Unidos j foi concedida Valvoline Sua principal caracter stica a alta durabilidade Atualmente a melhor indica o para lubrifica o dos motores Diesel que operam em temperaturas superiores a 14 F 10 C recai sobre os leos multiviscosos 15w40 ou 20w40 que mant m durante o funcionamento do motor a viscosidade praticamente constante e s o aditivados para preservar suas caracter sticas durante um maior numero de horas de servi o 2 6 REFRIGERA O OU ARREFECIMENTO O meio refrigerante na maioria dos casos gua com aditivos para rebaixar o ponto de congelamento por exemplo etileno glicol recomen
71. m cada 12 horas de opera o enquanto a pot ncia efetiva cont nua limitada n o admite sobrecargas 3 1 POT NCIA MEC NICA X POT NCIA EL TRICA Quando se fala de pot ncia el trica necess rio ter em mente a diferen a entre POT NCIA APARENTE e POTENCIA ATIVA A pot ncia aparente aquela necess ria para que com determinados valores de tens o e fluxo de corrente um certo consumidor funcione corretamente A pot ncia ativa a pot ncia efetivamente consumida ou transformada pelo mesmo consumidor A rela o entre as duas pot ncias definida como fator de pot ncia e conhecida como 0 kW O Ou kW x cost A pot ncia do grupo Diesel gerador definida em KVA pot ncia aparente est em rela o direta com a pot ncia em HP ou CV do motor Diesel No c lculo para definir a pot ncia do grupo gerador s o consideradas as perdas rendimento do alternador e a pot ncia mec nica do motor Diesel convertida diretamente em kW sabendo se que 1 HP 0 7457 kW ou 1 kW 1 3598 CV e que kW KVA 0 O fator de pot ncia cosL1 uma fun o da carga Universalmente utiliza se 00 0 8 de acordo com a norma VDE 0530 para a constru o de m quinas el tricas Atualmente o valor limite estabelecido como m nimo admitido pelas concession rias de energia el trica de 00 0 92 Instala es com fator de pot ncia inferior a 0 92 tem tarifas mais elevadas multas pois para cons
72. m a condensa o de gua no tanque de leo Diesel Para minimizar os riscos de contamina o necess rio manter o tanque cheio quando o motor estiver parado Diariamente antes de dar a primeira partida necess rio drenar a gua que se acumula no fundo do tanque Existem bact rias que proliferam no leo Diesel formando dep sitos pastosos esbranqui ados que podem obstruir o filtro A ocorr ncia de col nias dessas bact rias mais frequente em grupos geradores de emerg ncia que permanecem parados por longos per odos sem que o leo do tanque seja renovado Quando for o caso conveniente utilizar um filtro magn tico na linha de alimenta o 8 4 CIRCULA O DE AR Motores Diesel para grupos geradores refrigerados por radiador utilizam ventilador tipo soprante ao contr rio dos motores utilizados em outras aplica es com o objetivo de retirar o calor irradiado para o ambiente ao mesmo tempo em que retira o calor acumulado na gua de refrigera o O alternador trabalha com um ventilador aspirante montado no pr prio eixo para retirar calor das bobinas transferindo o ao ambiente Al m disso o motor necessita de ar limpo e fresco para o seu bom funcionamento O ar que passa atrav s da colm ia do radiador n o deve retornar A recircula o do ar aquecido produz perda de rendimento do motor e eleva o da temperatura da gua de refrigera o Quando houver risco de recircula o de ar quente no ambiente a
73. m a forma o de sedimentos quando o motor n o estiver funcionando colocando em risco a seguran a operacional Devem ser adotadas as mesmas medidas de prote o tanto para tubos de admiss o quanto para tubos de escape contra a entrada de gua de chuva e respingos A entrada de gua no motor pode causar danos consider veis ocasionados pela corros o ou por cal o hidr ulico na partida Nos motores em V mais conveniente combinar os dois tubos de escape a fim de facilitar sua disposi o e suprimir o ru do Os c lculos de escoamento de gases atrav s de tubula es apresentam um certo n vel de complexidade Em determinados casos n o se pode evitar de executar os c lculos com certa precis o por m nas aplica es mais frequentes podemos adotar gr ficos e f rmulas emp ricas para avaliar as dimens es das tubula es de escape de uma forma mais pr tica O m todo mais simples consiste em a medir o comprimento geom trico da tubula o b calcular as perdas de carga devidas s curvas ou outros acidentes com o aux lio de tabelas aplic veis C somar comprimento geom trico ao comprimento equivalente das perdas de carga para encontrar o comprimento total d conhecendo se a vaz o dos gases de escape dever ser informada pelo fabricante do motor Diesel calcula se um di metro para a perda de carga desejada ou adota se um valor de di metro conhecido e testa se pelas f rmulas se a perd
74. m espessura m nima da parede de 3 0 mm pois deve ser considerado um desgaste acentuado devido ao calor e umidade Para tubula o com comprimento al m de 5 metros aproximadamente dever ser previsto um tubo de di metro maior de acordo com as instru es do fabricante do motor O aumento dever corresponder ao comprimento total da tubula o incluindo os cotovelos e deve ter in cio imediatamente na sa da do coletor ou da pe a de conex o flex vel Tubos de maiores comprimentos e di metros menores do que os recomendados pelo fabricante do motor aumentar o a resist ncia e a temperatura do motor diminuindo portanto sua vida til Para a conex o do coletor de escape do motor com a tubula o instalada rigidamente dever ser empregada uma pe a de conex o flex vel instalada diretamente no motor a fim de compensar as vibra es e a expans o t rmica A tubula o n o poder transmitir quaisquer esfor os ao motor especialmente se for turbo alimentado onde a conex o flex vel montada diretamente na sa da do turbo alimentador Como a maioria dos grupos geradores s o elasticamente apoiados os tubos est o sujeitos n o apenas expans o t rmica mas tamb m a vibra es que poder o ser particularmente intensas quando da partida e parada do motor Diesel A tubula o de escape de diversos motores n o deve desembocar numa tubula o comum porque a contrapress o e o refluxo dos gases de exaust o provoca
75. m sua totalidade injetado na antec mara mediante uma bomba dosificadora a mbolo com funcionamento de exc ntrico com uma press o entre 80 e 120 at dependendo do projeto do motor inflama se e queima parcialmente ali a sobre press o instant nea assim formada sopra a mistura inflamada com um efeito de pulveriza o e turbul ncia violentas atrav s do canal de disparo at a c mara principal rica de ar As paredes da antec mara sobretudo o ponto de impacto do jato entrante s o mantidas com a temperatura mais elevada poss vel pois desta forma auxiliam na prepara o e igni o do combust vel Embora tenha a vantagem de produzir menos componentes de g s de escape prejudiciais sa de produz maiores perdas de calor devido a multiplica o de superf cies de permuta o o que resulta em maior consumo espec fico de combust vel e atualmente um processo pouco utilizado nos motores modernos Antec mara no cabe ote de um motor Diesel de 4 tempos A parte inferior da antec mara a quente porque se encontra separada das paredes refrigeradas pelo entreferro Descontinuidade da press o na antec mara e insufla o na parte principal da c mara de combust o mediante um canal injetor b tubula o de combust vel c igni o auxiliar para partidas a frio d passagem da gua de refrigera o para o cabe ote e Inje o direta Antec mara tipo esf rica A c mara de turbul ncia a cont m quase
