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MANUAL DO PROPRIETÁRIODA MINITURBINA A VAPOR

IMA INDÚSTRIA MECÂNICA - Desde 1987 (12) 3103-3262 / 99651-2101

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Parabéns pela sua compra e bem vindo à BR Mini Termoelétricas!Pioneira no mercado de miniturbinas a vapor, com tecnologia premiada e patenteada. Leia atentamente este manual e guarde-o para consultas.

Prêmio Petrobrás

Apresentação ........................................ 7Instalação ............................................. 13Operação ............................................. 20 Manutenção ........................................ 22 Garantia ............................................... 23Assistência Técnica ............................ 23

I - Aplicações .................................... 24II - Características técnicas ............ 24 III – Cálculo da potência gerada ..... 26

Anexos

Sumário


APRESENTAÇÃO

As miniturbinas produzidas pela BrMini podem ser acopladas a geradores, bombas, etc. de 1kW (ou 1,5CV) até 50kW (ou 70CV). Podem ser utilizadas como motor para essas máquinas. Utilizam vapor produzido por caldeiras comuns e tem ótimo rendimento a partir da pressão 6 kg/cm2 (que equivale a 6 bar, ou 90 psi), mas podem operar com pressões menores com menor eficiência, ou maiores com maior eficiência.

Podem também ser instaladas entre a caldeira e um processo produtivo (como p. ex. laticínios, etc.) para produzir energia aproveitando o vapor já existente – tal aplicação é chamada de cogeração. O vapor que sai da turbina não sofre contaminação por graxa, etc.

Você recebeu os seguintes componentes e acessórios que fazem parte do sistema:

Turbina e Correia Válvulas deentrada

Quadro de controle

A turbina possui um quadro de comando, válvulas para controle da entrada de vapor e uma transmissão por correia especial multicanal.

Polia para gerador Graxa e bomba Régua e esquadro

É fornecida uma polia especial para ser utilizada no gerador. Também graxa própria para a turbina, uma bomba para engraxar e régua e esquadro para fazer o alinhamento da correia.


TURBINA

A turbina possui uma entrada e uma saída de vapor e uma polia para conexão ao gerador por meio de correia.

Turbina

Entrada de vapor na turbina A entrada de vapor da turbina conecta-se diretamente à mangueira flexível do conjunto de válvulas.

Saída de vapor da turbina A saída de vapor da turbina é feita através de uma mangueira flexível com conexão para tubo 1

¼. O vapor que sai da turbina pode ser utilizado ou descartado. Se for descartado, recomenda-se que o tubo que retira o vapor da turbina passe através da caixa d’água que alimenta a caldeira para esquentar a água e aumentar o rendimento da caldeira. Aumenta o rendimento em cerca de 10%. Não precisa instalar serpentina dentro da caixa d’água, basta que o tubo tenha contato com a água.

© Br Mini - Termoelétricas© Br Mini - Termoelétricas9

Esticador de Correia Correia e polias

VÁLVULAS

A turbina utiliza as seguintes válvulas na entrada de vapor:

Válvulas manuais e automáticas Conjunto de válvulas com mangueira flexível

• Válvula manual de retirada de água da tubulação. É a primeira válvula conectada à tubulação de vapor. Possui uma luva 1 ¼ para conectar à tubulação de vapor. Deve-se abrir essa válvula antes de abrir a válvula de liberação do vapor retirar a água que está na tubulação.

• Válvula manual de liberação de vapor para a turbina (segunda válvula). • Válvula de segurança (caixa preta superior). Esta válvula é automática e independente do quadro

de comando e fecha se ocorrer alguma falha grave no sistema, como falha no quadro de comando, escorregamento excessivo da correia, etc. Importante: essa válvula opera somente quando o quadro de comando está ligado. Portanto, sempre que for utilizar a turbina ligue primeiro o quadro de comando antes de ligar a válvula do vapor.

• Válvula de controle (caixa preta inferior). Esta válvula é automática e seve para controlar a rotação da turbina e manter a frequência da energia produzida pelo gerador em 60 Hz. A conexão do conjunto de válvulas à turbina é feita por uma mangueira flexível.

