Fonte alimentação 24vcc/carregador bateria chumbo-ácida

CLSANTOS · 28 de junho de 2017

Bom dia amigos! Estou com uma dúvida de aplicação e gostaria de opinião de vocês.

Tenho um sistema de segurança na qual alimento equipamentos em campo que operam em tensão de 24vcc. Essa tensão é proveniente de uma fonte chaveada americana com as seguintes características:

tensão primária 240vca /60Hz 1,7A

tensão de saída: 24vcc regulado e filtrado

corrente saída máxima 6A.

tensão de flutuação 27.6vcc

corrente máxima de carga 1,5A

baterias com capacidade máxima 18Ah

Como este sistema opera em 24Vcc, sempre utiliza duas baterias de 12vcc ligadas em série. Acontece que eu preciso dar uma autonomia de 24h em funcionamento em caso de falta de energia , para isso eu precisaria ter 36A nas baterias, mas segundo os dados da fonte ela carrega no maximo baterias de 18Ah.

Sendo assim, haveria algum problema se eu utilizar 04 baterias de 12V18Ah, sendo dois pares ligados em paralelo e no final ligando eles em série para obter 24vc, pois assim eu teria 36Ah como resultado final.

Minha dúvida é se a fonte/carregador iria trabalhar normalmente carregando e mantendo as 4 baterias em condições normais.

O que acham?

Obrigado!

albert_emule · 28 de junho de 2017

Carregará sim.

Mas irá demorar duas vezes e meia o tempo que demoraria com apenas duas baterias de 18AH.

Isso ocorre pois apesar da fonte ter capacidade de saída máxima de 6A, a fonte só destina apenas 1.5A para carregar baterias.

A fonte dá os 6 amperes em 24V.

Mas destes 24V para 27.6V a fonte só dá no máximo 1.5A.

A bateria por sua vez praticamente não consome nada do carregador de baterias, quando a tensão do carregador de bateria é de 24V.

Para a bateria começar a ser carregada, a tensão tem que subir até 27.6V....

É assim que o carregador consegue separar a corrente que vai para bateria e a corrente que vai para as cargas.

Provavelmente a derivação de alimentação destinada às baterias possui um sensor que mede a corrente.

A tensão de saída da fonte então varia de 24V a 27.6 conforme a corrente que a bateria esteja consumindo durante o processo de recarga.

Sérgio Lembo · 28 de junho de 2017

Pode aumentar a capacidade das baterias sem limite. Sobre o carregador, o que irá acontecer é que o tempo de carga será maior. Não vai queimar o carregador, a limitação interna de corrente protege ele.

Sobre o paralelismo de baterias, tenho minhas dúvidas sobre a conveniência disso. Uma coisa é o paralelismo quando se faz uma chupeta num carro, outra bem diferente é em regime permanente. Já que vai ter que comprar mais bateria, abra o coração (e o bolso também), compre 1 bateria estacionária 24V x 40Ah (de preferência) ou 2 baterias de 12V x 40Ah.

adicionado 5 minutos depois

complementando, tem que ser da categoria estacionária. Baterias automotivas tem a vida útil reduzida quando se opera com ciclo de descarga > 10%. Baterias estacionárias suportam ciclos de descarga de 80% numa boa.

albert_emule · 28 de junho de 2017

17 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

complementando, tem que ser da categoria estacionária. Baterias automotivas tem a vida útil reduzida quando se opera com ciclo de descarga > 10%. Baterias estacionárias suportam ciclos de descarga de 80% numa boa.

As estacionárias estacionárias freedom duram uns 4 anos com descargas até 20%. Descargas maiores que isso fazem elas durem menos, dizem os gráficos do manual...Mas o manual também cita temperatura ambiente de 25 graus.

Na prática acredito que durem menos que o citado no manual. A desculpa é justamente a temperatura de operação.

Baterias Ventiladas de padrão OPzS são projetadas para durarem no mínimo 10 anos.

Mas custam os olhos da cara.

