Geradores a gás natural versus diesel para fabricação: custo real, carga e confiabilidade

Para uma fábrica, a verdadeira questão não é qual combustível soa melhor em um folheto de produto. A questão é qual gerador manterá a produção funcionando quando a rede falhar, quando um processo exigir energia contínua ou quando uma interrupção da rede elétrica se transformar em um evento de várias horas. Na maioria dos casos, a resposta depende de três variáveis: a frequência com que o gerador funciona, a rapidez com que a carga muda e que abastecimento de combustível está fisicamente disponível no local. Um grupo gerador a diesel é geralmente a escolha mais segura para reserva e backup de carga variável. Um grupo gerador a gás natural pode ser a melhor escolha para geração contínua de carga de base quando uma linha de gás utilitário estiver disponível e as emissões atmosféricas fizerem parte da licença do local.

Este artigo foi escrito para engenheiros de fábrica, gerentes de instalações e compradores de projetos que precisam comparar as duas opções tendo em mente as condições de fabricação do mundo real. O objetivo não é coroar um vencedor universal. O objetivo é fornecer uma estrutura de decisão que reduza o risco de aquisição, evite incompatibilidades dispendiosas de combustível e ajude você a conversar com um fornecedor de gerador com confiança. Muitas instalações fabris acabam optando pelo diesel porque é mais fácil justificar a energia de emergência. Mas se a sua linha de produção funcionar 24 horas por dia e o seu fornecimento de gás for confiável, o gás natural pode produzir um custo menor por quilowatt-hora durante a vida útil do ativo. A escolha não é uma questão de preferência de combustível; trata-se de adequar o gerador ao seu perfil de produção, às restrições do local e ao orçamento de manutenção de longo prazo.

A decisão começa com o seu perfil de carga, não com a etiqueta do combustível

As cargas de fabricação não são uniformes. Uma oficina de estamparia de metal pode ter algumas máquinas de prensagem grandes que iniciam e param em ciclos. Uma planta de processamento de alimentos pode operar refrigeração, bombas e transportadores continuamente por horas. Uma fábrica de produtos químicos pode ter motores críticos que nunca devem perder potência, mesmo que por alguns ciclos. Os geradores a diesel e a gás natural têm desempenho diferente nesses padrões de carga.

Os motores diesel são estabelecidos em aplicações onde ocorre carga agressiva de blocos. Quando um motor grande dá partida, o gerador deve manter a tensão e a frequência dentro de limites aceitáveis. Os grupos geradores a diesel geralmente são capazes de aceitar uma alta porcentagem da carga nominal em uma única etapa. Para aplicações industriais, um gerador a diesel pode lidar com mudanças repentinas de carga com menos queda de tensão e recuperação de frequência mais rápida. O projeto mecânico de um motor diesel e seu sistema de ar turboalimentado proporcionam uma resposta mais direta a aumentos repentinos na demanda de torque.

Geradores de gás natural, especialmente motores industriais a gás de combustão pobre, geralmente têm aceitação de carga de bloco menos agressiva. Um motor a gás pode exigir uma sequência de carregamento escalonada para permitir o ajuste da relação ar-combustível. Se o seu processo de fabricação tiver grandes motores de indução que iniciam simultaneamente, o gerador de gás pode precisar ser superdimensionado ou emparelhado com um estudo de partida do motor. Isso altera o custo de capital e pode prejudicar a economia de combustível.

É por isso que o perfil de carga deve vir antes da economia de combustível. Se você tiver uma carga de base longa e estável, o gás natural poderá oferecer excelente eficiência e menor custo operacional. Se você tiver um gerador reserva que funcione de 50 a 100 horas por ano para reserva de emergência, o diesel continua sendo a escolha mais prática e de menor custo. O gerador deve ser sempre adaptado à carga real, e a escolha do combustível é apenas uma parte desse processo de correspondência.

O que os geradores a diesel funcionam bem em um ambiente de fabricação

Os geradores a diesel têm uma longa história na energia industrial. O princípio é simples: o combustível diesel tem uma elevada densidade energética, é fácil de armazenar no local e proporciona uma forte aceleração desde sem carga até com carga total. Para a fabricação, não se trata apenas de detalhes técnicos; eles afetam diretamente a capacidade de uma planta se recuperar de uma interrupção no serviço público sem perder produtos, danificar equipamentos ou atrasar remessas.

