Neste artigo iremos explorar quais são as melhores práticas envolvendo a instalação de baterias, bem como as normas técnicas envolvidas e os procedimentos corretos para que se otimize a operação das baterias por toda sua vida útil e garanta a segurança dos técnicos envolvidos.

Normas Técnicas

No que tange os procedimentos de instalação com baterias chumbo-ácido reguladas por válvula, existem duas importantes normas que fornecem as recomendações sobre o assunto:

• ABNT NBR 15389:2006 – “Bateria chumbo-ácida estacionária regulada por válvula — Instalação e montagem”
• IEEE Recommended Practice for Installation Design and Installation of Valve-Regulated Lead-Acid Storage Batteries for Stationary Applications

Abaixo iremos elencar os pontos mais importantes estabelecidos pelas normas.

Segurança

Sempre deverão ser utilizados EPIs no manuseio de baterias, tais como: óculos de segurança, luvas isolantes, avental e ferramentas com isolação adequada, pois é importante lembrar que mesmo que os elementos tenham apenas 2V, quando associados em série, têm sua tensão somada, podendo chegar até 500V, em casos como UPS.

Baterias podem apresentar riscos de choque elétrico, centelhamento e explosão. Por isso, para a instalação, os seguintes procedimentos de proteção devem ser observados:

1. a) identificar a tensão total da bateria e usar equipamentos elétricos e de proteção apropriados para tal tensão;
2. b) não fumar e evitar qualquer tipo de chama e centelhamento nas imediações da bateria;
3. c) na existência de sistema de ventilação, certificar-se de que este esteja operacional;
4. d) assegurar-se de que não há obstrução no acesso à bateria;
5. e) evitar o uso de objetos metálicos, tais como pulseiras, anéis, relógios ou correntes;
6. f) assegurar-se de que a área de trabalho está adequadamente iluminada;
7. g) seguir as instruções do fabricante quanto à movimentação e manuseio dos elementos ou monoblocos;
8. h) seguir as recomendações do fabricante quanto ao posicionamento dos elementos ou monoblocos.

Para operação segura da bateria, os seguintes procedimentos de segurança devem ser observados:

1. a) certificar-se de que as estantes ou os gabinetes estão adequadamente instalados, estáveis e seguros;
2. b) para movimentação horizontal e vertical dos elementos ou monoblocos, utilizar equipamentos adequados a seus pesos e compatíveis com as condições do local de instalação;
3. c) evitar acesso de pessoal não autorizado à área de instalação da bateria.

Local de instalação

O local de instalação da bateria deve atender aos seguintes itens:

1. a) a área da bateria deve ser limpa, seca, ventilada e livre da incidência de raios solares. Deve-se prover espaço adequado para inspeção, manutenção, ensaio e reposição de elemento ou monobloco;
2. b) cálculos devem ser realizados para assegurar que a capacidade de carga do piso não seja excedida;
3. c) o local de instalação deve prever iluminação suficiente para permitir o manuseio e a manutenção da bateria. Para instalações muito pequenas, pode ser utilizada iluminação portátil;
4. d) o espaço previsto para a instalação deve atender às necessidades atuais e futuras.

Por ser a prática mais usual, é recomendável a montagem dos elementos ou monoblocos sobre estantes abertas ou em gabinetes. O projetista deve usar estruturas de materiais não inflamáveis ou auto-extinguíveis.

Condições ambientais

A temperatura ambiente ideal de referência para a operação da bateria é 25°C. Temperaturas abaixo desta reduzem a capacidade da bateria, enquanto temperaturas altas encurtam sua vida útil e contribuem para a avalanche térmica. Cada aumento de 10°C acima da temperatura de referência, nos elementos ou monoblocos, corresponde a uma redução de aproximadamente 50% da vida útil da bateria chumbo-ácido.

A localização ou disposição dos elementos ou monoblocos não deve ter uma diferença maior que 3°C de temperatura entre eles e em relação ao ambiente em um dado momento, quando conectados em série.

Devem ser evitadas condições que resultem em pontos quentes ou frios, assim como variações de temperatura que possam vir a causar um desbalanceamento elétrico.

O projeto deve prever que a instalação permita um fluxo de ar adequado em torno de cada elemento ou monobloco, possibilitando um resfriamento por radiação e convecção.

Em condições normais de operação ou em circuito aberto, baterias do tipo reguladas por válvula liberam pequenas quantidades de hidrogênio. Temperaturas altas em ambientes com baterias resultam em incremento na produção do gás hidrogênio.

O local de instalação deve permitir a troca de ar, a fim de prevenir a possibilidade de acúmulo de hidrogênio, limitando-o em menos de 3,8% do volume total da área/gabinete da bateria. Em níveis superiores a 3,8% de concentração, o ambiente pode se tornar explosivo.

Procedimento de instalação

Para a instalação correta da bateria, os procedimentos abaixo deverão ser atendidos.

No recebimento, cada embalagem deve ser visualmente inspecionada quanto a danos e vazamento de eletrólito. Caso seja constatada qualquer irregularidade, registrar a data de recebimento e os resultados da inspeção, e notificar o fornecedor para providências cabíveis.

Para desembalar as baterias os seguintes cuidados devem ser verificados:

1. a) nunca utilizar os pólos para movimentar os elementos ou monoblocos;
2. b) usar equipamento ou ferramentas apropriados para desembalar e movimentar elementos ou monoblocos, conforme recomendado pelo fabricante, evitando a ocorrência de curto-circuito entre os pólos;
3. c) todos os elementos ou monoblocos com defeitos visíveis, tais como vasos trincados, pólos frouxos, vazamentos ou outros problemas não recuperáveis, devem ser rejeitados;

Estantes e gabinetes devem ser montados de acordo com as recomendações do fabricante, respeitadas as características do projeto, devendo-se atentar para o nivelamento e a estabilidade da estante antes e após a montagem da bateria.

Para montagem dos elementos a seguinte sequência deve ser respeitada:

1. a) antes de proceder à instalação, certificar-se de que, em cada elemento, a diferença entre a tensão de circuito aberto medida e o valor informado pelo fornecedor não seja maior que 0,1 V. Se algum elemento ou monobloco não atender a este requisito, deve ser realizada uma carga de equalização com todos os elementos em paralelo;
2. b) remover eventual sujeira das tampas e vasos dos elementos ou monoblocos usando preferencialmente um pano limpo umedecido em água;
3. c) sendo detectado vazamento de eletrólito, contatar o fornecedor para providências cabíveis;
4. d) montar os elementos ou monoblocos de acordo com o projeto de instalação e com as recomendações do fornecedor;
5. e) verificar a polaridade dos elementos ou monoblocos, utilizando um voltímetro antes de iniciar as conexões;
6. f) verificar o alinhamento dos elementos ou monoblocos antes da aplicação do torque nas conexões;
7. g) limpar todos os pólos terminais e conectar as interligações.

As superfícies de contato devem ser limpas suavemente com uma escova ou esponja não ferrosa.

Cuidados devem ser tomados durante a limpeza para evitar a remoção da camada metálica protetora do pólo.

1. h) quando mais que uma interligação por pólo for necessária, montar as interligações de forma a maximizar a superfície de contato (por exemplo, montar os terminais em lados opostos do pólo);
2. i) apertar os parafusos das interligações da bateria com o valor de torque recomendado pelo fornecedor no datasheet ou manual técnico.

