PERFORMANCE ANALYSIS OF CATERPILLAR GENERATORS IN COMMERCIAL ENVIRONMENTS
REGISTRO DOI: 10.69849/revistaft/cs10202410200035
Tharcisio Ribeiro Teles1
Orientador: Edvan Carneiro Almeida2
Resumo
Este artigo avalia o desempenho do gerador Caterpillar C32 no Paraíba Shopping, Teresina-PI, com foco na manutenção preventiva e melhorias operacionais. A pesquisa coletou dados durante três meses, monitorando tensão, frequência e corrente de carregamento pelo sistema SIS 2.0. Os resultados mostram que a manutenção preventiva preserva o desempenho do gerador, evitando falhas e garantindo a confiabilidade do sistema em situações críticas. Recomenda-se o uso de técnicas preditivas e monitoramento remoto para otimizar a operação e reduzir custos. Como limitação, o estudo se restringe ao Paraíba Shopping, sugerindo a necessidade de investigações futuras em outros contextos e diferentes regimes de carga. Conclui-se que a manutenção contínua e o monitoramento regular são essenciais para garantir a eficiência e a longevidade dos sistemas de geração de energia.
Palavras-chave: Gerador Caterpillar. Manutenção Preventiva. Monitoramento Remoto. Técnicas Preditivas.
1. INTRODUÇÃO
A Caterpillar é uma marca conhecida por seu extenso portfólio de produtos, que inclui equipamentos para construção, como escavadeiras, tratores e carregadeiras, além de máquinas de mineração e equipamentos voltados para a agricultura e florestal. A empresa também se destaca na produção de geradores elétricos e motores a diesel e a gás, essenciais para uma variedade de aplicações industriais e comerciais. (CATERPILLAR, 2024)
No segmento de geradores industriais, a marca Caterpillar é conhecida por sua liderança no fornecimento de geradores elétricos, desempenhando um papel fundamental em diversas aplicações industriais e comerciais. Os geradores Caterpillar são conhecidos por sua robustez e durabilidade. Eles são utilizados em setores variados, incluindo construção, mineração, petróleo e gás, e em aplicações comerciais e de emergência. A empresa oferece uma ampla gama de modelos, desde geradores menores para uso em pequenas empresas até unidades de grande escala que atendem a grandes operações industriais e instalações críticas. (CATERPILLAR, 2024).
Apesar da reputação de qualidade dos geradores Caterpillar, existem desafios e preocupações específicas relacionadas ao seu desempenho em aplicações comerciais. A eficiência dos geradores a diesel depende de manutenção preventiva e monitoramento (GONÇALVES, 2020; LIMA, 2022). A aplicação de técnicas preventivas é essencial para otimizar o funcionamento do sistema, reduzir custos e garantir a continuidade das operações (RAMOS; ARAÚJO, 2022; NASCIMENTO; PEREIRA, 2023).
Nesse contexto, uma análise detalhada do desempenho dos geradores Caterpillar em condições reais de operação permitirá identificar áreas de melhoria e propor soluções eficazes para aumentar a eficiência operacional e a confiabilidade dos equipamentos. Ademais, pretende-se identificar possíveis desafios ou variações no desempenho dos geradores em condições reais de operação, fornecendo insights valiosos para aprimoramentos futuros e aplicações mais eficazes desses equipamentos na indústria elétrica. (BARBOSA, 2024).
Portanto, para a realização dessas verificações, serão utilizados dados coletados a partir de um gerador real em operação, responsável pelo abastecimento de energia do estabelecimento Paraíba, localizado na cidade de Teresina, no estado do Piauí (MEGGAWATTS ENGENHARIA, 2024a, 2024b, 2024c). Este gerador, com uma potência nominal de 1250 KVA, é crucial para o fornecimento contínuo de eletricidade a todas as áreas do empreendimento, garantindo o funcionamento da loja, áreas comuns, sistemas de climatização, segurança, e outros serviços essenciais (FERREIRA, 2023; LEAL; SILVA, 2023). Ao estudar o desempenho deste gerador em condições reais de operação, será possível avaliar sua eficiência energética, identificar padrões de consumo e verificar possíveis melhorias operacionais para aumentar a confiabilidade e reduzir custos de energia, mantendo o shopping em pleno funcionamento (RAMOS; ARAÚJO, 2022; OLIVEIRA, 2023).
