Na internet há uma infinidade de projetos de carregadores de bateria que prometem um trabalho eficiente… No entanto, a carga de baterias de chumbo não é algo tão simples. Vamos resumir algumas características de baterias do tipo VLRA, que são aquelas de nobreak, alarmes, etc.
Carga, flutuação e os famigerados gases do processo…
Estas baterias que “não necessitam repor água” utilizam um processo de “recomposição química.
Na descarga o dióxido de chumbo na placa positiva e o chumbo puro esponjoso na placa negativa reagem com o ácido sulfúrico no eletrólito e gradualmente se transformam em sulfato de chumbo, enquanto a densidade do ácido sulfúrico diminui. Este sulfato de chumbo que em algumas baterias pode acumular e bloquear as reações químicas necessárias no processo e danificar a bateria. Quando ouviste falar que a bateria estava sulfatada, é devido a este acúmulo indesejado que bloqueia o funcionamento da bateria.
Quando a carga da bateria se aproxima do estágio final, a corrente de carga é somente consumida para a decomposição
eletrolítica da água no eletrólito, resultando na geração de gás oxigênio da placa positiva e hidrogênio da placa negativa. O gás produzido desprenderá da bateria causando diminuição do eletrólito, requerendo que ocasionalmente haja reposição
de água. Entretanto, as baterias Moura Estacionária – Série MVA utilizam as características de retenção do eletrólito no separador (AGM) e da matéria ativa negativa, a qual é muito intensa na maioria das condições e reage rapidamente com oxigênio, o que significa inibir a diminuição do eletrólito eliminando-se a necessidade de reposição da água.
Recombinação de Gases
Princípio de funcionamento
Quando a corrente de carga flui através de uma bateria chumbo ácido ventilado, a eletrólise da água produz hidrogênio a partir da placa negativa e oxigênio da placa positiva. Isto significa que a água perdida no processo deve ser reposta. No entanto, a evolução dos gases hidrogênio e oxigênio não ocorrem simultaneamente, porque a eficiência de recarga da placa positiva não é tão boa como a da placa negativa. Isto significa que o oxigênio evolui na placa positiva antes do hidrogênio
evoluir na placa negativa.
Ao mesmo tempo em que o oxigênio é liberado a partir da placa positiva, uma quantidade substancial de chumbo esponjoso
altamente ativo existe na placa negativa antes que comece a evolução do hidrogênio. Portanto, desde que o oxigênio possa ser transportado para a placa negativa, as condições são ideais para uma reação
rápida entre chumbo e oxigênio. Isto é. Esse oxigênio é reduzido eletroquimicamente na placa negativa de acordo com a seguinte fórmula;
2e ̄ + 2H+ + ½ O2
H2O
O produto final é a água.
Isto significa que a água decomposta no processo de eletrólise, acaba se recompondo quimicamente através da reação entre o Oxigênio e o chumbo. O que não ocorre nas baterias ventiladas, pois os gases escapam, não formando água novamente e, consequentemente é necessário repor a água.
Unipower
Nas baterias Unipower e outras marcas eu não consegui informação precisa ainda, mas como são semelhantes na construção, acredito que seja mais ou menos o mesmo processo. Abaixo uma tabela de carga da Unipower como refefência:
RTA
Outra bateria de qualidade conhecida para nobreaks é a RTA. Também fornece informações técnicas sobre seus produtos e acho isso incrível, pois demonstra a preocupação da marca com a qualidade. Vamos resumir umas características desta bateria que são também semelhantes a outras marcas e são importantes em projetos de carga e flutuação.
REQUISITOS DE OSCILAÇÃO DO CARREGADOR DE BATERIA:
Recomenda-se que o ripple AC do carregador não seja maior que 1,5% da oscilação contínua
pico a pico, da tensão de flutuação de 2,25 a 2,30 vpc (Volt por célula, ou Volt por elemento). Um ripple de 4% pico a pico pode também ser tolerado desde que ocorra de forma intermitente (isto é, picos, situação transitória). Para ripples com características irregulares, um limite máximo de 0,5 volt RMS
(tensão efetiva) deve ser adotado.