São vendidas em células de 2V, com no mínimo 200AH.

Para você formar uma bateria de 24V por 200AH, custa por volta de R$7.000,00

Essas precisam de manutenção periódica, com medição de densidade e acérrimo de água destilada.

Sérgio Lembo · 28 de junho de 2017

@albert_emule, sendo um sistema projetado para suprir apagões, vai dar conta de segurar a onda nas manobras de subestações, onde ficamos sem energia por alguns décimos de segundo, vai dar tempo também de segurar os serviços que as vezes são feitos no bairro e cortam a luz por algumas horas. Grandes apagões ocorrem poucas vezes por ano, na verdade passam-se vários anos entre um grande apagão e outro. Com certeza a vida útil dela será vencida pelo tempo e não pelos ciclos de descarga (a não ser que nosso sistema elétrico vá pro saco por falta de investimentos e excessos de politicagem)

albert_emule · 28 de junho de 2017

7 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

@albert_emule, sendo um sistema projetado para suprir apagões, vai dar conta de segurar a onda nas manobras de subestações, onde ficamos sem energia por alguns décimos de segundo, vai dar tempo também de segurar os serviços que as vezes são feitos no bairro e cortam a luz por algumas horas. Grandes apagões ocorrem poucas vezes por ano, na verdade passam-se vários anos entre um grande apagão e outro. Com certeza a vida útil dela será vencida pelo tempo e não pelos ciclos de descarga (a não ser que nosso sistema elétrico vá pro saco por falta de investimentos e excessos de politicagem)

Neste caso dá para usar baterias automotivas.

Tem no-breaks que usam, e as vezes conseguem até 5 anos de vida útil.

adicionado 1 minuto depois

Olha que os no-break costumam descarregar as baterias até 10V.

Sérgio Lembo · 28 de junho de 2017

2 minutos atrás, albert_emule disse:

Neste caso dá para usar baterias automotivas.

Tem no-breaks que usam, e as vezes conseguem até 5 anos de vida útil.

Esse tipo de decisão pode ser temerária. É desperdício de dinheiro gastar em algo nobre onde o simples resolve, cada caso é cada caso. Se for um no-break de escritório, onde os prejuizos se limitam a alguns palavrões, tudo bem. Se for um sistema de suporte a vida ou de interesses econômicos mais relevantes fica complicado. Dou por exemplo extremo hospitais e a indústria química que processa nafta. Se um reator ficar sem energia por 5 minutos é explosão na certa. Não é a toa que eles são separados por grandes distâncias entre si, em edifícios sem parede e essas indústrias são campeãs em jardins (usados para preencher os espaços entre as unidades).

albert_emule · 28 de junho de 2017

Aí já entraremos em outro tópico: O da segurança.

Com relação a isso, as baterias do tipo ferro-níquel são as melhores, tanto em durabilidade, pois duram no mínimo 25 anos, quanto na questão segurança.

Elas não evaporam o eletrólito. O eletrólito não é tão perigoso quanto o ácido das de chumbo.

Mesmo descarregando até 80% delas, elas ainda duram muito mais que uma de chumbo em standby, sem usar ciclos.

São mais resistentes a temperaturas fora do normal.

São classificadas como sendo uma bateria de alta confiabilidade....

Não precisam de manutenção (Já que não evapora eletrólito).

O que elas tem de confiança, custam em dinheiro.

Uma única célula de 200A por 2V já custa na faixa de 3500 dólares. Acrescente aí o custo da impostação e dos impostos e da conversão para Real.

É comum o uso delas em instalações remotas, onde um técnico sofreria muito para chegar, ou onde querer altíssima confiabilidade.

Observação:

Não tenho conhecimento se existe outra bateria com confiabilidade tão boa quanto estas de níquel-ferro.

Caso tenha, me informe.

Elas tem uma desvantagem: A auto descarga é um pouco maior que as de chumbo.

A densidade energética delas é um pouco menor que as de chumbo e por isso uma bateria de mesma capacidade costuma ser maior que uma de chumbo.