76. maior quantidade queima a press o aproximadamente constante A combust o n o ocorre inteiramente caso n o se sucedam no tempo certo o aquecimento do combust vel e a igni o A inje o come a antes do pist o atingir o PMS no tempo de compress o S se consegue uma boa combust o quando h a melhor mistura poss vel entre as got culas de combust vel e o ar necess rio combust o Para tanto faz se necess rio entre outras coisas a adequa o do jato de combust vel forma da c mara de combust o com ou sem reparti es Outras possibilidades um ou mais jatos disposi o dos jatos comprimento dos jatos sua for a tamanho das got culas turbilhonamento mais intenso do ar de combust o Forma do pist o c mara de combust o repartida com c maras de ar pr c maras ou c maras de turbilhonamento e tamb m fluxo de ar tangencial e Igni o Pode n o se dar uma sens vel vaporiza o do combust vel Diesel de elevado ponto de ebuli o devido rapidez do processo As got culas de combust vel que s o injetadas inflamam se ap s terem sido levadas temperatura de auto igni o pelo ar pr aquecido e comprimido no cilindro O intervalo de tempo entre a inje o e a igni o deve estar sincronizado com a calagem da rvore de manivelas correspondente a eleva o adequada de press o O retardo da igni o deve ser o m nimo poss vel caso contr rio chega c mara de combust o uma quantidad
77. mo o pinh o est encaixado nas ranhuras helicoidais ele for ado a recuar desacoplando se da cremalheira do volante e at que o operador libere a chave de partida o motor de partida ir girar em vazio Motores Diesel antigos utilizam dispositivos auxiliares de partida Os motores modernos s necessitam desses dispositivos quando operando em ambientes de baixas temperaturas menos de zero C S o v rios os recursos auxiliares de partida a frio O mais utilizado atualmente a inje o de produtos vol teis ter por exemplo no coletor de admiss o Mas h motores que s o dotados de eletrodos incandescentes que s o alimentados pela s bateria s durante a partida para auxiliar o in cio de funcionamento 2 7 1 BATERIAS A pot ncia e a capacidade dependem do motor de partida da dura o e frequ ncia das partidas e dos dispositivos auxiliares que permanecem ligados tais como l mpadas de sinaliza o aparelhos de r dio calefa o etc A capacidade das baterias para motores Diesel varia de 84 a 270 Ah 12 V 1 000 a 3 000 Wh referidos a um per odo de 20 horas com 27 C As baterias de chumbo tem um conte do de energia de O 35 Wh kg O 30 kcal kg ou O 10 kpm kg A capacidade e a tens o de descarga diminuem rapidamente com a temperatura em decl nio A descarga espont nea de 0 5 at 1 0 da capacidade nominal por dia A temperatura da bateria n o deve ultrapassar 60 A bateria deve ser c
78. mplo de c lculo Dados P 600 CV 9 7 5 kg CV h 2 15 metros de tubo reto de 200 mm de di metro interno 3 curvas de 90 R d 2e 1 curva de 45 R d 2 Solu o G P q 500 x 7 5 3 750 kg h l 2 24 7 31 m 3 cotovelos com R d lt 2 5 considerados em dobro e curva de 45 tamb m com R d lt 2 5 considerada igual a uma curva de 90 na tabela da p gina anterior para tubo de 200 mm de di metro Ap 6 63 mm de coluna d gua por metro de tubo 1 1 15 31 46 metros AP Ap XL lt gt 6 63 x 46 305 mm de coluna d gua Ao valor encontrado necess rio adicionar a perda de carga inerente ao silencioso de escape quando for o caso e comparar com os valores admitidos de 600 a 1200 mm de coluna d gua para motores de aspira o natural e de 250 a 500 mm de coluna d gua para motores turbo alimentados Em geral os silenciadores para uso industrial com volume de 4 a 6 vezes a cilindrada do motor oferecem uma resist ncia de 150 a 200 mm de coluna d gua 9 CUIDADOS PRINCIPAIS DE OPERA O Manter registro das horas de opera o e consumo de gua combust vel e leo lubrificante bem como das interven es de manuten o e ou reparos Quando for necess rio fazer solda el trica na base ou em local pr ximo ao grupo gerador desligar os cabos entre as baterias e o alternador de carga das mesmas para preservar os diodos retificadores do regulador N o operar o grupo gerador em ma
79. ncia do alternador juntamente com o fator de pot ncia tomado por base para seu projeto correspondente pot ncia do motor Diesel A corrente nominal do alternador poder ser maior por exemplo no caso de alternador superdimensionado A corrente nominal do alternador essencial para a queda de tens o no caso de partida de motores el tricos trif sicos ou seja com alternador superdimensionado a queda de tens o pode ser mantida dentro de limites restritos Para grupos geradores sujeitos a uma carga inicial aplica se tamb m a rela o de correntes de 1 33 ou 2 0 se corrente inicial for adicionada a corrente de partida No caso de alternadores trif sicos a corrente nominal pode ser ligada quando da partida de motores el tricos trif sicos sem que haja uma queda de tens o superior a aproximadamente 18 0 Aumentando se a corrente de partida em mais 25 da corrente nominal do alternador deve se contar com mais uma queda de tens o da ordem de 4 0 Isto significa que a um alternador em vazio podem ser ligados diretamente motores el tricos at uma ordem de grandeza de aproximadamente 20 0 da sua capacidade nominal sem que o motor Diesel sofra uma queda de velocidade anormal nem que haja queda de tens o transit ria do alternador al m de 20 0 entre 0 1 e 0 5 segundo Quando se necessita partir motores cuja corrente de partida ultrapassa os limites das rela es acima necess rio estabelecer o limite de queda de tens o admiss
80. nico de rota es s o tamb m instalados no painel local Quadro de comando abriga os componentes el tricos afetos ao alternador rede local e s cargas conforme o caso Normalmente dotado de uma chave seccionadora com fus veis ou disjuntor para a entrada dos cabos provenientes do alternador volt metro frequencimetro amper metros chave seletora de volt metro para selecionar as fases cujas tens es se quer medir regulador autom tica de tens o do alternador e demais componentes el tricos tais como partida autom tica sensores de tens o e frequ ncia chaves de transfer ncia autom tica de carga interface para comunica o e transmiss o de dados carregador flutuador de baterias volt metro e amper metro do sistema de excita o ou outros instrumentos conforme requerido para a aplica o Nos grupos geradores de emerg ncia dotados de sistema de partida autom tica para assumir a carga em caso de falha da rede local o motor Diesel est equipado com um sistema de pr aquecimento constitu do por um resistor imerso numa deriva o do circuito de refrigera o geralmente de 2 a 4 kW dependendo do porte do grupo gerador para que a gua seja mantida em temperatura acima da ambiente e pr xima da de trabalho A temperatura controlada por um ou dois termostatos que ligam ou desligam a corrente que alimenta o resistor segundo valores pr ajustados Isto auxilia no sentido de possibilitar que o grupo gerador se