As oscilações de tensão além desses limites causam o aquecimento interno da bateria e
aceleram o processo de envelhecimento da bateria, reduzindo, consequentemente, a vida da
bateria. A efetiva quantidade de vida útil perdida de uma bateria , devido a teores de oscilação
maiores que o recomendado, está sendo continuamente estudada. Informação adicional
referente a alguns desenvolvimentos posteriores nessa área será divulgada em bases
contínuas. Recomenda-se também que os componentes eletrônicos no circuito filtrante, em
particular os capacitores, sejam submetidos a um plano de manutenção programado
regularmente. Isso vai ser útil como um método de monitorar a eficácia do componente
desses circuitos, evitando que o envelhecimento dos componentes contribua para qualquer
ruído indesejado no banco de baterias.
Resistência interna das baterias
Uma bateria tem resistência interna na orde de miliohms quando totalmente carregada ou em descarga normal.
Uma bateria em condição descarregada “normal” terá uma resistência cinco (5) vezes maior
que a em plena carga. Uma bateria “excessivamente descarregada” (bastante sulfatada) pode
ter uma resistência significativamente maior que aquela de uma bateria em condição
descarregada “normal”. Baterias excessivamente descarregadas com resistência muito alta
podem não aceitar a recarga habitual e irão necessitar de procedimentos especiais de
carregamento.
Circuitos série/paralelo
Uma das maiores preocupações está na operação de carga e descarga da bateria. No processo de descarga, se um circuito de um banco de baterias em paralelo tiver uma capacidade muito baixa (devido a uma célula em curto circuito, etc..), os circuitos de capacidade maior teriam a tendência de descarregar no circuito de capacidade menor. Essa pode ser a causa de alguma futura falha prematura da bateria.
Utilizando a mesma situação descrita acima no processo de carregamento, o circuito com a
célula em curto circuito ou fraca, vai receber a maior parte da corrente fornecida pelo
carregador, impedindo que outros circuitos paralelos sejam carregados totalmente. A 4
probabilidade da ocorrência de uma ou outra situação aumenta com o aumento da quantidade
de circuitos.
Importantes informações para carregamento correto
A maioria das baterias são projetadas para aplicações de carregamento normal pleno em
flutuação, com o uso de uma tensão de flutuação constante. A tensão de flutuação
recomendada é de 13,5 a 13,8 V a 25ºC.
Em operação de carregamento normal pleno de flutuação, a corrente de carga não
precisa ser limitada. Quando uma tensão constante é aplicada sobre a bateria, o fluxo
de corrente é limitado pela condição de carga da bateria (resistência interna). Se a
bateria está abaixo da condição de plena carga, a resistência da bateria limitará o
fluxo da corrente, proporcionalmente, até que a tensão de flutuação potencial seja
atingida. Nesse ponto, a tensão de flutuação e a condição de carga da bateria
combinam para promover a redução da corrente de carga até que esta se estabilize a
uma situação de plena carga. Isso se aplica apenas em utilização onde a tensão de
carregamento em flutuação é regulada a um valor fixo. Não se recomenda carregar
as baterias de chumbo com a utilização de carregamento a corrente constante, sem uma
tensão limitada ou fixada.
Uma bateria em um carregamento a uma tensão fixa é considerada totalmente
carregada quando as correntes de carregamento param de diminuir e se estabilizam
após três leituras horárias consecutivas. A tabela abaixo indica o limite das correntes
de carregamento de flutuação esperadas a plena carga.
Note que, o “carregamento inteligente” deve monitorar a corrente de carga e manter a tensão fixa, de modo a “perceber a estabilização da corrente de carga” e ajustar a tensão de flutuação. Inicialmente a carga de uma bateria ‘fraca’ vai ter uma corrente inicial mais baixa devido a sulfatação acima do normal que aumenta a resistência interna da bateria e, quando a sulfatação está dentro dos parâmetros considerados normais, ela diminui conforma a carga das células se estabiliza e a corrente então aumenta.
A corrente de flutuação varia de modelo para modelo de bateria e também de cada fabricante, mas podemos estimar em média 40 mA com 13,5 V a 13,7 V de tensão de flutuação.