Uma das vantagens mais importantes do diesel é a independência de combustível. Um gerador a diesel precisa apenas de um tanque de combustível, uma bomba de transferência e um contrato de fornecimento. O combustível pode ser entregue por caminhão e armazenado em um tanque fechado. Não há dependência de um gasoduto que pode ou não estar presente nos limites do local. Isto torna o gasóleo atractivo para fábricas isoladas, locais secundários e fábricas existentes onde não existe um gasoduto de gás natural ou onde o fornecimento de gás não é garantido.

Os conjuntos diesel também são mais fáceis de encontrar em uma ampla gama de potências. Desde uma unidade de backup de 100 kVA até um bloco de espera de vários megawatts, os fabricantes oferecem pacotes diesel completos com painéis de controle, comutadores e sistemas de sincronização. Para uma fábrica que deseja uma solução comprovada com um prazo de entrega curto, o diesel costuma ser o caminho de menor resistência.

A eficiência de combustível de um motor diesel também é geralmente superior à de um motor a gás natural com potência equivalente. Um motor diesel pode operar com menor consumo de combustível específico do freio em uma faixa de carga mais ampla. Isto significa que mesmo que o combustível diesel custe mais por MMBtu do que o gás natural, o gerador a diesel pode consumir menos Btu por quilowatt-hora. O custo operacional líquido não é, portanto, determinado apenas pelo preço do combustível; é determinado pelo produto do preço do combustível e do consumo de combustível por kWh.

Para plantas que já possuem armazenamento de diesel para veículos de frota ou equipamentos móveis, a adição de um gerador a diesel cria um sistema de combustível comum. Isto reduz a complexidade da aquisição e garante que o combustível já esteja a ser gerido para outros ativos. Quando um gerador está sujeito aos códigos de incêndio estaduais ou locais, o projeto, a contenção e a ventilação do tanque de diesel são familiares à maioria das empresas de engenharia e inspetores.

Os equipamentos a diesel também são flexíveis para expansão temporária. Uma fábrica pode especificar inicialmente uma unidade diesel de estrutura aberta e depois adicionar um contêiner com atenuação de ruído se o ruído se tornar uma preocupação. Como o mercado de produtos diesel padrão está maduro, modificações personalizadas, como saída de alta tensão, paralelismo e monitoramento remoto, estão prontamente disponíveis. Um fabricante pode oferecer um portfólio de grupos geradores a diesel que abrange desde pequenas unidades de backup até grandes sistemas de reserva, proporcionando à planta um fornecedor para muitos requisitos de energia.

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A desvantagem prática é que a combustão do diesel produz partículas e óxidos de nitrogênio. Em áreas sem alcance, os geradores a diesel podem exigir equipamento de pós-tratamento ou podem ser limitados ao uso emergencial. Este não é um problema pequeno para as fábricas que precisam renovar licenças aéreas ou estão localizadas perto de limites residenciais. Mas do ponto de vista de pura confiabilidade e resposta à carga, o diesel continua sendo a escolha industrial padrão.

Quando o gás natural deve estar na sua lista

Os geradores de gás natural não são mais uma alternativa exótica. Eles são comuns em indústrias onde o gás já é utilizado em caldeiras, fornos, secadores ou aquecimento de processos. Se uma fábrica tiver uma linha de gás utilitário e o local permitir que um gerador consuma gás continuamente, um conjunto de gás natural pode reduzir os custos operacionais e melhorar o perfil ambiental da instalação.

O maior benefício do gás natural é a disponibilidade de combustível. Uma conexão de tubulação elimina a necessidade de armazenamento de combustível no local, o que reduz o risco de contaminação do combustível, entrada de água e roubo de diesel. O fornecimento de combustível é automático quando o medidor de gás é instalado. Isto é importante para uma fábrica que deseja evitar a carga operacional de gerenciamento de estoque de combustível. Também é importante quando uma fábrica funciona muitas horas por dia, porque um pequeno tanque de diesel pode esgotar-se rapidamente durante uma interrupção prolongada da rede.

