1

TUBULAR

MANUAL TÉCNI CO

DE

BATERI AS ESTACI ONÁRI AS VENTI LADAS

2

REVISÕES

REV. N°

ITEM

ALTERAÇÃO

DATA

01 1.2 Substituição da tabela de correção da capacidade em função da temperatura

05/95

02 1.1.3.1 Substituição da tabela: Elementos padrão Fulguris 05/95

03 1.1.3.1 Substituição da tabela: Elementos padrão Fulguris 08/2009 04 1.6 Alteração de texto 08/2009

3

ÍNDICE

1. ASPECTOS CONSTRUTIVOS, DIMENSIONAIS E FÍSICOS.

1.1 Desenhos construtivos e dimensionais das estantes 1.1.1 Estantes 1.1.1.1 Componentes da estante 1.1.1.2 Tratamento e pintura 1.1.1.3 Modelos de estantes padrão FULGURIS 1.1.2 Características Construtivas 1.1.2.1 Placas positivas 1.1.2.2 Placas negativas 1.1.2.3 Terminais / Pólos 1.1.2.4 Separadores 1.1.2.5 Vaso 1.1.2.6 Tampa 1.1.2.7 Placas espaçadoras 1.1.2.8 Válvulas retentoras 1.1.2.9 Interligações 1.1.2.10 Eletrólito 1.1.3 Características dimensionais 1.1.3.1 Tipos, capacidades, dimensões, pesos 1.1.3.2 Desenhos de alguns elementos das diversas linhas de produto 1.1.4 Características físicas dos elementos 1.1.4.1 Reação química básica 1.1.4.2 Materiais ativos

1.2 CURVAS E TABELAS CARACTERÍSTICAS

1.3 DESEMPENHO, CARACTERÍSTICAS INTERNAS E ARMAZENAMENTO

1.3.1 Vida útil esperada em condições padrão de utilização da bateria 1.3.2 Perda de capacidade em condições padrão de utilização da bateria 1.3.3 Auto-descarga 1.3.4 Consumo de água destilada 1.3.5 Gaseificação 1.3.6 Relações químicas envolvidas 1.3.7 Resistência interna 1.3.7.1 Determinação da resistência interna 1.3.8 Condições de armazenamento 1.3.8.1 Local de armazenagem 1.3.8.2 Recarga de baterias

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1.4 OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO PREV ENTIVA E CORRETIVA

1.4.1 Registro periódico de leituras 1.4.2 Testes de avaliação 1.4.3 Carga de equalização 1.4.4 Carga profunda 1.4.5 Verificação periódica de conexões e interligações 1.4.6 Ferramental e Instrumental necessários 1.4.7 Limpeza 1.4.8 Anormalidades e Defeitos mais comuns. Detecção e correção 1.4.8.1 Anormalidades frequentemente observadas 1.4.8.2 Defeitos, causas e correções 1.4.9 Análise do eletrólito 1.4.10 Ajuste nos equipamentos de energia 1.4.11 Operação em condições climáticas desfavoráveis 1.4.12 Recomendações para segurança do operador

1.5 RECOMENDAÇÕES SOBRE A INSTALAÇÃO DA BATERIA

1.5.1 Recebimento 1.5.1.2 Desembalagem 1.5.1.3 Acessórios 1.5.2 Localização 1.5.3 Montagem 1.5.3.1 Estantes 1.5.3.2 Montagem da estante 1.5.4 Conexões dos elementos 1.5.4.1 Valores de torque 1.5.4.2 Numeração dos elementos 1.5.5 Checagem elétrica 1.5.6 Ativação da bateria seco-carregada

1.6 INFORMAÇÕES GERAIS

5

1.1.1. ESTANTES

As estantes da Fulguris são construídas em aço carbono. São fornecidas desmontadas e embaladas em engradados de madeira. Os pés isoladores permitem compensar pequenos desníveis do piso e nivelar a estante na hora da montagem.

1.1.1.1. COMPONENTIES DA ESTANTE

Cada estante é composta de:

- Cavaletes

- Longarinas (perfilado de chapa)

- Perfilado de PVC flexível

- Tiras para reforço

- Pés isoladores

- Fixação das longarinas nos cavaletes

- Parafusos, porcas e arruelas

1.1.1.2. TRATAMENTO E PINTURA

Os componentes de chapa de aço carbono são tratados com jato de granalhas de aço. A superfície rugosa assim obtida é ideal para a aderência da tinta.

A pintura é feita com pó de epóxi aplicado eletrostaticamente e curado a quente. A cor padrão é cinza claro.

6

7

DIMENSÕES DE ESTANTES (mm) PARA BATERIAS

BATERIA TIPO VASO L x A

1N 1N2F

2N 2N2F

3N 3N2F

2D 2D2F

3D 3D2F

L 230

325

325

445

665

L1

460

645

645

885

1325

VP

A 273 273 883 883 1568

1568

548 548 823 823

L 310

380

380

605

905

L1

610

755

755

1205

1805

VM

A 273 273 1116

1116

2034

2034

778 778 1283

1283

L 390

480

480*

765

1145*

L1

750

955

955*

1525

2285*

25 Ah

à

2000 Ah

VG

A 273 273 1198

1198

2198

2198

833 833 1393

1393

BATERIA TIPO

VASO L x A

1NL 1N2FL

1NT 1N2FT

2NT 2DL - - - -

L 230

500

615 445

L1

450

995

2250 Ah e

2500 Ah VG

A 273 273 273 273 1448

498

Para calcular o comprimento (C ) da estante, basta multiplicar a quantidade de elementos pelo comprimento ( C ) dos mesmos, acrescentando 10 mm de separação entre eles.

( * ) Recomendados só em último caso.

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1.1.2. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS

1.1.2.1. PLACAS POSITIVAS TUBULARES

A grelha é formada por uma liga especial de chumbo, antimônio e outros constituintes que dão excelentes características mecânicas, de condutibilidade e resistência a corrosão.

A liga contém 10% de antimônio. Este conteúdo de antimônio dá uma grelha dura com baixíssima tendência ao crescimento ao longo da vida útil. 0 antimônio liberado da grelha ao longo da vida influencia a estrutura cristalina do dióxido de chumbo, a massa ativa positiva, e garante máxima resistência a ciclagem. A massa ativa está contida dentro de bolsas pluritubulares de fibras de poliéster. Estas bolsas são porosas e permitem, portanto, um bom contato entre o ácido e a massa ativa.

Os poros são finos e retém as partículas de massa ativa.

As fibras de poliéster são elásticas e acompanham bem as variações de volume da massa ativa.

Os tubos das bolsas pluritubulares são cilíndricos. A massa ativa está disposta simetricamente dentro dos tubos cilíndricos em volta das espigas, também cilíndricas, da grelha condutora.

1.1.2.2. PLACAS NEGATIVAS EMPASTAIDAS

A grelha da placa negativa é também de uma liga especial de chumbo antimônio com excelentes características mecânicas, condutibilidade e resistência à corrosão.

A placa negativa é de chumbo esponjoso (Pb), devido aos aditivos incorporados ao material ativo, que dão elevada coesão e porosidade à placa.

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1.1.2.3. TERMINAIS / POLOS

São feitos de liga de chumbo antimônio. A vedação entre a tampa e o polo é feita por um o’ring comprimido por um anel de chumbo.

VEDAÇÃO POLO / TAMPA

1.1.2.4. SEPARADORES

Os separadores são de material microporoso, resistente ao ácido e que facilita a difusão deste.

1.1.2.5. VASO

O vaso é de termo-plástico SAN transparente injetado, de elevada resistência mecânica e térmica.

1.1.2.6. TAMPA

A tampa é de ABS injetado.

É selada ao vaso com cola.

BUCHA

ANEL O’RING

TAMPA

POLO

10

1.1.2.7. PLACAS ESPAÇADORAS

São injetadas em ABS.

1.1.2.8. VÁLVULA RETENTORA

As válvulas retentoras são fabricadas em material do tipo baioneta e constituídas de chicanas que retém as partículas de ácido arrastadas pelos gases que se formam durante o funcionamento. Estes gases passam por um material poroso que impede que uma chama ou faísca possa se propagar para o interior do elemento.

1.1.2.9. INTERLIGAÇÕES

As interligações são de cobre. A proteção contra corrosão é dada por uma camada de chumbo aplicada eletroliticamente.

1.1.2.10. ELETRÓLITO

0 eletrólito é uma solução aquosa de ácido sulfúrico com pureza exigida para acumuladores chumbo-ácidos, com densidade nominal de 1.210 g/dm3 à temperatura de 25oC.

1.1.3. CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS

1.1.3.1. TIPOS, CAPACIDADES, DIMENSÕES E PESOS.

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ELEMENTOS PADRÃO FULGURIS TIPO CAPACIDADE Ah DIMENSÕES (mm)

PLACA VASO

ELEMENTO 10h 5h 3h 1h C L

VOLUME

ELETROL.

P/ELEM.

PESO kg

ELEM. C/

ELETROL.