2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA OU REVISÃO DA LITERATURA
2.1. Geradores Industriais e Comerciais: Funções e Importância
Os geradores desempenham papel crucial em ambientes industriais e comerciais, especialmente em locais onde a continuidade no fornecimento de energia é essencial. Equipamentos como os geradores Caterpillar C32, utilizados no Paraíba Shopping, garantem que serviços críticos como segurança, climatização e operação de sistemas eletrônicos não sejam interrompidos. Segundo Barbosa (2024), a confiabilidade e eficiência desses equipamentos tornam-se um fator crítico para operações comerciais.
Os geradores de standby, como o utilizado no estudo, são acionados automaticamente em casos de falha na rede elétrica, o que exige que estejam constantemente em perfeitas condições de operação, como demonstram os relatórios periódicos de manutenção preventiva do gerador do Paraíba Shopping (MEGGAWATTS ENGENHARIA 2024).
2.2. Manutenção Preventiva e Eficiência Energética
A manutenção preventiva é uma prática essencial para garantir o funcionamento contínuo e eficiente de geradores de grande porte (LEAL; SILVA, 2023; DIAS, 2021). Os relatórios do gerador Caterpillar C32 destacam uma série de verificações, como estado das baterias, óleo lubrificante e sistema de arrefecimento, que são fundamentais para evitar falhas imprevistas (MEGGAWATTS ENGENHARIA 2024).
A eficiência energética também depende da realização de testes regulares, tanto com carga quanto sem carga, como evidenciado nos relatórios. A verificação de frequência, voltagem e pressão do óleo contribui para a identificação precoce de anomalias e evita desperdícios de energia.
Hamuyela (2024) ressalta que geradores mal mantidos não apenas consomem mais combustível, mas também apresentam tempos de inatividade que podem comprometer a operação de estabelecimentos comerciais. Assim, manter um cronograma rigoroso de manutenção é fundamental para maximizar a vida útil do equipamento e reduzir custos operacionais.
2.3. Caterpillar e Tecnologias Aplicadas em Geradores
A Caterpillar Inc. é reconhecida por sua liderança em tecnologia de geradores industriais, oferecendo soluções robustas para diferentes setores. Entre as inovações da empresa, estão sistemas de controle como o EMCP 3.1, que permite monitoramento em tempo real, assegurando que o gerador opere dentro dos parâmetros esperados. Além disso, a marca investe em sistemas de automação que garantem o funcionamento em modo automático e facilitam a integração com redes elétricas comerciais.
3. METODOLOGIA
3.1. Tipo de Pesquisa
Este trabalho consiste em um estudo qualitativo e descritivo, com base na análise documental e observação direta de dados coletados durante manutenções preventivas realizadas em um gerador Caterpillar C32. A pesquisa visa identificar padrões de desempenho, eficiência energética e possíveis pontos de melhoria na operação do gerador instalado no Paraíba Shopping, em Teresina-PI.
3.2. Instrumentos e Procedimentos de Coleta de Dados
A coleta de dados foi realizada por meio de relatórios técnicos periódicos elaborados durante as manutenções preventivas executadas em junho, julho e agosto de 2024(MEGGAWATTS ENGENHARIA 2024). Esses documentos fornecem informações detalhadas sobre o estado do gerador, abrangendo:
• Condições das baterias: Verificação da tensão de flutuação e partida.
• Estado do óleo lubrificante e do sistema de arrefecimento: Avaliação do nível e necessidade de substituição.
• Testes operacionais com e sem carga: Medição de tensões, frequências e pressão do óleo.
• Verificações estruturais: Inspeções da carcaça, parafusos e sistema de acoplamento.
Cada um desses aspectos foi cuidadosamente monitorado e registrado para garantir a integridade do equipamento e evitar falhas inesperadas.
3.3. Materiais Utilizados
• Gerador Caterpillar C32, com potência nominal de 1250 KVA.
• Sistema de controle EMCP 3.1 com DEIF, para monitoramento da operação e execução dos testes de desempenho.
• Baterias fabricadas em 21/03/2024, utilizadas no sistema de partida e verificadas periodicamente.
• Óleo lubrificante e aditivo de radiador: Substituições planejadas para manter a eficiência operacional.