O gás natural também proporciona uma combustão mais limpa em termos de partículas. Não há fuligem, escapamento preto de diesel e nenhum resíduo de combustível no equipamento. Para um campus de produção próximo a uma área residencial ou em uma região com limites rígidos de partículas, os benefícios visuais e regulatórios podem ser significativos. O equipamento de gás natural pode ser instalado em um pacote fechado com requisitos de permissão de ar mais baixos, mas você ainda terá que levar em conta as emissões de NOx e o deslizamento de metano, dependendo do projeto do motor e das regras locais.

Num ambiente de produção contínua, um gerador de gás natural pode ser usado como fonte de energia primária em vez de reserva. Alguns fabricantes utilizam conjuntos de gás para funcionar em paralelo com a rede e tirar partido dos preços mais baixos do gás. Isso é chamado de aplicação de cobrança de demanda ou geração distribuída. O gerador fornece uma parte da carga, reduz a importação de serviços públicos e pode ser despachado durante os horários de pico da tarifa. A economia pode ser atrativa se a tarifa do gás for baixa e a concessionária local permitir a operação paralela.

Um conjunto de gás natural também é mais silencioso em alguns casos porque o processo de combustão é geralmente mais suave em estado estacionário. No entanto, o ruído é mais frequentemente determinado pelo invólucro do que pelo combustível. Um gabinete com atenuação de som bem projetado pode levar as unidades a diesel e a gás a níveis de ruído semelhantes. Se o seu local de fabricação exigir uma solução silenciosa para mudanças de turno ou operações noturnas, considere um grupo gerador tipo silencioso em vez de escolher um combustível apenas por razões de ruído.

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O risco com o gás natural é que a linha de serviço público pode não ser dimensionada para um gerador, especialmente se o serviço de gás existente for apenas para um aquecedor menor. O gerador terá uma alta demanda de gás e a concessionária precisa confirmar se a pressão e a vazão são adequadas. Se a pressão do gás disponível for muito baixa, você precisará de um booster de gás ou de uma configuração de motor a gás diferente. Isso adiciona equipamentos e complexidade ao projeto.

Quando se decide pela utilização do gás natural, a gama de produtos ainda é ampla. Um fabricante que oferece grupos geradores de gás natural pode fornecer uma unidade classificada para os requisitos de tensão e controle do local. O segredo é selecionar um motor a gasolina que corresponda à velocidade, ao passo de carga e às condições de altitude de sua fábrica. Os motores a gás não são todos iguais; alguns são construídos para carga de base contínua, enquanto outros são menos tolerantes a altas temperaturas ambientes e rápidas oscilações de carga.

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Custo total: capital, combustível e despesas operacionais

O custo costuma ser a primeira pergunta que um gerente de fábrica faz. A resposta honesta é que uma simples declaração “diesel é barato” ou “gasolina é barata” não é útil. Você precisa comparar o custo total de propriedade ao longo do horizonte esperado do projeto. Isso inclui o grupo gerador inicial, a infraestrutura de combustível, os sistemas auxiliares, a mão de obra de instalação, a manutenção anual e o combustível consumido em padrões reais de carga.

Os grupos geradores a diesel geralmente têm um preço de compra mais baixo do que as unidades a gás natural com a mesma potência. Um motor diesel é construído em torno de um ciclo de combustão mais padronizado e de uma cadeia de fornecimento madura. O motor a gás, especialmente um motor industrial de combustão pobre, possui mais componentes, como carburação a gás, conversores catalíticos, sistemas de ignição e lógica de controle mais desenvolvida. É por isso que os conjuntos de gás natural muitas vezes acarretam um acréscimo na cotação inicial do equipamento.

O preço do combustível é onde o gás natural pode vencer. O gás natural é muitas vezes mais barato por MMBtu do que o diesel, mas o preço ao consumidor depende das tarifas locais, das tarifas de pico de procura e do conteúdo energético do gás fornecido. Se uma fábrica já compra gás ao abrigo de um contrato industrial, o custo incremental para o gerador pode ser inferior ao da compra de gasóleo a preço de retalho na bomba. Contudo, o gás nem sempre é barato; no Inverno ou durante picos de procura, os preços do gás industrial podem subir significativamente.

