Projeto do Sistema de Combustível do Grupo Gerador
A Figura 6-31 ilustra os
componentes típicos de uma linha de gás de um sistema duplo de combustível (gás
natural e GLP) com transferência automática. Os sistemas simples de combustível
(gás natural ou GLP) utilizam as partes indicadas dos componentes do desenho. A
figura não mostra o vaporizador de GLP fornecido com os grupos geradores da
Cummins Power Generation, equipados para o uso de combustível líquido ou GLP
(montado apenas em motores de grupos geradores externos). Os reguladores da
pressão de serviço, os filtros de gás seco e as válvulas de corte manual
geralmente são fornecidos pelo instalador, mas são fornecidos como assessórios
pela Cummins Power Generation.
Projeto do Sistema de Combustível do Local
Deve-se considerar o seguinte na
instalação de um sistema de combustível de gás natural e/ou GLP:
• No projeto do sistema de
suprimento de combustível a gás, os materiais, componentes, fabricação, montagem,
instalação, testes, inspeção, operação e manutenção devem atender todas as
normas aplicáveis, (Na América do Norte, Os Padrões Nºs 30, 37, 54 e 58 da NFPA
são típicos).
• O arranjo e o dimensionamento
da tubulação de gás devem ser adequados para o manuseio do volume de gás
requerido pelo grupo gerador e todos os outros equipamentos, as como caldeiras
de aquecimento do edifício, alimentados pela mesma fonte. O fluxo do gás sob
carga plena (veja a Folha de Especificações do grupo gerador recomendado)
deverá estar disponível em uma pressão de alimentação não inferior à mínima exigida,
geralmente entre 5 a 10 polegadas de coluna d'água, dependendo do modelo.
Contudo, a determinação final dos diâmetros dos tubos deverá basear-se no
método aprovado pela autoridade com jurisdição local (consulte a Norma NFPA Nº
54).
• A maioria das instalações
requer um regulador da pressão do gás de serviço. A pressão de alimentação do
gás não deve exceder 13,8 ou 20 polegadas de coluna d'água, dependendo do
modelo, na entrada para o grupo gerador. Dependendo da pressão de distribuição
do gás, pode ser necessário mais de um estágio de regulagem da pressão.
Tubulações de gás com alta pressão não são permitidas dentro de edifícios (5
psig para gás natural e 20 psig para GLP, exceto se as pressões mais elevadas
forem aprovadas pelas autoridades locais). Os reguladores de pressão de gás
devem ser ventilados para o exterior de acordo com as normas aplicáveis.
• O regulador de pressão
instalado na linha de suprimento da fonte de gás para aplicações de gerador
nunca deve ser um regulador “piloto”. Num regulador estilo “piloto”, o
regulador requer uma linha de pressão entre o gabinete do regulador e o tubo de
gás à frente para “detectar” uma queda de pressão na linha à frente. Os
reguladores pilotos não funcionam pois o tempo de resposta é inaceitável face
às grandes mudanças instantâneas na demanda do grupo gerador.
• Deve ser utilizada uma
mangueira flexível de combustível aprovada para as conexões no motor para
absorver o movimento e a vibração do grupo gerador.
• A maioria das normas requer os
dois tipos de válvulas de corte, manual e elétrica (alimentada pela bateria),
na entrada para as mangueiras flexíveis de combustível. A válvula manual deve
ser do tipo com visor.
• Deve ser instalado um filtro de
combustível seco em cada linha como mostra a Figura 6-31 para proteger os componentes
de regulagem sensíveis à pressão e os orifícios à frente contra substâncias
estranhas e prejudiciais transportadas juntamente com o fluxo do gás (oxidação,
incrustações, etc.).
• Deve haver um sistema de
suprimento de combustível GLP dedicado ao sistema de energia de emergência, se
este for o combustível alternativo exigido.
• Um vaporizador de GLP aquecido
pelo líquido de arrefecimento do motor é instalado pela fábrica nos grupos
geradores da Cummins Power Generation equipados para o uso de GLP. Como a
tubulação de gás com alta pressão (20 psig ou mais) não é permitia dentro de
edifícios, os grupos geradores equipados para o uso de GLP não deverão ser
instalados dentro de edifícios.