Transmissão por correia A correia pode ser retirada ou esticada por meio do esticador.


QUADRO DE COMANDO

O quadro de comando possui mostrador, chave, indicadores luminosos e sirene.

Quadro de comando

Mostrador O mostrador apresenta a rotação da turbina, a frequência da energia gerada pelo gerador,

mensagens e a tensão da bateria do sistema. E, quando é ligado, mostra rapidamente o número de horas que a turbina funcionou desde sua instalação.

Mostrador


Mensagens:

• PRE BAIXA: (Pressão Baixa) Significa que a rotação da turbina (e, consequentemente, a frequência da energia produzida pelo gerador) está baixa devido à queda na pressão da caldeira ou ter muita carga no gerador. Deve-se colocar mais combustível (lenha, etc.) na caldeira ou diminuir a carga no gerador. Este problema não causa o acionamento da sirene nem o desligamento automático do sistema.

• BAT BAIXA: Significa que a bateria está com pouca carga. Deve-se retirar o pino macho do cabo do gerador e colocar em uma tomada comum 220v e colocar a chave na posição CARREGAR BATERIA. Deixe carregar pelo período mínimo de 8 horas. (A sirene toca quando ocorre este problema e o sistema para porque a válvula de entrada de vapor fecha automaticamente.)

• ESCOR COR: Significa que a correia está escorregando. Deve-se fechar o vapor e esperar a turbina parar. Então, esticar a correia e abrir o vapor. (A sirene toca quando ocorre este problema). Se o sistema parar, é porque a válvula de segurança desligou o vapor automaticamente, significando que o houve escorregamento excessivo.

• ERRO NA VALVULA: Significa que houve problema na válvula de controle. O sistema será desligado automaticamente. Deve-se verificar se os cabos da válvula estão conectados e ligar o sistema novamente. Se ocorrer novamente o problema deve-se procurar a assistência técnica.

Sirene A sirene toca toda vez que ocorrer uma falha no sistema. Para saber qual é o problema, veja a

mensagem que aparece no mostrador do quadro de comando.

Chaves • Chave que liga o quadro de comando (posição LIGA) ou liga a carga de baterias (posição CARREGA

BATERIA). A posição DESLIGA deve ser utilizada sempre que a turbina não estiver em uso.

• Chave interna ao quadro de comando que serve para abrir a válvula de segurança, caso o indicador luminoso do quadro de comando sinalize para fazê-lo.

Chave interna do quadro de comando


Sinais luminosos:

• Gerador ativo (VERDE). Indica que já está sendo produzida energia pelo gerador.

• Alarme (VERMELHO). Indica que ocorreu alguma falha no sistema.

• Liga (AZUL). Indica que o quadro de comando está ligado.

• Carrega bateria (AMARELO). Indica que a bateria esta sendo carregada.

• Abra válvula de segurança (VERMELHO inferior). Indica para abrir a válvula de segurança que é fechada automaticamente quando ocorre alguma grave no sistema.


INSTALAÇÃO

GERADOR

Preparação do gerador Coloque a polia fornecida pela BrMini no Gerador junto com a chaveta.

TURBINA

Alinhamento da correia - Coloque a turbina ao lado do gerador (ou outra máquina que ela for acionar) e coloque a correia

nas polias da turbina e do gerador.

Turbina ao lado do gerador com a correia

- Alinhe a polia da turbina com a polia do gerador: encoste uma régua na face da polia do gerador e empurre a turbina para que a face de sua polia fique também encostada na régua.

Alinhamento das polias com régua Alinhamento da correia com esquadro


- Coloque o esquadro sobre o eixo da turbina, ou encostado na face do disco dentado ao lado da correia, e verifique se a correia está alinhada com o esquadro. O alinhamento da correia é importante para que ela não se solte e tenha vida útil longa.

Fixação do gerador Feito o alinhamento da correia, fixe a base do gerador no chão com buchas 12 e parafusos: marque

com um lápis os furos da base do gerador no chão e fure primeiro com uma broca fina no centro da marcação e depois com a broca 12, para garantir a precisão do furo e manter o alinhamento da correia. Utilize as buchas de aço e parafusos fornecidos com a turbina.