A eficiência de combustível é onde o diesel pode vencer. Um motor diesel gera um quilowatt-hora com menor consumo de energia térmica na maioria dos casos. As taxas de calor aproximadas para grandes grupos geradores industriais a diesel são frequentemente de 8.500 a 9.500 Btu por kWh. Os grupos geradores de gás natural de queima pobre podem estar na faixa de 10.000 a 12.000 Btu por kWh. Isso significa que uma unidade de gás natural precisa de mais energia combustível para produzir a mesma produção elétrica. Quando você multiplica uma taxa de calor mais alta por um preço de combustível potencialmente mais baixo, o resultado é específico do local e às vezes não é tão unilateral quanto o esperado.

Para comparar os custos de combustível, deverá utilizar os seus próprios preços locais e não uma média nacional. Um método mais simples é pedir a cada fornecedor de gerador uma estimativa do consumo de combustível nas horas de operação que você planeja operar. Em seguida, multiplique pelo custo real do combustível entregue. Para uma fábrica que opera um gerador de reserva durante 100 horas por ano, a diferença no custo do combustível é geralmente pequena. Para uma central que utiliza um gerador a gás durante 6.000 horas por ano, mesmo uma pequena diferença de custo por kWh pode criar um sério impacto financeiro.

Armazenamento de combustível e restrições locais: o custo oculto

Muitas decisões de aquisição falham porque as restrições do local são ignoradas. Um gerador pode atender à classificação de kw, mas o local não pode suportar o sistema de combustível ou o gabinete. Isto é especialmente verdadeiro em fábricas mais antigas, onde a ligação da concessionária fica na parte de trás da propriedade e o código de incêndio local exige distância entre o tanque de combustível e o edifício.

Para diesel, você precisa de um tanque de armazenamento, uma área de contenção, um ponto de abastecimento, um sistema de monitoramento de nível e, possivelmente, um circuito de polimento de combustível. O tanque deverá ser dimensionado para o tempo de autonomia esperado. Se uma planta tiver uma carga de processo crítica de 1.000 kW e desejar 24 horas de backup, o consumo de combustível em plena carga poderá ser de milhares de litros. Armazenar tanto diesel requer espaço, licenças e um plano de prevenção de derramamentos. A gestão de combustível também é uma tarefa de manutenção: o diesel pode degradar-se, absorver água e apoiar o crescimento microbiano se não for utilizado durante longos períodos. Um programa regular de manutenção de combustível não é opcional para instalações críticas.

Para o gás natural, a principal restrição local é a tubulação de fornecimento de gás. O gerador precisa de fluxo e pressão de gás especificados no trilho de distribuição. Se o tubo estiver subdimensionado, o gerador poderá desclassificar ou falhar quando a carga aumentar. Em uma fábrica, o equipamento de processo pode já estar consumindo gás, portanto o gerador deve ser conectado a uma linha de gás separada ou a um ramal dedicado com regulação de pressão adequada. Esta é uma tarefa de engenharia que deve ser definida durante a fase de projeto, e não após a chegada do gerador.

Se não existir uma linha de gás utilitário, o gás natural pode ser fornecido como gás natural comprimido ou gás natural liquefeito. O GNC requer um sistema de armazenamento de alta pressão e um vaporizador, e o GNL requer armazenamento criogênico. Essas opções agregam custos de capital significativos e exigem treinamento do operador. Para a maioria das fábricas, o GNC ou o GNL só são competitivos quando as horas de funcionamento anuais são muito elevadas e o desempenho ambiental ou a poupança no preço dos combustíveis justificam a complexidade.

O diesel também tem vantagens em situações extremas. Uma fábrica num local remoto pode não ter acesso a um gasoduto, mas pode providenciar entregas de diesel de um fornecedor confiável. Se a planta estiver em uma área com clima muito frio, o óleo diesel pode ser tratado para operação em baixas temperaturas. O gás natural, por outro lado, pode ter problemas com a pressão do gás, condensado e congelamento do regulador em condições frias, a menos que o sistema seja projetado para isso.

Eficiência sob cargas reais de fabricação

As cargas de fabricação geralmente ficam muito abaixo da capacidade nominal do gerador. Um gerador de 1.000 kW pode ser dimensionado para cobrir picos de carga, mas a carga média de fábrica pode ser de apenas 500 a 700 kW. O gerador passará muitas horas em carga parcial. Compreender a eficiência em carga parcial é mais importante do que a eficiência em carga total em muitas aplicações.

