aplicação : apagão, a solução

Escolha dos aparelhos e dimensionamento

As funções carregadora e inversora são complementares : o carregador recebe corrente alternada 110Vca e a transforma em corrente contínua 12 Vcc ( para falar somente das tensões as mais usadas), enquanto o inversor recebe corrente contínua 12 Vcc e a transforma em corrente alternada 110Vca. Como uma função se torna ativa somente quando a outra está inoperante, é tentador unir as duas funções no mesmo aparelho e usar o quanto puder os mesmos circuitos ora num sentido ora no sentido inverso. Adicionando-se a chave de transferência rápida e os circuitos próprios para cada função, chegamos a um aparelho único e compacto, de fácil instalação e completamente automático, chamado inversor/carregador.

Existem inversor/carregadores para todo tipo de aplicações. Podemos separar dois grupos : os inversor/carregadores de onda senóidal e os de onda semi-senóidal. Os primeiros serão preferen- cialmente escolhidos nos casos da alimentação da cargas muito sensíveis tais como em teleco-municações, satélites, aeronáutica, etc., ou em comunidades, fábricas, hospitais, laboratórios, etc. onde pode haver aparelhos que não suportem a onda semi-senóidal. Para usos domésticos e profissionais em geral, a onda semi-senóidal é muito bem tolerada e apresenta a vantagem de preços bem mais em conta que a onda senóidal pura.

A escolha do inversor/carregador depende essencialmente da potência requerida pelos aparelhos que serão ligados ao sistema EnergiaAutônoma Anti-apagão. Já a capacidade do banco de baterias dependerá não somente da potência dos aparelhos a serem alimentados mas também da maior duração estimada do apagão.

Exemplo 1 : num supermercado, é necessário manter funcionando durante os apagões uma linha de 8 caixas registradoras. Uma caixa registradora de supermercado vem com periféricos tais como monitor, impressora, balança e leitores de códigos de barras e de cartões bancários. O consumo médio de um desses conjuntos pode ser avaliado em 150 W. Estima-se que o apagão o mais demorado não duraria mais que 3 horas e que o intervalo o mais curto entre 2 apagões seria 5 horas.

Cálculo da potência do inversor : considerando o consumo de uma caixa 150 W, 8 caixas consumirão 1200 W. Tomando em conta o fator de potência admissível de 0,8, a potência da função "inversor" do inversor/carregador não deverá ser inferior a 1500 VA.

Cálculo do banco de baterias : as baterias deverão fornecer 1200 W durante 3 horas, seja 3600 Wh, ou na unidade usual para baterias (3600Wh : 12V =) 300Ah. Admitindo que não descarregamos as baterias em mais que 33%* a capacidade nominal do banco de baterias deverá ser 300Ah x 3 = 900 Ah, seja 4 ou 5  baterias de 200Ah.

Avaliação do carregador : a energia de 300Ah consumida durante o apagão deve ser reposta nas baterias em 5 horas, tempo mínimo estimado entre 2 apagões. A função "carregador" do inversor/carregador deverá gerar uma corrente de carga de (300 Ah : 5h =) 60A.

Escolha do inversor/carregador : no catálogo da MBT, somente 1 inversor/carregador de onda semi-senóidal responde aos requisitos definidos acima, o XANTREX DR 1512 ( ou DR 1524 para uma instalação 24V ) que tem uma potência de 1500VA e uma corrente de carga de 70A.

*valor bastante conservador. No caso de apagões pouco freqüentes, pode-se considerar descargas até 70%, tendo como efeito reduzir a quantidade de baterias

Exemplo 2 : consideramos as mesmas 8 caixas registradoras com o mesmo apagão de duração máxima de 3 horas mas com intervalos entre apagões superiores a 24 horas.

A potência requerida da função "inversor" será a mesma que no exemplo 1 e o banco de baterias também não mudará. A diferença é que teremos muito mais tempo para carregar as baterias : a potência da função "carregador" não precisará ser tão grande e poderemos escolher um inversor/carregador mais barato. Dois modelos podem satisfazer esses novos requisitos : o XANTREX CR 1512 ( ou CR 1524 para instalações 24V ) e o GR-SAVAGE Pró2000. O primeiro carrega com 40A, o segundo com 12A ( sob 36V; equivalente a 36A sob 12V ). Em ambos os casos, o tempo de recarga será de 10 a 12 horas.

Exemplo 3 : consideramos de novo as 8 caixas registradoras numa região onde os apagões são freqüentes mas não duram mais que 20 minutos.

A potência da função "inversor" do inversor/carregador ficará a mesma já que depende somente do número de caixas. A corrente de carga dependerá do modelo escolhido, seja 40A

para o CR 1512 ou 36A para o Pró2000 ( equivalente sob 12V ). O que vai mudar é o banco de baterias.

Cálculo do banco de baterias : desta vez, as baterias deverão fornecer 1200 W durante somente 20 minutos, seja (1200Wh : 3 =) 400Wh, ou na unidade usual para baterias (400Wh : 12V =) 33Ah. Aplicando a regra dos 33%, a capacidade nominal do banco de baterias deverá ser 33Ah x 3 = 100 Ah. Uma bateria de 100Ah bastaria mas, por causa da forte corrente de carga, é melhor escolher uma bateria de 150 a 200Ah ( 3 baterias de 100Ah para 36V no caso do Pró2000 ).

Qual será o tempo mínimo necessário entre dois apagões para o sistema se tornar novamente operacional ? De 1 a 2 horas, tempo suficiente para carregar os 33Ah consumidos.

Nota : os cálculos acima não passam de uma aproximação ; têm como fim mostrar a influência de cada elemento de um sistema EnergiaAutônoma Anti-apagão e para tanto foram simplifi-cados. Para fazer uma avaliação mais perto da realidade, é necessário introduzir os rendimentos do inversor (0,85) e das baterias ( 0,8 ) além de uma margem de erro.

Conclusão e recomendações

Os exemplos anteriores mostram que cada situação deve ser examinada cuidadosamente em termos de potência e tempo para não errar na escolha do inversor/carregador. Errar na estimativa da capacidade do banco de baterias não inviabilizará o sistema : é sempre possível acrescentar mais baterias ao banco. Todavia, embora superestimar o banco de bateria não trazer inconveniente, o excesso traria uma elevação dos custos desnecessária.

Para a qualidade e a longevidade do sistema EnergiaAutônoma Anti-apagão, a escolha do tipo de bateria é importante : deve ser o tipo "descarga semi-profunda" ( ou "ciclável"). O tipo "tracionária" também convém. Baterias automotivas devem ser evitadas, pois em casos de apagões freqüentes se estragarão mais rapidamente, especialmente se forem subdimensionadas ( para descargas > 50% ) para economizar no investimento inicial. A título de comparação, uma bateria ciclável pode agüentar até 600 ciclos de 33% enquanto uma bateria automotiva de mesma capacidade agüentará somente 60 ciclos. A quantidade de ciclos possíveis diminui quando a profundidade das descargas aumenta. Numa instalação corretamente projetada, a vida útil das baterias não deveria ser inferior a 3 anos. Qualquer erro na especificação do banco - tipo ou capacidade - pode gerar despesas inúteis.

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