81. o de seguran a n o se permitam o uso de componentes el tricos que possam produzir fa scas A pot ncia do motor de partida para os motores Diesel varia de 0 6 a 1 2 CV por litro de cilindrada do motor Diesel Valores mais baixos para motores de maior cilindrada e vice versa Devido ao consumo de energia durante as partidas os motores Diesel atualmente at cerca de 200 Cv utilizam sistema el trico de 12 Volts Para os motores maiores utiliza se sistemas de 24 Volts O motor de partida dotado de um pinh o na extremidade do eixo geralmente com 9 10 ou 11 dentes montado sobre ranhuras helicoidais que permitem o seu movimento no sentido axial Este mecanismo normalmente denominado Bendix Quando o motor de partida acionado o pinh o avan a sobre as ranhuras helicoidais e acopla se uma engrenagem instalada na periferia do volante conhecida como cremalheira do volante que na maioria dos motores tem 132 dentes Existem motores com rela o cremalheira pinh o de at 20 1 O movimento do pinh o arrasta o volante fazendo com que a rvore de manivelas do motor comece a girar Nos motores Diesel em boas condi es entre 80 e 120 rpm j h press o de compress o suficiente para a auto igni o e o in cio de funcionamento embora existam motores que necessitam de at 350 rpm para partir Ao iniciar o funcionamento o motor aumenta a rota o por seus pr prios meios e tende a arrastar o motor de partida por m co
82. o do alternador h n o constante e se aproxima do seu valor m ximo com a carga entre 80 e 100 da pot ncia m xima Alternadores pequenos tem rendimento mais baixo do que os alternadores maiores at 0 93 acima de 250 KVA Deve ser informado pelo fabricante para c lculos mais seguros Quando se tratar de c lculos estimativos pode ser tomado igual 90 ou 0 9 que 6 o valor adotado pelos montadores de grupos geradores em geral RENDIMENTO DE ALTERNADORES 980 950 940 E 920 M 900 ET Nu a EE A A EEE 350 EEE AEE EEE JESSE AI E 820 EA SS ES op PA 730 97 aqi mmc 760 740 NADIA A EA re 707 E Dj A CARGA 680 660 640 620 600 580 560 540 520 500 RENDIMENTO SS O AS EU INC OW 9 Q9 S 49 aD Q9 9 9 8 POT NCIA KVA 5 4 2 FREQU NCIA Como dissemos anteriormente o alternador uma m quina s ncrona e que sua velocidade de rota o e frequ ncia est o relacionadas com o n mero de p los Sendo f frequ ncia em Hz N velocidade de rota o em rpm e N n mero de p los temos que Assim um alternador de 60 Hz que trabalha 1800 rpm tem 60 1 800 x N 120 lt gt 4 p los Analogamente um alternador de 6 p los para gerar tens o 60 Hz precisa girar a 60 Nx 6 120 amp 1 200 rpm Um alternador especial para aeroportos que necessita gerar tens o na frequ ncia de 400 Hz trab
83. o ligados nesta condi o devem estar abastecidos de gua combust vel e leo lubrificante bem como sem nada nas proximidades que possa interferir com o seu funcionamento 10 MANUTEN O PREVENTIVA Em primeiro lugar atentar para as recomenda es do fabricante contidas na documenta o t cnica fornecida O grupo gerador n o deve visto como um equipamento isolado mas sim como o item principal do sistema alternativo de abastecimento de energia el trica que como um todo merece aten es espec ficas dependendo de cada instala o Em linhas gerais o grupo gerador al m dos cuidados di rios de opera o exige pouca manuten o Os fabricantes recomendam primordialmente Efetuar as trocas de leo lubrificante e filtros Utilizar leo e filtros adequados e se poss vel de boa qualidade II Inspe o di ria quanto a vazamentos de leo lubrificante gua e combust vel III Antes de colocar o grupo gerador em servi o verificar n veis de gua do radiador e de leo lubrificante IV Durante o funcionamento do grupo gerador observar se h ru dos anormais Drenar diariamente sistema de combust vel tanque e filtros para evitar ac mulo de gua que possa danificar os componentes do sistema de inje o VI Limpeza e substitui o dos elementos de filtro de ar VII Inspe o peri dica do sistema de admiss o de ar VIII Limpeza do radiador e troca da gua de refrigera o no
84. o m xima de combust o exige se uma veda o s lida e uma maior press o da inje o O fluxo do leo para as guias das v lvulas deve ser garantido devido a sobrepress o do g s nos canais e o primeiro anel de segmento do pist o motor deve ser instalado em canaleta refor ada com suporte especial de a o ou ferro fundido O turbo alimentador devido s altas rota es de opera o trabalha com o eixo apoiado sobre dois mancais de buchas flutuantes que recebem lubrifica o tanto interna quanto externamente Ao parar o motor durante um certo intervalo de tempo o turbo alimentador continuar girando por in rcia sem receber leo lubrificante uma vez que a bomba de leo parou de funcionar Neste per odo ocorre contato entre a bucha e a carca a e tamb m entre a bucha e o eixo provocando desgaste A dura o do per odo em que o turbo alimentador permanece girando por in rcia depende da rota o em que operava o motor quando foi desligado bem como da carga a que estava submetido Nos grupos Diesel geradores onde habitualmente se desliga o motor em alta rota o imediatamente ap s o al vio da carga a durabilidade do turbo alimentador fica sensivelmente reduzida podendo ser medida em numero de partidas ao inv s de horas de opera o Nas demais aplica es onde n o h paradas frequentes do motor em alta rota o a durabilidade do turbo alimentador pode chegar a at 4 000 horas contra o m ximo de 1 000 partidas nos gr
85. o motor Z Vp Tamb m denominada de raz o ou taxa de compress o a rela o entre o volume total do cilindro ao iniciar se a d compress o e o volume no fim da compress o constitui RELA O DE uma rela o significativa para os diversos ciclos dos COMPRESS O motores de combust o interna Pode ser expressa por V4 V V gt 1 E pot ncia dentro dos cilindros Abreviadamente denominada de IHP Indicated Horsepower consiste na INDICADA soma das pot ncias efetiva e de atrito nas mesmas Pr O 3 lt E gg gl Q POT NCIA DISSIPADA DISSIPA O CONSUMO DE POT NCIA POT NCIA TE RICA PRESS O M DIA EFETIVA PRESS O M DIA NOMINAL PRESS O M DIA DE ATRITO CONSUMO CONSUMO ESPEC FICO RENDIMENTO MECANICO RENDIMENTO TIL RENDIMENTO INDICADO RENDIMENTO TEORICO EFICI NCIA RENDIMENTO VOLUMETRICO condi es de ensaio Pot ncia dissipada sob carga inclusive engrenagens internas Dissipa o de pot ncia pela carga Consumo de pot ncia por atrito bem como do equipamento auxiliar para funcionamento do motor parte a carga P P Pe Psp Pot ncia te rica calculada por compara o de m quina ideal Hip teses para este c lculo aus ncia de gases residuais queima completa paredes isolantes sem perdas hidrodin micas gases reais press o hipot tica constante que seria necess ria int