Os motores diesel geralmente apresentam uma curva de consumo de combustível mais plana. Com carga de 50%, um gerador a diesel pode consumir cerca de 60 a 70% do combustível que consumiria com carga de 100%. Isto significa que o consumo específico de combustível por quilowatt-hora fornecido, embora seja um pouco maior do que em plena carga, não aumenta dramaticamente. Os geradores a diesel são, portanto, práticos para cargas variáveis ​​e para aplicações onde o gerador às vezes funciona com carga leve.

Os motores a gás natural, especialmente alguns projetos de combustão pobre, são menos eficientes em carga parcial. Quando a carga cai, a relação ar-combustível precisa ser ajustada e o sistema de controle pode queimar mais combustível por kWh para manter a combustão estável. Para uma planta que opera um gerador de gás em carga parcial por longos períodos, o custo operacional pode ser maior do que um simples cálculo de plena carga sugeriria.

É por isso que os estudos de perfil de carga são valiosos. Um bom estudo registrará os eventos reais de kW, kVA, fator de potência e partida do motor durante uma semana representativa. Ele mostrará não apenas o pico de carga, mas também com que frequência o gerador fica com 30%, 60% ou 90% da carga. Esses dados ajudam a determinar se o gerador deve ser um conjunto a diesel, um conjunto a gás ou um par de unidades menores em paralelo.

Se a planta tiver uma carga altamente variável, uma estratégia comum é dimensionar dois ou mais grupos geradores e operá-los em paralelo. Com carga baixa, apenas um conjunto funciona; em alta carga, ambos os conjuntos funcionam. Isto melhora a eficiência em carga parcial porque cada gerador está mais próximo de sua potência nominal. Esta abordagem é especialmente útil para geradores de gás natural onde a eficiência de carga parcial é uma preocupação. Um sistema de paralelismo é um investimento que vale a pena quando o gerador atenderá uma carga de produção flutuante.

Emissões, Licenciamento e Risco Ambiental

As regulamentações ambientais estão se tornando uma parte importante da seleção de geradores na fabricação. Um gerador que não atenda aos requisitos de licença aérea pode atrasar o comissionamento, gerar multas ou forçar um redesenho após a compra. O perfil de emissões depende do tipo de motor, do perfil de carga e das opções de pós-tratamento dos gases de escape.

Os geradores a diesel possuem um conjunto bem conhecido de características de emissões. Eles produzem óxidos de nitrogênio e partículas. Em muitas regiões, os geradores a diesel de reserva de emergência estão isentos de alguns requisitos de licenciamento se forem usados ​​apenas para interrupções raras. Mas ainda estão sujeitos a limites operacionais razoáveis, e algumas instalações devem solicitar uma licença se o gerador for utilizado para operações não emergenciais. Se você planeja usar o gerador para redução de picos ou resposta à demanda, pode ser necessário instalar pós-tratamento ou escolher um motor com emissões mais baixas.

Os motores a gás natural produzem significativamente menos partículas. O processo de combustão é mais limpo e não há fumaça visível. No entanto, os motores a gás natural ainda produzem NOx e podem emitir metano não queimado. O metano é um potente gás com efeito de estufa e algumas autoridades ambientais estão a começar a contabilizar o deslizamento de metano. Em um local que rastreia as emissões de Escopo 1 ou Escopo 2, o deslizamento de metano pode ser um passivo oculto.

Para locais de produção em áreas sem alcance, o gás natural pode ser uma escolha útil porque evita a necessidade de filtros de partículas diesel ou de redução catalítica seletiva. No entanto, os motores a gás com baixo teor de NOx podem ter necessidades de manutenção diferentes e podem ser mais sensíveis à qualidade do combustível. Esta é uma compensação que deve ser discutida com o fabricante e com um consultor local de qualidade do ar antes da compra do gerador.

Outro ponto a considerar é a licença de ruído. Um conjunto diesel de estrutura aberta pode produzir 95 a 105 dB(A) próximo ao escapamento, enquanto um silenciador e gabinete de alta qualidade podem reduzir isso para 65 a 75 dB(A) à distância. Os conjuntos de gás natural são frequentemente considerados mais silenciosos, mas o design do gabinete geralmente é o fator dominante. Se a fábrica estiver próxima de um limite residencial, a especificação de ruído no pedido de compra, e não o tipo de combustível, determinará se você receberá uma instalação compatível.