Sérgio Lembo · 28 de junho de 2017

19 minutos atrás, albert_emule disse:

Aí já entraremos em outro tópico: O da segurança.

Com relação a isso, as baterias do tipo ferro-níquel são as melhores, tanto em durabilidade, pois duram no mínimo 25 anos, quanto na questão segurança.

Sobre esse tipos de bateria (ferro) a primeira vez que ouvi falar delas foi aqui a umas semanas atrás. Trabalhei a 25 anos atrás com pontes rolantes onde o nobreak do eletro-imã eram dezenas de baterias alcalinas de 1,2V, uns 2 a 3 litros de volume cada uma. Outros detalhes não recordo mais, exceto o de uma explosão elétrica quando houve um pequeno curto no painel de controle. O condutor (cabo de controle) tinha uns 2mm² e estava com uns 12mm desencapados. Depois do curto, tanto a parte desencapada como os primeiros 10 mm encapados vaporizaram.

CLSANTOS · 28 de junho de 2017

2 horas atrás, albert_emule disse:

Carregará sim.

Mas irá demorar duas vezes e meia o tempo que demoraria com apenas duas baterias de 18AH.

Isso ocorre pois apesar da fonte ter capacidade de saída máxima de 6A, a fonte só destina apenas 1.5A para carregar baterias.

A fonte dá os 6 amperes em 24V.

Mas destes 24V para 27.6V a fonte só dá no máximo 1.5A.

A bateria por sua vez praticamente não consome nada do carregador de baterias, quando a tensão do carregador de bateria é de 24V.

Para a bateria começar a ser carregada, a tensão tem que subir até 27.6V....

É assim que o carregador consegue separar a corrente que vai para bateria e a corrente que vai para as cargas.

Provavelmente a derivação de alimentação destinada às baterias possui um sensor que mede a corrente.

A tensão de saída da fonte então varia de 24V a 27.6 conforme a corrente que a bateria esteja consumindo durante o processo de recarga.

esqueci de acrescentar que medindo a saída do carregador para o banco de baterias, encontra-se uma tensão vdc pulsante. O fabricante também afirma que o carregador só pode carregar baterias chumbo-ácida selada VLRA.

Sérgio Lembo · 28 de junho de 2017

Segue abaixo um artigo sobre bateria VLRA

Algumas baterias têm sido apresentadas no mercado, a preços incomparavelmente baixos, como sendo baterias “seladas”.

Consideramos importantes algumas informações a respeito do assunto. As baterias VRLA se caracterizam basicamente pelo fato de serem reguladas a válvula e pela recombinação interna dos gases. Isso significa que a bateria não permite, em condições normais de utilização, que haja migração significativa de quaisquer elementos de dentro para fora e nem de fora para dentro. A bateria estacionária selada de chumbo ácido regulada por válvula (VRLA) tem o eletrólito em seu interior, confinado por absorção em manta de microfibra de vidro (Tecnologia AGM) ou através de sua gelificação (Tecnologia Gel). Esse confinamento, aliado à característica física da bateria, possibilita que haja um processo de recombinação interna dos gases gerados no processo de operação, de modo que não haja perda dos elementos ativos, não necessitando, dessa forma, qualquer tipo de manutenção interna (free of maintenance).

Se analisarmos as diversas opções de baterias “seladas” existentes no mercado, verificamos, em alguns casos, restrição à inclinação de baterias, devido ao risco de vazamento de eletrólito (fato amplamente conhecido pelos usuários), até a falta de informações referentes a curvas e comportamentos da bateria em determinados regimes de trabalho usuais para os equipamentos UPSs.

Dentre algumas informações disponíveis, verifica-se que algumas baterias indicam acentuada queda de capacidade para elevadas correntes de descarga (regimes de 10 e 30 minutos, por exemplo), se comparadas às baterias seladas VRLA. É exatamente nessa faixa em que atuam a grande maioria dos UPS de pequeno e grande porte.