Para montar as porcas e os parafusos, deve ser usada uma segunda ferramenta para contratorque. As ferramentas utilizadas devem possuir isolação elétrica;

1. j) medir a tensão da bateria para ter certeza de que os elementos ou monoblocos estão corretamente conectados (isto é, a tensão total deve ser aproximadamente igual ao número de elementos ou monoblocos interligados em série, multiplicado pela tensão medida do elemento ou monobloco em circuito aberto).

Se o valor obtido for menor que o esperado, reinspecionar as interligações, certificando-se de que não há polaridade invertida;

1. k) identificar numericamente os elementos ou monoblocos para futuras referências;
2. l) se os elementos ou monoblocos forem do tipo montados em contêineres metálicos, verificar a resistência de isolação contra a massa metálica.
3. m) instalar a placa de identificação da bateria em local de fácil visibilidade.

Registro dos dados

As informações e os dados obtidos no recebimento, na armazenagem e na montagem devem compor a documentação para o acompanhamento da vida útil da bateria. Estes documentos devem estar disponíveis para futuras referências ou consultas, principalmente quando solicitada reclamação de garantia pelo cliente, contendo pelo menos:

1. a) valores de tensão dos elementos ou monoblocos em circuito aberto e após conclusão da carga inicial;
2. b) valores da resistência interna (condutância ou impedância) dos elementos ou monoblocos, tipo de instrumento, condições durante as medições (em circuito aberto ou flutuação) e ponto onde elas foram feitas;
3. c) informações sobre os resultados da aceitação da bateria;
4. d) ondulação da corrente (ripple) inicial;
5. e) temperatura do elemento ou monobloco-piloto (no ponto indicado no manual do fabricante) e temperatura do ambiente;
6. f) corrente de flutuação de cada bateria.

Seguindo as recomendações descritas neste artigo, certamente você estará instalando a sua bateria da melhor maneira possível e assim irá otimizar o seu desempenho e vida útil, garantindo ainda uma operação segura para seu sistema e para as pessoas.

Confira nossos outros artigos e continue acompanhando nosso blog para conhecer mais sobre o mundo das baterias!

O palestrante Danilo Rampazo, engenheiro de produtos da OPT, ministrou duas palestras com os temas:

• Dimensionamento de baterias chumbo-ácido
• Instalação e Manutenção de baterias VRLA

Na primeira palestra, “Dimensionamento de baterias chumbo-ácido”, foram apresentadas as normas envolvidas no dimensionamento de bancos de baterias.

A seguir foram apresentados os fatores que afetam a capacidade da bateria, como temperatura, envelhecimento da bateria e os conceitos do fator K, utilizado para o cálculo de capacidade nos dimensionamentos.

Foram apresentados quatro estudos de caso sobre dimensionamento de baterias, desde o método mais simples por corrente constante de descarga até o método mais complexo com perfil de descarga variável.

A segunda palestra, sobre “Instalação e Manutenção de baterias VRLA”, apresentou os principais conceitos, métodos, procedimentos e cuidados com as atividades de instalação e manutenção de bancos de baterias VRLA.

Primeiramente, foram apresentados quais os critérios e o padrão utilizados na instalação de baterias, como a equalização de tensão entre as baterias, importância da temperatura na instalação, espaçamentos e os cuidados necessários para uma operação segura, evitando choques elétricos e acidentes.

Foram apresentadas quais as inspeções e ensaios pertinentes à manutenção de baterias VRLA, como inspeção visual, medição de tensão, temperatura, entre outros, além da periodicidade exigida pela norma.

Foram citados os critérios para reivindicação de garantia das baterias e foi abordado o tema da resistência interna das baterias, que é um dos recursos para se avaliar e acompanhar o estado de degradação das baterias ao longo de sua vida útil.

Foram apresentados os procedimentos corretos para a realização da leitura dos valores de resistência interna e, por fim, foi reforçada a importância do correto descarte das baterias de chumbo-ácido, como exige a resolução CONAMA 401 de 2008.

Gostou do conteúdo deste workshop? Entre em contato com nossa equipe de vendas para saber mais sobre os próximos workshops.

Conforme citamos em nosso outro artigo sobre a história das baterias, as baterias chumbo-ácido foram inventadas em 1860 por Planté. De 1860 até hoje, esse tipo de bateria foi evoluindo em diversos aspectos, fazendo com que essa tecnologia seja, ainda hoje, uma das mais confiáveis e utilizadas do mercado, atendendo às mais diversas aplicações, como uso em automóveis e aplicações estacionárias como nobreak, telecomunicações e armazenamento de energia.

Composição de uma bateria chumbo-ácido

Uma bateria chumbo-ácido é composta basicamente por 3 grandes componentes: chumbo, ácido sulfúrico e materiais plásticos.

• Chumbo

O chumbo está presente na forma de chumbo metálico, ligas de chumbo e dióxido de chumbo, que compõem as placas positivas e negativas, além das grades da bateria. O chumbo é responsável por cerca de 80% da composição da bateria.

• Ácido Sulfúrico

O ácido sulfúrico está presente no eletrólito na forma de solução aquosa, em uma densidade que varia entre 1,200 e 1,300 g/cm³.

• Materiais plásticos

Os materiais plásticos normalmente são feitos de ABS e compõem o vaso e tampa da bateria.

Componentes contaminantes da bateria

O chumbo está associado a disfunções no sistema nervoso, ósseo e circulatório. Por ter baixa solubilidade, o método de absorção pelo ser humano se dá principalmente por via oral e respiratória.

O chumbo se encontra na natureza acumulado em minério como resultado dos processos de diferenciação que ocorreram durante a evolução do planeta. Sua disseminação no ambiente se dá através da atividade humana que, ao longo dos anos, vem utilizando o chumbo em grande escala em tintas, tubulações, combustíveis, na pesca e na indústria bélica.

O risco de exposição a compostos de chumbo no interior das fábricas de baterias existe em praticamente todos os setores diretamente ligados à produção. Com isto, o uso de equipamento de proteção individual é obrigatório. Além disso, por questões da legislação trabalhista, deve ser realizado acompanhamento periódico do nível de chumbo na circulação sanguínea em todos as pessoas que trabalham com chumbo.

O segundo composto mais importante da produção de baterias é o ácido sulfúrico. Ele é empregado na produção de massa, na formação das baterias e no acabamento.

Uma fábrica de baterias chumbo-ácido deve possuir um sistema de drenagem onde todo o líquido em seu interior é direcionado para tanques de decantação e neutralização, reduzindo a acidez e abaixando a solubilidade de compostos de chumbo e resultando em um efluente praticamente isento de chumbo.

Reciclagem de baterias

Este processo, que no passado era feito manualmente, é feito de forma automática atualmente. As sucatas de baterias são quebradas e passam por um processo de separação baseada na densidade: os compostos de chumbo são separados da matéria plástica e o efluente líquido é neutralizado. O material plástico é reaproveitado na fábrica de caixas e tampas e o material contendo compostos de chumbo segue para o refino, onde será processado e do qual será extraído novamente o minério de chumbo.

Através de diversos processos químicos no refino, é possível obter o chumbo em sua forma praticamente pura (99,99%), transformado-o em lingotes de chumbo para ser usado novamente na fabricação de novas baterias no Brasil posteriormente.

