Contexto
É muito comum que os usuários ignorem a complexidade da Gestão de Bateria e as tratem como simples ativos, gerando dois problemas técnico-financeiros:
Trocar bateria antes da hora, gerando gastos desnecessários
Não trocar bateria na hora, gerando falta de confiabilidade
Vamos entender primeiro algumas condições de contorno práticas que existem:
1) É tecnicamente PROIBIDO realizar a troca de apenas uma bateria de um banco. Sob risco de incêndio por desequilíbrio de carga.
A substituição deve contemplar TODAS as baterias de um banco, incluindo os bancos em paralelo, se estes estiverem no mesmo barramento.
2) O prazo de entrega é usualmente longo (meses!), principalmente para aplicações UPS onde deve-se garantir que todas as baterias sejam do mesmo lote, mesmo sendo em grande quantidade!
Final da Vida útil
Definição
A norma IEEE Std 485 define que a bateria de chumbo chega no final da sua vida útil quando ela atinge 80% da sua capacidade.
Inclusive, é por isso que se usa Fator de Envelhecimento de 1,25 quando se quer dimensionar a bateria para o FINAL DA SUA VIDA ÚTIL!
1,25 * 0.8 = 1
É importante perceber que a bateria não perde sua capacidade de forma linear, mas sim de forma acelerada! Portanto, ela vai reduzindo sua capacidade cada vez mais rapidamente!
Na prática
A definição é um bom ponto de partida, mas ela acaba ignorando a grande dificuldade prática de realizar essa medição em campo. Afinal, depois da instalação, dificilmente se consegue realizar testes com carga controlada.
Alternativamente, o que é feito é medir a Resistência Interna de todas as baterias. O que também tem sua dificuldade, mas é muito mais fácil de ser feito.
Nota-se, que a Resistência Interna sozinha é um dado incompleto, mas ao unir essa informação com a Tensão, Condição de Carga e Temperatura pode-se entender a saúde de cada bateria. Essa análise se torna ainda mais completa ao se controlar o histórico dos parâmetros de cada elemento.
É especialmente útil manter registro da Resistência Interna com ênfase em três momentos:
• Estado da Instalação (+0%) [Valor de Base]
• Estado de alerta (+30%)
• Estado de alarme (+50%)
Vale lembrar que a resistência interna é um parâmetro que depende da tensão e condição de carga, portanto, para fazer algum sentido, precisa ser medido com o banco de bateria completamente carregado! Assim, é comum forçar uma definição alternativa em que o final da vida útil acontece quando a bateria ultrapassa em +50% o seu valor base.
Também é importante saber que o método para medição de resistência interna não é padronizado entre os diversos fabricantes de instrumentos de medição! Trazendo resultados diferentes quando se utiliza instrumentos diferentes. Isso significa que as medições só podem ser corretamente comparadas quando feitas por equipamentos de um mesmo fabricante.
Teste de Descarga
Não tem jeito e não tem como fugir. O teste de descarga profunda precisa ser feito no mínimo uma vez ao ano.
Também é altamente recomendado se fazer testes de descarga leve algumas vezes ao ano.
Esses testes são ainda mais necessários se o banco não está sendo regularmente ciclado por quedas de energia na entrada.
É interessante pensar que “idealmente” um banco de bateria funciona como um seguro, esperamos que esteja disponível, e torcemos para nunca utilizar, mas se for necessário, precisamos ter certeza de que ele esteja funcional!
É comum que baterias velhas apresentem parâmetros bons quando aparentemente estão carregadas, mas rapidamente desestabilizem quando estão em processo de descarga, isso precisa ser observado.
Essa desestabilização NÃO acontece de uma hora para a outra. Ela vai evoluindo aos poucos. Vamos fazer um paralelo com a bateria de um celular:
Se você usa o celular todos os dias, com descarga e recarga. Você naturalmente sabe sobre a saúde da sua bateria. Você até consegue acompanhar a queda da capacidade da bateria ao longo do tempo e perceber que algum momento a autonomia não é mais suficiente e precisa trocar.
Mas se você deixar um celular parado por meses (mesmo se você deixasse carregando), você confiaria de tentar ligar ele só depois de sair de casa? Claro que não! Você estaria completamente no escuro sobre a saúde da bateria, sem segurança nenhuma!
Para um UPS é muito parecido, a bateria está lá. Mas como saber se está funcionando se eu não uso? A diferença é que para UPS é uma situação muito mais crítica!
ATENÇÃO: O teste de descarga precisa ser feito de forma segura. Jamais desconectar a entrada do UPS da rede para testar a bateria! Muitos UPSs modernos já possuem a tecnologia de teste de bateria SEM DESLIGAMENTO DA ENTRADA. O que mantém a entrada em Stand-by para que em uma eventual falha de bateria, o retificador volte a atuar, sem prejuízos a carga. Além disso, os testes de bateria possuem sim os seus riscos, principalmente se nunca foram realizados anteriormente! Mas é melhor correr o risco com a equipe técnica preparada para agir, do que ser pegos completamente desprevenidos em um momento de contingência.
Vida Útil no Datasheet
Essa parte é triste: A vida útil nos datasheets de bateria consideram as condições perfeitas, portanto, são sempre muito superiores a prática.
A principal diferença, é que no Datasheet, se considera que a tensão da bateria se manterá precisamente na tensão de flutuação especificada (usualmente 13.6V para uma bateria de 12V). Mas na prática, quando colocamos baterias em série, a divisão de tensão não acontece de maneira uniforme.
Sistemas BMS
Uma estratégia para garantir melhor evolução das suas baterias ao longo do tempo, são sistemas BMS (Battery Monitoring System).
Os modelos mais simples permitem acompanhar as medições dos principais parâmetros ao longo do tempo. Isso já simplifica a manutenção e permite tomar certas ações corretivas de maneira controlada.
Já os modelos mais completos, além de possuir o monitoramento, também fazem a Equalização de Tensão (ou Balanceamento de Tensão), trazendo a bateria para condições mais próximas ao Datasheet.
ATENÇÃO: Sistemas com Monitoramento e Equalização – mas de baixa qualidade – podem gerar o efeito oposto, e estragar a bateria mais rapidamente!
O que NÃO fazer
O jeito mais comum de jogar dinheiro fora em Gestão de Baterias é:
“Trocamos nossas baterias a cada X anos por política da empresa”
Essa gestão por calendário é extremamente ultrapassada e extremamente ineficiente. Usar a mesma régua para todos os bancos de bateria sem usar critérios técnicos cria dois erros complementares:
• Trocar quando não precisa
• Não trocar quando precisa
Sem contar que quando cai a energia e a bateria não segura a carga, se torna necessária uma compra emergencial e acaba saindo muito caro!
O que fazer
Deve-se fazer um planejamento técnico! Baseado nos relatórios de manutenção das baterias, com acompanhamento por engenheiro qualificado!
Existem ainda várias estratégias de otimização que podem ser feitas nesse momento:
– Redimensionamento do banco de baterias para nova situação de carga
– Diluição das compras em múltiplas Substituições Parcial (apenas para sistemas com Barramentos DC independentes)
– Assumir certos riscos, a depender da situação atual de redundância.
Conclusão
As baterias devem ser substituídas quando os seus parâmetros técnicos indicarem a necessidade de troca, e não por uma gestão de calendário.
A Gestão de Bateria, no que diz respeito a sua substituição, é uma tarefa de caráter técnico e, portanto, deve ser feita com rigor técnico.
Ignorar esse fato é jogar muito dinheiro fora ao mesmo tempo que não se garante a segurança da sua instalação elétrica.