86. ola o refrigera o acabamento e caracter sticas el tricas conforme abaixo 5 1 APLICA ES Alternadores Industriais S o os chamados de m quinas de linha destinados a atender a maioria dos consumidores normais Alternadores Navais S o m quinas constru das para uso naval com todos os componentes projetados e tratados para resistir corros o marinha Alternadores Marinizados basicamente s o alternadores industriais destinados a servi o em reas agressivas recebendo ent o um tratamento especial em alguns componentes Alternadores para Telecomunica es S o m quinas especiais com caracter sticas determinadas para n o causar interfer ncia nas telecomunica es e tamb m para atender ao tipo de carga que bastante severa Em geral os alternadores destinados a atender equipamentos de telecomunica es alimentam retificadores de alta capacidade que produzem deforma es da forma de onda da tens o gerada o que levado em considera o no projeto e na constru o do alternador especial Alternadores a prova de explos o Destinam se ao servi o em reas saturadas principalmente petrol feras e qu micas onde h risco de materiais inflam veis sendo totalmente blindados para impedir que qualquer centelhamento entre em contato com a atmosfera ambiente tendo por isso um sistema de refrigera o especial tipo trocador de calor de modo que o ar existente no interior da m quina n o transmitido
87. olocada o mais pr ximo poss vel do motor de partida os cabos custam caro deve haver possibilidade de elimina o dos vapores cidos A densidade do cido sulf rico dilu do de 1 28 kg dm As baterias de a o alcalinas s o mec nica e eletricamente menos sens veis Sua descarga espont nea menor Tem a desvantagem de uma tens o de descarga inferior a 1 25 V comparada a 2 0 V sua tens o de carga de 1 7 at 1 75 V Seu pre o mais elevado necess rio verificar periodicamente o n vel do eletr lito das baterias e quando necess rio completar com gua destilada Em nenhuma hip tese adicionar gua comum ou cido para corrigir a densidade Quando a bateria trabalha com n vel baixo de eletr lito ocorre o empenamento de uma ou mais placas com perda total da mesma Os terminais das baterias devem ser mantidos limpos e untados com vaselina neutra para impedir a forma o de crostas de xidos Quando necess rio limpar os terminais com uma solu o de bicarbonato de s dio para remover os dep sitos de xidos O controle da densidade do eletr lito por meio de um dens metro fornece indica es quanto ao estado de carga das baterias Quando um dos elementos apresentar densidade mais baixa que os outros provavelmente este elemento est com uma placa empenada e a bateria trona se incapaz de se manter carregada devendo ser substitu da 2 7 2 COMPONENTES EL TRICOS Alguns motores Diesel especialmente os a
88. onentes corretos Bico injetor A agulha do bico b que fecha com o aux lio de uma forte mola a levantada pela elevada press o do combust vel bombeado em c d linha de press o e parafuso de ajuste para a regula o da press o de inje o f linha de retorno do combust vel utilizado para lubrifica o e refrigera o do bico injetor 2 4 2 O COMBUST VEL Motores Diesel precisam para a auto igni o e queima perfeita de combust veis de alto ponto de igni o A pr combust o a tend ncia do combust vel auto igni o quando da inje o no motor Diesel e caracter stica importante para o desempenho do combust vel neste tipo de motor medida pelo ndice de cetana O leo Diesel uma mistura de hidrocarbonetos com ponto de ebuli o entre 200 e 360 C obtido por destila o do petr leo por hidrogena o s ntese ou craqueamento catal tico a baixas temperaturas Tem poder calor fico m dio ou calor de combust o de 11 000 Kcal Kg O leo Diesel comum ou comercial utilizado universalmente embora atenda aos requisitos b sicos em termos de caracter sticas f sicas e qu micas requer cuidados quanto ao manejo e utiliza o A gua presente em maior ou menor concentra o o principal contaminante e deve sempre ser removida por centrifuga o ou filtragem especial com decantadores Como os componentes das bombas e bicos injetores s o constru dos com folgas adequadas
89. or Muitos mec nicos ao se verem diante de problemas de superaquecimento do motor eliminam a v lvula termost tica permitindo que motor trabalhe abaixo das temperaturas ideais em condi es de poucas solicita es e quando sob regime de maior rota o e carga n o disponha da quantidade suficiente de gua para troca de calor A press o interna do sistema controlada pela v lvula existente na tampa do radiador ou do tanque de expans o que em geral menor que 1 0 at Press es entre 0 5 e 1 0 at permitem o dimensionamento do radiador com menor capacidade entretanto com press es nesta faixa as juntas e veda es ficam submetidas a solicita es mais elevadas E necess rio manter a pressuriza o adequada do sistema de refrigera o de acordo com as recomenda es do fabricante do motor pois baixas press es proporcionam a forma o de bolhas e cavita o nas camisas dos cilindros Os cabe otes devem receber um volume adequado de gua mesmo com temperaturas baixas para n o comprometer o funcionamento das v lvulas de admiss o e escapamento Normalmente a press o de trabalho do sistema de arrefecimento encontra se estampada na tampa do radiador Ao substituir a tampa necess rio utilizar outra de mesma press o V LVULA TERMOST TICA PARA REGULA O DO FLUXO DE GUA DE REFRIGERA O a afluxo b sa da fria c sa da quente d prato da v lvula do lado quente com frestas de veda o para deixar
90. ormados por bobinas alimentadas com corrente cont nua suprida por uma fonte externa e controlada por um regulador de tens o e 4 Alternador de quatro polos Com muitas espiras um campo magn tico controlado por meio de um dispositivo de excita o com corrente cont nua montados em arranjo conveniente fabrica se os alternadores comerciais utilizados nos grupos geradores bem como os grandes alternadores das usinas hidroel tricas Na figura vista explodida de um alternador produzido pela WEG 590104 ep Goto Bed POLE 2 ELSA 640 12 gz 91195 AICA AZ SOP 02 i 179txeuo epo2og BL 0g5Ex 9p OMNSDOSIO 1 41 opwn5s op 157 JL 108XDUDO 00018 29 109xeuoo 00018 191 oesusi piopemted 9i JENIE 211181198 PD 21183 G4 101988 Op anods EI OLIGO 2 1012153 EL 095490905 BIO 1 01 cia duos 1078183 OL se opeogn H 96 sajope uieH 8 Tujeyox ep I010N v6 019160 500040 sop OF CIO c6 EIUTIBIO ep UY ZE LE OWO 6 8 06901040 9 oud osryeed oe5esuedujo epoosig iv Opwuon uswa t v Opeuo 3e OPU opt ESUP op Esso POE E Z opipojdxa oyuasag
91. plicados em grupos Diesel geradores s o dotados de um dispositivo de parada el trico em geral uma solen ide que dependendo do fabricante e tipo do motor trabalham com alimenta o constante ou em alguns casos s o alimentadas somente no momento de parar o motor Diesel Este dispositivo na maioria dos grupos geradores est interligado a outros componentes de prote o que ser o vistos adiante H tamb m motores equipados com ventilador acionado por embreagem eletromagn tica que controlada por um termostato ligam quando a temperatura da gua aumenta Para manter as baterias em boas condi es de funcionamento necess rio repor a energia consumida pelo motor de partida solen ide de parada e demais consumidores Em alguns casos como nos grupos geradores de emerg ncia um carregador flutuador autom tico alimentado pela rede el trica local mant m as baterias em carga durante o tempo em que o motor permanece parado Nestas condi es as baterias estar o permanentemente carregadas Quando n o se disp e deste recurso a carga das baterias feita pelo gerador de carga que nos motores atuais o alternador E poss vel ainda se encontrar motores antigos que utilizam d namo para carregar as baterias O alternador um gerador de corrente alternada trif sica dotado de uma ponte retificadora O campo de excita o regulado pelo n vel de carga das baterias devendo se evitar sobrecarga do alternador ao recarregar bat