3.4. Análise dos Dados
Os dados coletados durante as manutenções preventivas foram analisados de forma comparativa, utilizando os seguintes critérios:
• Eficiência operacional: Avaliação do consumo energético durante testes com e sem carga.
• Conformidade com padrões técnicos: Comparação das condições do motor e do alternador com as especificações da Caterpillar.
• Desempenho das baterias: Análise da estabilidade da tensão de partida e flutuação.
• Identificação de anomalias: Verificação de desgastes, vazamentos e folgas mecânicas.
Os resultados obtidos nos relatórios de manutenção foram organizados e interpretados para identificar padrões de operação e oportunidades de melhoria na eficiência energética.
3.5. Limitações da Pesquisa
Embora o estudo se baseie em dados reais e precisos, as conclusões são restritas ao contexto do Paraíba Shopping, não sendo necessariamente aplicáveis a outros ambientes comerciais. Além disso, a pesquisa está limitada às informações fornecidas nos relatórios de manutenção, não abrangendo situações de falha operacional extrema ou emergências.
3.6 Registros Fotográficos da Manutenção Preventiva
Imagem 1: Controlador DEIF
Figura 2 – A Figura 2 mostra a interface do sistema EMCP 3.1 utilizada no monitoramento.
Figura 3 – Baterias substituídas.
Figura 4 – Motor do gerador Caterpillar e verificações estruturais.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Análise de Parâmetros de Manutenção Preventiva
Corrente de Carregamento ao Longo dos Meses
4.1. Análise dos Parâmetros de Manutenção Preventiva
Com base nos dados coletados durante os meses de junho, julho e agosto de 2024, foram analisados três parâmetros principais: tensão de partida das baterias, pressão do óleo lubrificante, e corrente de carregamento. Os gráficos apresentados fornecem uma visão comparativa dos resultados ao longo do tempo.
4.2. Tensão de Partida
A tensão de partida das baterias apresentou uma pequena variação nos meses analisados. Em junho e agosto, a tensão registrada foi de 16,0 V, enquanto em julho houve um leve aumento para 16,6 V. Essa oscilação é considerada normal dentro dos padrões operacionais, indicando que as baterias estão em boas condições de funcionamento e não necessitam de substituição (MEGGAWATTS ENGENHARIA 2024).
4.3. Pressão do Óleo
A pressão do óleo lubrificante permaneceu estável nos meses de junho e agosto, registrando 88 psi. Em julho, houve uma leve queda para 87 psi, mas ainda dentro dos limites aceitáveis para operação segura do gerador. A estabilidade desse parâmetro é essencial para garantir a lubrificação adequada do motor e prevenir desgastes prematuros (MEGGAWATTS ENGENHARIA 2024).
4.4. Corrente de Carregamento
A corrente de carregamento das baterias apresentou uma leve queda ao longo dos meses, passando de 4,1 A em junho para 3,7 A em agosto. Essa redução pode indicar uma melhoria na eficiência do sistema de recarga ou uma adaptação do gerador às condições de uso durante o período (MEGGAWATTS ENGENHARIA 2024). O acompanhamento contínuo desse parâmetro é necessário para garantir que o sistema de carregamento continue operando de forma eficiente e segura.
4.5. Discussão
A análise dos dados demonstra que o gerador Caterpillar C32 tem se mantido em boas condições operacionais, com variações mínimas nos parâmetros críticos de desempenho. Os resultados confirmam que as manutenções preventivas têm sido eficazes para garantir a confiabilidade do sistema e a continuidade do fornecimento de energia no Paraíba Shopping.
Apesar da eficiência apresentada, é recomendável que se mantenha o cronograma de inspeções e substituições planejadas, especialmente para óleo e filtros. Além disso, monitorar de perto a corrente de carregamento será importante para evitar falhas futuras relacionadas às baterias.
5. CONCLUSÃO/CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho atinge o objetivo de avaliar o desempenho do gerador Caterpillar C32 em operação no Paraíba Shopping, analisando parâmetros críticos como tensão, frequência, pressão do óleo e corrente de carregamento. A pesquisa confirma que o gerador opera de maneira eficiente e estável, garantindo a continuidade do fornecimento de energia em situações de emergência, essencial para manter o pleno funcionamento das operações do shopping, incluindo sistemas de iluminação, climatização e segurança.
