Grupos geradores de 50 Hz e 60 Hz

A diferença essencial entre os geradores de 50 Hz e de 60 Hz é a rotação: um alternador de 4 polos roda a 1500 rpm para 50 Hz e a 1800 rpm para 60 Hz. Com o aumento da rotação, a potência do grupo aumenta geralmente, mas a percentagem de aumento depende do motor e do alternador e, em especial, da tensão de saída a 60 Hz. Por isso, não é correto obter a potência a 60 Hz multiplicando a potência a 50 Hz por um coeficiente fixo; para cada grupo, devem consultar-se as fichas técnicas.

Relação entre frequência e rotação

Num alternador síncrono, a relação entre frequência, rotação e número de polos é a seguinte:

n (rpm) = 120 × f ÷ número de polos

Número de polos	50 Hz	60 Hz
4 polos	1500 rpm	1800 rpm
2 polos	3000 rpm	3600 rpm

A grande maioria dos geradores industriais a diesel tem 4 polos. A rede da Turquia e da Europa é de 50 Hz; em países como os EUA, o Canadá, o México, a Arábia Saudita e a Coreia do Sul utiliza-se 60 Hz. Os 60 Hz são também frequentes em aplicações navais e offshore.

Lado do motor: quanto varia a potência?

A 1800 rpm, o motor realiza mais ciclos por minuto, o que significa um potencial para produzir mais potência. No entanto, os fabricantes definem o valor a 60 Hz do motor em função do turbo, do sistema de combustível, das emissões, do arrefecimento e dos limites mecânicos. Alguns exemplos retirados de fichas técnicas oficiais de motores (de 50 Hz para 60 Hz, aproximadamente):

Motor	Variação da potência do motor (aprox.)
Volvo Penta TAD1345GE	≈ 0–1%
FPT N67 TM3A	≈ +8–9%
Scania DC13 072A	≈ +10–11%
Cummins QSL9-G5	≈ +15%
Baudouin 6M11G4D0/S	≈ +18% (lado do motor)

A tabela mostra que mesmo motores da mesma classe de potência podem ter comportamentos muito diferentes. Os valores podem variar consoante a classe de potência (standby/prime) e a versão da ficha técnica; a ficha técnica atualizada é sempre a referência.

Lado do alternador: a tensão é determinante

A potência que o alternador pode fornecer é determinada pela corrente que o enrolamento suporta e pela tensão de saída. Quando, a 60 Hz, o alternador pode funcionar com uma tensão mais elevada, fornece mais kVA com a mesma corrente. Por exemplo, na ficha técnica de um alternador Stamford UCI274H:

Frequência / tensão	Potência
50 Hz, 400 V	200 kVA
60 Hz, 416 V	237,5 kVA (≈ +19%)
60 Hz, 480 V	255 kVA (≈ +27,5%)

Se o mesmo alternador funcionar a 60 Hz com uma tensão mais baixa (por ex., 380 V ou 208 V), o aumento será menor ou poderá não existir. Este exemplo, em que o aumento do alternador varia aproximadamente entre 19% e 27,5% consoante a tensão, refere-se apenas a um modelo.

Como se determina a potência do grupo a 60 Hz?

A potência do grupo gerador é limitada pelo menor dos valores de potência do motor e do alternador:

1. Retira-se o valor em kW da ficha técnica do motor a 60 Hz (1800 rpm).
2. Tendo em conta o rendimento do alternador, converte-se em kW elétricos e, com um fator de potência de 0,8, em kVA.
3. Compara-se com o valor em kVA do alternador à tensão pretendida e a 60 Hz.
4. O valor mais baixo é a potência do grupo a 60 Hz; se necessário, escolhe-se outro alternador.

Por exemplo, num modelo em que o lado do motor quase não aumenta, a potência do grupo pouco se altera, mesmo que o alternador possa fornecer mais 27,5% a 480 V. Inversamente, num modelo cujo motor aumenta de forma significativa, o alternador pode tornar-se o fator limitante com uma tensão baixa.

Tensões comuns a 60 Hz

Trifásica / fase-neutro	Utilização típica
480/277 V	Indústria e grandes instalações comerciais na América do Norte
440/254 V	Algumas aplicações industriais e navais
380/220 V	Alguns países do Médio Oriente e da América Latina
208/120 V	Edifícios comerciais na América do Norte
220/127 V	Algumas regiões da América Latina

A tensão é escolhida em função da norma da rede do país, do sistema de distribuição da instalação e dos equipamentos a ligar.

Consumo de combustível e ruído

• Combustível: A 1800 rpm, as perdas por atrito e no ventilador aumentam, pelo que o consumo com a mesma carga é geralmente superior ao de 50 Hz. O valor exato consta da ficha técnica do motor.
• Ruído: A maior rotação do motor e do ventilador aumenta geralmente o nível de ruído em alguns dB. Em projetos com limite de ruído, o valor a 60 Hz deve ser verificado separadamente.
• Arrefecimento: Como o desempenho do radiador e do ventilador varia com a rotação, a capacidade de arrefecimento também é verificada para 60 Hz.

Erros frequentes

• Estimar a potência a 60 Hz multiplicando a potência a 50 Hz por um coeficiente fixo (por ex., ×1,2)
• Pedir um grupo de 60 Hz sem especificar a tensão
• Não ter em conta o efeito de fazer funcionar a 60 Hz motores e equipamentos concebidos para 50 Hz (por exemplo, motores a rodar cerca de 20% mais depressa)
• Alterar a frequência sem atualizar as regulações da proteção, do AVR e do regulador

Próximo passo

A Terex Diesel pode fornecer versões de 60 Hz mediante pedido; os valores de potência, tensão, combustível e ruído são definidos especificamente para cada projeto, em função do motor e do alternador escolhidos. Para nos comunicar a frequência, a tensão e a potência de que necessita, contacte-nos. Para uma estimativa preliminar da potência, pode utilizar a ferramenta de cálculo de potência.