Risco de manutenção, vida útil e tempo de inatividade

A manutenção é onde a decisão do gerador pode se tornar cara. O custo de uma única paragem não planeada após uma falha do gerador excede frequentemente a poupança anual de combustível de uma opção de combustível mais barata. Portanto, a manutenção deve ser tratada como um fator de risco e não apenas como uma despesa operacional.

A manutenção de geradores a diesel é familiar à maioria das instalações industriais. As tarefas incluem trocas de filtro de combustível, trocas de óleo, verificações de líquido refrigerante, manutenção de bateria, inspeção de injetores e testes regulares de carga. Um gerador a diesel bem conservado pode ser muito confiável. Em aplicações de reserva, os conjuntos a diesel são normalmente testados sob carga uma vez por mês para confirmar se o motor está pronto para uma emergência. Esta é uma prática padrão para instalações de missão crítica.

A vida útil de um grupo gerador a diesel é frequentemente medida em horas de operação. Um motor diesel industrial para serviços pesados ​​normalmente pode funcionar de 20.000 a 30.000 horas antes de uma grande revisão, dependendo da carga, velocidade e qualidade da manutenção. Sabe-se que alguns motores excedem 40.000 horas em aplicações cuidadosamente gerenciadas. Para uma fábrica que opera seu gerador apenas algumas centenas de horas por ano, um conjunto diesel pode durar décadas.

A manutenção do gerador de gás natural é diferente. Um motor a gasolina de queima pobre usa velas de ignição, bobinas de ignição e um carburador a gás ou sistema de injeção. Esses componentes requerem inspeção e substituição regulares. As velas de ignição podem precisar ser trocadas a cada 1.000 a 2.000 horas, dependendo do motor. A folga das válvulas e a condição das válvulas de escape também são críticas em motores a gás. Os intervalos de troca de óleo para um motor a gasolina podem ser mais curtos do que para um motor a diesel devido às características de combustão e ao potencial de contaminação do óleo.

Para aplicações de carga de base contínua, o cronograma de manutenção de um gerador de gás natural é gerenciável se a planta tiver uma equipe de manutenção qualificada ou um contrato de serviço. Mas para uma fábrica que possui apenas um técnico treinado em diesel, a mudança para gás pode criar uma lacuna de manutenção. A rede de serviços do fabricante deve ser avaliada antes da compra. Se o fabricante puder oferecer suporte ao local com peças de reposição, diagnóstico remoto e serviço de campo, o risco será significativamente menor.

O risco de tempo de inatividade também está ligado à disponibilidade de combustível. Um gerador a diesel pode funcionar por horas após uma interrupção na rede, mas se o tanque de combustível estiver vazio, a unidade para. Um gerador de gás natural tem fornecimento ilimitado do gasoduto, mas se a concessionária de gás sofrer sua própria interrupção, o gerador será inútil. Algumas usinas usam um gerador de duplo combustível que pode mudar para diesel se a pressão do gás cair. Os sistemas de duplo combustível aumentam o custo inicial, mas podem ser valiosos para instalações que não podem aceitar a interrupção da carga do seu processo.

Queda de tensão, resposta transitória e dimensionamento do gerador

Motores industriais, prensas, soldadores e compressores criam cargas transitórias. Quando um motor grande dá partida, o gerador sofre uma queda de tensão de curto prazo e um desvio de frequência. Se o gerador não conseguir se recuperar rapidamente, a linha de produção poderá desarmar, os CLPs poderão reiniciar e os motores poderão perder a sincronização. O gerador deve, portanto, ser dimensionado para lidar com a pior carga de partida, e não apenas com a carga em estado estacionário.

Um grupo gerador a diesel tem a reputação de fornecer uma resposta transitória mais forte. O motor pode aumentar rapidamente o fornecimento de combustível e aumentar a pressão para atender à demanda de carga. Isso dá ao regulador de tensão mais tempo para manter a saída. Por exemplo, um grupo gerador a diesel pode manter a tensão dentro de 10% durante uma aplicação de carga de bloco de 100%. Os motores a gás natural podem ter uma queda de tensão inicial maior e necessitar de mais tempo para se recuperar quando a carga é aplicada abruptamente.