Quanto ao impedimento à inclinação de algumas baterias e a ausência de informações referentes à possibilidade de se operar com outras baterias em diversas posições, podemos aventar a possibilidade de que, se estas podem, em alguma condição ou situação, permitir a saída de eletrólito, seguramente permitem a saída de gases para o meio ambiente. Se essa situação for possível, a bateria terá redução de vida útil devido à perda de material ativo, além de propiciar riscos de danos aos equipamentos eletrônicos e pessoas operando próximos ao ambiente da bateria, visto que os gases emitidos pela bateria são corrosivos, danosos à pessoa e são potencialmente explosivos. Se a bateria não puder operar em diversas posições, então não é uma bateria VRLA.

As baterias têm por princípio de funcionamento, uma série de reações químicas. A energia elétrica é acumulada na bateria, na forma de energia química. E é de conhecimento geral que a temperatura interfere na reação química, acelerando ou retardando o processo de reação. Dessa forma, todas as baterias sofrem efeito da temperatura.

Em síntese, a bateria estacionária de chumbo ácido regulada por válvula (VRLA):
– pode ser utilizada no mesmo ambiente de pessoas e equipamentos eletrônicos, uma vez que seu processo de recombinação de gases faz com que a bateria, em condições normais de funcionamento, não emita gases para o meio ambiente.
– devido ao confinamento do eletrólito por absorção (AGM) ou gelificação (GEL), uma bateria VRLA pode ser utilizada em diversas posições.
– não requer cuidados especiais como manutenção do eletrólito (complementação e verificação de densidade) e nem equalização periódica.

As demais baterias, autodenominadas “livres de manutenção”:
– necessitam de cuidados quanto à sua disposição e manejo, sob risco de permitir vazamento de eletrólito.
Lembramos que os gases emanados pela bateria são corrosivos, especialmente para componentes eletrônicos, causam dano à pessoa e são potencialmente explosivos;
– não podem operar em diversas posições;
– apresentam queda de desempenho para correntes de descarga elevadas, condição em que a maioria dos equipamentos UPS opera;
– A necessidade de equalização nesse tipo de bateria se deve basicamente ao seguinte fato: o eletrólito é composto de matérias de diferentes densidades. A água tem densidade 1g/cm3 enquanto que o ácido sulfúrico, 1,83 g/cm3.

Em proporções aproximadas de 64 e 36%, respectivamente, resulta um eletrólito com densidade de 1,30 g/cm3 ± 0,005 g/cm3. Essas baterias, onde o eletrólito se encontra em condição líquida, se usadas em situação estacionária, verificam que o eletrólito sofre um processo denominado estratificação, onde o material mais denso, por efeito da gravidade, busca o fundo da caixa, alterando, além do nível de tolerância, a sua densidade. Como conseqüência, a bateria perde autonomia e tem reduzida sua vida operacional.
– Em razão disso, essas requerem equalizações periódicas fazendo com que o UPS tenha que ser reajustado em sua tensão e posteriormente retornar à sua tensão anterior, toda vez em que isso tiver que ocorrer. Isso significa paralisações periódicas, custos adicionais com técnicos e mobilização e disponibilização de pessoal.

adicionado 10 minutos depois

Conclusão:

- Qualidade tem preço. Bateria comum usa placa de 1mm. Estacionária: 8mm.

- Bateria VLRA pode ser esquecida. As outras requerem verificação periódica.

- As de ferro, citadas pelo @albert_emule são quase que eternas, mas por este preço... haja grana.

- Os picos periódicos de tensão previnem e corrigem a sulfatação da bateria, além de outros efeitos surpreendentes de rendimento energético, mas provocam mais reação no eletrólito. A gaseificação (evaporação do eletrólito) será maior com esse tipo de carregador. A bateria VLRA recupera os gases e o nível fica inalterado.

- Sobre os efeitos desses pulsos nas baterias, vale a pena ler e ver (You Tube) sobre o sistema desenvolvido por John Bedini, falecido recentemente.