Os resultados destacam que a aplicação de um programa de manutenção preventiva é fundamental para preservar o desempenho do equipamento e evitar falhas inesperadas. As verificações realizadas garantiram que o sistema de controle manteve a frequência constante em 60 Hz e que a tensão sem carga permaneceu nos níveis adequados, confirmando que o sistema está bem calibrado e pronto para atuar em situações críticas. Além disso, a pesquisa demonstrou que manutenções regulares não apenas aumentam a confiabilidade do sistema, mas também ajudam a otimizar os custos operacionais ao evitar intervenções corretivas mais dispendiosas.
Apesar dos aspectos positivos, uma leve queda na corrente de carregamento das baterias foi identificada, sugerindo a necessidade de monitoramento contínuo para evitar problemas futuros. Isso destaca a importância de um acompanhamento mais detalhado de todos os parâmetros críticos, especialmente daqueles que podem indicar falhas incipientes, como o desempenho das baterias.
Como limitação, a pesquisa foi restrita às condições específicas do Paraíba Shopping, sendo necessária uma análise mais ampla para validar os resultados em outros ambientes comerciais ou industriais. Estudos futuros podem explorar a influência de diferentes regimes de carga sobre o desempenho do gerador e realizar avaliações mais detalhadas sobre o consumo de combustível sob diferentes condições operacionais.
Dessa forma, os objetivos propostos foram plenamente alcançados. A pesquisa reforça a importância da manutenção preventiva rigorosa e da análise contínua dos parâmetros operacionais para garantir a confiabilidade, a eficiência e a longevidade dos sistemas de geração de energia. A implementação de técnicas de monitoramento mais avançadas pode ainda potencializar o desempenho e contribuir para a sustentabilidade e economia do empreendimento a longo prazo.
REFERÊNCIAS
1. CATERPILLAR. SIS 2.0 – Cat® Dealer Service Information System. Disponível em: https://sis2.cat.com/#/. Acesso em: 13 out. 2024.
2. CATERPILLAR. Sobre a Caterpillar. Disponível em: https://www.caterpillar.com/pt/company.html. Acesso em: 10 set. 2024.
3. HAMUYELA, K. Eficiência energética e desafios operacionais em sistemas de geração a diesel. São Paulo: Editora Energia Brasil, 2024.
4. GONÇALVES, H. M. Automação aplicada a sistemas de energia standby. São Paulo: Editora Pioneira, 2020.
5. LIMA, J. P. Controle e automação de geradores Caterpillar. Fortaleza: UFC, 2022.
6. RAMOS, E. P.; ARAÚJO, L. G. Análise preditiva em geradores industriais. In: Congresso de Automação e Controle, 2022.
7. NASCIMENTO, A. J.; PEREIRA, D. S. Modelos de otimização em sistemas energéticos. Rio de Janeiro: FGV, 2023.
8. BARBOSA, R. Análise de desempenho de geradores Caterpillar em condições industriais. Teresina: Renova Energia Solar, 2024.
9. MEGAWATTS ENGENHARIA. Relatório de Manutenção Preventiva – Loja Paraíba Shopping – 18 de junho de 2024. Teresina, 2024.
10. MEGGAWATTS ENGENHARIA. Relatório de Manutenção Preventiva – Loja Paraíba Shopping – 24 de julho de 2024. Teresina, 2024.
11. MEGGAWATTS ENGENHARIA. Relatório de Manutenção Preventiva – Loja Paraíba Shopping – 12 de agosto de 2024. Teresina, 2024.
12. FERREIRA, A. P. Geradores Caterpillar: estudo de casos em ambientes comerciais. Belo Horizonte: Solar Engenharia, 2023.
13. LEAL, M. F.; SILVA, C. R. Manutenção preditiva: tendências e inovações tecnológicas. Salvador: SENAI, 2023.
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16. BORGES, L. M.; SANTOS, F. R. Sistemas de energia crítica em centros comerciais. Brasília: Editora CTEC, 2022.
17. CASTRO, P. H. Monitoramento remoto de geradores: avanços e desafios. Rio de Janeiro: Energia Hoje, 2020.
1Discente do Curso Superior de Engenharia Elétrica do Centro Universitário Santo Agostinho e-mail: tharcisioribeiro798@gmail.com.br
2Docente do Curso Superior de Engenharia Elétrica do Instituto Centro Universitário Santo Agostinho. Mestre em Engenharia Elétrica. e-mail: Edvan.carveiro@unifsa.com.br