Dimensionamento do conjunto de baterias
Autor: Felipe Martins | Publicado: 2013-05-24T22:14:00-07:00



Tipo:
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;Para definir o tipo da bateria se deve levar em conta, em primeiro lugar, a aplicação em que a mesma será utilizada. No caso do meu projeto é uma aplicação de ciclagem, onde a bateria está submetida, com alguma frequência, a ciclos de carga e descarga. Dentro desse grupo, existem as bateria tracionárias, utilizadas em tração elétrica (empilhadeiras elétricas, carros elétricos, etc.) e estacionárias, utilizadas para armazenar energia não convencional (energia solar ou eólica). Uma das principais diferenças entre as duas é a resistência à vibração.
Obs: Baterias automotivas, chumbo ácido, não servem para tal função, pois&nbsp;são projetadas para utilização em sistemas de ignição de veículos automotores. Esta condição lhe impõe descargas elevadas de corrente em períodos de tempo da ordem de 10 a 20 segundos. Elas&nbsp;não ser descarregadas mais que 5% de sua capacidade total. Uma descarga profunda pode danificar rapidamente este tipo de bateria. Há também baterias de íon-lítio que, sem dúvida, são as melhores, pois possuem uma grande capacidade de armazenamento, são muito leves e suportam mais ciclos, contudo o seu preço ainda é muito alto.&nbsp;

Capacidade nominal (Ah):
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;É a capacidade definida em condições&nbsp;estabelecidas de temperatura ambiente, duração de descarga e tensão final.&nbsp;O valor de capacidade está indicado em Ah(amperes hora) referido a uma duração de descarga. Ex:100Ah em 10hs.&nbsp;Esse valor indica o valor total da corrente que a bateria ira fornecer em um determinado tempo.
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Para calcular a capacidade para um determinado sistema, deve-se consultar as tabelas ou curvas de descargas oferecidas pelos fabricantes para determinar o tempo durante o qual se pode obter a corrente requerida, pois&nbsp;uma bateria tende a uma capacidade diferente da capacidade nominal se o regime da corrente de descarga escolhido não for o nominal. Para calcular com a corrente de descarga nominal, faça o seguinte calculo:

Capacidade Nominal (Ah)


Corrente Nominal (I)


Tempo de descarga (T)


Ah = I*T


Ex: Bateria de 33Ah conectada a uma carga com corrente constante
de 6A =&gt; 33/6 = 5,5h OU 5:30h para uma descarga&nbsp;total.


Fatores que diminuem o tempo de vida da bateria:


&nbsp; &nbsp; &nbsp; 1. &nbsp;Profundidade de Descarga

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;Quanto maior for a profundidade de descarga da bateria, maior será a quantidade de deterioração e desagregação do material ativo das placas dos elementos. Uma descarga mais profunda resulta também em uma corrente proporcionalmente maior do carregador, que resulte por sua vez em sobrecarregar e que resulte por sua vez em sobrecarregar e em uma corrosão mais severa da placa positiva. No geral, quanto mais profunda a descarga, mais baixo o número dos ciclos que uma bateria pode atender. Por exemplo, na profundidade de 50% da descarga, uma bateria tracionária pode dar aproximadamente 2000 ciclos, mas na profundidade de 80% da descarga, somente 1500 ciclos podem se esperar.
&nbsp; &nbsp; &nbsp; 2. &nbsp;Corrente de Descarga
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;Quanto mais elevada for a corrente de descarga da bateria, maior será a quantidade de&nbsp;deterioração e desagregação do material ativo das placas dos elementos. Por exemplo, uma&nbsp;bateria descarregada em regime de 30 minutos dura aproximadamente 70% de uma bateria&nbsp;similar descarregada em regime de cinco horas. A corrente de descarga aplicada para cada regime de operação não deve ultrapassar os valores especificados pelo fabricante, o não cumprimento causará redução do tempo de vida da bateria.
&nbsp; &nbsp; &nbsp; 3. &nbsp;Corrente de Recarga
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;Quando o valor da corrente é mais elevado, a temperatura do eletrólito aumentará, ocasionando &nbsp;corrosão e desagregação do material ativo das placas positivas. Estes fatores encurtarão basicamente a vida útil da bateria. As baterias devem ser recarregadas com 10% a mais dos ampere-hora consumido durante o ciclo de descarga. A corrente inicial deve ser entre 18 a 20% da capacidade nominal da bateria, sendomelhor aplicada quando a bateria estiver com temperatura abaixo de 35ºC. A corrente final deve ser entre 3 a 5% da capacidade nominal da bateria, dependendo do tempo de vida da bateria, sendo melhor aplicada quando a bateria estiver com temperatura abaixo de 35ºC.
&nbsp; &nbsp; &nbsp; 4. &nbsp;Temperatura de operação
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;A temperatura pode influenciar tanto no rendimento como na vida útil da bateria. Consulte o manual do fabricante para saber a temperatura de operação.




Pratica:
&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;&nbsp;Bom, no meu projeto, a corrente do sistema irá variar, com auxílio do controlador, de 40A a 10A, porem, em média, a corrente ficar em torno de 25A. Como não pretendo gastar muito nesse projeto, vou escolher baterias de gel. Baterias de gel não são tão apropriada para esse tipo de aplicação, pois não possuem boa resistência à vibrações e operam com correntes de carga e descarga menores que as tracionárias, mas possuí um ótimo custo-benefício para pequenos projetos.http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-482834783-bateria-gel-vrla-33ah12v-no-break-sistemas-d-seguranca-etc-_JM

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Com duas baterias dessa em paralelo e considerando que a profundidade da descarga seja de 70%, a autonomia da bike será de, aproximadamente:

Obs: Como foi dito acima, 33Ah é a capacidade nominal. Como a corrente de operação de cada bateria será &nbsp;em torno de 10A, essa capacidade irá diminuir. Não levei isso em conta no calculo a seguir, pois não encontrei o datasheet dela na internet.

Capacidade: 66*0,7= 46,2 Ah ou aprox. 45 Ah
C=I*t =&gt; 45Ah = 25A * t =&gt; t= 1,8h ou aprox. 1 hora e 50 minutos.
Considerando que a velocidade média da bike será de 20 Km/h, ela percorrerá cerca de&nbsp;36 Km.
Peso do conjunto de baterias =&nbsp;26 Kg
Preço do conjunto =&nbsp;400,00R$



&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Outra opção seria comprar bateria 14 baterias UP1270 com um total de 392,00R$ e coloca-las em paralelo. Peso do conjunto de baterias 30Kg.



http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-485648938-bateria-7ah12v-alarme-brinquedo-cerca-eletrica-nobreak-_JM



&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; Dessa forma ficaria: 20A/14 = 1,4A por bateria. Segundo o datasheet dela, com uma corrente de descarga de 1A a capacidade diminui para 5,3 Ah.



5,3*14 = 74 Ah
Profundidade da descarga até 70% =&gt; 74*0,7 = 51 Ah
Autonomia: C=I*t =&gt; 51Ah = 25A * t =&gt; t= 2 hs
Distância média:&nbsp;40 Km
Peso do conjunto de baterias =&nbsp;30 Kg
Preço do conjunto =&nbsp;398,00R$