Fixação da turbina Fixe a base da turbina no chão com buchas 12 e parafusos: marque com um lápis os 4 furos da

base da turbina no chão e fure primeiro com uma broca fina no centro da marcação e depois com a broca 12, para garantir a precisão do furo e manter o alinhamento da correia. Utilize as buchas de aço e parafusos fornecidos com a turbina.

Fixação da base da turbina no chão

Esticamento da correia Após alinhar a correia e fixar o gerador e a turbina, afrouxe as porcas dos parafusos dos 4 coxins

da turbina para que ela possa deslocar-se e esticar a correia.

Opcionalmente, pode ser fornecida pela BrMini uma base com pés para montagem do gerador e da turbina sobre a mesma.

Aperte os parafusos dos 4 coxins Estique a correia (empurre a turbina)

Solte os parafusos dos 4 coxins


Aperte os parafusos dos 4 coxins

Gire o parafuso do esticador para esticar a correia. Para que a correia tenha uma vida útil maior, é importante não tencionar muito a correia: empurre o meio da correia com o dedo, ela deve deslocar 1 cm para baixo. Caso fique muito frouxa o sistema avisará quando a turbina estiver funcionando: o alarme (sinal luminoso vermelho do quadro de comando) acenderá, soará a sirene e uma mensagem avisando que a correia está frouxa aparecera no mostrador.

Depois de esticar a correia, aperte as porcas dos 4 coxins da turbina.

Proteções- Coloque as proteções na correia e na roda de inércia (volante) apertando as porcas dos parafusos

que as prendem na base. Obs.: O volante nem sempre é fornecido com a turbina. O uso do volante depende da aplicação que a turbina se destina.

Proteções para correia

Proteções para roda de inércia (volante)


Saída de vapor Conecte a mangueira flexível para saída de vapor da turbina na tubulação de descarte ou

reaproveitamento do vapor que saí da turbina.

Conexão da saída de vapor da turbina na tubulação de saída

VÁLVULAS As válvulas já são fornecidas montadas pela BrMini.

Acoplamento na tubulação de vapor - Rosqueie a extremidade das válvulas na tubulação de vapor utilizando vedarosca, como mostra

a figura abaixo.

Conexão das válvulas à tubulação de vapor


Acoplamento na turbina - Rosqueie a outra extremidade na entrada de vapor da turbina, como mostrado na foto abaixo.

Esta conexão não precisa de veda rosca.

Conexão das válvulas à entrada de vapor da turbina

- Instale o suporte das válvulas, fixando-o com buchas e parafusos no chão e apertando os parafusos que o prendem na mangueira, como mostra a figura abaixo.

Suporte para as válvulas


QUADRO DE COMANDO

Fixação do quadro de comando na paredeFixe o quadro de comando na parede e próximo das válvulas utilizando as buchas e parafusos que

acompanham o quadro de comando.

Ligação dos cabos e fios O quadro de comando possui um bloco de conexões com contatos enumerados de 1 a 18. Para ter

acesso a este conector, abra o quadro de comando. acompanham o quadro de comando.

Conector do quadro de comando para os cabos das válvulas, do sensor da turbina e do gerador.

• Introduza as pontas do cabo das válvulas, do cabo do sensor da turbina e do cabo do gerador na abertura embaixo do quadro de comando e conecte os fios dos cabos no conector do quadro de comando. Os números nas extremidades dos cabos devem coincidir com os números mostrados no conector do quadro.

Pontas dos fios dos cabos enumeradas.

• Conecte o cabo do sensor de rotação nos conectores 1 a 6 (os fios do cabo estão numerados).

• Conecte o cabo do conjunto de válvulas aos conectores 7 a 16. • Conecte o cabo do gerador nos conectores 17 e 18.

GERADOR

• Conecte os fios da outra extremidade do cabo do gerador aos fios 220 v do gerador. Se o gerador tiver mais que 2 fios e não estiver claro quais são os fios 220 v, peça orientação para a BrMini ou peça para um eletricista fazê-lo.