92. pm ter 3 tempos motor a cada volta completa da rvore de manivelas Estes impulsos para efeito de c lculos de frequ ncia s o chamados excitadores principais e sua frequ ncia 3 x 1 800 x 270 60 A frequ ncia natural ou pr pria do sistema e uma composi o de harm nicos e subharm nicos resultante dos movimentos das massas Quando ocorre a igualdade das frequ ncias dos excitadores principais com a frequ ncia natural we acontece o que se conhece como resson ncia com todas as manifesta es perigosas que costumam acompanh la A velocidade em que conhecida como velocidade cr tica Nos grupos geradores modernos esta velocidade est abaixo de 1000 rpm Para evitar que vibra es indesej veis sejam transmitidas s edifica es entre a base e o piso de apoio s o utilizados amortecedores de borracha ou de molas que devem ser adquiridos juntamente com o equipamento pois no caso de molas estas s o calculadas pelo fabricante em fun o de peso e frequ ncia de trabalho poss vel que em determinadas aplica es seja necess rio conhecer frequ ncia natural de algum componente do ambiente da instala o para saber dos riscos de resson ncia com a frequ ncia dos excitadores principais do grupo gerador Havendo necessidade de estudos mais profundos pode se solicitar ao fabricante do motor mediante pagamento um c lculo de vibra es torsionais para um determinado acoplamento
93. r dio existente consumidores j instalados a pot ncia ativa kW pode ser obtida facilmente quando da leitura do consumo de energia indicado pelo medidor de kWh quando todos os consumidores essenciais com direito a suprimento de emerg ncia estiverem ligados sob aplica o da carga por uma hora Todavia pode se proceder tamb m como no projeto de uma instala o nova Se os consumidores forem divididos em essenciais e n o essenciais deve se considerar j na etapa de projeto que ambos os tipos de consumidores estar o conectados a barramentos separados 4 1 2 FATOR DE SIMULTANEIDADE Este fator indica a percentagem do consumo total de energia instalada que estar em opera o ao mesmo tempo Em geral n o se pressup e que todos os consumidores existentes estejam ligados simultaneamente Com uma avalia o l gica do fator de simultaneidade o grupo gerador Diesel pode ser dimensionado com pot ncia menor do que a soma de todos os consumidores potenciais Todavia a pot ncia nominal do grupo gerador n o dever ser calculada muito abaixo da pot ncia total requerida pelos consumidores porque ap s sua instala o frequentemente anexam se outros novos consumidores O fator de simultaneidade deve ser avaliado para cada projeto Deve ser evitada a ado o e um fator muito baixo Alguns valores pr ticos para o fator de simultaneidade Pr dios administrativos 0 8 a 0 9 Grandes shoppings 0 9 a 1 0 Ind strias qu mic
94. rcha lenta a menos que o mesmo seja provido de um dispositivo para desligar o regulador autom tico de tens o do alternador ou a excitatriz est tica quando for o caso durante os per odos de opera o em marcha lenta Como a regula o da tens o independe da frequ ncia com o motor trabalhando em rota o baixa o regulador autom tico de tens o ir suprir corrente para o campo com o objetivo de alcan ar a tens o nominal elevando a corrente de excita o a valores que poder o danificar os seus circuitos N o se deve parar o motor imediatamente ap s um per odo de opera o sob carga pois o calor armazenado nas massas de ferro provocar ebuli o da gua em volta das camisas e nas passagens do cabe ote se o fluxo for interrompido repentinamente Nos grupos geradores com sistema de partida e parada autom tica este tempo de trabalho em vazio deve ser ajustado para 3 a 5 minutos Nos motores turbo alimentados este procedimento particularmente importante para evitar que turbo alimentador permane a girando sem lubrifica o ap s a parada do motor Diariamente necess rio verificar os n veis do leo lubrificante e da gua do radiador N o permitir que o motor trabalhe sem a tampa do radiador ou do tanque de expans o conforme o caso Quando as veda es das tampas se danificam necess rio substitu las por novas A aus ncia de press o no sistema de refrigera o do motor propicia cavita o nas camisas dos cil
95. refrigera o com fun o id ntica acima tamb m em algumas aplica es s o utilizados dois sensores para atuarem quando a temperatura do meio refrigerante ultrapassa valores predeterminados Sensor de sobrevelocidade para comandar a parada do motor Diesel quando a velocidade de rota o ultrapassa valores predeterminados geralmente 20 acima da rota o nominal Em algumas aplica es onde h o risco de aspira o de gases inflam veis o sensor de sobrevelocidade interligado a um dispositivo de corte do ar de admiss o para parar o motor por abafamento al m do corte de combust vel Sensor de n vel do l quido de refrigera o na maioria dos casos utilizado para acionar um dispositivo de alarme indicando a necessidade de completar o n vel do sistema de refrigera o Rel taquim trico tem a finalidade de desligar o motor de partida quando a rota o do motor Diesel ultrapassa determinado valor em geral 500 rpm Em muitos casos esta fun o tamb m inerente ao sensor de sobrevelocidade quando este permite o controle de mais que uma faixa de opera o Este dispositivo impede acionar o motor de partida com o motor funcionando Sensor de ruptura da correia Em algumas aplica es exigido que a parada do motor Diesel seja comandada antes da temperatura da gua se elevar no caso de ruptura da correia da bomba d gua Sensor de freqii ncia pode ser utilizado para supervisionar tanto
96. ria dos motores Diesel utiliza se uma bomba em linha dotada de um pist o para cada cilindro e acionada por uma rvore de cames que impulsiona o combust vel quando o mbolo motor pist o atinge o ponto de in cio de inje o no final do tempo de compress o Alguns motores utilizam bombas individuais para cada cilindro e h outros que utilizam uma bomba de press o e vaz o vari veis fazendo a inje o diretamente pelo bico injetor acionado pela rvore de comando de v lvulas H ainda aqueles que utilizam bombas rotativas que distribuem o combust vel para os cilindros num processo semelhante ao do distribuidor de corrente para as velas utilizado nos motores de autom veis As bombas injetoras rotativas ou em linha para que funcionem s o instaladas no motor sincronizadas com os movimentos da rvore de manivelas Ao processo de instala o da bomba injetora no motor d se o nome de calagem da bomba Cada fabricante de motor adota segundo o projeto de cada modelo que produz um processo para a calagem da bomba injetora Na maioria dos casos a coincid ncia de marcas existentes na engrenagem de acionamento da bomba com as marcas existentes na engrenagem acionadora suficiente para que a bomba funcione corretamente Em qualquer caso por m absolutamente necess rio consultar a documenta o t cnica fornecida pelo fabricante sempre que se for instalar uma bomba injetora pois os procedimentos s o diferentes para cada caso