No Brasil, o IBAMA monitora e gerencia todos os fabricantes/importadores em relação à quantidades de chumbo em peso que importada e comercializada e à quantidade que é enviada para as usinas de reciclagem. É importante citar que a Resolução do CONAMA nº 401 de 2008 estabelece diversas regras e procedimentos no que diz respeito à disposição de baterias chumbo-ácido inservíveis, incluindo os teores máximos de mercúrio e cádmio na composição da bateria, além das regras de logística reversa para baterias esgotadas energeticamente.  Dentro desta regulamentação podemos destacar:

“No final de vida útil desta bateria, o usuário deverá entregá-la ao Revendedor/Distribuidor, que a enviará ao fabricante para procedimentos de destinação final adequada”

Ou seja, o usuário final tem por obrigação devolver a bateria para a cadeia de distribuição do produto, para que seja encaminhada para destinação final adequada pelo fabricante/importador responsável pela comercialização da bateria.

A OPT, tendo em vista a responsabilidade ambiental e criticidade sobre esse tema, faz gratuitamente o recolhimento e destinação final adequada de baterias chumbo-ácido inservíveis em todo o território nacional, fornecendo ainda o termo de responsabilidade ambiental que isenta o cliente da responsabilidade sobre as baterias descartadas, atendendo, assim, a todas as exigências do CONAMA e IBAMA.

Para descartar e reciclar a sua bateria, basta entrar em contato com nossa equipe comercial, através do e-mail vendas@newmax.com.br ou do telefone (11) 3392-4500, informando a quantidade e o peso aproximado de sucata. Nossa equipe entrará em contato para confirmação e agendamento para retirada da sucata no local de armazenamento.

As baterias foram a principal fonte de eletricidade antes do desenvolvimento de geradores elétricos e redes elétricas, por volta do final do século XIX. Aperfeiçoamentos sucessivos na tecnologia de baterias facilitaram grandes avanços elétricos, desde os primeiros estudos científicos até o surgimento de telégrafos e telefones, levando a tecnologia a computadores portáteis, telefones celulares, carros elétricos e muitos outros dispositivos.

A Bateria de Bagdá é um conjunto de três artefatos — um pote de cerâmica, um tubo de cobre e uma barra de ferro — que foram encontrados no Iraque, datando de algum momento entre 150 a.C. e 650 d.C. Sua origem e propósito permanecem obscuros. Foi hipotetizado por alguns pesquisadores que o objeto funcionava como uma célula galvânica, possivelmente usada para galvanoplastia ou algum tipo de eletroterapia. Uma explicação alternativa é que ela funcionava como um recipiente de armazenamento para pergaminhos sagrados.

Cientistas e engenheiros desenvolveram vários tipos de baterias comercialmente importantes. “Células úmidas” eram recipientes abertos que continham eletrólito líquido e eletrodos metálicos. Quando os eletrodos eram completamente consumidos, a célula úmida era renovada substituindo os eletrodos e eletrólitos. Entretanto, vasos abertos não são adequados para uso móvel ou portátil, então, as células úmidas foram usadas comercialmente nos sistemas de telégrafo e telefone. Os primeiros carros elétricos usavam células úmidas semi-seladas.

Uma classificação importante para baterias é pelo seu ciclo de vida. As baterias “primárias” podem produzir corrente assim que fabricadas, mas, uma vez que os elementos ativos são consumidos, eles não podem ser recarregados eletricamente. O desenvolvimento da bateria de chumbo-ácido e subsequentes tipos “secundários” ou “recarregáveis” permitiram que a energia fosse restaurada para a célula, prolongando a vida útil das células permanentemente montadas. A introdução de baterias à base de níquel e lítio no século XX fez com que o desenvolvimento de inúmeros dispositivos eletrônicos portáteis fosse viável, desde lanternas potentes até telefones celulares. As baterias estacionárias de grande porte podem ser aplicadas no armazenamento de energia da rede (Energy Storage System), ajudando a estabilizar as redes de distribuição de energia elétrica.

Invenção

Em 1780, Luigi Galvani estava dissecando um sapo preso a um gancho de latão. Quando ele tocou sua perna com o bisturi de ferro, ela se contraiu. Galvani acreditava que a energia que impulsionava essa contração vinha da própria perna e inicialmente a chamou de “eletricidade animal”.

No entanto, seu amigo e colega cientista Alessandro Volta discordou, acreditando que este fenômeno foi causado por dois metais diferentes unidos por um intermediário úmido. Ele verificou essa hipótese através de um experimento e publicou os resultados em 1791. Em 1800, Volta inventou a primeira bateria verdadeira, que veio a ser conhecida como “pilha voltaica”., que consistia em pares de discos de cobre e zinco empilhados e intercalados, separados por uma camada de tecido ou papelão embebidos em salmoura (ou seja, o eletrólito). Ao contrário do frasco de Leyden (espécie primitiva de capacitor, inventada acidentalmente pelo holandês Pieter van Musschenbroek, em 1764), a pilha voltaica produzia uma eletricidade contínua e uma corrente estável, e perdia pouca carga ao longo do tempo em que não estava em uso, muito embora seus primeiros modelos não pudessem produzir uma tensão forte o suficiente para produzir faíscas. Volta experimentou vários metais e descobriu que o zinco e a prata davam os melhores resultados.

Os modelos de pilhas originais de Volta apresentavam algumas falhas técnicas. Uma delas era o vazamento de eletrólito, que causava curto-circuito devido ao peso dos discos comprimindo o pano embebido em salmoura. O escocês William Cruickshank resolveu o problema colocando os elementos em uma caixa, em vez de organizá-los em uma pilha. Tal configuração ficou conhecida como a “bateria da calha”.

Primeiras baterias práticas

Célula de Daniell

O químico britânico John Frederic Daniell encontrou uma maneira de resolver o problema da bolha de hidrogênio na pilha voltaica usando um segundo eletrólito para consumir o hidrogênio produzido pelo primeiro. Em 1836, ele inventou a célula de Daniell, que consistia em um pote de cobre preenchido com uma solução de sulfato de cobre, na qual estava imerso um recipiente de barro não vidrado cheio de ácido sulfúrico e um eletrodo de zinco. A barreira de barro era porosa, o que permitia a passagem dos íons, mas impedia que as soluções se misturassem.

A célula de Daniell foi uma grande melhoria em relação à tecnologia existente usada nos primórdios do desenvolvimento de baterias e foi a primeira fonte prática de eletricidade. Ela forneceu uma corrente mais longa e confiável do que a célula voltaica, era mais segura e menos corrosiva. Ela tinha uma tensão operacional de aproximadamente 1,1 Volts. Logo se tornou o padrão da indústria para uso, especialmente com as novas redes de telégrafo.

A célula de Daniell também foi usada como padrão de trabalho para definição do Volt, que é a unidade de força eletromotriz utilizada até hoje.

Célula de Bird

Uma versão da célula de Daniell foi inventada em 1837 pelo médico Golding Bird do hospital de Guy em Londres. Ele usou uma barreira de gesso para manter as soluções separadas. Os experimentos de Bird com essa célula foram de alguma importância para a nova disciplina da eletrometalurgia.

Célula de vaso porosa

A versão porosa da célula de Daniell foi inventada por John Dancer, um fabricante de instrumentos de Liverpool, em 1838. Ela consiste de um anodo central de zinco mergulhado em um pote de barro poroso contendo uma solução de sulfato de zinco. O pote poroso é, por sua vez, imerso em uma solução de sulfato de cobre contida em uma lata de cobre, que age como o cátodo da célula. Mais uma vez, o uso de uma barreira porosa permite a passagem dos íons, mas impede que as soluções se misturem.

Célula Gravitacional

Na década de 1860, um francês chamado Callaud inventou uma variante da célula de Daniell chamada de “célula gravitacional”. Esta versão mais simples dispensa a barreira porosa. Isso reduziu a resistência interna do sistema e, assim, a bateria produziu uma corrente mais forte. Rapidamente se tornou a bateria de escolha para as redes de telégrafos americanos e britânicos, e foi usada até a década de 1950.