O cabo do gerador serve para manter a bateria carregada. No meio desse cabo tem um pino macho e fêmea que permite desconectar o cabo do gerador e colocá-lo em uma tomada comum 220 v para carga da bateria no caso do sistema ficar algum tempo sem ser utilizado. Quando for utilizar o sistema após um período sem utilizá-lo deve-se ligar o quadro de comando e verificar no mostrador se a tensão da bateria está maior que 12.00V, do contrário coloque a chave do quadro de comando na posição CARREGA BATERIA e ligue o cabo do gerador em uma tomada 220 v e faça a carga da bateria por no mínimo 8 horas.

Os fios do gerador poderão ser ligados a um quadro de distribuição ou à máquina que receberá sua energia. Informe à BrMini qual é o seu caso e receba instruções para efetuar a ligação ou peça a um eletricista para fazê-lo.

CALDEIRA É recomendável, para ter mais conforto na operação da caldeira, instalar uma válvula de alívio

junto com a válvula de segurança da caldeira (caso essa válvula já não estiver instalada na caldeira). A BrMini pode fornecer essa válvula de alívio ou pode ser comprada em fornecedores de caldeiras ou peças para caldeiras. Isso facilita manter a pressão sem ter que ficar inspecionando o manômetro. Ajuste a válvula na pressão de trabalho e coloque lenha suficientemente para sair sempre um pouco de vapor pela válvula de alívio. Se sair muito vapor coloque menos lenha na caldeira e se parar de sair vapor pela válvula coloque mais lenha.


LIGAR

1 – Mova a chave do quadro de comando para a posição LIGA e aguarde até que a Luz Vermelha esteja piscando. (A Luz Vermelha piscando é normal e indica que a turbina está parada – não está rodando).

ATENÇÃO: Se a sirene soar, veja qual mensagem aparece no mostrador do quadro de comando. Então, desligue o quadro de comando, verifique se os cabos que saem do quadro de comando estão conectados e verifique se a tensão da bateria mostrada no visor está acima de 12 v. Se a tensão da bateria mostrada estiver abaixo de 12 v, desconecte o pino macho do pino fêmea do cabo do gerador, coloque a chave do quadro de comando na posição CARREGA BATERIA e conecte em uma tomada 220 v por no mínimo 8 horas. Com os cabos inspecionados e a tensão da bateria maior que 13 v, inicie novamente a operação.

2 – Abra a válvula manual de retirada de água da tubulação até sair só vapor. 3 – Abra a válvula manual de entrada de vapor. A turbina gira até atingir 15.000 RPM (veja no mostrador do quadro de comando) e acende a luz verde indicando que o gerador esta produzindo energia e a carga pode ser ligada.

ATENÇÃO: Se ocorrer uma falha grave, a válvula de segurança fecha automaticamente a entrada de vapor e ascende a luz vermelha inferior no quadro de comando. Também aparece uma mensagem no mostrador indicando qual é a falha ou problema. A turbina irá parar de girar lentamente. Para corrigir faça o seguinte procedimento:

OPERAÇÃO

Turbina em operação. Veja no site: http://www.brmini.com O vídeo da turbina em funcionamento.


• Veja se aparece mensagem de “correia frouxa” no mostrador do quadro de controle. Se aparecer, aperte a correia com o esticador. Observação: A válvula de segurança fecha apenas se a correia estiver excessivamente frouxa e por longo tempo, do contrário apenas a sirene é acionada e o sistema continua funcionando.

• Veja se os cabos estão conectados.

• Após essas verificações, abra o quadro de comando e aperte o botão vermelho que abre a válvula de segurança. A turbina irá girar e acender a luz verde no quadro de comando, caso contrário contate a BrMini ou seus representantes.

Falhas ou problemas que não tem gravidade não causam o fechamento da válvula de segurança. Como exemplo, o escorregamento da correia ou a queda de pressão na caldeira. Apenas soa a sirene, ascende o sinal luminoso indicando alarme e aparece a mensagem no mostrador referente à falha que está ocorrendo. O usuário decide se é necessário desligar o sistema para corrigir o problema.

DESLIGAR

Para desligar, feche a válvula manual de entrada de vapor e coloque a chave do quadro de comando na posição DESLIGADO. A turbina irá parar de girar lentamente.