3TFE-25/3 25 21 18 13 1,2 14,0 VP-3

5TFE-50/3 50 42 36 25

140 190

1,1 18,0

7TFE-75/3 75 64 55 37 1,9 27,0 VP-1

9TFE-100/3 100 85 73 50

245 195

1,8 29,0

11TFE-125/2 125 106 91 62 3,0 28,0 VP-2

13TFE-150/2 150 127 109 75

245 195

2,8 30,0

5TFE-50 50 42 36 25 4,2 9,5

7TFE-75 75 64 55 37 4,0 10,6

9TFE-100 100 85 73 50 3,8 11,7

11TFE-125 125 106 91 62 3,6 12,8

13TFE-150 150 137 109 75 3,4 13,9

VP-8

15TFE-175 175 148 128 87

140 190

3,2 15,0

17TFE-200 200 170 147 100 6,4 19,0

19TFE-225 225 191 164 112 6,2 24,0

21TFE-250 250 212 182 125 6,0 27,0

23TFE-275 275 233 200 137 5,8 28,0

TFE-25

VP-7

25TFE-300 300 255 219 150

245 195

5,6 29,0

7TFE-200 200 172 150 96 7,2 27,3

7TFE-225 225 194 169 108 7,2 27,3

9TFE-250 250 215 188 120 6,4 30,4

9TFE-300 300 258 225 144 6,4 30,4

VM-9

11TFE-350 350 301 263 168

130 278

5,7 33,4

11TFE-375 375 322 281 180 10,3 37,0

13TFE-400 400 344 300 192 9,5 42,5

13TFE-450 450 387 337 216 9,5 42,5

15TFE-500 500 430 375 240 8,7 45,0

15TFE-525 525 451 394 252 8,7 45,0

TFE-75

VM-10

17TFE-600 600 516 450 288

180 278

9,0 48,5

15TFE-875 875 735 630 394 23,0 80,0

17TFE-1000 1000 840 720 450 21,5 83,5

19TFE-1125 1125 945 810 506 20,0 87,0

TFE-125 VG-6

21TFE-1250 1250 1050 900 563

217 340

19,0 92,0

29TFE-1500 1500 1245 1035 600 30,7 150,0

31TFE-1750 1750 1452 1207 700 33,0 159,0

VG-12

33TFE-2000 2000 1660 1380 800

212 398

35,5 168,0

38TFE-2250 2250 1867 1553 900 43,5 202,0

TFE-125/A

VG-13

42TFE-2500 2500 2075 1725 1000

212 487

40,3 213,0

1.1.4. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DOS ELEMENTOS

1.1.4.1. REAÇÃO QUÍMICA BÁSICA

A reação química básica mostra quais são os materiais ativos que participam das reações de transformação de energia elétrica em química e vice-versa.

Pb02 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H20

12

0 fluxo de elétrons se estabelece quando o Pb (chumbo metálico) cede elétrons para o seu condutor elétrico (a grelha negativa) e simultaneamente o Pb02 (dióxido de chumbo) absorve elétrons do seu condutor elétrico ( a grelha positiva) . Quando a reação ocorre da esquerda para a direita, a energia química é convertida em energia elétrica, que é liberada para o consumo.

A energia elétrica é convertida em energia química, e armazenada quando a reação ocorre no sentido inverso.

1.1.4.2. MATERIAIS ATIVOS

0 dióxido de chumbo é o material ativo da placa positiva.

Na bateria coexistem duas formas cristalinas do Pb02, eletroquimicamente algo diferentes. As duas formas de cristalização têm condutividade elétrica (são semi-condutores do tipo n) o que explica, em parte, a capacidade do sistema chumbo-ácido de gerar altas correntes de descarga.

0 dióxido de chumbo tende a formar cristais pequenos. Os cristais que se formam na superfície da massa ativa durante a carga tem uma aderência frágil ao resto da massa e podem ser arrancados pela ação mecânica das bolhas de oxigênio, que se desprendem da placa no fim da carga. Para diminuir o desprendimento da massa ativa, esta é colocada dentro de bolsas cilíndricas tecidas com fios de poliester de alta tenacidade.

Os regimes de carga recomendados para as baterias representam um compromisso, em termos de gaseio, no fim de cada carga. O gaseio é necessário para movimentar o eletrólito e minimizar a estratificação do ácido, e é prejudicial porque desprende massa positiva. A carga de flutuação é a que garante mais vida para a bateria, porque é a que menor gaseio provoca.

0 chumbo metálico é o material ativo da placa negativa. Para poder sustentar altas correntes de descarga, o chumbo metálico deve apresentar uma grande superfície de contato com o eletrólito.

0 chumbo deve, portanto, estar formado de cristais pequenos. 0 chumbo tende, porém, a cristalizar formando cristais grandes. Aditivos da massa negativa como o expansor orgânico e o sulfato de bário têm como objetivo inibir a formação de cristais grandes de chumbo metálico e de sulfato de chumbo.

A solução de ácido sulfúrico é um material ativo necessário tanto na sua placa positiva quanto na placa negativa. A densidade da solução tem influência direta na voltagem do elemento. A voltagem de um elemento em repouso (sem passagem de corrente) é igual a densidade da solução (expressada em g/cm3) mais um valor constante de 0,84.

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V elem = densidade [g/cm3] + 0,84

Um elemento estacionário plenamente carregado, em repouso, com solução de densidade igual a 1,21 g/cm3 à 25°C terá uma tensão de 2,05 V. Para todos os elementos chumbo-ácidos se considera uma voltagem nominal de 2 V.

1.2. CURVAS E TABELAS CARACTERÍSTICAS

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TABELA DE CORREÇÃO DA CAPACIDADE EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA, CONFORME NORMA TELEBRÁS 1 HORA 3 HORAS 5 HORAS 10 HORAS TEMPERATURA

INICIAL % 100% 95% % 100% 95% % 100% 95% % 100% 95%

15 C 90 54’ 51’18’’ 91,74 2h 45’ 2h 36’ 92,59 4h 37’ 4h 24’ 94,33 9h 26’ 8h 57’

16

91 54’36’’ 51’52’’ 92,50 2h 46’ 2h 38’ 93,28 4h 39’ 4h 26’ 94,87 9h 29’ 9h 01’

17

92 55’12’’ 52’26’’ 93,28 2h 48’ 2h 39’ 93,98 4h 42’ 4h 28’ 95,42 9h 32’ 9h 04’

18

93 55’48’’ 53’ 94,07 2h 49’ 2h 41’ 94,69 4h 44’ 4h 30’ 95,97 9h 35’ 9h 07’

19

94 56’24’’ 53’34’’ 94,87 2h 50’ 2h 42’ 95,42 4h 46’ 4h 32’ 96,52 9h 39’ 9h 10’

20

95 57’ 54’09’’ 95,69 2h 52’ 2h 43’ 96,15 4h 48’ 4h 34’ 97,08 9h 42’ 9h 13’

21

96 57’36’’ 54’43’’ 96,52 2h 53’ 2h 45’ 96,89 4h 50’ 4h 36’ 97,66 9h 46’ 9h 16’

22

97 58’12’’ 55’17’’ 97,37 2h 55’ 2h 46’ 97,65 4h 52’ 4h 38’ 98,23 9h 49’ 9h 20’

23

98 58’48’’ 55’51’’ 98,23 2h 56’ 2h 48 98,42 4h 55’ 4h 40’ 98,81 9h 52’ 9h 23’

24

99 59’24’’ 56’25’’ 99,10 2h 58’ 2h 49’ 99,20 4h 57’ 4h 42’ 99,40 9h 56’ 9h 26’

25

100 60’ 57’ 100,00 3h 2h 51 100,00 5h 4h 45’ 100,00 10h 9h 30’

26

101 60’36’’ 57’34’’ 100,89 3h 01’ 2h 52’ 100,79 5h 02’ 4h 47’ 100,59 10h 03’ 9h 33’

27

102 61’12’’ 58’08’’ 101,76 3h 03’ 2h 54’ 101,57 5h 04’ 4h 49’ 101,18 10h 07’ 9h 36’

28

103 61’48’’ 58’42’’ 102,63 3h 04’ 2h 55’ 102,34 5h 07’ 4h 51’ 101,76 10h 10’ 9h 40’

29

104 62’24’’ 59’16’’ 103,47 3h 06’ 2h 57’ 103,10 5h 09’ 4h 53’ 102,34 10h 14’ 9h 43’

30

105 63’’ 59’51’’ 104,30 3h 07’ 2h 58’ 103,84 5h 11’ 4h 56’ 102,91 10h 17’ 9h 46’

31

106 63’36’’ 60’25’’ 105,12 3h 09’ 2h 59’ 104,58 5h 13’ 4h 58’ 103,47 10h 20’ 9h 49’

32

107 64’12’’ 60’59’’ 105,92 3h 10’ 3h 01’ 105,30 5h 16’ 5h 104,03 10h 24’ 9h 53’

33

108 64’48’’ 61’33’’ 106,71 3h 12’’ 3h 02’ 106,01 5h 18’ 5h 02’ 104,58 10h 27’ 9h 56’

34

109 65’24’’ 62’07’’ 107,49 3h 13’’ 3h 04’ 106,71 5h 20’ 5h 04’ 105,12 10h 30’ 9h 59’

35

110 66’ 62’42’’ 108,25 3h 14’’ 3h 05’ 107,40 5h 22’ 5h 06’ 105,66 10h 33’ 10h 02’’

15

FULGURIS

CURVA DE VARIAÇÃO DE CAPACIDADE EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA

BFE-95

80

85

90

95

100

105

110

115

15º C 25º C 35º C

Temperatura (º C)

Cap

acid

ade

( %

)

01 hora

03 horas

05 horas

10 horas

16

17

18

FULGURIS

CURVA DE VARIAÇÃO DA VIDA ÚTIL EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA DE OPERAÇÃO

BFE-68

10

40

70

100

130

20 25 30 35 40 45

Temperatura (º C)

Vid

a ú

til e

m %

19

1.3. DESEMPENHO, CARACTERÍSTICAS INTERNAS E ARMAZENAMENTO

1.3.1. VI DA ÚTI L ESPERADA EM CONDIÇÕES PADRÃO DE UTI LI ZAÇÃO DA BATERIA

A expectativa de vida de uma bateria depende não só da tecnologia e das matérias-primas empregadas, mas também do tipo de utilização e da temperatura na qual trabalha.