97. roporcionar maior press o de compress o no interior do cilindro o que produz temperaturas de igni o mais altas e por consequ ncia melhor aproveitamento do combust vel com redu o das emiss es de poluentes Para melhorar os efeitos do turbo alimentador adiciona se ao sistema de admiss o de ar um processo de arrefecimento do ar admitido normalmente denominado de aftercooler ou intercooler dependendo da posi o onde se encontra instalado com a finalidade de reduzir a temperatura do ar contribuindo para aumentar ainda mais a massa de ar no interior dos cilindros A tend ncia para o futuro que todos os motores Diesel sejam turbo alimentados Nos motores turbo alimentados o rendimento volum trico em geral maior que 1 Turbo alimentador de g s de escape para motor Diesel Turbina de g s de escapamento com fluxo de fora para dentro a admiss o do g s de escapamento b sa da do g s de escapamento c admiss o do ar d sa da do ar e entrada do leo lubrificante f sa da do leo lubrificante g roda motriz da turbina h rotor da turbina i rotor da ventoinha bucha flutuante de mancal O turbo alimentador trabalha em rota es muito elevadas 80 000 a 100 000 RPM temperatura m xima do g s de escape at 790 C proporciona um ganho de pot ncia nos motores Diesel da ordem de 30 a 40 e redu o do consumo espec fico de combust vel no entorno de 5 Devido ao aumento da press
98. s contra a leos gordurosos e certos cidos graxos Derivados ferrugem halogenados de certos cidos graxos Sulfonatos Produtos de condensa o de alto peso molecular tais como fen is condensados com cera clorada Pol meros de metacrilato Refor adores do Olefinas ou iso olefinas polimerizadas Pol meros but licos ndice de viscosidade steres de celulose borracha hidrogenada Inibidores de espuma Silicones Agentes de press o extrema Redutores do ponto de fluidez Como a viscosidade a caracter stica mais importante do leo lubrificante natural que os centros de pesquisas do ramo dedicassem especial aten o a essa propriedade Sabe se que todos os leos apresentam uma sensibilidade temperatura no que concerne viscosidade alguns ser o mais sens veis que outros observando se que os leos naft nicos sofrem mais a sua a o que os paraf nicos Com o desenvolvimento t cnico exigindo qualidades mais aprimoradas dos leos muitas vezes chamados a trabalhar em condi es de temperatura bastante vari veis tornou se necess rio conhecer bem as caracter sticas viscosidade versus temperatura em uma faixa bastante ampla A varia o da viscosidade com a temperatura n o linear Ou seja n o poss vel estabelecer a priori quanto ir variar a viscosidade quando for conhecida a varia o de temperatura Os estudos desenvolvidos nessa rea at os dias atuais levaram os fabricantes de
99. s per odos recomendados IX Regulagem das folgas de v lvulas X Inspe o da tens o das correias e ajuste quando necess rio XI Inspe o do cubo e demais componentes de acionamento do ventilador XII Revis o do turbo alimentador com substitui o das veda es internas e balanceamento din mico dos rotores melhor substituir o turbo a base de troca XIII Medir a resist ncia de isola o do alternador Se necess rio fazer a secagem das bobinas XIV Lubrificar os rolamentos do alternador XV Reapertar cabos e conectores el tricos XVI Substituir mangueiras ressecadas XVII Completar o n vel do eletr lito das baterias XVIII Manter os bornes de baterias untados com vaselina neutra para evitar a forma o de crostas de xidos XIX Revisar bomba e bicos injetores e XX Inspecionar o amortecedor de vibra es
100. sa da do radiador pode ser canalizada para o exterior por meio de um duto cuja interliga o com o radiador deve ser flex vel usualmente de lona com rea interna pelo menos 1 3 vezes a rea da colm ia do radiador As entradas de ar n o devem restringir o fluxo Quando for necess rio instalar o grupo gerador em ambiente fechado deve se prover meios de circula o de ar sem queda de press o superior a 2 0 50 mm de coluna d gua Algumas vezes se verifica a necessidade de ventila o for ada O fluxo de ar necess rio varia em fun o da pot ncia e demais caracter sticas do equipamento e deve ser informado pelo fabricante O radiador utilizado em motores destinados a grupos geradores assim como o ventilador s o projetados para uma capacidade 30 superior as necessidades do motor prevendo que o calor irradiado para o ambiente ser removido pelo ar circulante Muitos fabricantes de motores Diesel disponibilizam ventiladores diferentes em di metro e n mero de p s para atender necessidades espec ficas inerentes instala es especiais A montagem do ventilador segundo recomenda es dos fabricantes deve ser feita em um defletor de ar direcionada colm ia do radiador de forma que para os ventiladores de press o soprante 2 3 da p fiquem fora do defletor para captar o ar Para os ventiladores de suc o aspirante 2 3 da p devem ficar dentro do defletor ao contr rio dos ventiladores de press o A d
101. simultaneamente com o imprevisto aumento de press o Al m disto durante a igni o na fase fluida se formam per xidos com um indesej vel car ter explosivo Estas batidas d o aos carburantes um maior retardamento de igni o impr prio para motores Diesel A temperatura dos gases tem como limite superior a resist ncia das pe as alta temperatura e a qualidade do leo lubrificante e como limite inferior a temperatura da atmosfera O limite superior de press o dado pelo fato de que um aumento de compress o mesmo que pequeno acarreta um aumento nas for as do motor e no seu peso O limite inferior o da press o atmosf rica As limita es de Volume s o consequ ncia da necessidade de se evitar expans es demasiado grandes pois s se consegue uma pequena vantagem de pot ncia com a desvantagem de um motor muito grande Para avaliar o n vel da convers o de energia no motor h processos de c lculo que permitem determinar as limita es acima 2 4 1 TIPOS DE INJE O O ponto mais importante a forma o da mistura mediante a inje o do combust vel diretamente antes e durante a auto igni o e combust o na carga de ar fortemente comprimida Durante seu desenvolvimento foram encontradas v rias solu es que em parte coexistem ainda em nossos dias e Inje o indireta Uma pequena parte da c mara de combust o antec mara separada da parte principal mediante um estreitamento O combust vel que e
102. tidade de calor dissipada pela gua de 550 kCal CV h para motores abaixo de 100 CV e de 450 kCal CV h para motores maiores que 100 CV b Para motores com c mara de pr combust o Cerca de 15 acima do necess rio para os motores com injec o direta A quantidade de calor dissipada aproximadamente de 650 kCal CV h para motores abaixo de 100 CV e de 600 kCal CV h para motores acima de 100 CV As temperaturas de opera o para os motores s o At 100 CV entre 65 C e 95 C aproximadamente At 200 CV entre 65 C e 90 C aproximadamente e Acima de 200 CV entre 65 85 A diferen a m xima de temperatura da gua na entrada e na sa da n o deve ser superior a 10 A circula o de gua de cerca de 70 a 80 litros CV h Um coletor de escape refrigerado a gua mufla dependendo da sua constru o pode dissipar uma quantidade de calor de 100 a 180 kCal CV h Para produzir pot ncia plena e obter uma opera o isenta de desgaste o motor deve atingir a sua temperatura operacional o mais rapidamente poss vel Por esta raz o a gua de arrefecimento conduzida do motor diretamente para a bomba atrav s dos termostatos e das tubula es de desvio antes de atingir a temperatura operacional Somente ap s ter atingido a temperatura operacional que os termostatos liberam a passagem automaticamente para o radiador A queda de press o admiss vel nos dutos de entrada e sa da do ar d