MANUTENÇÃO

LUBRIFICAÇÃO

Os mancais da turbina devem ser engraxados mensalmente, mas recomenda-se que seja feita semanalmente. Se a caldeira do cliente for à lenha, inclua na manutenção semanal de limpeza da caldeira o engraxamento da turbina.

Deve ser utilizada a graxa e a bomba de graxa fornecidas pela BrMini somente para essa finalidade. Não misture a graxa fornecida pela BrMini com outras graxas.

O engraxamento dos mancais é feito colocando-se a ponta da bomba de graxa na engraxadeira (bicos para graxa localizados sobre os mancais) e bombear até ver o excesso sair pelo vão do eixo.

Utilize somente a graxa da SKF LGLT 2. Não utilize outra graxa porque causará dano na turbina e causará a perda da garantia. A graxa pode ser comprada da SKF: consulte o fornecedor mais próximo no site www.skf.com/br ou Telefone: (11) 0800-141-152. Por ex., pode pedir para o distribuidor SKF em São Paulo e receber pelo correio: Ferramentas Gerais - (11) 2131 7500 - www.fg.com.br - cotaçã[email protected]. Se preferir pode solicitar para a BrMini

BATERIA

A bateria pode precisar ser carregada no caso da turbina ficar longo tempo sem ser utilizada. Ao ligar a chave do quadro de controle verifique o valor da tensão da bateria. Se estiver abaixo de 12 v coloque a chave na posição CARREGA BATERIA e retire o pino macho do fêmea no cabo do gerador e coloque em uma tomada 220 v comum para carregar a bateria por no mínimo 8 horas. Então retorne o pino macho para o fêmea no cabo do gerador.

Se a bateria não pegar carga, ela deve ser substituída. A vida útil da bateria é normalmente de 3 anos. Contate a BrMini para adquirir uma bateria nova ou para se informar sobre um fornecer mais próximo.


GARANTIA

A BrMini garante os seus produtos por um período de 1 ano a partir da data da compra. Em caso de defeito a BrMini reparará ou substituirá o produto sem qualquer encargo para o cliente.

• A BrMini arcará com a reparação ou troca do produto mediante apresentação da nota fiscal para comprovar que o produto ainda está dentro do período de garantia.

• A garantia não é valida se o defeito for devido à utilização incorreta, manutenção deficiente (por ex. se os mancais não forem engraxados no intervalo de tempo recomendado) ou se tiverem sido efetuadas alterações ou reparações por pessoas não autorizadas pela BrMini, ou ainda, danos causados por acidentes, incluindo entre outros relâmpagos, água, fogo ou fatos de força maior e negligência.

• Para que o produto seja usado corretamente, devem ser seguidas criteriosamente todas as instruções incluídas no manual de uso.

ASSISTÊNCIA TÉCNICA

A assistência durante e após o período de garantia pode ser obtida da BrMini ou de um concessionário da BrMni autorizado.

Consulte no site brmini.com a assistência mais próxima ou ligue para (12) 3103-3262 ou contate [email protected]


ANEXO

I - APLICAÇÕES

• Empresas rurais, comunidades rurais, etc (para quem não tem energia ou quer aproveitar lenha ou resíduos agrícolas de produção).

• Para cogeração: Para quem tem caldeira para uso em algum processo produtivo. O vapor passa

pela turbina e gera energia antes de seguir para o processo produtivo. A turbina não causa nem um tipo de contaminação no vapor, podendo ser utilizado na indústria alimentícia. Exemplo: Laticínios, lavanderias, fábricas de alimentos, etc).

• Aproveitamento de calor: o calor desperdiçado em fornos, como exemplo olarias, pode aquecer

água e produzir vapor para gerar energia. • Utilização da turbina como motor: para irrigação e acionamento de máquinas em geral, sem a

necessidade de motores elétricos ou a diesel. Produz-se vapor em uma caldeira que aciona a turbina que gira o eixo de uma bomba (mancalizada, sem motor) ou qualquer máquina operando de 500 rpm até 15.000 rpm.

II - CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Rendimento

kilowatts-hora gerados por 1.000 kg de vapor em função da pressão de trabalho: No gráfico abaixo pode-se ver que se tiver uma caldeira que produz 1.000 kg de vapor por hora, operando na pressão de 7 kg/cm2, obtém-se 13,5 kW (18cv) na saída do gerador. Se operar a 9 kg/cm2 obtém-se 16 kW (21cv) na saída do gerador.