A bateria tubular da Fulguris tem uma expectativa de vida de 12 anos, em fontes de cc convencionais, nas seguintes condições padrão de utilização:

- temperatura do eletrólito: 25°C; - regime constante de flutuação com 2,20 V por elemento; - 5 descargas anuais (em 10 h até 1,75 V/elem); - manutenção conforme manual;

Como critério de fim de vida foi considerado que a capacidade atinja 80% da capacidade nominal. Com tensões de flutuação maiores a vida da bateria será menor.

Por cada 10°C de aumento de temperatura a vida da bateria é reduzida em 50%.

A curva BFE-68 indica a variação da vida útil em função da temperatura de operação.

1.3.2 PERDA DE CAPACI DADE EM CONDIÇÕES PADRÃO DE UTI LI ZAÇÃO DA BATERIA

Nas condições de utilização da bateria citadas em 1.3.1,a perda de capacidade da bateria terá os máximos de: 5% após 2 anos de uso, 10% após 6 anos e 20% após 10 anos.

1.3.3. AUTO-DESCARGA

0 acumulador chumbo-ácido é instável do ponto de vista termodinâmico. A água é decomposta por eletrólise na tensão do elemento. A reação de eletrólise é , porém, muito lenta porque não existe no sistema um catalisador ativo. Parte do antimônio que é liberado pela corrosão da grelha positiva é depositado na massa negativa e facilita a reação desta com a água.

A ação conjunta das reações de eletrólise e da massa negativa com a água gasta devagar parte da energia acumulada no elemento. A velocidade de auto-descarga depende da

20

idade do elemento e da temperatura. A 25°C a auto-descarga é da ordem de 5% por mês. Na recarga o elemento volta a ter plena carga.

1.3.4. CONSUMO DE ÁGUA DESTILADA

A quantidade de água consumida por uma bateria é proporcional à quantidade de carga que ela recebe, pois está diretamente relacionado com os seguintes fatores:

- valor da corrente de flutuação;

- freqüência e duração das cargas de equalização;

- projeto dos elementos e materiais empregados na sua construção

- temperatura na sala de baterias

Um volume desprezível de água pode ser perdido pela evaporação causada pela alta temperatura ambiente e do eletrólito. Um índice baixo de umidade relativa do ar pode causar maiores perdas de água. Mas a principal causa de perdas de água é a eletrólise durante a carga.

Quanto maior o número de placas +/-, maior o consumo de água por elemento.

A tabela indica o consumo mensal de água por placa em função do seu tipo , à 25°C e 2,17 V/elemento. Para cada 8°C de aumento de temperatura e/ou por cada 0,06 V de aumento da tensão de flutuação, o gasto será dobrado.

CONSUMO DE ÁGUA À FLUTUAÇÃO DE 2,17 V/ELEM.

Placa Tipo Capacidade p/ Placa Consumo / Mês {cm3 }

TFE-25 25 Ah 10

TFE-75 75 Ah 30

TFE-125 125 Ah 50

As baterias de chumbo-antimônio têm baixo consumo de água durante o começo de sua vida útil, aumentando o consumo para 4 vezes ou mais, próximo ao final de vida útil.

1.3.5. GASEIFICAÇÃO

A gaseificação se deve à liberação de hidrogênio e oxigênio, produtos da eletrólise da água. Os volumes de gases liberados estão na exata proporção da corrente de sobrecarga que o elemento recebe. A gaseificação é mínima quando o elemento só recebe a corrente de flutuação mínima necessária para se manter a plena carga (a carga retirada no ciclo

21

anterior já foi totalmente reposta). Esta corrente de flutuação mínima depende de fatores como: teor de antimônio da grelha positiva, o seu tempo de vida, a temperatura, etc.

A gaseificação real chega a ser muito maior do que a mínima se a bateria for submetida a descargas frequentes.

A gaseificação é a principal responsável pela homogeneização da densidade do eletrólito da bateria, após cada descarga, por ser o único mecanismo de agitação. A estratificação do eletrólito resultante de uma recarga e eliminada ao longo do tempo pela ação da gaseificação. Como a intensidade da agitação depende diretamente da corrente de sobrecarga, quanto maiores as profundidades de descarga e mais freqüentes os ciclos, maior será a corrente de sobrecarga necessária para agitar suficientemente o eletrólito e controlar a estratificação. Ciclos freqüentes, provocam portanto a necessidade de carregar o elemento com muito mais corrente do que a corrente mínima de flutuação. Isto significa que o consumo de água de uma bateria submetida a ciclos freqüentes, passa a depender diretamente da profundidade e frequência dos ciclos e não mais da tecnologia da bateria (alto antimônio, baixo antimônio ou chumbo cálcio).

1.3.6. RELAÇÕES QUÍMICAS ENVOLVIDAS

A reação química básica (vide item 1.1.4.1.) que permite a conversão reversível de energia química em energia elétrica acontece simultaneamente nas duas polaridades. Na placa positiva Pb4+ do dióxido de chumbo absorve 2 eletrons pôr átomo e se converte em Pb 2+ do sulfato de chumbo, durante a descarga. 0 contrário acontece durante a carga. A reação de descarga/carga da placa positiva pode ser escrita de forma mais completa, incluindo os consumos de SO = 4 e H+.

PO2 + 4H+ + SO = 4 + 2e - PbSO4 + 2H 2O

No início de uma recarga, especialmente se a corrente de recarga for pequena, quase toda a corrente elétrica é utilizada na transformação de sulfato de chumbo em dióxido de chumbo.

Uma pequena fração de corrente (abaixo de 5%) é gasta na oxidação de água de acordo com a reação:

2H 2O O2 + 4H+ + 4e-

Quando a placa positiva estiver com 70% da sua carga, a utilização da corrente elétrica se torna mais difícil e uma fração crescente de corrente é gasta na geração de oxigênio.

Na placa negativa, o chumbo metálico (PbO-) , desprende 2 elétrons por átomo e se converte em Pb+ 2 do sulfato de chumbo, durante a descarga. A reação contrária, durante a carga, acontece com mais facilidade do que a da placa positiva. No início da recarga, quase 100% da corrente é utilizada na transformação do sulfato em chumbo metálico.

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Quando a placa negativa chega a estar aproximadamente 90% carregada, começa a ganhar importância a fração de corrente gasta na redução de água, de acordo com a reação:

4H+ + 4e- 2H2

Quando a placa negativa chegar à plena carga, toda a corrente elétrica que passa por ela é gasta na geração de hidrogênio.

Na recarga de um elemento, após um ciclo de descarga, a recarga da negativa "adianta" em relação à positiva e depois fica apenas gerando hidrogênio, até que, também a positiva atinja o estado de plena carga. Neste momento, a soma das reações das placas positiva e negativa resulta na reação de eletrólise da água:

2H2O O2 + 2H2

(O elemento só recebe a sobrecarga e os gases gerados agitam o eletrólito).

Existem duas reações principais de auto-descarga:

2H+ + 2e- H2 ou H2SO4 + Pb PbSO4 + H2

e

O2 + 4H+ + 4e- 2H2O

ou

O2 + 2H2SO4 + 2Pb 2PbSO4 + 2H2O

As duas reações acontecem na superfície da placa negativa. A primeira reação predomina nos elementos que têm as placas cobertas com eletrólito. A segunda reação passa a ser importante se as placas negativas ficarem em contato direto com o ar (nível baixo do eletrólito).

Num regime de utilização da bateria em flutuação pura (sem descargas), a corrente de flutuação deve ser igual à corrente representada pelas duas reações de auto-descarga.

1.3.7. RESISTÊNCIA INTERNA

23

A resistência interna de um elemento não tem um valor constante. Depende de vários fatores como o estado de carga do elemento e a sua temperatura. Para a medição precisam se fazer descargas com altas correntes, as quais mudam o estado de carga e a temperatura e portanto, também o valor da própria resistência interna. Se a medição for feita com descargas muito curtas a fração da resistência interna, devido a limitação da velocidade de difusão do eletrólito, fica sem ser registrada, porque os gradientes de concentração demoram a se estabelecer. Ao se fixar os parâmetros do método de ensaio, se faz um compromisso entre a variação do estado de carga e o desenvolvimento da resistência devido a difusão. 0 método de ensaio descrito a seguir e uma adaptação para 250C da norma IEC 896-1.

1.3.7.1 DETERMINAÇÃO DA RESISTÊNCIA INTERNA

0 ensaio deve ser feito em um mínimo de três elementos, que já desenvolveram a sua capacidade plena mediante ciclagem.

Os elementos são colocados num local com temperatura apropriada até que o eletrólito atinja uma temperatura de 25 2oC.