Esta não é uma regra universal, mas é um padrão comum. A folha de dados do fabricante deve incluir dados de desempenho transitório ISO 8528. Caso sua planta possua sequência de partida de motor, solicite ao fornecedor um estudo de partida de motor. O estudo identificará se um gerador de gás natural precisa ser superdimensionado para lidar com a corrente de partida. O superdimensionamento de um gerador a gás pode eliminar a vantagem do custo operacional, aumentando tanto o investimento de capital quanto as menores perdas de eficiência de carga.

Na fabricação, a qualidade da tensão também é uma preocupação para máquinas CNC e outros equipamentos eletrônicos sensíveis. Um gerador que produz uma queda de tensão mais profunda pode causar disparos incômodos. Algumas fábricas resolvem isso usando um sistema UPS para controles críticos. Outros usam um grupo gerador com um alternador superdimensionado para reduzir a queda de tensão. Ambas as opções devem ser consideradas no projeto geral do sistema.

Configurações personalizadas para fábricas

As instalações de fabricação raramente são simples. Uma fábrica pode precisar de um gerador que possa ser colocado em paralelo com a rede elétrica, uma saída de alta tensão, um pacote móvel para um local auxiliar ou um gabinete compacto com atenuação de som. Esses requisitos nem sempre estão disponíveis em produtos de catálogo padrão.

Se sua planta tiver um sistema de distribuição de energia complexo, você poderá se beneficiar trabalhando com um fabricante que possa fornecer um projeto de grupo gerador personalizado. Um projeto personalizado pode definir as características elétricas, o sistema de controle, os pontos de alarme e o arranjo físico antes da unidade ser construída. Isto ajuda a reduzir surpresas na instalação e garante que o gerador possa ser integrado ao conjunto de manobra existente. O fabricante também pode aconselhar se o gerador deve ser uma única unidade grande ou um grupo paralelo de unidades menores.

Para plantas que precisam se conectar a uma rede de distribuição de média tensão, muitas vezes é necessário um pacote de grupo gerador de alta tensão. Um pacote de alta tensão inclui um transformador elevador, um disjuntor de alta tensão, relés de proteção e controles que permitem que o gerador opere em paralelo com a rede elétrica ou isole a planta. Esta é uma área especializada onde as capacidades de engenharia do fabricante são mais importantes do que o tipo de combustível.

Outro requisito comum na fabricação é a capacidade de operar vários grupos geradores em paralelo. O paralelismo permite que a planta combine a geração com a carga, aumente a redundância e reduza o fluxo de uma única unidade grande. Se uma planta tem um processo contínuo que não pode tolerar um desligamento total, um sistema paralelo pode ser organizado para que a manutenção de um conjunto aconteça enquanto o outro conjunto continua a alimentar a carga crítica. Tanto para diesel quanto para gás natural, um sistema paralelo acrescenta complexidade, mas também flexibilidade.

Pacotes móveis e autoelevatórios são úteis quando o gerador precisa ser movido entre salas de produção ou implantado em um local temporário. Em algumas fábricas, um gerador montado em reboque é usado como reserva enquanto uma unidade permanente está em reparo. O fabricante pode fornecer um pacote móvel com design autoelevatório para que a planta possa colocar a unidade sem guindaste. Este não é um tópico central de comparação entre diesel e gás, mas afeta a seleção final porque nem todos os tipos de combustível estão disponíveis em todas as configurações.

Uma lista de verificação prática de compra para sua planta

Antes de emitir um pedido de compra, use a lista de verificação a seguir para evitar os erros mais comuns. A lista é intencionalmente prática e pode ser usada como documento de revisão durante o processo de aquisição.