CLSANTOS · 28 de junho de 2017

10 minutos atrás, Sérgio Lembo disse:

Segue abaixo um artigo sobre bateria VLRA

Algumas baterias têm sido apresentadas no mercado, a preços incomparavelmente baixos, como sendo baterias “seladas”.

Consideramos importantes algumas informações a respeito do assunto. As baterias VRLA se caracterizam basicamente pelo fato de serem reguladas a válvula e pela recombinação interna dos gases. Isso significa que a bateria não permite, em condições normais de utilização, que haja migração significativa de quaisquer elementos de dentro para fora e nem de fora para dentro. A bateria estacionária selada de chumbo ácido regulada por válvula (VRLA) tem o eletrólito em seu interior, confinado por absorção em manta de microfibra de vidro (Tecnologia AGM) ou através de sua gelificação (Tecnologia Gel). Esse confinamento, aliado à característica física da bateria, possibilita que haja um processo de recombinação interna dos gases gerados no processo de operação, de modo que não haja perda dos elementos ativos, não necessitando, dessa forma, qualquer tipo de manutenção interna (free of maintenance).

Se analisarmos as diversas opções de baterias “seladas” existentes no mercado, verificamos, em alguns casos, restrição à inclinação de baterias, devido ao risco de vazamento de eletrólito (fato amplamente conhecido pelos usuários), até a falta de informações referentes a curvas e comportamentos da bateria em determinados regimes de trabalho usuais para os equipamentos UPSs.

Dentre algumas informações disponíveis, verifica-se que algumas baterias indicam acentuada queda de capacidade para elevadas correntes de descarga (regimes de 10 e 30 minutos, por exemplo), se comparadas às baterias seladas VRLA. É exatamente nessa faixa em que atuam a grande maioria dos UPS de pequeno e grande porte.

Quanto ao impedimento à inclinação de algumas baterias e a ausência de informações referentes à possibilidade de se operar com outras baterias em diversas posições, podemos aventar a possibilidade de que, se estas podem, em alguma condição ou situação, permitir a saída de eletrólito, seguramente permitem a saída de gases para o meio ambiente. Se essa situação for possível, a bateria terá redução de vida útil devido à perda de material ativo, além de propiciar riscos de danos aos equipamentos eletrônicos e pessoas operando próximos ao ambiente da bateria, visto que os gases emitidos pela bateria são corrosivos, danosos à pessoa e são potencialmente explosivos. Se a bateria não puder operar em diversas posições, então não é uma bateria VRLA.

As baterias têm por princípio de funcionamento, uma série de reações químicas. A energia elétrica é acumulada na bateria, na forma de energia química. E é de conhecimento geral que a temperatura interfere na reação química, acelerando ou retardando o processo de reação. Dessa forma, todas as baterias sofrem efeito da temperatura.

Em síntese, a bateria estacionária de chumbo ácido regulada por válvula (VRLA):
– pode ser utilizada no mesmo ambiente de pessoas e equipamentos eletrônicos, uma vez que seu processo de recombinação de gases faz com que a bateria, em condições normais de funcionamento, não emita gases para o meio ambiente.
– devido ao confinamento do eletrólito por absorção (AGM) ou gelificação (GEL), uma bateria VRLA pode ser utilizada em diversas posições.
– não requer cuidados especiais como manutenção do eletrólito (complementação e verificação de densidade) e nem equalização periódica.

As demais baterias, autodenominadas “livres de manutenção”:
– necessitam de cuidados quanto à sua disposição e manejo, sob risco de permitir vazamento de eletrólito.
Lembramos que os gases emanados pela bateria são corrosivos, especialmente para componentes eletrônicos, causam dano à pessoa e são potencialmente explosivos;
– não podem operar em diversas posições;
– apresentam queda de desempenho para correntes de descarga elevadas, condição em que a maioria dos equipamentos UPS opera;
– A necessidade de equalização nesse tipo de bateria se deve basicamente ao seguinte fato: o eletrólito é composto de matérias de diferentes densidades. A água tem densidade 1g/cm3 enquanto que o ácido sulfúrico, 1,83 g/cm3.