A característica de descarga (variação da tensão em função da corrente de descarga, V = f ( I ) é estabelecida a seguir por determinação de dois pontos. 0 primeiro ponto corresponde a tensão V1 lida após 20 seg. de descarga com uma corrente 11 estabilizada num valor entre I = 4 X I10 e I = 6 X I10

A descarga deve ser interrompida após 25 seg.

0 segundo ponto é determinado depois do primeiro sem recarga e após os elementos ficarem em circuito aberto por 2 minutos a 5 minutos. A corrente de descarga 12 é mantida num valor que fica entre I = 20 X I10 e I = 40 X I10 , a tensão V2 é lida após 5 seg. de descarga.

- A resistência interna Ri é calculada com a formula:

- A característica de descarga V = f ( I ) pode ser linearmente extrapolada até V = 0 (V) . A corrente achada neste ponto indica a corrente de curto circuito I.

- As tensões são medidas nos polos, logo acima do nível das tampas para que os valores obtidos correspondam o mais que possível só a resistência interna.

12

21

i

IIVV

R

A V- V

I . V-I V Ic

21

122. 1

24

- As resistências das interligações entre os elementos devem, se necessário, serem

medidas separadamente. Os resultados deste ensaio tem uma precisão de ± 10%.

1.3.8 CONDIÇÕES DE ARMAZENAMENTO

1.3.8.1 LOCAL DE ARMAZENAGEM

As baterias devem ser armazenadas em locais cobertos, secos e ventilados. Não podem ser armazenadas próximas a fontes de calor, expostas à radiação solar direta ou externamente protegida por coberturas plásticas.

Deve-se dar preferência para a armazenagem em locais onde a temperatura não exceda a 25oC.

Recomenda-se que as baterias chumbo-ácidas sejam colocadas em serviço antes de 6 meses da data de sua expedição.

1.3.8.2. RECARGA DAS BATERIAS

As baterias chumbo-ácidas apresentam uma pequena auto-descarga, quando armazenadas a circuito-aberto. Esta auto-descarga consome acido do eletrólito. A auto–descarga é portanto, acompanhável com medições da densidade do eletrólito. É conveniente para a bateria ficar sempre o mais próximo possível da condição de plena carga (menor tendência à sulfatação e à escamação dos terminais positivos). A cada 3 meses os elementos devem ser recarregados na tensão de equalização ou com uma corrente de 5 ampères para cada 100 Ah de capacidade nominal.

A velocidade da auto-descarga duplica a cada 10°C de variação de temperatura. Se a bateria estiver sendo armazenada em lugar muito quente deve-se acompanhar a queda de densidade do eletrólito e recarregar cada vez que os elementos cheguem a uma densidade de 1.185 g/cm3.

1.3.8.3. LIMITES DE ARMAZENAGEM

As baterias chumbo-ácidas estacionarias da Fulguris têm garantia de acordo com o tipo e a utilização das mesmas, contra defeitos de fabricação e/ou materiais. Para que a garantia permaneça em vigor, as baterias, caso armazenadas, devem ser recarregadas a cada 3 meses e colocadas em serviço aos 6 meses da data de sua expedição. Se não for possível atender a estes requisitos, contate a Fulguris.

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1.4 OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO PREVENTIVA E CORRETIVA

Num elemento em recarga ou em flutuação estão sempre acontecendo várias reações químicas e eletroquímicas simultaneamente. As velocidades destas reações, assim como o ponto de equilíbrio entre elas, dependem de vários fatores como: a temperatura, a tensão, a densidade do eletrólito e a atividade dos catalisadores presentes na massa ativa negativa.

Os elementos de uma bateria deve se comportar de maneira suficientemente parecida para permitir a sua ligação em série. Em se evitando temperaturas extremas ou diferentes níveis de eletrólito incorretos, densidades desbalanceadas, ciclos profundos ou frequêntes e a ligação em paralelo de baterias de comportamento diferente, os elementos se comportam de maneira muito similar, mantendo tensões e estados de carga quase homogêneos. É importante verificar periodicamente se isto acontece, de fato, para corrigir desvios em tempo de prevenir efeitos negativos.

OPERAÇÃO

A operação da bateria deve estar acompanhada da execução de um programa de inspeções e de manutenção. Este programa deve ser adequado à frequência com que a bateria for solicitada.

Inspeções mensais na bateria:

- tensão de flutuação de cada elemento, para baterias de até 24 elementos ou dos elementos piloto para baterias maiores (neste caso, o número de elementos piloto deve ser de aproximadamente 10% dos elementos);

- tensão de flutuação da bateria (para uma melhor confiabilidade do valor da tensão de flutuação, este deve ser medido pelo menos 48 horas, após o fim da última carga de equalização);

- nível de eletrólito de todos os elementos;

- densidade do eletrólito antes da adição de água dos elementos piloto e dos elementos que mostram uma tensão de flutuação marcadamente abaixo da média;

- temperatura do eletrólito dos elementos piloto;

- colocação correta das válvulas de segurança e manutenção;

- limpeza dos elementos e da estante;

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- corrente de flutuação;

Inspeções mensais na sala de baterias:

- funcionamento da ventilação da sala;

- limpeza da sala;

- presença de eletrólito no piso;

- existência de solução de bicarbonato de sódio; Inspeções mensais no retificador:

- tensão de flutuação do retificador ( com precisão de 0,1 V, voltímetro calibrado)

- verificação se a tensão de flutuação corresponde à tensão especificada para a temperatura do eletrólito; ajustar a tensão de flutuação, caso houver divergência;

Vfb = N x [Vfe + (0,005 x (25 - T))]

Vfb = tensão de flutuação ideal para eletrólito T

N = numero de elementos da bateria

Vfe = tensão de flutuação que se deseja para os elementos da bateria em particular à 25°C

T = temperatura do eletrólito

Exemplos para uma bateria de 22 elementos e uma tensão de flutuação desejada à 25°C flutuação de 2,20 V/elem.:

Vfb à 15°C - 49,5 V Vfb à 20°C -

48,95 V Vfb à 25°C -

48,4 V Vfb à 30°C - 47,85 V Vfb à 35°C - 47,3 V

Outras inspeções:

Após mudanças no regime de operação da bateria, descargas prolongadas ou defeitos no retificador, recomenda-se uma inspeção adicional, para verificar e registrar o estado da bateria.

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Fazem parte também do programa rotineiro pequenas manutenções, como:

- completar em todos os elementos, o nível do eletrólito com água destilada de características conforme item 5.04 da SDT-240-500-700 até a marca do nível máximo, caso o nível estiver próximo do nível mínimo ou se for previsível que até a próxima inspeção o nível poderia ficar próximo do mínimo;

- lavar com água

e secar as tampas dos elementos, caso se verificar condensação de eletrólito ou acúmulo de sujeira;

- limpar lavando, escovando e secando o corpo poroso das válvulas protetoras, caso fiquem impregnadas de poeira;

- eliminar a causa do desvio, caso algum elemento apresentar uma temperatura com diferença de mais de 3oC em relação a média;

- verificar se alguma superfície de contato entre polos e interligações ou cabos apresenta uma resistência aumentada; esta resistência elétrica anormal pode ser detectada medindo a tensão entre o polo e a interligação ou pelo aquecimento anormal da região de contato; para eliminar a resistência anormal, deve ser desmontada a peça condutora de corrente, limpas as superfícies internas, aplicada graxa e remontado o conjunto com torque no parafuso, de acordo com este manual.

- reapertar anualmente com torquímetro todos os terminais e interligações;

- medir anualmente todas as densidades de eletrólito;

- dar uma carga de equalização, caso se encontrar uma das condições do item 1.4.3. que indicam a necessidade desta carga;

REGISTRO

A cada inspeção ou manutenção deve ser preenchido um boletim, que fará parte do registro de operação da bateria. No boletim devem constar as medições e as correções efetuadas. Este registro deve ser guardado no local da bateria e apresentado ao representante do fabricante que fizer uma vistoria da bateria ou na reivindicação da garantia.

No boletim devem constar as medições feitas na inspeção mensal, as correções efetuadas e as anormalidades observadas. Também devem ser registradas as descargas prolongadas e na medida do possível, a sua profundidade (ou a densidade no final da descarga), a frequência das cargas de equalização e as faltas de carga e/ou as sobrecargas devidas ao retificador.

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FLUTUACÃO

A condição de carga em flutuação é a condição normal da bateria. A quase totalidade do tempo de utilização da bateria se dá nesta condição. Na carga de flutuação se aplica uma tensão na bateria, que a carrega com a mínima corrente de carga ainda capaz de mantê-la plenamente carregada.

Tensões de flutuação menores do que a mínima não conseguem manter todos os elementos plenamente carregados, causando tensões e densidades baixas.

Tensões de flutuação altas reduzem a vida da bateria porque provocam correntes de carga desnecessariamente altas, que aceleram a corrosão das grades.

A tensão de flutuação padrão das baterias da Fulguris é de 2,20 V/elem. à 25° C.

Caso não haja correção da voltagem de flutuação com a temperatura, cada 0,06 V de aumento da tensão de flutuação dobra a corrente de flutuação. Com a correção da tensão de flutuação com a temperatura acima descrita, a flutuação dobra a cada 0,075 V.

