Introdução

Com a oferta comercial de grupos eletrogéneos com potências nominais de 3000 kW ou até mesmo superiores, tornou-se comum em muitas instalações optar por um único grupo eletrogéneo de grande potência para assegurar a energia elétrica necessária em caso de falha da rede pública.

Contudo, em diversas aplicações, existem vantagens em distribuir a carga total por vários grupos eletrogéneos de menor potência ligados em paralelo, de modo a maximizar a fiabilidade do sistema, a disponibilidade, a eficiência no consumo de combustível e a flexibilidade operacional.

Desde que os grupos eletrogéneos sejam devidamente especificados e instalados, com especial atenção à proteção contra defeitos, sistemas de energia com múltiplos geradores em paralelo oferecem várias vantagens operacionais e práticas comparativamente a um único gerador de grande dimensão.

Adicionalmente, a disponibilidade de Interfaces Homem-Máquina (HMI) de operação simples e de sistemas digitais de paralelismo eliminou a maioria das complexidades operacionais associadas aos antigos sistemas analógicos.

Este artigo analisa as vantagens dos sistemas de produção de energia com múltiplos geradores, concebidos principalmente para aplicações de emergência e standby.

Adequação do sistema ao perfil de carga

O primeiro passo para avaliar se o sistema de alimentação de emergência deve ser composto por um único grupo de grande potência ou por vários de menor potência a operar em paralelo consiste em determinar o perfil de carga da instalação.

Em muitas instalações, as cargas elétricas podem ser agrupadas de acordo com o seu nível de prioridade:

• Uma parte da carga é considerada essencial ou crítica, como sistemas de segurança de pessoas, sistemas de segurança física, sistemas informáticos e de dados, comunicações ou determinados processos industriais críticos;
• Outra parte pode ser considerada importante, mas não crítica, como sistemas de ventilação, iluminação geral e processos produtivos menos críticos;
• Por fim, pode existir uma parte da carga que não é essencial para a segurança de pessoas ou continuidade do negócio — por exemplo, o sistema AVAC, exceto quando necessário para o arrefecimento de centros de dados ou infraestruturas informáticas críticas.

Quando a carga elétrica total pode ser segmentada por prioridade, os sistemas de emergência com múltiplos geradores oferecem diversas vantagens, nomeadamente:

• Maior fiabilidade e disponibilidade;
• Maior flexibilidade operacional;
• Redução do consumo de combustível;
• Facilidade no agendamento da manutenção;
• Expansão do sistema de forma mais simples.

A Figura 1 ilustra um sistema de energia de emergência com dois grupos eletrogéneos e cargas priorizadas, utilizando o método preferido na indústria para paralelo com múltiplos níveis de proteção contra defeitos.

Os disjuntores montados no próprio gerador são dedicados à proteção do grupo eletrogéneo e podem ser integrados com a proteção do alternador e outros dispositivos de proteção no controlador do gerador.

As linhas de entrada provenientes dos geradores são protegidas no quadro geral de paralelismo por um disjuntor de serviço, utilizado para sincronização e proteção contra defeitos ao nível do barramento.

Estes disjuntores são dimensionados para suportar a capacidade total de curto-circuito do barramento, com todos os geradores em funcionamento, e para proteger os cabos provenientes dos geradores.

Sistemas com múltiplos geradores que não disponham deste nível de proteção contra defeitos correm o risco de sofrer danos e de comprometer a fiabilidade global do sistema.

Fiabilidade

Uma das principais vantagens dos sistemas com múltiplos grupos eletrogéneos é o aumento da fiabilidade e da disponibilidade da alimentação elétrica.

Conforme ilustrado na Figura 1, como o grupo n.º 1 e o grupo n.º 2 estão ligados a um barramento comum, qualquer um deles pode alimentar a carga principal.

No improvável cenário de um dos geradores não arrancar quando solicitado, o outro arrancará e alimentará a carga crítica, procedendo ao deslastre (load shedding) das cargas menos prioritárias.

No dimensionamento do sistema, é aconselhável — e em alguns casos exigido por regulamentação — que cada gerador seja capaz de alimentar, individualmente, a carga crítica.

Em instalações com uma elevada percentagem de cargas críticas, a fiabilidade pode ser ainda aumentada através da instalação de um gerador totalmente redundante.

Por exemplo, se a carga total de emergência de uma instalação for de 1000 kW, um sistema composto por três geradores de 500 kW permite que um deles esteja fora de serviço a qualquer momento, sem comprometer a fiabilidade ou a disponibilidade do sistema.

Em instalações com necessidades elétricas em crescimento, esta estratégia oferece maior fiabilidade nos primeiros anos, quando a carga ainda é inferior à capacidade total instalada.

Embora a redundância possa aumentar o custo inicial de instalação, esse investimento é compensado por:

• Redução de custos futuros de expansão;
• Aumento da disponibilidade do Sistema;
• Melhor planeamento da manutenção.

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