Se tiver uma caldeira com vazão maior ou menor pode-se obter facilmente a energia gerada na saída do gerador mantendo-se as proporções. Por exemplo, se tiver uma caldeira que produz 400 kg de vapor por hora, operando à 7 kg/cm2, divide-se 400/1000 e multiplica-se por 13,5 kW, resultando 5,4 kW (7,4cv) na saída do gerador.

Outro exemplo: Caldeira de 2.500 kilos operando à 10bar gera 2.500/1.000 x 16,5kW = 41 kW.


Energia gerada em kW para caldeira de 1.000 kg para diversas pressões.(Sem uso de condensador e considerando que o gerador AC tenha rendimento de 80%)

Vapor

Utiliza vapor produzido por caldeiras comuns (chamado de vapor saturado).

Pressão do vapor

0 a 20 kg/cm2. (Caldeiras baratas operam à 7 ou 8 kg/cm2 e fornecem bom rendimento).

Consumo médio de vapor a pressão de 7 kg/cm2

Consome cerca de 70 kg de vapor para gerar 1 kw-hora. Por exemplo, uma caldeira que produz 200 kg de vapor por hora pode gerar 3 kW. (sem utilização de condensador e considerando que o gerador tenha rendimento de 80%)

Consumo de lenha (se for utilizada caldeira à lenha)

Por ex. uma caldeira que produz 200 kg de vapor em uma hora consome 0,1 m3 de lenha para gerar 3 kw-hora. Caldeira maiores e menores seguem a mesma proporção.


III – CÁLCULO DA POTÊNCIA GERADA

GeraçãoA potência máxima gerada pela turbina depende da capacidade da caldeira (vazão), que é a

quantidade máxima de vapor que a caldeira pode produzir, e da pressão máxima que a caldeira pode operar. Estes valores podem ser lidos no manual da caldeira ou solicitados ao fornecedor da caldeira.

A calculadora da potência gerada pela turbina pode ser baixada do site http://www.brmini.com no menu “características técnicas”. Usando a calculadora, mostrada abaixo, digite a vazão, ou seja, a quantidade de vapor que a caldeira pode produzir e a pressão de trabalho, e clique na tecla “enter” do teclado.

Calculadora da potência gerada pela turbina – entrada da vazão e pressão

Calculadora da potência gerada pela turbina – resultado: potência motora e elétrica.

CogeraçãoNo caso de cogeração, onde o vapor tem que sair da turbina com determinada temperatura (e

pressão) para ser utilizado em um processo produtivo, ainda tem que descontar essa contrapressão na saída da turbina para obter a potência que a turbina pode gerar. Digite o valor da pressão que o processo precisa (contrapressão).

Se não souber, mas souber a temperatura do vapor que o processo produtivo vai precisar, digite valores de pressão até aparecer um valor aproximado para a temperatura ( Você pode obter o valor da pressão correspondente a temperatura que o processo precisa na tabela apresentada mais adiante).

Calculadora de potência gerada pela turbina na cogeração – entrada da capacidade da caldeira e a pressão de operação e a contrapressão do processo


TabelaA tabela abaixo fornece a temperatura correspondente à pressão manométrica do vapor. (Pressão

manométrica é aquela mostrada no manômetro, que é o mostrador de pressão da caldeira. Pressão absoluta é a pressão manométrica mais 1).

Calculadora de potência gerada pela turbina na cogeração – entrada da capacidade da caldeira e a pressão de operação e a contrapressão do processo

SimulaçãoAs caldeiras mais baratas operam com 7 bar (ou 7 kilos/cm2) de pressão. Caldeiras para operar com

pressão maior custam mais caro, mas geram mais energia com prati camente a mesma quanti dade de lenha, ou outro combustí vel. Se você ainda não possui caldeira, digite vários valores para pressão e vazão para saber qual a caldeira que irá lhe atender e consulte a BrMini ou fabricantes de caldeiras.

Turbina instalada em engenho em Datas/MG

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