As baterias da Fulguris com densidade de eletrólito de 1,21 g / cm3, devem receber uma tensão de flutuação dentro da faixa de 2,17 V / elem. à 25°C. A escolha final da tensão de flutuação para cada bateria é do usuário. A escolha representa um compromisso entre a menor vida da bateria (tensão alta) e menor velocidade de recarga (tensão baixa). O valor da tensão de flutuação deve ser escolhido, de preferência, no menor valor (dentro da faixa acima) que ainda consiga manter os elementos plenamente carregados.

Se considera que os elementos ficam plenamente carregados na tensão de flutuação escolhida, se em 60 dias de flutuação contínua se evitam as 3 condições, que de acordo com o item 1.4.3 se faria necessária uma carga de equalização. As voltagens de flutuação individuais dos elementos podem apresentar diferenças, desde que a voltagem do menor elemento não fique mais que 0,04 V abaixo da voltagem média dos elementos.

1.4.1 REGISTRO PERIÓDICO DE LEITURAS

O registro de informações e leituras de cada bateria deve começar tão logo ela seja entregue. Os períodos entre os registros deverão ser tanto menores, quanto mais freqüentes forem as solicitações ou eventos ligados ao equipamento. Caso a bateria não tenha sido muito solicitada, bastariam os boletins mensais de inspeção e manutenção. O usuário deve manter no local da bateria todos os registros históricos relacionados à bateria e atualizar os registros com os boletins mensais.

Resumo dos dados principais que devem ser registrados periodicamente:

- tensão de flutuação por elemento;

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- tensão total da bateria;

- ajustes feitos na tensão de flutuação;

- nível e densidade do eletrólito por elemento;

- temperatura do eletrólito do elemento piloto;

- frequência e quantidade da adição de água;

- duração, motivo e frequência de cargas de equalização assistidas;

- duração e frequência de descargas profundas;

- todas as anormalidades verificadas, tão logo sejam observadas por ocasião da

manutenção da bateria;

- defeitos do retificador;

0 usuário deve fornecer ao fabricante, sempre que solicitado, cópias dos registros históricos.

1.4.2 TESTES DE AVALIAÇÃO

Para se avaliar a eficiência da manutenção e o desgaste que vai sofrendo a bateria e recomendável fazer periodicamente testes de capacidade (a cada 12 a 18 meses). Antes do ensaio deve ser dada uma carga de equalização na bateria.

Entre a carga de equalização e o início da descarga da bateria os elementos devem ficar em repouso por um mínimo de 4 horas e um máximo de 24 horas.

Uma bateria é considerada em final de vida útil quando a sua capacidade ficar inferior à 80% da capacidade nominal.

1.4.3. CARGA DE EQUALIZAÇÃO

A equalização é uma carga aplicada com tensão mais alta do que a de flutuação. Trata-se de uma sobrecarga controlada que destina-se a igualar as cargas dos elementos. Os elementos se consideram equalizados quando suas tensões e densidades ficarem aproximadamente iguais.

Para elementos em carga de flutuação, com densidade nominal igual a 1.210 g/cm3, é necessário dar uma carga de equalização quando:

- 1 elemento tiver uma tensão igual ou menor que 2,13 V ou uma densidade menor que 1.195 g/cm3;

30

- 10% ou mais elementos tiverem uma tensão de flutuação 0,04 V abaixo da tensão média ou uma densidade 0,010 abaixo da densidade média;

- todos os elementos apresentarem uma densidade (corrigida pela temperatura) 0,010 abaixo da densidade nominal;

A tensão de equalização recomendada é de 2,30 à 2,35 V/elem.

0 tempo necessário para equalizar os elementos depende das condições dos elementos, do carregador e da tensão aplicada. Pode variar de 72 horas até vários dias. A equalização estará completa quando a densidade e a tensão dos elementos mais baixos não aumentarem ao longo de 6 horas seguidas.

A temperatura do eletrólito não pode chegar a 45°C em nenhum elemento. É aconselhável conferir a temperatura dos elementos de menor tensão e/ou densidade para detectar a existência de alguma anormalidade. Se a temperatura ficar próxima de 45°C a carga deve ser interrompida e a bateria esfriada a 35°C antes do reinicio da carga.

Quando um elemento necessitar de uma carga de equalização pode ser dada a carga em toda a bateria ou, até preferivelmente, só no elemento baixo. Neste caso, pode ser ligada uma fonte tensão individual que mantenha o elemento com a tensão de equalização, enquanto os outros elementos ficam com a tensão de flutuação. Antes de se fazer a ligação no elemento baixo devem ser verificadas as rolhas de segurança dos elementos próximos. Na carga de equalização individual valem as mesmas restrições de temperatura que se aplicam a bateria inteira e os mesmos critérios de fim de carga. A corrente deve ser limitada em até 5% da capacidade nominal.

1.4.4 CARGA PROFUNDA

Para a ativação de baterias seco-carregadas e para a recarga de baterias, que ficaram vários meses em circuito aberto ou que sofreram uma descarga profunda, pode ser necessário se fazer uma carga profunda. Esta carga deve ser dada em caráter excepcional e ser acompanhada, registrada e constar no registro histórico.

A carga é feita com corrente constante. Uma alternativa é carregar com a corrente numericamente igual a 0,1 x C10 até o fim. A outra alternativa é iniciar a carga com uma corrente no máximo 0,2 x C10 , até a bateria gasear bem ( 2,40 à 2,45 V/elem.) e terminar a carga com uma corrente 0,05 x C10 .

Nas duas alternativas a carga deve ser interrompida se o eletrólito chegar à 450C e recomeçada quando o eletrólito esfriar até 350C.

A carga se dá por finalizada quando os valores de tensão e de densidade, corrigidos pela temperatura, não apresentarem variação por 3 horas seguidas.

31

1.4.5 VERIFICAÇÃO PERIÓDICA DE CONEXÕES E INTERLIGAÇÕES

As conexões e interligações devem ser periodicamente verificadas e as falhas corrigidas, conforme pedido no item 1.4.

0 reaperto anual dos parafusos deve ser feito com torquímetro.

0 melhor momento para se detectar resistência elétricas acima das normais se dá durante uma descarga ou no início de uma recarga (período de altas correntes).

1.4.6 FERRAMENTAL E INSTRUMENTAL NECESSÁRIOS

Para a execução do programa rotineiro de inspeção e manutenção precisam estar disponíveis permanentemente no local das baterias:

- voltímetro / multímetro com classe de exatidão igual ou melhor que 0,5%, preferivelmente digital, com precisão mínima de 3 algarismos significativos na leitura em escala compatível com os valores a serem medidos. A resistência do voltímetro deve ser superior a 10 K ohms/V;

- densímetro de 1.060 g/cm3 à 1.240 g/cm3 com resolução melhor ou igual à 0,005 g/cm3 e com exatidão de pelo menos 0,005 g/ cm3;

- termômetro de -10oC a + 60oC com resolução de 1oC com exatidão melhor que 1oC e com álcool colorido;

- água destilada ou deionizada com características conforme item 5.04 da SDT 240-500-710;

- jarra plástica graduada;

- funil plástico;

- 02 chaves sextavadas com cabo isolado, para o aperto de terminais e interligações, para cada tamanho de parafuso;

- graxa protetora;

Em tempo parcial para fazer manutenções ou avaliações programadas há necessidade de outros equipamentos como:

- torquímetro;

- retificador portátil para dar carga de equalização em elementos individuais;

32

- carga resistiva e shunt compatível com a descarga no ensaio de capacidade com a

corrente de descarga no ensaio de capacidade.

1.4.7 LIMPEZA

A limpeza dos elementos deve ser feita com pano, estopa ou papel umedecido com água. Primeiro, se tira o condensado ácido e poeira e com um segundo pano se dá o acabamento.

As válvulas devem ter os seus corpos porosos desobstruídos por lavagem com água, ajudada se necessário, por uma escova macia. A remoção de resíduos de dentro dos poros e muito facilitada pela ação de um jato de ar comprimido.

Quando houver derramamento de eletrólito na estante ou no piso é conveniente neutralizar primeiro com bicarbonato de sódio em pó ou em solução (aprox. 10%) e depois lavar com água.

Não é recomendado utilizar neutralizante ou sabão na limpeza de elementos e válvulas.

Nenhum solvente orgânico pode ser utilizado na limpeza de elementos, porque os solventes orgânicos induzem o SAN do vaso a trincar.

1.4.8 ANORMALIDADES E DEFEITOS MAIS COMUNS. DETECÇÃO E CORREÇÃO

1.4.8.1 ANORMALIDADES FREQUENTEMENTE OBSERVADAS

Atraso na instalação e energização da bateria. Uma bateria que ficar mais de 3 meses sem recarga e mais de 6 meses sem começar a receber a carga de flutuação, que será a sua carga normal ao longo da vida e com a qual irá atingir a vida mais longa possível, terá a sua vida útil encurtada. O quanto, dependerá da temperatura e do tempo de armazenagem. Quanto maior a temperatura e maior o grau de descarga (queda de densidade) pior para a bateria. Haverá sulfatação, a qual terá que ser eliminada com sobrecarga, com a consequente oxidação das placas positivas.

Aumenta o risco de corrosão dos pólos positivos.

Quanto menor a densidade do eletrólito maior será a corrosão em circuito aberto de chumbo ligado ao Pb02. As superfícies dos condutores de chumbo, entre as placas e os polos positivos em contato com o eletrólito irão corroer também. A corrosão destas superfícies origina "cascas" de

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Pb02, que se desprendem depois da recarga das baterias colocadas em serviço com atraso. Estas "cascas” são muito anti-estéticas. 0 risco destas cascas causarem danos é pequeno. 0 verdadeiro dano foi causado simultaneamente de maneira pouco visível pela corrosão da superfície das grades positivas.