A célula gravitacional consistia de um frasco de vidro, no qual um catodo de cobre estava no fundo e um ânodo de zinco estava suspenso sob o aro. Cristais de sulfato de cobre seriam espalhados em torno do cátodo e, em seguida, o frasco seria preenchido com água destilada. À medida que a corrente era puxada, uma camada de solução de sulfato de zinco se formava no topo em torno do ânodo. Esta camada superior foi mantida separada da camada inferior de sulfato de cobre pela sua menor densidade e pela polaridade da célula.

A camada de sulfato de zinco era clara em contraste com a camada de sulfato de cobre azul profundo, o que permitia o técnico medir a duração da bateria visualmente. Por outro lado, essa configuração significava que a bateria poderia ser usada apenas em um dispositivo estacionário, caso contrário as soluções seriam misturadas ou derramadas. Outra desvantagem era que uma corrente tinha que ser continuamente extraída para evitar que as duas soluções se misturassem por difusão, o que a tornava inadequada para uso intermitente.

Célula de Poggendorff

O cientista alemão Johann Christian Poggendorff superou os problemas de separação do eletrólito e do despolarizador usando um pote de cerâmica porosa, em 1842. Na célula de Poggendorff, às vezes chamada de Célula Grenet (devido às obras de Eugene Grenet por volta de 1859), o eletrólito era ácido sulfúrico diluído e o despolarizador era ácido crômico. Os dois ácidos eram misturados fisicamente, eliminando o pote poroso. O eletrodo positivo (catodo) era de duas placas de carbono, com uma placa de zinco (negativa ou anodo) posicionada entre elas. Devido à tendência de a mistura ácida reagir com o zinco, foi usado um mecanismo para elevar o eletrodo de zinco dos ácidos.

A célula fornecia 1,9 Volts. Ela se mostrou popular entre os experimentadores por muitos anos devido a sua tensão relativamente alta, maior capacidade de produzir uma corrente consistente e ausência de vapores, mas a fragilidade relativa do seu fino invólucro de vidro e a necessidade de elevar a placa de zinco quando a célula não estava em uso acabaram por fazer com que este tipo de célula caísse em desuso. A célula também era conhecida como “célula de ácido crômico” e “célula de bicromato”. Este último nome veio da prática de produzir o ácido crômico pela adição de ácido sulfúrico ao dicromato de potássio, embora a própria célula não contivesse dicromato.

A célula Fuller foi desenvolvida a partir da célula de Poggendorff. Embora a química fosse essencialmente a mesma, os dois ácidos foram novamente separados por um recipiente poroso e o zinco foi tratado com mercúrio para formar um amálgama.

Célula Grove

A célula de Grove foi inventada pelo galês William Robert Grove em 1839. Ela consistia em um anodo de zinco mergulhado em ácido sulfúrico e um cátodo de platina mergulhado em ácido nítrico, separado por louça de barro porosa. Ela fornecia uma alta corrente e quase o dobro da tensão da célula de Daniell, o que a tornou a célula favorita das redes de telégrafo americanas por um tempo. No entanto, emitia vapores tóxicos de óxido nítrico quando operado e a tensão caía drasticamente à medida que a carga diminuía, o que a tornou um passivo, à medida que as redes de telégrafo se tornaram mais complexas. Além disso, a platina era muito cara.

Baterias Recarregáveis ​​e Células Secas

Chumbo-ácido

Até este ponto, todas as baterias existentes seriam permanentemente drenadas quando todas as suas reações químicas fossem esgotadas. Em 1859, Gaston Planté inventou a bateria de chumbo-ácido, a primeira bateria que poderia ser recarregada passando uma corrente reversa através dela. Uma célula de chumbo-ácido consiste em um anodo de chumbo e um catodo de dióxido de chumbo imerso em ácido sulfúrico. Ambos os eletrodos reagem com o ácido para produzir sulfato de chumbo, mas a reação no anodo de chumbo libera elétrons enquanto a reação no dióxido de chumbo os consome, produzindo uma corrente. Essas reações químicas podem ser revertidas pela passagem de uma corrente reversa pela bateria, recarregando-a.

O primeiro modelo de Planté consistia em duas lâminas de chumbo separadas por tiras de borracha e enroladas em espiral. Suas baterias foram usadas pela primeira vez para acender as luzes em vagões de trem, enquanto parado em uma estação. Em 1881, Camille Alphonse Faure inventou uma versão melhorada que consistia de uma malha de grade de chumbo na qual uma pasta de óxido de chumbo era pressionada, formando uma placa. Várias placas podem ser empilhadas para maior desempenho e capacidade. Esse design foi mais fácil de produzir em massa.

Em comparação com outras baterias, a de Planté era bastante pesada e volumosa para a quantidade de energia que poderia armazenar. No entanto, podia produzir correntes notavelmente grandes em uso. Também tinha resistência interna muito baixa, o que significa que uma única bateria poderia ser usada para alimentar múltiplos circuitos.

A bateria de chumbo-ácido ainda é usada hoje em automóveis e outras aplicações onde o peso não é um fator essencial. Seu princípio básico não mudou desde 1859. No início da década de 1930, um eletrólito de gel (em vez de líquido, conhecido como “células gel”) produzido pela adição de sílica a uma célula carregada era usado na bateria de rádios portáteis para tubos a vácuo. Já na década de 1970, versões “seladas” se tornaram comuns (“VRLA” — Valve Regulated Lead-Acid, em inglês), permitindo que a bateria fosse usada em diferentes posições sem falhas ou vazamentos.

Hoje, as células são classificadas como “primárias” se produzirem uma corrente apenas até que seus reagentes químicos sejam exauridos e “secundárias” se as reações químicas puderem ser revertidas pela recarga da célula. A célula de chumbo-ácido foi a primeira célula “secundária”.

Célula de Leclanché

Em 1866, Georges Leclanché inventou uma bateria que consistia em um anodo de zinco e um catodo de dióxido de manganês envolto em um material poroso, mergulhado em um frasco de solução de cloreto de amônio. O cátodo de dióxido de manganês tinha um pouco de carbono misturado, o que melhorou a condutividade e absorção e fornecia uma tensão de 1,4 Volts. Esta célula alcançou um sucesso muito rápido em telegrafia, sinalização e operação em campainha elétrica.

A célula seca era usada para alimentar os telefones antigos — geralmente a partir de uma caixa de madeira adjacente afixada para acomodar as baterias antes que os telefones pudessem extrair energia da própria linha telefônica. Entretanto, a célula de Leclanché não podia fornecer uma corrente sustentada por muito tempo. Em longas conversas, a bateria descarregava, tornando a conversa inaudível. Isso ocorria porque certas reações químicas na célula aumentavam a resistência interna e, assim, diminuíam a tensão. Essas reações se invertiam quando a bateria era mantida inativa, o que a tornava adequada apenas para uso intermitente.

Célula de zinco-carbono, a primeira célula seca

Muitos pesquisadores tentaram imobilizar o eletrólito de uma célula eletroquímica para torná-lo mais conveniente de usar. A pilha de Zamboni de 1812 era uma bateria seca de alta tensão, mas capaz de fornecer apenas correntes mínimas. Vários experimentos foram feitos com celulose, serragem, vidro, fibras de asbesto e gelatina.