103. to criteriosamente e conferido ap s a fixa o definitiva das m quinas Embora os acoplamentos el sticos permitam desvios relativos todavia aconselh vel procurar obter o m ximo alinhamento poss vel Isto prolongar a vida til do acoplamento As medi es de alinhamento se fazem como nas figuras abaixo e os valores das toler ncias dever o ser informados pelo fabricante do acoplamento 6 1 ALINHAMENTO Ly In Lg mam T Y a a Medi o com extremidades expostas Medi o da centraliza o Medi o do ngulo de desvio 1 Metade do acoplamento 2 Rel gio comparador Ao montar um acoplamento necess rio certificar se de que o mesmo n o interfere na folga axial da rvore de manivelas do motor Diesel Os acoplamentos de duas metades separadas estabelecem uma dist ncia a ser mantida entre as faces das duas metades ap s a montagem que precisa ser observada As extremidades dos eixos das m quinas necessitam guardar alguma dist ncia entre si para n o interferir com a folga axial O conjunto motor alternador montado sobre uma base met lica r gida constru da com perfilados laminados de a o ou chapa dobrada capaz de suportar o funcionamento do motor Diesel sem sofrer deforma es assegurando o posicionamento das m quinas de forma a permitir livre acesso aos componentes para manuten o e deve dispor de um ponto de liga o ao aterramento geral da subesta o local
104. u ainda a aplica o tempor ria de sobrecarga A aplica o da carga ativa kW ocasiona uma queda tempor ria din mica da velocidade Se isto n o implicar em carga no motor Diesel al m da sua pot ncia m xima pr ajustada de bloqueio a velocidade subir novamente at a velocidade nominal dentro de um tempo de recupera o relativamente breve dependendo das caracter sticas do governador utilizado no motor Diesel Em caso de uma sobrecarga moment nea de pot ncia ativa pode ser eventualmente poss vel compensar o pico de pot ncia por meio de um volante particularmente pesado do motor Diesel n o sendo portanto necess rio um superdimensionamento do motor e alternador em fun o de sobrecargas tempor rias Ao dimensionar o grupo gerador tamb m preciso observar se os motores el tricos trif sicos de maior porte s o ligados diretamente partida direta ou se por meio de dispositivos auxiliares de partida como chave estrela tri ngulo ou compensadora por auto transformador partida com tens o reduzida Em caso de partida direta a corrente de partida poder superar em at 6 ou mais vezes a corrente nominal dependendo da constru o adotada Neste caso o alternador pode estar sujeito a uma carga de corrente t o elevada que a tens o atingir a ruptura Como consequ ncia disto os contactores e rel s que comp em o sistema deixam de funcionar e o suprimento de energia interrompido 4 1 4 1 PARTIDA DE MOTORES DE
105. ucionar problema existem tr s tipos b sicos de governadores is cronos que s o e Governadores mec nicos Constitu dos por um sistema de contrapesos molas e articula es atuam no mecanismo de acelera o aumentando ou diminuindo o d bito de combust vel sempre que a rota o se afasta do valor regulado em geral 1800 RPM Tem tempo de resposta considerado longo e permitem oscila es em torno do valor regulado Dependendo da carga que for aplicada bruscamente permitem quedas acentuadas da RPM e na recupera o permitem ultrapassar o valor regulado para em seguida efetuar nova corre o de menor grau S o mais baratos e utilizados em grupos Diesel geradores que alimentam equipamentos pouco sens veis s varia es de frequ ncia Tem precis o de regula o em torno de 3 podendo chegar at 1 5 O tipo mais comum utilizado em grande numero de motores equipados com bombas injetores Bosch em linha o governador Bosch modelo RSV Carca a do regulador Tampado Ponto de lubrifica o regulador Tala Mola auxiliar de partida Alavanca de Alavanca reguladora comando Alavanca intermedi ria Mola reguladora basculante vS P dia Cremalheira Balancim Alavanca TM N W P E SC basculante 0510 de Enc sto stop ou de de rota o sa marcha lenta _ m xima Eixo de comando da bomba injetora a Posic o _ de parti
106. ue ap s ser comprimido no interior dos cilindros recebe o combust vel sob press o superior quela em que o ar se encontra combust o ocorre por auto igni o quando o combust vel entra em contato com o ar aquecido pela press o elevada O combust vel que injetado ao final da compress o do ar na maioria dos motores do ciclo Diesel o leo Diesel comercial por m outros combust veis tais como nafta leos minerais mais pesados e leos vegetais podem ser utilizados em motores constru dos especificamente para a utiliza o destes combust veis O processo Diesel n o se limita a combust veis l quidos Nos motores segundo o processo Diesel podem ser utilizados tamb m carv o em p e produtos vegetais Tamb m poss vel a utiliza o de g s como combust vel no processo Diesel nos motores conhecidos como de combust vel misto ou convers veis que j s o produzidos em escala consider vel e vistos como os motores do futuro Para os combust veis l quidos as diferen as principais entre os motores do ciclo Otto e do Ciclo Diesel s o Motores de Combust o Interna a Pist o Caracter stica Ciclo Otto Ciclo Diesel Tipo de Igni o Por centelha Vela de igni o Auto igni o Forma o da mistura No carburador Inje o Rela o de Compress o 6 at 8 1 16 at 20 1 No motor Otto de inje o o combust vel injetado na v lvula de admiss o ou diretamente na tomada de ar do cilindro antes do t rmino da
107. uida efetuar a corre o O tempo de resposta ajustado at um limite m nimo a partir do qual o funcionamento do motor se torna inst vel por excesso de sensibilidade Neste ponto necess rio retroceder um pouco at que a rota o se estabilize Uma vez obtido o melhor tempo de resposta a quantidade de RPM que pode variar dentro deste tempo depende da solicita o da carga Uma grande varia o brusca na carga induz uma varia o proporcional da RPM Al m da sensibilidade necess rio ajustar o valor m ximo que se pode permitir de queda ou de aumento de RPM entre vazio e plena carga que nem sempre pode ser zero RPM Esta varia o conhecida como droop e necess ria especialmente para grupos geradores que operam em paralelo mais de um grupo Diesel gerador alimentando a mesma carga 2 5 LUBRIFICA O DO MOTOR DIESEL O sistema de lubrifica o do motor Diesel dimensionado para operar com um volume de leo lubrificante de 2 a 3 litros por litro de cilindrada do motor e vaz o entre 10 e 40 litros por Cavalo hora conforme o projeto do fabricante Os componentes b sicos do sistema de lubrifica o encontrados em todos os motores Diesel s o e C rter de leo montado sob bloco dotado de capacidade adequada pot ncia do motor Bomba de circula o for ada geralmente do tipo de engrenagem acionada pela rvore de manivelas do motor Regulador de press o geralmente uma v lvula na pr pria