- Baterias em ambiente de temperatura elevada

A acelerarão da degradação das baterias com o aumento da temperatura é um fato inevitável que, freqüentemente é esquecido ao se escolher ou projetar o lugar no qual irá trabalhar a bateria. Vide a curva de redução da vida útil em função da temperatura do eletrólito.

- Excesso de carga

Freqüentemente pode ser visto após uma descarga curta (de pouca profundidade) que a bateria é imediatamente recarregada com uma tensão próxima a da equalizacão e que esta tensão é mantida até que o gaseio, provocado pela sobrecarga, agite de tal modo o eletrólito que a sua densidade volte a ser a especificada. Trata-se claramente do processo de recarga completo mais rápido.

Cada recarga rápida é paga com dias de vida útil da bateria. Por esta razão é conveniente escolher para cada bateria, o tipo de recarga que represente o melhor compromisso entre o tempo de recarga e a vida útil.

Uma bateria que sofreu uma descarga de pouca profundidade poderia ser recarregada na tensão de flutuação, deixando -se a homogeneização da densidade por conta da difusão, um mecanismo lento, porém eficaz. Se a rede que alimenta a bateria for de tal forma não confiável até, o ponto da bateria se mostrar incapaz de recuperar o seu estado de plena carga e a densidade do eletrólito superficial mostrar tendências a ficar muito abaixo do nominal (abaixo de 1,20 g/cm3) é que deveria ser adotada uma modalidade de carga que sacrifica a vida útil, para se obter recargas rápidas. No caso de ciclos frequentes é conveniente uma troca de idéias com o fabricante, para se estabelecer a modalidade de recarga, que para cada situação energética real signifique o melhor compromisso entre as necessidades do usuário e a vida útil da bateria.

- Bateria não recebe carga após descarga ou defeito do carregador.

Uma bateria que permanece em estado descarregado sofre com a sulfatação e a corrosão acelerada da grelha. No caso extremo, a densidade do eletrólito se aproxima à 1 ,00 g/cm3.

Todo o ácido reage com a massa ativa ficando apenas a água no liquido.

34

Nesta condição, solubilizam compostos de chumbo (hidróxidos) ,que não solubilizam enquanto houver ácido, porque em ao meio ácido todo óxido ou hidróxido se converte em sulfato de chumbo, o qual é tanto mais insolúvel, quanto mais concentrado o ácido.

Os compostos solubilizados de chumbo difundem das placas para todo o eletrólito, inclusive o contido nos poros do separador. Ao se recarregar esta bateria, o ácido sulfúrico volta ao líquido e os compostos solubilizados se transformam em sulfato de chumbo que precipita.

0 sulfato que precipita nas paredes do vaso produz manchas brancas. 0 sulfato que precipita dentro dos poros do separador é convertido em chumbo metálico, na medida em que entra em contato com a placa negativa. As partículas se unem e as ramificações de chumbo metálico podem se estender através do separador, da superfície da placa negativa até a da positiva, estabelecendo um pequeno curto-circuito. Em se formando muitos curto-circuitos microscópicos, a corrente que passa por eles fica da ordem da corrente de flutuação ou até maior. Este tipo de curto- circuito é chamado hidratação.

Elementos "hidratados" devem ser substituídos.

1.4.8.2 DEFEITOS: CAUSAS E CORREÇÕES

DEFEITO CAUSAS PROVÁVEIS CORREÇÃO Em todos os elementos:

Sulfatação Dar carga de equalização

Em um ou poucos elementos: tensão de flutuação no limite

mínimo

Dar carga de equalização se a situação voltar, aumentar a

tensão de flutuação à 0,01 V.

Tensão de flutuação reduzida

Em um ou dois elementos: com aquecimento anormal e queda de densidade: curto circuito.

Eliminar o curto ou substituir os elementos.

Em todos os elementos: falta de carga

Dar carga de equalização

Em alguns elementos sem aumento de temperatura: perda

de eletrólito

Dar carga de equalização e repor o eletrólito perdido

Densidade reduzida Densidade abaixo de 1,06 g /

cm3: densidade profunda

Dar recarga de equalização assistida. Pode ser preciso

dar um ciclo. Sensor de proteção contra

descarga profunda

Tensão de flutuação alta Ajustar

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Auto-descarga por corrente de fuga na tampa

Limpar e secar os elementos

Auto-descarga por impurezas no eletrólito

Substituir a bateria

Temperatura alta Diminuir a temperatura

Corrente de

flutuação anormalmente alta

Gaseio abundante

Elementos em curto Substituir os elementos

Degradação da bateria Substituir a bateria Carga insuficiente Dar carga de equalização

Sulfatação das placas Dar carga de equalização Queda de tensão nas superfícies de contato

Retirar as interligações, limpar as superfícies e apertá-las corretamente

Capacidade Reduzida Temperatura baixa Só utilizar a capacidade

efetivamente disponível Elemento com

temperatura alta Curto-circuito Eliminar o curto ou substituir

o elemento Elemento não gaseia na carga

Curto-circuito Reparar ou substiuir o elemento

Tensão de flutuação alta Baixar a tensão de flutuação

Consumo excessivo de água

Impurezas na massa negativa Substituir a bateria

Tensão de flutuação alta Baixar a tensão de flutuação Sedimentação excessiva Sobrecargas Evitar o gaseio na medida do

possível

A água destilada ou deionizada usada na preparação do eletrólito é para completar o nível do eletrólito nos elementos em operação, deve ter sempre as seguintes características:

- aparência límpida e incolor; - condutividade máxima menor ou igual a 10 S/cm a 200C; - pH entre 5 e 7; - impurezas até os máximos permitidos da tabela:

MÁXIMO ADMISSÍVEL IMPUREZAS

ppm %

Resíduo de evaporação 10 0,001

Substâncias orgânicas oxidáveis (expresso em

KMnO4)

20 0,002

Halogenetos, como cloretos 1,0 0,0001

36

Nitratos 1,0 0,0001

Amônia 5,0 0,0005

Manganês 0,10 0,00001

Cobre 1,0 0,0001

Ferro 1,0 0,0001

1.4.9 ANALI SE DO ELET Substituição da tabela: Elementos padrão Fulguris ROLITO

A densidadedo eletrólito é medida com densímetro com flutuador graduado de vidro. A graduação da haste do flutuador é feita a intervalos de 0,005 g/cm3. Esta deve ser também a exatidão da graduação. A Fulguris fornece, juntamente com as baterias, densímetros com flutuadores controladores. A fragilidade dos flutuadores de vidro, faz com que seja frequente que pequenas trincas no corpo do flutuador levem a desvios de leitura, razão pela qual é aconselhável fazer medidas comparativas entre densímetros para detectar flutuadores defeituosos.

IMPUREZAS MÁXIMAS PERMITIDAS NO ELETRÓLITO:

ELETRÓLITO PARA ENCHIMENTO

ELEMENTOS EM

OPERAÇÃO

IMPUREZAS DENOMINAÇÃO

ppm % ppm %

Ferro Fe 30 0,0025 100 0,0082

Anidrido Sulfuroso SO2 16 0,0013 16 0,0013

Arsênio As 1 0,00008 3 0,00025

Antimônio Sb 1 0,00008 10 0,00083

Manganês Mn 0,2 0,000016 0,2 0,000016

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Cobre Cu 0,5 0,000041 -

Estanho Sn 1 0,00008 3 0,00025

Bismuto Bi 1 0,00008 3 0,00025

Cromo Cr 0,2 0,000016 0,2 0,000016

Níquel Ni 1 0,00008 1 0,00008

Cobalto Co 1 0,00008 1 0,00008

Platina Pt 0 - - -

Titânio Ti 0,2 0,000016 0,2 0,000016

Halogênios, como cloretos Cl 5 0,0004 200 0,0165

Nitrogênio, como amônia NH4 50 0,004 50 0,004

Nitrogênio, como nitrato NO3 10 0,0008 10 0,0008

Resíduo fixo - 250 0,020 800 0,066

Substâncias Orgânicas - 30 0,0025 30 0,0025

1.4.10 AJUSTE NOS EQUIPAMENTOS DE ENERGIA

A tensão de flutuação escolhida para a bateria (2,17 à 2,23 V por elem) e a tensão da carga de equalização devem ser inspecionadas, conforme previsto no ponto 1.4. Se forem constatados desvios devem ser corrigidos, observando que as duas tensões devem ser aumentadas em 5 m V por cada grau Celsius se o eletrólito estiver abaixo de 25°C ou devem ser diminuídas em 5 m V por cada grau acima de 25°C. Também é necessário se fazer esta verificação, depois de reparos no carregador ou de modificações na rede que o alimenta. 1.4.11 OPERAÇÃO EM CONDIÇÕES CLIMÁTICAS DESFAVORÁVEIS

0 regime nominal de trabalho das baterias é o de flutuação à 25°C. A temperatura média anual máxima é de 28°C, sendo que a temperatura máxima do eletrólito pode chegar à 35°C em 30 dias não consecutivos por ano. A instalação da bateria deve ser feita em local onde não ocorra variação de temperatura igual ou superior à 30°C entre seus elementos.