Em 1886, Carl Gassner obteve uma patente alemã sobre uma variante da célula de Leclanché, que veio a ser conhecida como célula seca porque não tinha um eletrólito líquido livre sequer. Em vez disso, o cloreto de amônio foi misturado com gesso para criar uma pasta, com uma pequena quantidade de cloreto de zinco adicionada para prolongar a vida em estoque. O cátodo de dióxido de manganês era mergulhado nesta pasta, e ambos eram selados em uma casca de zinco, que também atuava como anodo. Em novembro de 1887, ele obteve a patente norte-americana para o mesmo dispositivo.

Ao contrário das células úmidas anteriores, a célula seca de Gassner era mais sólida, não exigia manutenção, não derramava e podia ser usada em qualquer orientação. Ela fornecia um potencial elétrico de 1,5 Volts. O primeiro modelo deste tipo produzido em massa foi a célula seca Columbia, comercializada pela National Carbon Company, em 1896. O NCC melhorou o modelo de Gassner substituindo o gesso por papelão enrolado, uma inovação que deixou mais espaço para o cátodo e tornou a montagem da bateria mais fácil. Foi a primeira bateria conveniente para as massas, que tornou os dispositivos elétricos portáteis práticos e tornou possível a invenção da lanterna elétrica. A bateria de zinco-carbono (como veio a ser conhecida) ainda é fabricada hoje.

Em 1887, uma bateria seca foi desenvolvida por Yai Sakizō no Japão, então patenteada em 1892. Em 1893, esta bateria seca foi exposta na Exposição Mundial da Colômbia e recebeu considerável atenção internacional.

NiCd, a primeira bateria alcalina

Em 1899, um cientista sueco chamado Waldemar Jungner inventou a bateria de níquel-cádmio, uma bateria recarregável que tinha eletrodos de níquel e cádmio em uma solução de hidróxido de potássio, a primeira bateria a usar um eletrólito alcalino. Passou a ser comercializada na Suécia a partir de 1910 e chegou aos Estados Unidos em 1946. Os primeiros modelos eram robustos e tinham densidade de energia significativamente melhor do que as baterias de chumbo-ácido, mas eram muito mais caros.

Século 20: novas tecnologias

Níquel-ferro

Jungner havia inventado uma bateria de níquel-ferro em 1899, no mesmo ano em que sua bateria de NiCd, mas descobriu que ela era inferior à sua contraparte de cádmio e, como consequência, nunca se incomodou em patentear. Apesar de ser uma tecnologia mais barata, produzia muito mais gás hidrogênio ao ser carregada, o que significava que não podia ser selada, e o processo de carregamento era menos eficiente. Thomas Edison se apropriou do design de bateria de níquel-ferro da Jungner, patenteou-o e o vendeu em 1903. Edison queria comercializar um substituto mais leve e durável para a bateria de chumbo-ácido que alimentava alguns dos primeiros automóveis, e esperava que, ao fazê-lo, os carros elétricos se tornassem o padrão, com sua empresa como principal fornecedor de baterias. No entanto, os clientes descobriram que seu primeiro modelo de bateria era propenso a vazamentos e não superou a célula de chumbo-ácido em termos de vida útil. Embora Edison tivesse sido capaz de produzir um modelo mais confiável e poderoso sete anos depois, o barato e confiável Modelo T da Ford já havia transformado em padrão os carros a gasolina. Por outro lado, a bateria da Edison obteve grande sucesso em outras aplicações, como veículos ferroviários elétricos e diesel-elétricos, fornecendo energia de reserva para sinais de cruzamento de ferrovias ou para as lâmpadas usadas em minas.

Pilhas alcalinas comuns

Até o final da década de 1950, a bateria de zinco-carbono continuava a ser uma bateria popular de células primárias, mas sua vida útil relativamente baixa prejudicava as vendas. Em 1955, o engenheiro canadense Lewis Urry, trabalhando para a Union Carbide no Laboratório de Pesquisa Parma da National Carbon Company, foi encarregado de encontrar uma maneira de estender a vida útil das baterias de zinco-carbono, mas Urry percebeu que as baterias alcalinas eram mais promissoras. Até então, baterias alcalinas de maior duração eram invariavelmente caras. A bateria de Urry consistia de um cátodo de dióxido de manganês e um ânodo de zinco em pó com um eletrólito alcalino, com maior área de superfície. Essas baterias chegaram ao mercado em 1959.

Níquel-hidrogênio e níquel metal-hidreto

A bateria de níquel-hidrogênio entrou no mercado como um subsistema de armazenamento de energia para satélites de comunicação comercial.

As primeiras baterias de níquel metal-hidreto (NiMH) de consumo para aplicações menores surgiram no mercado em 1989 como uma variação da bateria de níquel-hidrogênio dos anos 70. Baterias NiMH tendem a ter vida útil mais longa do que as baterias NiCd (e seu tempo de vida continua aumentando à medida que os fabricantes experimentam novas ligas) e, como o cádmio é tóxico, as baterias NiMH são menos prejudiciais ao meio ambiente.

Baterias de lítio e íons de lítio

O lítio é o metal com menor densidade e com maior potencial eletroquímico e relação energia-peso. O baixo peso atômico e o pequeno tamanho de seus íons também aceleram sua difusão, sugerindo que seria um material ideal para as baterias. Em 1912, o físico-químico americano Gilbert Newton Lewis começou a experimentação com baterias de lítio, mas sua versão comercial não chegou ao mercado até a década de 1970. Células primárias de lítio de 3 Volts, como o tipo CR123A e células de botão de 3 Volts, ainda são amplamente usadas, especialmente em câmeras e dispositivos muito pequenos.

Três desenvolvimentos importantes marcaram a década de 1980. Em 1980, o químico americano John B. Goodenough descobriu o cátodo LiCoO₂ (terminal positivo) e o cientista marroquino Rachid Yazami descobriu o anodo de grafite (terminal negativo) com o eletrólito sólido. Em 1981, os químicos japoneses Tokio Yamabe e Shizukuni Yata descobriram um novo nanocobaleno-PAS (poliaceno), muito eficaz para o anodo no eletrólito líquido convencional. Isso levou uma equipe de pesquisa gerenciada por Akira Yoshino da Asahi Chemical, no Japão, a construir o primeiro protótipo de bateria de íons de lítio em 1985, uma versão recarregável e mais estável da bateria de lítio. A Sony passou a comercializar a bateria de íons de lítio em 1991.

Em 1997, a bateria de polímero de lítio foi lançada pela Sony e pela Asahi Kasei. Essas baterias mantêm seu eletrólito em um composto de polímero sólido em vez de em um solvente líquido, e os eletrodos e separadores são laminados entre si. Esta última diferença permite que a bateria seja envolta num invólucro flexível em vez de um invólucro de metal rígido, o que as tornam moldáveis para se ajustarem a diversos dispositivos. Essa vantagem favoreceu as baterias de polímero de lítio no projeto de dispositivos eletrônicos portáteis, como telefones celulares, assistentes digitais pessoais e aeronaves controladas por rádio, já que tais baterias permitem um design mais flexível e compacto. Eles geralmente têm uma menor densidade de energia do que as baterias normais de íons de lítio.

As baterias continuam em constante desenvolvimento, em um mundo que demanda cada vez mais geração, transmissão e armazenamento de energia. Entretanto, um conceito ou uma pesquisa científica pode levar uma década ou mais para que se torne um produto comercialmente viável. O melhor tipo de bateria é definido pelas restrições de cada projeto (custo, espaço, temperatura, etc.) e pela sua aplicação.

Continue acompanhando nosso blog para conhecer mais sobre o mundo das baterias!

