Gerir a carga para evitar empilhamento húmido
Os motores diesel são o motor principal mais comum nos sistemas de energia de reserva. Quando funcionam com carga insuficiente, os motores diesel podem sofrer de acumulação de resíduos não queimados nos seus sistemas de escape, uma condição conhecida como empilhamento húmido. Este artigo explica como os bancos de carga podem ser utilizados para evitar esta situação.
O problema do empilhamento húmido
Os motores a gasóleo queimam o combustível sem o auxílio de um sistema de ignição, como os utilizados nos motores a gasolina. Em vez disso, os motores a gasóleo comprimem uma mistura de ar/combustível em rácios elevados, causando um aumento de temperatura que provoca a auto-ignição do combustível. Recordar a Lei do Gás Ideal:
Pressão x Volume = Quantidade de substância x Constante do gás ideal x Temperatura
Com todas as outras variáveis constantes, o aumento da pressão através da compressão aumenta a temperatura, provocando a combustão do combustível. Devido à sua conceção, os motores diesel proporcionam um funcionamento eficiente a níveis elevados de potência.
Para a produção de energia eléctrica em corrente alternada, a frequência da onda sinusoidal de corrente alternada é proporcional à velocidade do motor. Consequentemente, os reguladores controlam a velocidade do motor-gerador para manter a frequência constante. Fazem-no ajustando a quantidade de potência necessária para responder às variações de carga. Quando é necessária menos ou mais potência, o regulador fornece menos ou mais combustível para satisfazer a procura de carga correspondente, sem alterar a velocidade do motor. O funcionamento a cargas elevadas produz uma maior quantidade de calor do que o funcionamento a cargas baixas, apesar de os motores funcionarem à mesma velocidade em ambos os casos.
As caraterísticas que tornam os motores diesel tão eficazes a cargas elevadas também representam um potencial problema de fiabilidade e desempenho quando funcionam com pouca carga. O funcionamento a baixa carga pode produzir temperaturas de funcionamento do motor abaixo dos níveis projectados. Quando isso acontece, a combustão do combustível é incompleta. Os produtos da combustão incompleta incluem substâncias de carbono que se depositam nas peças internas do motor, como pistões, anéis de pistão e válvulas de escape. Além disso, os resíduos de combustível húmido e não queimado podem acumular-se a jusante no sistema de escape, uma condição denominada "empilhamento húmido".
O problema do empilhamento em húmido é que a lama fuliginosa da combustão incompleta se acumula nas superfícies de todo o sistema de escape. Isto causa vários problemas. Quando os depósitos são pesados, podem restringir o fluxo de escape, causando um excesso de contrapressão que pode reduzir o desempenho ou mesmo provocar o encerramento. Podem também contaminar os dispositivos de controlo da poluição, o que aumenta as emissões de poluentes. Nalgumas condições, os resíduos podem também representar um risco de incêndio.
Soluções para empilhamento a húmido
A solução mais básica para resolver o problema do empilhamento húmido consiste em fazer funcionar os motores "com mais força", ou seja, com maior quantidade de carga, gerando assim mais calor. Sobre este ponto, alguns fabricantes afirmam que, após várias horas de funcionamento a baixa carga, a melhor prática é fazer funcionar os motores durante um determinado período de tempo a alta carga para aumentar as temperaturas de escape do motor e queimar as lamas acumuladas. No entanto, esta solução não resolve a razão pela qual um grupo eletrogéneo estava a funcionar a baixa carga no início. Se a carga foi insuficiente durante o funcionamento de um gerador, onde será encontrada carga adicional para corrigir a condição resultante? A razão para o funcionamento a baixa carga deve ser avaliada primeiro.
As instalações funcionam com os grupos electrogéneos a baixa carga por várias razões. A quantidade de carga da instalação varia de acordo com as alterações temporais nas operações da instalação, bem como com a hora do dia, a estação do ano, as condições climatéricas e muito mais. Por exemplo, a carga total de um hospital numa tarde de verão, quando a temperatura é de 85°F (29°C), excederá em muito a carga total durante a noite seguinte, quando a temperatura ambiente cai para 55°F (13°C). Ao utilizar a carga do edifício para testar os geradores, os gestores podem optar por realizar testes à noite, precisamente porque há menos atividade operacional para perturbar. No entanto, isso pode resultar em carga insuficiente para o teste. Além disso, muitas instalações preferem não utilizar a carga do edifício para evitar qualquer potencial perturbação causada pelos testes. Em qualquer dos casos, deve ser obtida carga suficiente.
Os bancos de carga são uma solução simples para desenvolver as quantidades necessárias de carga. Convertem eletricidade em calor que é dissipado para os ambientes circundantes. Este processo coloca a carga na fonte de energia. A quantidade de carga pode variar através do controlo do banco de carga. O tipo de carga eléctrica pode ser abordado especificando o tipo de banco de carga apropriado(resistivo, indutivo, capacitivo ou combinações). Isto oferece flexibilidade de teste das seguintes formas:
- As instalações podem utilizar bancos de carga suplementares para atingir cargas mínimas em qualquer altura, independentemente da carga total do edifício em tempo real.
- As instalações podem evitar a transferência da carga do edifício para os ensaios utilizando bancos de carga para fornecer a totalidade da carga.
Para as instalações regulamentadas, os códigos norte-americanos em vigor exigem testes mensais a um mínimo de 30% da capacidade do gerador durante um mínimo de 30 minutos. Outros parâmetros aplicam-se a outros tipos de testes. Independentemente da carga e da duração, os bancos de carga oferecem soluções simples para efetuar testes em conformidade com os requisitos e simplificar as operações de teste.
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