1. Defina o modo de operação. O gerador está em espera de emergência, energia principal, carga de base contínua, redução de pico ou operação paralela à rede? Um gerador usado para backup de emergência pode ter requisitos de emissões e protocolos de manutenção diferentes daqueles usados ​​para produção diária.
2. Calcule as horas de funcionamento anuais esperadas. O custo anual de combustível só é significativo quando você multiplica a taxa de consumo de combustível pelas horas reais de funcionamento do gerador. Uma aplicação em espera de 200 horas terá uma sensibilidade ao custo de combustível diferente de uma aplicação contínua de 5.000 horas.
3. Solicite um perfil de carga. Meça ou estime a carga média, a carga de pico, o fator de potência e o kVA inicial do maior motor. Considere também se uma linha de produção pode ser sequenciada novamente para reduzir a carga inicial.
4. Confirme a disponibilidade de combustível. Pergunte à concessionária de gás se a pressão e o fluxo existentes na tubulação podem suportar o gerador. Se a linha de gás for muito pequena, a opção de gás natural pode exigir uma linha dedicada e um amplificador de pressão. Para diesel, confirme o tamanho do tanque e o contrato anual de entrega de combustível.
5. Verifique as licenças locais. Identifique se o gerador pode ser usado para eventos limitados não emergenciais, se o pós-tratamento é necessário e qual limite de ruído se aplica no limite da propriedade. Inclua esses requisitos na especificação antes de solicitar um orçamento.
6. Avalie o acesso para manutenção. Confirme se a instalação possui técnicos treinados para atender a plataforma do motor selecionada. Caso contrário, pergunte ao fornecedor sobre a disponibilidade de um contrato de serviço local e o prazo de entrega das peças de reposição.
7. Compare o custo total de propriedade. Peça a cada fornecedor uma estimativa do custo do ciclo de vida que inclua o gerador, o sistema de combustível, a instalação, os controles, a manutenção, o consumo de combustível e um valor residual projetado. Uma ligeira diferença na classificação de potência cotada pode alterar substancialmente o cálculo do custo.
8. Revise o portfólio de produtos do fabricante. Um fornecedor que pode fornecer vários tipos de combustível, faixas de potência e opções de gabinete oferece mais flexibilidade se o projeto mudar. Um fornecedor com uma gama de produtos mais restrita pode forçá-lo a adotar uma configuração abaixo do ideal.

Esta lista de verificação deve ser preenchida pelo engenheiro da planta, pelo gerente de operações e pelo líder de compras. A decisão não é apenas técnica; também afeta os orçamentos anuais, o pessoal e a conformidade. Trazer as pessoas certas para a conversa antecipadamente reduz a chance de um pedido de alteração tardio.

Recomendação final: qual sua fábrica deve escolher?

Se a sua planta está procurando um gerador de backup clássico que pode ficar ocioso durante a maior parte do ano e deve iniciar de forma confiável após uma interrupção repentina da rede, escolha o diesel. O diesel oferece um custo inicial mais baixo, uma rotina de serviço familiar, forte aceitação de etapas de carga e capacidade de armazenar combustível no local. É a escolha mais segura para instalações de produção que ainda não estão ligadas a uma linha de gás industrial.

Se a sua planta tiver um fornecimento estável de gás natural e o gerador for usado por centenas de horas todos os dias como unidade primária ou de pico, vale a pena avaliar seriamente o gás natural. Um gerador a gás natural pode reduzir as emissões de partículas, simplificar o armazenamento de combustível e produzir custos de combustível mais baixos por kWh quando as tarifas de gás são competitivas. A chave é verificar a pressão do gás, incluir um estudo de partida do motor e fazer um orçamento para intervalos de manutenção mais curtos de um motor a gás.

Para muitas instalações de produção, a decisão não é uma ou outra. Um arranjo comum é um gerador a diesel para reserva de emergência e um gerador a gás para redução de pico da rede ou carga de base contínua. Isto dá à planta a confiabilidade do diesel para interrupções curtas e a economia operacional do gás natural para aplicações de longa duração. Os dois sistemas podem compartilhar a mesma filosofia de controle e ser integrados no mesmo conjunto de manobra.

Alguns avisos práticos finais: nunca selecione um gerador apenas com base na classificação do folheto. Sempre solicite os dados reais de desempenho do local sob sua altitude, temperatura e condições de carga. Nunca ignore o sistema de armazenamento de combustível ou de fornecimento de gás, porque é aí que ocorre a maioria dos excessos de custos do projeto. E nunca deixe um fornecedor alterar o tipo de combustível de uma cotação sem solicitar que ele reenvie os dados de desempenho transitório, os dados de ruído e os dados de emissões.

O gerador não é a última coisa que você compra; é o ponto de partida para um sistema de energia que proteja sua produção e sua margem. Quando você escolhe com uma visão clara do seu perfil real de carga de fabricação e da realidade do combustível da sua unidade, você evita o erro caro de escolher o combustível errado no papel e descobrir no comissionamento.