Um UPS é usado normalmente para proteger equipamentos, como computadores, data centers, equipamentos de telecomunicações e outros equipamentos elétricos, cuja interrupção no fornecimento de energia tem alta criticidade.

Os equipamentos UPS podem variar em tamanho, desde unidades projetadas a proteger um único computador sem monitor de vídeo (cerca de 200VA) até grandes unidades alimentando datacenters e prédios inteiros.

O maior UPS do mundo, um BESS (Battery Electric Storage System) de 46MW, em Fairbanks, Alaska, nos Estados Unidos, alimenta toda a cidade, além de comunidades rurais próximas durante interrupções de energia.

Principais problemas de energia na rede

A principal função de qualquer UPS é fornecer energia por curtos períodos quando a fonte de alimentação principal (rede) falhar. No entanto, a maioria dos UPS também é capaz, dependendo do grau, de corrigir falhas comuns da rede elétrica, tais como:

• Picos de tensão;
• Micro interrupções:
• Oscilações de frequência;
• Queda de tensão de entrada;
• Oscilação de tensão;
• Ruído na rede;
• Instabilidade de frequência da rede;
• Distorção harmônica.

Tecnologias

As três categorias gerais de UPS são: standby (offline), linha-interativa e on-line.

Em um UPS standby (off-line), a carga é alimentada diretamente pela energia de entrada e o circuito de energia de backup atua apenas quando a energia da rede elétrica falha.

No UPS linha-interativa, também conhecido como shortbreak, o inversor só é ativado em casos de falta de energia da rede. Em operação normal (com a rede operando), a energia da entrada do UPS é redirecionada (by-pass) à saída do UPS.

Um UPS on-line usa o método de “dupla conversão”. A primeira conversão, de corrente alternada para corrente contínua, é feita através do retificador que carrega as baterias e alimenta o inversor. O inversor faz a segunda conversão, de corrente contínua para corrente alternada, para alimentar o equipamento protegido.

A maioria dos UPS abaixo de um kilo volt-ampere (1 kVA) é do tipo linha-interativa ou standby, que normalmente são mais acessíveis.

Offline (standby)

O UPS offline (standby) oferece recursos mais básicos, fornecendo proteção contra surtos e energia de backup com bateria. O equipamento protegido é normalmente conectado diretamente à energia da rede elétrica. Quando a tensão de entrada cai abaixo ou sobe acima de um nível predeterminado, o UPS liga seu circuito interno de inversor CC-CA, que é alimentado por uma ou mais bateria(s). O UPS, então, comuta mecanicamente o equipamento conectado à saída do inversor CC-CA. O tempo de comutação pode ser de até 25 milissegundos, dependendo do tempo que o UPS leva para detectar a queda de tensão da rede elétrica. O UPS será projetado para alimentar determinados equipamentos, como um computador pessoal, sem qualquer afundamento ou quedas de tensão indesejáveis a esse dispositivo.

Linha-interativa

O UPS linha-interativa é similar em operação a um UPS standby, mas com a adição de um autotransformador multi-tap com tensão variável. Este é um tipo especial de transformador que pode adicionar ou subtrair espiras da bobina, aumentando ou diminuindo o campo magnético e a tensão de saída do transformador.

Este tipo de UPS é capaz de tolerar contínuos eventos de sobretensão e subtensões sem consumir a energia da bateria, selecionando e compensando automaticamente diferentes tomadas de energia no autotransformador.

On-line (Dupla conversão)

Em um UPS on-line, as baterias são sempre conectadas ao inversor, para que não sejam necessárias chaves de transferência de energia. Quando ocorre perda de energia, o retificador simplesmente sai do circuito e as baterias mantêm a energia estável e inalterada. Quando a energia é restaurada, o retificador retoma a maior parte da carga e começa a carregar as baterias, embora a corrente de carga possa ser limitada para impedir que o retificador superaqueça as baterias e cause perda de eletrólito. A principal vantagem de um UPS on-line é a capacidade de fornecer um “firewall elétrico” entre a energia da rede elétrica de entrada e equipamentos eletrônicos sensíveis.

O UPS on-line é ideal para ambientes em que o isolamento elétrico é necessário ou para equipamentos muito sensíveis a flutuações de energia. O UPS on-line pode ser necessário quando a energia fornecida pela concessionária possuir muito “ruído”, quando quedas de energia e outras anomalias são frequentes, quando é necessária a proteção de cargas sensíveis de equipamentos de TI ou quando a operação de um gerador de backup de longa duração é necessária.

A tecnologia básica do UPS on-line é a mesma de um UPS linha-interativa. No entanto, o primeiro normalmente custa muito mais caro por ter um carregador / retificador de baterias CA-CC muito maior e retificador e inversor projetados para funcionar continuamente com sistemas de resfriamento aprimorados. É chamado de UPS de dupla conversão pelo fato de o retificador acionar o inversor diretamente, mesmo quando alimentado por corrente CA normal.

O UPS on-line normalmente possui uma chave de transferência estática (STS) para aumentar a confiabilidade.

Entre em contato com a nossa equipe de vendas para saber qual é a bateria mais adequada para o seu UPS.

Os palestrantes foram: Danilo Rampazo, engenheiro de produtos da OPT, Maria de Fátima Rosolem, pesquisadora da Fundação CPqD, e Raul Fernando Beck, engenheiro responsável técnico da ASE – Área de Sistemas de Energia da Fundação CPqD.

As palestras tiveram os seguintes temas:

• Bateria de lítio: introdução à tecnologia e comparativo com tecnologias atuais – Danilo Rampazo/OPT
• Bateria de lítio: Estado da arte – Maria de Fátima N. C. Rosolem/CPqD
• Bateria de lítio: Perspectivas de mercado – Raul Fernando Beck/CPqD

Na primeira palestra, “Bateria de lítio: introdução à tecnologia e comparativo com tecnologias atuais”, ministrada pelo engº Danilo Rampazo, foi apresentada a história da bateria de lítio, contemplando desde a primeira bateria, do tipo primária (não recarregável), até as modernas baterias secundárias (recarregáveis) de lítio ferro fosfato (LiFePO4).

Em seguida, foram apresentados os tipos de construção de células — cilíndrica, prismática e pouch — e suas vantagens e aplicações, além das tecnologias de lítio existentes, como LTO, NMC, LFP, considerando também suas vantagens e desvantagens.

Foram apresentadas as aplicações para as quais a bateria de lítio estacionária possui maior viabilidade técnica e financeira, como energia solar e demais aplicações críticas em flutuação.

Também foram abordados características e recursos disponíveis nas baterias de lítio NEWMAX e feita demonstração ao vivo do uso do software para monitoramento e gestão da bateria.

Por fim, foi demonstrado o método simplificado de instalação da bateria de lítio e feito um comparativo das características e desempenho entre baterias de lítio e baterias chumbo-ácido.

A segunda palestra, “Bateria de lítio: estado da arte”, ministrada pela pesquisadora da Fundação CPqD, Maria de Fátima Rosolem, apresentou fundamentos científicos sobre o funcionamento das baterias de lítio, incluindo as reações químicas e características de funcionamento das diversas tecnologias de células de lítio disponíveis atualmente.

Foram apresentadas também as novas gerações de tecnologias em acumuladores de energia, que estão em desenvolvimento, e o roadmap com a previsão de quais tecnologias irão adentrar o mercado nos próximos 10 anos.

Na sequência, foram apresentados os projetos pilotos realizados em parceria com a Fundação CPqD e discutidos os principais desafios para implantação e popularização da tecnologia de lítio para aplicações estacionárias.