108. umir uma determinada quantidade de kWh colocam em circula o uma corrente mais elevada do que a que seria suficiente com um fator de pot ncia mais alto A corrente el trica que percorre os circuitos consumidores produz tamb m a POTENCIA REATIVA Indutiva ou Capacitiva que ser considerada em outro cap tulo Assim a pot ncia em HP do motor Diesel pode ser calculada em fun o da pot ncia em KVA e fator de pot ncia do alternador pela rela o HP x 0 7457 x O KVA x 0 8 onde O rendimento do alternador Ou 1 0728 x OO Para o c lculo em CV basta substituir 0 7457 0 7354 resultando CV 1 0878 x 00 O rendimento do alternador L1 n o constante e se aproxima do seu valor m ximo com a carga entre 80 e 100 da pot ncia m xima Alternadores pequenos tem rendimento mais baixo do que os alternadores maiores at 0 93 acima de 250 KVA Deve ser informado pelo fabricante para c lculos mais seguros Quando se tratar de c lculos estimativos pode ser tomado igual 90 ou 0 9 que o valor adotado pelos montadores de grupos geradores em geral 4 GRUPO DIESEL GERADOR Denominamos grupo Diesel gerador ao conjunto de motor Diesel e gerador de corrente alternada aqui denominado alternador convenientemente montados dotado dos componentes de supervis o e controle necess rios ao seu funcionamento aut nomo e destinado ao suprimento de energia el trica produzida a partir do consumo
109. upos Diesel geradores Por isso recomenda se n o parar o motor imediatamente ap s o al vio da carga deixando o operar em vazio por um per odo de 3 a 5 minutos Existe um dispositivo acumulador de press o para ser instalado na linha de lubrifica o do turbo alimentador que ameniza os efeitos das paradas por m n o fornecido de f brica pelos fabricantes de motores Diesel devendo quando for o caso ser instalado pelo usu rio Os reparos no turbo alimentador devem ser feitos de prefer ncia pelo fabricante A maioria dos distribuidores autorizados disponibiliza para os usu rios a op o de venda de remanufaturado a base de troca que al m de ser r pida tem a mesma garantia da pe a nova Em geral as oficinas que se dizem especializadas utilizam buchas de bronze em substitui o das buchas sinterizadas e usinam as carca as quando da realiza o de recondicionamentos e na maioria dos casos n o disp em do equipamento para balanceamento do conjunto rotativo fazendo com que a durabilidade de um turbo alimentador recondicionado nessas condi es fique ainda mais reduzida O defeito mais frequente o surgimento de vazamentos de leo lubrificante que quando ocorre pelo lado do rotor frio pode consumir o leo lubrificante do c rter sem que seja percebido Em geral o mau funcionamento do turbo alimentador percebido pela perda de pot ncia do motor sob plena carga e pela presen a de leo lubrificante e fuma a preta na
110. uros existentes na segunda metade Acoplamento Elco 0 i LE gt Na peca b existem os pinos com mangas de borracha a que se encaixam nos furos existentes na peca Geralmente a peca b aparafusada ao volante do motor Diesel enquanto a peca c montada por meio de chaveta no eixo do alternador A folga recomendada entre as pecas de 4 0 mm para que esforcos axiais n o sejam transmitidos rvore de manivelas do motor Acoplamento el stico Em virtude da grande elasticidade dos elementos flex veis os acoplamentos el sticos proporcionam boa absor o das irregularidades de montagem nivelando grandes diferen as de alinhamento radial axial e angular e s o isentos de manuten o A fixa o r gida dos elementos flex veis pelas partes met licas do acoplamento e das partes met licas deste com os conjuntos agregados elimina todo e qualquer atrito causador de folgas e desgaste evitando assim ajustes peri dicos Os alternadores modernos s o dotados de carca a padr o SAE que permite montagem monobloco garantindo a manuten o do alinhamento entre os eixos das m quinas ap s a montagem Entretanto na primeira montagem necess rio conferir a concentricidade dos eixos em rela o s suas respectivas carca as com um microcomparador para se assegurar de que n o haver desalinhamento Nas montagens diretas sem carca as padronizadas o alinhamento necessita ser fei
111. verno indica que a viscosidade deve ser medida a zero grau Farenheit Observa se que o n mero SAE n o um ndice de viscosidade do leo mas sim uma faixa de viscosidade a uma dada temperatura exemplificando um leo SAE 30 poder ter uma viscosidade a 210 F entre 58 e 70 SSU O API classificou os leos lubrificantes designando os segundo o tipo de servico As classifica es API encontradas nas embalagens dos leos lubrificantes s o ML Motor Light Oleos pr prios para uso em motores a gasolina que funcionem em servi o leve tais motores n o dever o ter caracter sticas construtivas que os tornem propensos forma o de dep sitos ou sujeitos corros o dos mancais MM Motor Medium leos pr prios para motores a gasolina cujo trabalho seja entre leve e severo tais motores poder o ser sens veis forma o de dep sitos e corros o de mancais especialmente quando a temperatura do leo se eleva casos em que se torna indicado o uso de leos motor medium MS Motor Severe Oleos indicados para uso em motores a gasolina sob alta rota o e servi o pesado com tend ncia corros o dos mancais e forma o de verniz e dep sitos de carbono virtude n o s de seus detalhes de constru o como ao tipo de combust vel DG Diesel General Oleos indicados para uso em motores Diesel submetidos a condi es leves de servi o nos quais o combust vel empregado e as caracter sti
112. vores de manivelas e de comando de v lvulas com seus mancais e buchas Na grande maioria dos motores constru do em ferro fundido e usinado para receber a montagem dos componentes Grandes motores navais tem bloco constru do em chapas de a o soldadas e alguns motores de pequeno porte tem bloco de liga de alum nio b Cabe otes Funcionam essencialmente como tamp es para os cilindros e acomodam os mecanismos das v lvulas de admiss o e escape bicos injetores e canais de circula o do l quido de arrefecimento Dependendo do tipo de constru o do motor os cabe otes podem ser individuais quando existe um para cada cilindro ou m ltiplos quando um mesmo cabe ote cobre mais de um cilindro C rter o reservat rio do leo lubrificante utilizado pelo sistema de lubrifica o constru do em ferro fundido liga de alum nio ou chapa de a o estampada Em alguns motores o c rter do tipo estrutural formando com o bloco uma estrutura r gida que funciona como chassis da m quina como se v em alguns tratores agr colas d Se o dianteira a parte dianteira do bloco onde se alojam as engrenagens de distribui o de movimentos para os acess rios externos tais como bomba d gua ventilador alternador de carga das baterias e para sincronismo da bomba de combust vel e da rvore de comando de v lvulas e Se o traseira Onde se encontra o volante e respectiva carca a para montagem do equip

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