Geradores industriais são os responsáveis por suprir a demanda de energia elétrica das indústrias. Desse modo, eles são empregados em fluxos produtivos que demandam mais energia do que a rede de distribuição tradicional pode oferecer ou consegue alcançar. Estes ativos funcionam de forma similar aos geradores utilizados no fornecimento de energia residencial, entretanto, tem uma capacidade de produção energética muito maior, pois alimentam plantas industriais inteiras. Além de gerar a energia, a função desses ativos também é distribuí-la de maneira estável e contínua.
Estes ativos são considerados de alta criticidade, pois sua operação é fundamental para energizar todo a planta. Sem eles, processos chave do fluxo produtivo não podem acontecer. Além disso, geradores industriais são capazes de funcionar a base de diferentes combustíveis, tais como, gasolina, diesel e gás.
No texto a seguir, saiba mais sobre esses ativos e seus modos de falha mais comuns.
Tipos de geradores industriais
Geradores de corrente contínua
Um gerador elétrico de corrente contínua (CC), também chamado de dínamo, é uma máquina elétrica que converte energia mecânica (água, ar, etc) em energia elétrica na forma de corrente contínua, isto é, a corrente gerada não se altera ao longo do tempo. Construtivamente, o gerador CC é mais complexo em comparação a outros tipos devido à presença de componentes como comutadores e anéis coletores.
Geradores de corrente alternada
Esse tipo de gerador também converte energia mecânica em energia elétrica, contudo, na forma de corrente alternada (CA), isto é, ocorre variação de corrente ao longo do tempo. O design de um gerador CA é relativamente simples e econômico, geralmente contendo uma bobina fixa e um ímã móvel. Esses geradores utilizam anéis coletores, que proporcionam uma superfície suave e eficiente para as escovas, resultando em baixa manutenção e alta confiabilidade.
Geradores síncronos
Tipo de gerador CA em que a frequência da corrente elétrica gerada está sincronizada com a frequência de rotação do motor. Uma característica neste tipo de gerador é a frequência da corrente alternada permanecer fixa, não importando a carga que o ativo está suprindo. Além disso, esse tipo de gerador pode ser monofásico ou trifásico e podem ser usados para gerar eletricidade em sistemas de grande ou pequeno porte.
Geradores assíncronos
Assim como os síncronos, os geradores assíncronos também são um tipo de gerador CA. Dentre as principais vantagens deste equipamento estão a ausência de contatos mecânicos no rotor, reduzindo manutenções por desgastes, e a independência de sincronismo com a velocidade do rotor, o que faz com que seja muito usada em aplicações como usinas eólicas.
Componentes de geradores industriais
Rotor: também chamado de armadura é a parte móvel do gerador onde a corrente é induzida devido ao movimento relativo entre o campo magnético e os enrolamentos de fio.
Estator: é a parte fixa do gerador e gera o campo magnético necessário para a indução de corrente. Pode ser criado por ímãs permanentes ou eletroímãs.
Escovas: Transferem a corrente gerada no rotor para o circuito externo ao gerador. Além disso, são utilizadas para manter o contato elétrico com componentes rotativos.
Núcleo do Rotor: Aumenta a eficiência da indução magnética e reduz as perdas de energia por correntes parasitas.
Enrolamentos do Rotor: Fios de cobre enrolados que geram a tensão elétrica à medida que o núcleo da armadura gira dentro do campo magnético.
Sistema de arrefecimento: A função deste componente é evitar que o equipamento sobreaqueça. Desse modo, esse sistema é composto por radiadores, ventiladores e bombas de água que dissipam o calor e esfriam o gerador.
Principais modos de falha em geradores industriais
Falhas em geradores industriais podem ser catastróficas. Não é incomum que a origem de incêndios ou explosões em plantas industriais seja causada por falhas em sistemas elétricos e geradores. Especialmente em ambientes com atmosferas explosivas, faíscas, sobreaquecimento e outros fatores relacionados à condição das instalações elétricas.