A terceira e última palestra, “Bateria de lítio: perspectivas de mercado”, ministrada pelo engenheiro responsável técnico da ASE – Área de Sistemas de Energia da Fundação CPqD, Raul Fernando Beck, explorou dados sobre o cenário global atual de market share das tecnologias de acumuladores, em quantidade e em valor monetário.

Foram apresentados estudos sobre o crescimento do mercado global de baterias de lítio e crescimento de produção de células, além da composição dos custos de uma célula em função de matéria-prima e demais despesas.

Diversas projeções sobre a evolução dos mercados de veículos, dos custos das células e preços médios de packs foram detalhados nesta palestra.

Foram apresentadas também outras tecnologias das novas gerações de baterias que devem ingressar ao mercado nos próximos anos e foi discutido o tempo de desenvolvimento para o lançamento de uma nova tecnologia de bateria ao mercado, que pode chegar a 10 anos.

Entre em contato com nossa equipe de vendas para saber mais sobre nossos próximos workshops.

Aplicações em flutuação

Aplicações em flutuação são aquelas na qual a bateria não é a fonte principal de energia do sistema, sendo apenas a fonte de backup para uso no caso de falta de energia da rede. Nestas aplicações, a bateria fica constantemente em carga de flutuação, que é a carga necessária apenas para manter a bateria carregada.

• Telecomunicações

As baterias são utilizadas em telecomunicações fornecendo energia no caso de falha de fornecimento da rede para as estações rádio base (ERB) das operadoras. Esse é o motivo pelo qual você continua com sinal no seu celular, mesmo quando falta energia na concessionária, pois a antena presente na ERB continua a ser alimentada pelas baterias, localizadas em container próximo à ERB.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 2V, 12V ou 12V Terminal Frontal de grande capacidade.

• Sistemas de alarme

Todas as centrais de alarme usadas em residências e estabelecimentos profissionais possuem no seu interior pelo menos uma bateria, que irá garantir o seu funcionamento, no caso de falta de energia da rede ou até mesmo de uma ação criminosa. Com isso, ainda que o bandido cortasse a alimentação da entrada do alarme para deixar o sistema vulnerável, a bateria mantém o funcionamento do alarme.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de pequeno porte.

• Nobreaks (UPS)

Nobreaks ou UPS (Uninterruptible Power Suply) são dispositivos desenvolvidos para garantir o fornecimento de energia para os seus equipamentos, mesmo em casos de interrupção de fornecimento da rede elétrica. Eles utilizam a energia armazenada nas baterias e a disponibiliza pronta para uso dos equipamentos. Nobreaks são vendidos pela potência nominal em que são projetados para uso: 1kVA, 3kVA, 10kVA, por exemplo.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V, variando a capacidade conforme o porte do UPS.

• Iluminação de Emergência

São luminárias que acendem automaticamente quando a energia da rede está indisponível, utilizando a energia armazenada nas baterias para alimentar as suas lâmpadas.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de pequeno porte.

• Balanças Eletrônicas

As balanças eletrônicas, muito comuns em feiras e supermercados, possuem internamente uma bateria estacionária para garantir o seu funcionamento mesmo em casos de falta de energia da rede.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de pequeno porte.

• Rastreadores

As baterias estacionárias alimentam também os rastreadores presentes em veículos e outros objetos. Nessa aplicação elas são sempre alimentadas pelo alternador do veículo e, em caso de furto ou roubo, quando o veículo pode ser mantido desligado com o intuito de não ser localizado, as baterias irão alimentar o rastreador, permitindo a sua localização.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de pequeno porte.

• Equipamentos Hospitalares

Esta é uma importante aplicação das baterias estacionárias. Todos os equipamentos de suporte à vida presentes nos hospitais, UTIs e ambulâncias possuem baterias, que irão garantir o seu funcionamento mesmo que falte energia da concessionária. Neste caso, a integridade das baterias deve ser constantemente verificada devido à sua alta criticidade, na qual a vida de pessoas pode depender destes equipamentos.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de pequenas e médias capacidades.

• Elevadores

Nos elevadores, a bateria garante o funcionamento do sistema de iluminação e comunicação, permitindo assim que, em casos de falta de energia, as pessoas possam se comunicar e solicitar ajuda de dentro do elevador.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V.

• Controle de Acesso

Nesta aplicação, estão inclusos as catracas, portas automáticas, reconhecimento biométrico, registro de ponto, entre outros métodos de acesso a estabelecimentos. As baterias irão garantir o funcionamento destes equipamentos em casos de falta de energia da rede principal.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de pequeno porte.

Aplicações cíclicas

Aplicações cíclicas são aquelas na qual a bateria é a fonte principal de energia do sistema que alimenta, ou seja, quando não existe (ou na maioria do tempo não está presente) a energia da rede. Normalmente, as baterias utilizadas nestas aplicações possuem uma vida útil menor devido ao alto número de ciclos ao qual são submetidas.

• Energias Renováveis

Podemos destacar os sistemas fotovoltaicos e os sistemas eólicos como principais fontes de energia renovável atualmente. Nestes sistemas, a energia gerada pelas fontes renováveis é armazenada nas baterias para alimentar cargas nos momentos em que não estão disponíveis. No caso dos sistemas fotovoltaicos, por exemplo, a energia gerada durante o dia é armazenada e pode ser utilizada durante a noite para alimentar equipamentos. Neste tipo de aplicação a bateria sofre ciclos diários de carga e descarga.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de grandes capacidades associados em série, formando banco de baterias

• Caixas de som

Caixas de som portáteis possuem baterias em seu interior para garantir o seu funcionamento fora da rede elétrica. É muito comum e utilizada por artistas que se apresentam na rua, por exemplo.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de grande capacidades associados em série, formando bancos de baterias.

• Brinquedos

Motocas e carrinhos elétricos são alimentados por baterias, que irão fornecer a energia necessária para alimentação do motor elétrico presente nestes brinquedos. Nesta aplicação, é importante lembrar de sempre recarregar a bateria após o uso para evitar que sejam armazenadas descarregadas e percam energia permanentemente.

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de pequenas capacidades.

• Cadeira de rodas

As cadeiras de rodas motorizadas possuem baterias que irão alimentar seus motores elétricos, garantindo assim o deslocamento do usuário durante todo o dia. Nesta aplicação, é importante evitar que a bateria seja mantida descarregada por muito tempo, carregando-a sempre que possível para otimizar a sua vida útil

Baterias mais utilizadas para esta aplicação: 12V de média capacidade.

Consulte nossa equipe comercial para ajudar a selecionar a bateria mais adequada para sua aplicação.

As baterias automotivas são baterias chumbo-ácido quimicamente semelhantes às baterias estacionárias, comercializadas pela OPT.

Dentre as características que as baterias de chumbo-ácido apresentam, podemos notar a influência de praticamente todos os seus parâmetros em relação à temperatura.

O gráfico abaixo representa a variação da capacidade de uma bateria em relação a temperatura ambiente em que ela se encontra.

Pelo gráfico, podemos ver que num dia frio, a 5°C, por exemplo, a bateria fornece apenas 85% da capacidade nominal dela. Se somarmos isso ao fato de que uma bateria, ao longo de sua vida útil, perde cerca de 20% de capacidade, facilmente podemos ter uma bateria operando com cerca de 60% da capacidade nominal dela. E isso pode não ser o suficiente para partir o motor do veículo.

Outro problema comum que ocorre é o da sulfatação das placas da bateria. Ela ocorre quando a bateria é mantida por longos períodos descarregada ou mantida sem carga completa. Sua característica é de a bateria não “pegar mais carga”.