As baterias instaladas em locais nos quais as condições acima não puderam ser atendidas e que operam a temperaturas maiores, terão a sua vida útil diminuída.

Se uma bateria operar num local pouco ventilado, os elementos montados em lugar alto tenderão a ficar mais quentes do que os montados próximo do piso. Neste caso, e

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necessário ser instalada uma ventilação forçada para manter homogênea a temperatura da atmosfera interna. Para baterias instaladas em containeres que sofrem insolação direta e tem pouca massa térmica, se recomenda isolar termicamente as paredes e refrigerar o ambiente.

Baterias que operam a baixas temperaturas (15°C) apresentam, enquanto frias, uma queda de capacidade conforme a curva BFE-95. Não existe contra-indicação para se trabalhar nestas temperaturas, mesmo que permanentemente.

1.4.12 RECOMENDAÇÕES PARA SEGURANÇA DO OPERADOR

Os riscos para o operador decorrem de 3 fatores principais:

- manuseio com eletrólito (ácido sulfúrico diluído);

- os elementos operam com atmosfera interna explosiva;

- risco de choque elétrico;

Para se evitar os graves riscos ligados ao manuseio com o ácido sulfúrico concentrado e a sua diluição, nunca deve ser operado com ácido concentrado nos locais de instalação de baterias.

0 ácido contido nos elementos não é consumido nem precisa ser trocado ao longo da vida da bateria. No caso de haver necessidade de repor eletrólito (Ex. : perdido no transporte ou que desbordou), se usa eletrólito na densidade nominal de 1,21 g/cm3. Este ácido diluído tem ação lenta na pele e nos olhos, permitindo que seja eliminado por lavagem com água ou neutralizado com bicarbonato de sódio. 0 contato normal do operador com o eletrólito se da ao adicionar água destilada e ao medir a densidade. Neste caso pode haver respingos de eletrólito. Use óculos de segurança e luvas de PVC durante estas operações. Caso o eletrólito entre em contato com a pele ou os olhos lave imediatamente com água fresca em abundância até que a sensação de ardor desapareça dos olhos e a pele não tenha mais sabor ácido. Para acelerar a eliminação do ácido pode ser usada uma solução com 10% de bicarbonato de sódio. Esta solução, desde que se tenha certeza da sua composição, pode ser usada também nos olhos. Caso o olho tiver recebido um respingo de eletrólito procure um médico após a lavagem ou neutralização e lavagem do olho. A atmosfera explosiva contida acima do nível de eletrólito em cada elemento (mistura de hidrogênio e oxigênio) só irá explodir se uma chama ou faísca chegar até ela. É altamente improvável que se origine uma faísca dentro do elemento (por exemplo, por interrupção de um polo). As faíscas se originam normalmente por mau contato entre os polos e as interligações ou terminais. 0 fato dos pólos e a abertura da válvula de proteção estarem próximos, possibilita que estas faíscas cheguem ao interior do elemento propagadas pela mistura de gás explosivo que estão saindo do elemento. A explosão de um elemento é um risco grave. Não abra as válvulas se as interligações não estiverem com um bom contato e apertadas. Desligue a bateria completamente do sistema caso tiver que trabalhar nas

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interligações. A falta de possibilidade de circulação de corrente evita as faíscas. Não arrisque. Não coloque ferramentas sobre os elementos. Não fume.

Em relação aos riscos elétricos, valem as recomendações próprias para esse tipo de instalação. Cabe ressaltar que um elemento de uma bateria contem muita energia, e se os seus pólos tiverem entrado em curto circuito se produzirá uma fortíssima descarga, inclusive com derretimento de pólos.

Caso houver dúvidas relacionadas à instalação elétrica ou a outros aspectos da segurança, consultar o setor de segurança da empresa.

1.5 RECOMENDAÇÕES SOBRE A INSTALAÇÃO DA BATERIA

1.5.1 RECEBIMENTO

No ato do recebimento verifique o material da embalagem, para checar se existe alguma evidência de dano no trânsito, como caixas quebradas ou danificadas e/ou vazamento de eletrólito indicado por manchas úmidas na embalagem.

Se algum fato acima for observado, faça anotação do ocorrido no canhoto da nota fiscal, antes de assiná-la.

1.5.1.2 DESEMBALAGEM

As embalagens dos elementos ou monoblocos Fulguris são feitas em papelão para elementos pequenos e em madeira para elementos médios e grandes, protegidos internamente por material absorvente de choques. Abra-as cuidadosamente; suspenda os elementos sempre pelas laterais do vaso, nunca pelos pólos.

Desembale sempre o mais próximo possível do local de instalação. Cada embalagem contém um ou mais elementos.

Na primeira oportunidade verifique o nível de eletrólito de cada elemento, para ver quais elementos perderam eletrólito durante o transporte. 0 volume perdido no transporte deve ser reposto, adicionando eletrólito de pureza conforme a tabela do ponto 1.4.9, até a marca do nível máximo. Ao longo da vida útil normal de uma bateria, nunca mais será necessário repor ou adicionar eletrólito.

Caso se verifique na inspeção que o nível de eletrólito se encontra abaixo do topo das placas, entrar imediatamente em contato com a Fulguris.

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Não faça adição de água ou eletrólito até que os elementos tenham permanecido em flutuação durante uma semana, ou recebido uma primeira carga. Apenas se depois desta carga, o nível estiver mais de 5 mm abaixo da marca do nível máximo e a densidade do eletrólito não indicar que houve simplesmente perda de água (vide a curva respectiva de correção da densidade em função do nível de eletrólito) se procede a adição de eletrólito.

1.5.1.3 ACESSÓRIOS

Acessórios que fazem parte de uma bateria: interligação de cobre, interligação de cabo (quando esta e fornecida com estante),chaves de aperto, placa terminal, contra-placa, graxa anti-oxidante, etiquetas e números adesivos, etc.

1.5.2 LOCALIZAÇÃO

A bateria é um dispositivo eletroquímico e variações de temperatura comprometem seu funcionamento normal. Por isso, a instalação deve ser sempre em lugar limpo, seco, ventilado, com proteção contra radiação solar, unidade de aquecimento, ou tubulação de vapor.

1.5.3 MONTAGEM

1.5.3.1 TIPOS ESTANTES

- estantes convencionais - estantes para regiões que possam sofrer abalos sísmicos

As estantes recomendadas para regiões com abalos sísmicos possuem em suas laterais perfis com suas respectivas proteções de PVC, para impedir os movimentos horizontais e consequentemente o deslocamento dos elementos.

As estantes são construídas em estruturas de aço carbono, soldadas eletricamente, compostas de: cavalete (feito em cantoneira), perfil ou longarinas, perfil de PVC (para apoio das baterias), tiras de aço chato (para amarração das estantes), parafusos, porcas e arruelas de aço galvanizado.

A pintura é epóxi antiácida na cor cinza claro, aplicada eletrostaticamente.

Os isoladores são de plástico resistente para baterias pequenas e para as médias e grandes, a Fulguris utiliza pés de porcelana.

Anexo à embalagem segue o desenho respectivo a cada estante.

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Se recomenda conferir a lista de materiais da estante antes do início da montagem.

A construção simples da estante permite o fácil acesso aos elementos, de modo que as leituras possam ser feitas sem dificuldades.

1.5.3.2 MONTAGEM DA ESTANTE

Quando montar as estantes Fulguris, estas deverão ser niveladas, todos os parafusos bem apertados e os perfilados de PVC posicionados, depois de tudo verificado, só então os elementos poderão ser colocados e alinhados. Nunca solte parafusos das tiras de trava com elemento em cima.

1.5.4 CONEXÕES DOS ELEMENTOS

Os elementos devem ser posicionados alternadamente, ora com os pólos positivos para frente, ora com os pólos negativos para frente, para facilitar a conexão em série depois que todos os elementos tenham sido colocados sobre a estante deixe um espaço de 5 a 10 mm entre os elementos. Antes de colocar as conexões da bateria, fazer uma limpeza das partes em contato elétrico, limpar e proteger as interligações e os pólos com graxa anti-oxidante.

1.5.4.1 VALORES DE TORQUE

A Fulguris utiliza parafusos, porcas e arruelas de aro inoxidável e para conseguir um bom aperto siga as instruções da tabela abaixo:

ESPECIFICAÇÃO DO TORQUE PARA DIFERENTES ELEMENTOS (CAPACIDADES)

CAPACIDADE (Ah) INICIAL Kgm FINAL Kgm

25 à 300 0,9 1,0

350 à 750 1,0 1,1

1000 à 2500 1,1 1,3

1.5.4.2 NUMERAÇÃO DOS ELEMENTOS

A numeração será iniciada sempre com o no 1 no polo positivo da bateria e acompanhará o circuito em forma subsequente.

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Localize este no adesivo no vaso, logo abaixo do nível mínimo.

1.5.5 CHECAGEM ELÉTRICA

Certifique-se de que os dados nominais do carregador estejam projetados para atender a tensão da bateria, o terminal positivo do carregador deve ser conectado ao terminal positivo da bateria e o terminal negativo do carregador ao terminal negativo da bateria.

Antes de ligar a bateria ao sistema, verifique a tensão total dos elementos.