Em proporções aproximadas de 64 e 36%, respectivamente, resulta um eletrólito com densidade de 1,30 g/cm3 ± 0,005 g/cm3. Essas baterias, onde o eletrólito se encontra em condição líquida, se usadas em situação estacionária, verificam que o eletrólito sofre um processo denominado estratificação, onde o material mais denso, por efeito da gravidade, busca o fundo da caixa, alterando, além do nível de tolerância, a sua densidade. Como conseqüência, a bateria perde autonomia e tem reduzida sua vida operacional.
– Em razão disso, essas requerem equalizações periódicas fazendo com que o UPS tenha que ser reajustado em sua tensão e posteriormente retornar à sua tensão anterior, toda vez em que isso tiver que ocorrer. Isso significa paralisações periódicas, custos adicionais com técnicos e mobilização e disponibilização de pessoal.

ótimo texto!

albert_emule · 28 de junho de 2017

Estas siglas VRLA tem mais haver com aquele tópico da segurança.

Em relação ao funcionamento químico da bateria, não há mudanças.

Todas as baterias cumbo-ácias funcionam com a mesma reação do chumbo com o ácido e portanto todas elas precisam das mesmas características de tensão e corrente.

Algumas delas, por características construtivas, suportam descargas maiores. Mas no geral elas funcionam todas da mesma forma, mesma reação química.

Vejam uma matéria interessante:

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bateria-carro-relatividade#.WVPywP_yvIU

Sérgio Lembo · 28 de junho de 2017

Concordo plenamente contigo, @albert_emule. Só que ficar verificando periodicamente as baterias com uso de pipeta densitômetro é um saco, por mais cuidado que se tome a ponta dos dedos sempre fica com cheiro de ácido. E por se tratar de trabalho, devemos valorizar o tempo gasto (mão de obra é custo).

@CLSANTOS, não sou uma enciclopédia ambulante, apenas perguntei ao tio Google o que é bateria VLRA?. Veio esse artigo entre muitos outros.

CLSANTOS · 28 de junho de 2017

@Sérgio Lembosim, estava claro pra mim...eu também já havia lido artigos sobre as baterias VLRA, e esse artigo que você postou é um ótimo artigo.

Sérgio Lembo · 28 de junho de 2017

Assisti ao vídeo do @albert_emule e um levou ao outro, esse em português e com marcas encontradas aqui..

Vilson Martins Gonçalves · 14 de dezembro de 2017

Em 28/06/2017 às 10:55, CLSANTOS disse:

Bom dia amigos! Estou com uma dúvida de aplicação e gostaria de opinião de vocês.

Tenho um sistema de segurança na qual alimento equipamentos em campo que operam em tensão de 24vcc. Essa tensão é proveniente de uma fonte chaveada americana com as seguintes características:

tensão primária 240vca /60Hz 1,7A

tensão de saída: 24vcc regulado e filtrado

corrente saída máxima 6A.

tensão de flutuação 27.6vcc

corrente máxima de carga 1,5A

baterias com capacidade máxima 18Ah

Como este sistema opera em 24Vcc, sempre utiliza duas baterias de 12vcc ligadas em série. Acontece que eu preciso dar uma autonomia de 24h em funcionamento em caso de falta de energia , para isso eu precisaria ter 36A nas baterias, mas segundo os dados da fonte ela carrega no maximo baterias de 18Ah.

Sendo assim, haveria algum problema se eu utilizar 04 baterias de 12V18Ah, sendo dois pares ligados em paralelo e no final ligando eles em série para obter 24vc, pois assim eu teria 36Ah como resultado final.

Minha dúvida é se a fonte/carregador iria trabalhar normalmente carregando e mantendo as 4 baterias em condições normais.

O que acham?

Obrigado!