Como sabemos, muitas vezes o veículo é utilizado por poucos minutos após a partida e o alternador não consegue ter tempo suficiente para repor e recarregar a energia da bateria.

Apenas como referência, uma bateria de chumbo-ácido completamente descarregada leva mais de 24 horas para se recarregar completamente. Então, na situação em que se esquece a lanterna do carro ligada por horas, descarregando completamente a bateria, o ideal é leva-lo em um auto elétrico para realizar uma carga completa de 24h na bateria, pois mesmo que você consiga ligar o veículo através de tranco ou transferência de carga (“chupeta”) de outro veículo, a bateria estará com seu estado de carga (SoC — State of Charge) muito baixo e levará horas para se recarregar completamente.

Portanto, ficam aqui algumas dicas para prolongar a vida útil da bateria do seu veículo:

1. Sempre ligue o carro com os faróis apagados;
2. Evite utilizar equipamentos que consomem carga da bateria com o carro desligado por longos períodos — como aparelho de som, faróis acesos, central multimídia, etc;
3. Após cada partida, é recomendado andar ao menos 15 minutos com o veículo para repor a carga utilizada na partida pela bateria;
4. Caso não utilize o veículo diariamente, realizar uma partida e manter por pelo menos 15 minutos o carro ligado uma vez por semana;

Vale lembrar que as baterias estacionárias e automotivas possuem projetos diferentes e características específicas que atenderão somente à aplicação para as quais foram projetadas, como densidade do eletrólito, número e espessura de placas e solda entre elementos. Utilizar uma bateria em uma aplicação para a qual não foi projetada irá acarretar em uma vida útil reduzida e perda de garantia pelo fabricante.

Vida projetada

Primeiramente, o fator mais relevante que influencia o tempo de vida projetado de uma bateria é o próprio projeto de construção dela e tecnologia utilizada. Baterias do tipo VRLA (seladas) de 12V variam sua vida útil projetada entre 5 e 10 anos, já elementos 2V VRLA, normalmente tem vida útil de 10 anos. Baterias com placas tubulares, do tipo OPzS (ventilada) e OPzV (gel tubular) tem vida útil projetada acima de 15 anos.

O tempo de vida útil projetada é aquele que seria obtido caso fossem respeitadas todas as condições ideais de operação da bateria, como tensão de flutuação, temperatura, ripple, manutenções periódicas, equalização, etc.

O quadro abaixo resume a vida aproximada projetada de algumas tecnologias de baterias de chumbo-ácido:

Temperatura x Vida Útil

O segundo fator que mais influencia a vida útil das baterias é a temperatura ambiente do local onde a bateria está instalada.

As baterias de chumbo-ácido são sempre projetadas para operar em ambientes com temperaturas de 25°C. É nessa temperatura onde a bateria maximiza sua vida útil e o seu desempenho. Qualquer temperatura acima de 25°C irá causar a redução da vida útil e alteração de seu desempenho. Isso ocorre devido à Equação de Arrhenius, onde é definido que a cada 8,5°C a vida útil da bateria é reduzida pela metade. Ou seja, se a vida útil projetada é de 5 anos a 25°C, caso a bateria seja usada em um ambiente com 34°C, sua vida útil será de 2,5 anos.

O gráfico abaixo representa esta perda de vida de uma bateria com 10 anos de vida útil em função da temperatura ambiente de trabalho:

Outros fatores

Além da temperatura, outros fatores podem reduzir a vida útil das baterias. Entre eles, podemos destacar:

• Tensão de flutuação

Tensões de flutuação acima da recomendada pelo fabricante irá causar sobrecarga e reduzir drasticamente a vida útil das baterias. Sempre respeito os limites de tensão estabelecidos para a temperatura ambiente instalada.

• Corrente de carga

Correntes de carga elevadas irão causar aquecimento na bateria, reduzindo sua vida útil. Sempre que possível, limite a corrente de carga pela fonte em 10% do valor da capacidade nominal da bateria para otimizar sua vida útil.

• Ripple do equipamento

Tensões de ripple superiores a 1% (RMS) da tensão de flutuação e correntes de ripple superiores a 2 A (RMS) para cada 100Ah podem causar a redução da vida útil da bateria. Verifique sempre se a fonte/carregador da bateria atende a estes requisitos de ripple.

• Número de ciclos

O número de ciclos de carga e descarga que uma bateria suporta é limitado e quanto maior for a frequência de ciclos, menor será a vida útil. Por esse motivo, baterias utilizadas em aplicações cíclicas como sistemas de energia solar, cadeira de rodas, e brinquedos possuem uma vida útil menor do que em sistemas em flutuação como nobreak, telecomunicações, sistemas de segurança, luz de emergência, etc.

Lembrando que para otimizar a vida do seu sistema, é extremamente importante dimensionar corretamente as baterias, para que atendam perfeitamente às necessidades da sua aplicação e autonomia desejada e sempre seguir as recomendações do manual do fabricante.

Consulte nossa equipe comercial para auxiliá-lo no dimensionamento do seu projeto.

Os palestrantes, Danilo Rampazo, engenheiro de produtos da OPT, e Glauco Ribeiro dos Santos, Analista de Desenvolvimento Tecnológico do CPqD, ministraram duas palestras com os temas:

• Interpretando a resistência interna das baterias
• Certificação Anatel: Entendendo as regras e os atos

Na primeira palestra, “Interpretando a resistência interna das baterias”, ministrada pelo engº Danilo Rampazo, foram apresentados os conceitos sobre a resistência interna de baterias chumbo-ácido, e debatido os distintos métodos de avaliação da resistência interna de baterias por valores ôhmicos.

A palestra contemplou, de modo geral, todos os fatores que influenciam a leitura dos valores ôhmicos das baterias, como uso de equipamentos e seus diferentes métodos para obtenção do valor da resistência, bem como a interpretação destes valores pode levar a um diagnóstico apropriado, caso seja realizado corretamente, ou ainda levar a uma interpretação equivocada, caso seja feito incorretamente.

Além disso, foram apresentados todos os textos e fundamentos estabelecidos em normas internacionais e nacionais sobre o uso da resistência interna como análise de baterias. Em seguida, foi apresentado procedimento da correta utilização dos equipamentos bem como a realização da leitura da resistência, baseado nos principais equipamentos disponíveis no mercado.

Por fim, foram apresentados os estudos, já realizados por instituições renomadas, sobre a análise de valores ôhmicos em baterias e as conclusões sobre o tema.

A segunda palestra, sobre “Certificação Anatel: Entendendo as regras e os atos”, ministrada pelo Analista de Desenvolvimento Tecnológico do CPqD, Glauco Ribeiro dos Santos, apresentou os principais conceitos envolvidos nos processos de homologação e certificação de produtos, com foco nos acumuladores de energia.

Primeiramente foram apresentados os conceitos e diferenças entre Homologação e Certificação de produtos. Na sequência, foi apresentado o roteiro do processo de homologação, explicando cada uma de suas etapas.

Conceitos como: classificação por classe de categorias (definidas pela ANATEL), enquadramento por classe de produto e emprego do requisito técnico através dos atos também foram apresentados. Foi explicada também a mudança, pela ANATEL, no uso das Resoluções para Atos, bem como as novas regras.

Ao final, foram explicados os processos envolvendo a certificação de produtos pelo INMETRO (focando os produtos automotivos e fotovoltaicos voltados ao mercado de acumuladores de energia) e apresentada a estrutura laboratorial disponível no CPqD.

Entre em contato com nossa equipe de vendas para saber mais sobre os próximos workshops.