1.5.6 ATIVACAO DE BATERIAS SECO-CARREGADAS

Estas baterias devem ser ativadas dentro de 12 meses da sua liberação em fábrica. 0 recebimento, o manuseio e a montagem de uma bateria seco-carregada devem ser feitos de acordo as recomendações de 1 .5. até 1 . 5. 5 sendo que, a verificação elétrica dos elementos (sequência correta de pólos positivos e negativos) deve ser feita visualmente. As baterias seco-carregadas Fulguris recebem em fábrica um disco de filme plástico flexível entre a tampa e válvula. Este filme plástico tem a função de evitar que a umidade entre livremente no elemento e junto ao oxigênio do ar, oxide a massa ativa da placa negativa. Esta vedação não é hermética motivo pelo qual, a pressão da atmosfera interna será a mesma da externa .As oscilações de temperatura dos elementos irão provocar trocas parciais da atmosfera interna e como consequência há oxidação lenta da massa negativa. Na ativação o disco plástico e a rolha de transporte são retirados e descartados.

O enchimento é feito com eletrólito de pureza conforme 1.4.9. e com densidade de 1,210 mais ou menos 0,005g/cm3 a 250C. A temperatura do ácido deve ser a do ambiente . Após medida a temperatura do eletrólito , se enche primeiro um elemento piloto, localizado no extremo de uma estante( maior facilidade de esfriamento) , até a marca do nível máximo e se acompanha a evolução da temperatura do eletrólito do elemento piloto em função do tempo, até a temperatura deixar de subir. Se a temperatura do eletrólito do elemento piloto superar os 450C deve ser esfriado mais o eletrólito e feita nova experiência em outro elemento piloto, até se conseguir que a temperatura do eletrólito no elemento não ultrapasse os 450C. Conseguida a condição de o eletrólito não ultrapassar os 450C se procede o enchimento do restante dos elementos. A elevação da temperatura do eletrólito se deve à reação do ácido sulfúrico com o óxido de chumbo, resultante da oxidação lenta da negativa durante a estocagem.

Em elementos que não sofreram oxidação, a elevação de temperatura é quase nula . A oxidação lenta da negativa não provoca um dano permanente.

Caso alguns elementos atinjam uma temperatura de mais de 350C depois do enchimento, deve-se esperar para que todos os elementos esfriem, até chegar aos 350C. Caso a temperatura não chegue aos 350C esperar uma hora depois do enchimento.

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No período de espera, se completa o volume do eletrólito para que todos os elementos fiquem com nível de eletrólito na marca máxima e se faz a leitura das tensões por elemento e por série, para verificar se todos os elementos foram montados com a polaridade correta (considerar que a tensão da série deve estar em torno de 2,05 vezes o número de elementos).

Depois do período de espera de no mínimo uma hora e no máximo 24 horas a bateria deve ser carregada de uma das seguintes maneiras: (a escolha da modalidade descarga dependerá do equipamento disponível)

- Corrente constante

de 0,05XC10 A: até todos os elementos apresentarem valores estabilizados de tensão e densidade em 3 leituras horárias seguidas. Esta carga demora normalmente de 5 a 16 horas, se durante a carga a temperatura do eletrólito superar os 450C, interromper a carga até a temperatura abaixar para menos de 450C.

- Tensão constante

de 2,6V por elemento e limitação de corrente em 0,1 X C10 A. Carregar até que a tensão de todos os elementos fique próxima de 2,6V e depois acompanhar de hora em hora a densidade corrigida pela temperatura até o seu valor ficar constante por pelo menos 3 horas em todos os elementos. Se durante a carga, a temperatura superar os 450C interromper a carga até a temperatura abaixar para menos de 400C.

Terminada a carga, verificar se todos os elementos apresentam uma densidade corrigida à 250C de 1,210 mais ou menos 0,010g/cm3, com nível de eletrólito próximo do nível máximo. Caso contrário, se procede a correção da densidade usando solução com densidade de até 1.400 g/cm, ou água destilada, os dois com pureza conforme 1.4.9. Na grande maioria dos casos em que se faz necessário uma correção da densidade, esta se apresenta alta e deve ser corrigida retirando uma parte do eletrólito, substituindo-opelo mesmo volume de água. Após cada correção a bateria é carregada da mesma maneira usada na recarga, para que o gaseio misture o eletrólito com água até homogeneizar a densidade. Quando todos os elementos mostrarem uma densidade de 1,210 ± 0,010 g/cm3 à 25°C a bateria pode ser colocada no regime de flutuação e entrar em operação normal. Excepcionalmente é necessário corrigir a densidade retirando parte do eletrólito e adicionando solução de densidade de até 1.400 g/cm3. Neste caso, será necessário esperar mais tempo pela homogeneização. 0 ácido mais denso adicionado tende a descer abaixo do nível inferior das placas ficando com o gaseio da carga.

Se for necessário que a bateria atinja a sua capacidade nominal no teste em campo, deve ser feito um pré-teste no regime de C5. Se a bateria já mostrar um tempo de descarga de 5 horas, recarregar e apresentar para teste. Se um elemento cair para 1, 75 V antes das 5 horas, continuar a descarga com I = 0,05 X C10 até um elemento cair para 1, 70V.

Recarregar a seguir comI = 0,1 X C10 A por um período de 15 horas ou com limitação de corrente em I = 0,1 X C10 A e limitação de tensão em 2,60V por elemento, por um período de 20 horas e fazer novo pré-teste. Repetir o procedimento até atingir a capacidade nominal. Se após 3 ciclos não for atingida a capacidade, contatar a Fulguris. Comunicar a

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Fulguris as as datas de ativação teste e entrada em operação, para a emissão do certificado de garantia. Enviar para à Fulguris os relatórios de teste e inspeção. Gravar na plaqueta a data da instalação.

1.6. INFORMAÇÕES GERAIS

RECOMENDAÇÕES PARA O LOCAL DE INSTALAÇÃO

O local de instalação deve:

- estar limpo e seco; - ser bem arejado ou ventilado, com ar sem vapores nocivos e com o mínimo de poeira; - ter iluminação, porém sem incidência direta dos raios solares nos elementos; - nível e densidade do eletrólito por elemento; - ter piso que suporte bem o peso das baterias e que não vibre;

A ventilação é fator de segurança, porque a sua falta permitiria que o hidrogênio liberado dos elementos se concentre e forme uma mistura explosiva com o ar. O teor máximo de hidrogênio deve ser de 4,0 % (em volume) qualquer região do local de instalação.

Para se conseguir uma ventilação eficiente, o fluxo de ar de ventilação deve variar uniformemente em todos os elementos da bateria.

A vazão de ar necessária para se evitar concentrações perigosas de hidrogênio é dada pela formula exposta na Norma alemã VDE 510:

FÓRMULA: Q = 0,458 x 25 x I x N x S

Onde:

Q = quantidade de ar que deve ser retirado da sala em litros por hora.

0,458 = quantidade de hidrogênio em litros, por hora, produzido por um elemento

chumbo ácido, novo plenamente carregado, ao nível do mar (760 mm-Hg), a 25oC,

recebendo uma corrente de 1 ampére.

25 = fator de diluição do hidrogênio

I = corrente de carga em ampéres, durante gaseificação

N = número de elementos da bateria

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S = fator de segurança que, segundo a Norma VDE 510, deve ser de 5 para instalações

estacionárias

Multiplicando-se os fatores constantes da fórmula, temos uma fórmula simplificada:

Q = 0,458 x 25 x 5 x I x N > Q= 57,25 x I x N

Como regra geral, nos locais destinados ao trabalho humano, para se obter o mínimo de

conforto, o ar é totalmente trocado três ou quatro vezes por hora.

Este procedimento por si só assegura uma margem segura contra o acúmulo de

Hidrogênio, que ao ultrapassar 4% de concentração do volume de ar da sala, apresenta

perigo de explosão na presença de uma eventual faísca ou chama.

SIMULAÇÃO

Considerar:

Bateria chumbo -ácida com 60 elementos de capacidade nominal de 75Ah/10h (C10 =

75Ah).

Dimensões da sala: C= 6m x L= 5m x A= 3m (pé direito)

1. Volume da sala: 6x5x3= 90m3

2. Volume ocupado pela bateria e estante: 9m3

3. Volume livre da sala: (VL)= 90 -9 = 81 m3

4. Volume crítico de Hidrogênio: 4% de 81m3 = 3,24 m3

5. Máxima corrente de carga: 0,10C10 = 7,5 ampéres

6. Volume de Hidrogênio despreendido por um elemento chumbo-ácido, plenamente

carregado, a 25oC e tensão de flutuação de 2,20Vpe e corrente de carga de 1 Ampér =

0,458 L / H.

7. Quantidade de Hidrogênio produzido pela bateria: 0,458 x 7,5 x 60 = 0,2061 m3 / h

8. Tempo de saturação ambiental da sala (Ts) = 3,24 m3 / 0,2061 m3/h = 15,725 horas

9. Coeficiente de renovação do ar por hora (Qr) = Fator de segurança (Fs) / Tempo de

A vazão de ar correspondente saturação (Ts) = 5 / 15,72 = 0,31

10. Quantidade de ar que deve ser retirada da sala: Q= VL x Qr = 81 x 0,31 = 25,11 m3 /

h.

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a correntes de recarga maiores do que a de flutuação deve ser mantida pelo menos

durante 1 hora, após o fim da recarga, podendo depois cair para a vazão correspondente

à recarga em flutuação.

Newpower Sistemas de Energia S/A Fabricante baterias Marca Fulguris

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