Nesse artigo da Sinergica, vamos nos limitar a analisar as baterias VRLA (Valve Regulated Lead Acid), que são as baterias mais comumente utilizadas em sistemas UPS.
Apesar deste artigo compreender vários dos principais parâmetros para projetar um banco de bateria, ele não tem o objetivo de exaurir o tema.
Para simplificar, vamos definir que:
PROJETAR é “definir o escopo”, usualmente feito pela equipe de engenharia do usuário.
DIMENSIONAR é “escolher uma solução que atende o escopo”, usualmente feito pelo fornecedor.
MENSURAR é “realizar a medição real em campo”, usualmente feito pela equipe de manutenção.
PROJETANDO O BANCO DE BATERIAS…
Obviamente, as baterias precisam ter sinergia com o sistema UPS. Portanto, antes de escolher a bateria, o UPS precisa estar definido. Para contornar essa questão, é muito comum que a compra dos UPS venha acompanhada do banco de baterias, pois obriga que o dimensionamento do UPS com a bateria de ambos esteja casado.
Cada equipamento UPS pode trabalhar com uma quantidade diferente de elementos em série, quanto maior o número de elementos em série, maior é a tensão, logo menor a corrente e maior a eficiência.
Certamente as limitantes dadas pelo próprio UPS, para projetar o banco de baterias deve-se considerar Potência Ativa, Tempo, Redundância e Fatores
Potência Ativa da Carga:
Portanto, considere a potência ativa da carga [kW] (ou potência aparente [kVA] multiplicado pelo Fator de Potência [1]) + perdas do booster-inversor do UPS + perdas da instalação (transformadores de saída e condutores)
PCarga kW= S CargakVA*fpInstalação
PBanco de Baterias kW= PCarga kWInversor
Autonomia (Tempo):
Autonomia não deve ser pensada como “tempo que o UPS vai segurar a carga antes de desligar”, mas sim como o “tempo que o UPS precisa segurar a carga para manter a segurança elétrica da instalação”, o que pode significar desligamento programado ou entrada do gerador. Apesar dos UPSs possuírem proteção contra descarga profunda de bateria, nas condições ideais de operação, a descarga profunda não deve ser atingida.
Assim, deve-se escolher a autonomia, em sinergia com o restante da instalação elétrica, recomendamos essas condições:
A: Para instalações com geradores “confiáveis”
B: Para instalações com geradores “não confiáveis” – é tempo suficiente para intervir e iniciar processo de desligamento programado
C: Para instalações sem geradores – é tempo suficiente para intervir e iniciar processo de desligamento programado
Redundância:
Compatível com o UPS, idealmente deve ser do tipo N+1.
Evitar paralelar bancos de bateria no mesmo barramento DC, pois compromete a redundância.
Utilizar estratégias com barramentos DC independentes.
Em hipótese nenhuma utilizar mais de 4 bancos de bateria no mesmo barramento DC, pelo alto risco de retroalimentação de falhas e consequentes incêndios.
Fator de Envelhecimento:
O projeto pode ser feito considerando que a autonomia deve atender o banco no início da vida útil ou considerar que deve atender no final da vida útil.
Por definição, uma bateria entra em fim de vida útil quando chega a 80% da sua capacidade, assim, para considerar o dimensionamento para o final da vida útil, deve-se utilizar um fator de 1.25 sobre o valor da potência.
Cuidado para não sobredimensionar!
Fator de Projeto:
Ao se considerar que a carga pode aumentar no futuro, pode-se considerar um fator para um crescimento de carga sobre o valor da potência ativa para compensar a ampliação.
Cuidado para não sobredimensionar!
Ao fim, deve-se poder escrever a autonomia do banco de bateria utilizando a nomenclatura da Sinergica para Bancos de bateria:
XX min @ ZxYY kW (fenv, fproj)
10min @ 50kW
Leia-se 10min para 50kW (sem redundância, sem fatores)
15min @ (2+1)x25kW
Leia-se: 15min para (2×25)kW+25kW (redundância 2+1, sem fatores)
15min @ 50kW N+1 (FPROJ=1.1)
Leia-se: 15min para 50kW (com redundância N+1, e fator de projeto de 1.1)
Recomenda-se fortemente que essas informações estejam evidenciadas no unifilar, ou na placa do próprio banco de baterias.