(A maioria dos modelos a GLP
dispõe de gabinetes de proteção contra intempéries para instalações externas.)
• A taxa de vaporização em um
tanque de GLP depende da temperatura do ar externo, exceto se o tanque for equipado
com um aquecedor, e da quantidade de combustível no tanque. Mesmo em dias
frios, o ar externo aquece e vaporiza o GLP (principalmente através da superfície
umedecida do tanque) quando a temperatura do ar é superior à temperatura do
GLP. A remoção do vapor provoca a queda da temperatura e da pressão. (A –38º C
[-37º F], a pressão de vapor no GLP é zero.) A menos ue haja combustível
suficiente e calor suficiente no ar ambiente, a taxa de vaporização cairá
durante o funcionamento do grupo gerador para um valor menor que o exigido para
o funcionamento contínuo apropriado.
Cálculos da Pressão do Combustível em Sistema de Combustível Gasoso
Tamanho do Tanque: Use a Figura 6-32 como uma referência rápida
para dimensionar um tanque de GLP em função da temperatura ambiente mais baixa
esperada. Por exemplo, em um dia com 40º F, o consumo de 1000 pés3/h requer um
tanque de 2000 galões cheio pelo menos até a metade. Nota: Em muitos casos, a
quantidade requerida de combustível para a vaporização apropriada é muito maior
que a requerida para o número de horas de funcionamento estipulado pela norma.
Por exemplo, em uma aplicação
NFPA 110 Classe 6, deve haver combustível suficiente para o grupo gerador
funcionar durante 6 horas antes de o tanque ser reabastecido.
Neste caso, o tanque deve ter uma
capacidade de pelo menos 2000 galões com base na temperatura mais baixa
esperada em vez de no combustível consumido em 6 horas (164 galões).
Dimensionamento da Tubulação do
Gás: O dimensionamento da tubulação do gás para suprimento correto do
combustível, tanto em função do fluxo quanto da pressão, pode tornar-se bastante
complexo. Entretanto, um método simplificado, também usado para calcular outras
tubulações (escape e líquido de arrefecimento), é converter todas as conexões, válvulas,
etc., nos comprimentos equivalentes do tubo no(s) diâmetro(s) sendo
considerado(s). O comprimento total equivalente poderá então ser relacionado
com a capacidade de fluxo.
A Tabela 6-3, Comprimentos
Equivalentes de Tubos, Conexões e Válvulas, aplica-se para tubulações de gás e
de líquidos. As Tabelas 6-10 a 6-12 mostram as capacidades máximas de gás para
o comprimento equivalente de vários tamanhos de tubo. Estas tabelas baseiam-se
nas tabelas da Norma NFPA 54, Código Nacional de Combustível Gasoso, e foram escolhidas
considerando-se os requisitos gerais de operação do sistema de combustível para
grupos geradores. Foram incluídas tabelas para o consumo de gás natural,
propano líquido e vapor de propano sob determinadas condições.
Consulte a Norma NFPA 54 ou
outros códigos aplicáveis, ou os requisitos de instalação de outros sistemas de
combustível.
O cálculo do tamanho mínimo do tubo é bastante direto:
• Faça uma lista de todas as
conexões e válvulas do sistema proposto e some seus comprimentos equivalentes
utilizando a tabela.
• Some a este total todos os
comprimentos de tubo reto para chegar ao comprimento equivalente total.
• Escolha a tabela aplicável com
base no sistema de combustível.
• Obtenha os requisitos de
combustível máximo para o(s) grupo(s) gerador(es) específico(s) usando as
Folhas de Especificações dos fabricantes. Converta para pés3/hr conforme
necessário. (Não esqueça do teor de BTU, discutido anteriormente nesta seção.)
• Instale o comprimento
equivalente do tubo (ou o próximo comprimento equivalente imediatamente superior)
na coluna da esquerda. Localize nas colunas o número igual ou maior que o
comprimento equivalente total calculado acima. Na parte superior dessa coluna
está o tamanho nominal mínimo do tubo ou o tamanho da tubulação requerido para
o sistema conforme projetado.
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