A seguir, conheça alguns modos de falha comuns em geradores industriais:
Danos no isolamento do Rotor
Refere-se a danos na camada de isolamento que cobre os fios ou espiras do rotor, ou a conexão com a terra. Pode resultar em curtos-circuitos internos, sobreaquecimento e falhas elétricas, comprometendo, desse modo, o desempenho do gerador e aumentando o risco de falhas catastróficas.
Danos na Isolação do Estator
Danos na camada de isolamento dos fios ou espiras do estator, ou na conexão com a terra. Semelhante aos danos na isolação do rotor, pode causar curtos-circuitos, sobreaquecimento e degradação do desempenho elétrico. Além disso, pode levar à parada do gerador para reparos.
Falhas nos Rolamentos
Desgaste, degradação ou falha completa dos rolamentos que suportam o rotor do gerador. Esse tipo de modo de falha pode causar vibrações excessivas, ruído anormal e, eventualmente, o travamento do rotor. Se não detectado e corrigido rapidamente, pode levar a danos adicionais ao rotor e ao estator.
Falhas nas Conexões do Rotor
Danos ou quebras nas conexões elétricas que ligam o rotor ao resto do circuito do gerador. Como resultado pode ocorrer interrupções na transmissão de energia elétrica, perda de eficiência e aquecimento excessivo, o que pode levar a falhas intermitentes ou à parada completa do gerador.
Falhas no Sistema de Resfriamento
Problemas no sistema de resfriamento, incluindo vazamentos, bloqueios ou falhas nos componentes de resfriamento podem levar ao superaquecimento do gerador e, eventualmente, exigir paradas de emergência para evitar danos maiores.
Curtos nos Anéis Coletores
Falhas elétricas nos anéis coletores que transferem corrente para dentro e fora do rotor. Pode causar faíscas, aquecimento e desgaste acelerado das escovas e dos próprios anéis coletores, resultando em manutenção frequente e possível parada do gerador.
Problemas nos disjuntores
Os principais sintomas de problemas nos disjuntores é a perda de eficiência, sobrecarga, sobreaquecimento, entre outros. Para evitar que falhas nestes componentes, é preciso monitorar frequentemente.
Falhas na bateria
Em geradores industriais, a bateria também pode ser uma fonte de falhas frequente. Descarregamento, formação de sulfatos nas placas e condições de operação impróprias podem comprometer o funcionamento deste componente e prejudicar o ativo.
Solução para o monitoramento de geradores industriais
A Dynamox possui uma solução voltada exclusivamente para o monitoramento de tensão e corrente elétrica em ativos industriais. O dispositivo Enging faz o acompanhamento dos índices de saúde do maquinário, identificando falhas precoces. Assim, é possível planejar ações de manutenção e perceber janelas de melhoria a partir de análises apuradas. Além disso, é possível reduzir drasticamente os custos com reparos ou trocas de motores elétricos.
O monitoramento de corrente e tensão elétrica possibilita acompanhar e analisar informações de potência, tensão e corrente. Permitindo, desse modo, um diagnóstico detalhado sobre o estado de saúde do ativo. Esse acompanhamento, quando realizado com periodicidade, também permite que o responsável pela gestão da manutenção consiga identificar quais são os pontos de melhoria. Isso porque esses dados revelam fugas de corrente, instabilidades, distorções e surtos elétricos. É partindo dessas informações que se desenvolve um planejamento voltado para garantir a eficiência energética dos ativos.
A Solução Enging para ativos elétricos faz o monitoramento online e em tempo real, garantindo dados fiéis e sempre atualizados. Ou seja, todo o monitoramento é feito utilizando algoritmos inteligentes e não há necessidade de histórico de dados e período de aprendizagem.
Para o monitoramento de geradores industriais, a Solução Enging utiliza um modelo matemático que permite o cálculo de parâmetros internos do transformador, faz análise da corrente de excitação, indutância de curto-circuito, impedância dinâmica do OLTC, análise das componentes harmônicas e análise da corrente de arranque.
Todos esses dados permitem o acompanhamento em tempo real do funcionamento do ativo e, além disso, possibilita antecipar possíveis falhas a fim de evitá-las, sem a necessidade de paradas não planejadas que podem comprometer todo o funcionamento da planta.
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