aplicação : alimentar um frigobar a partir de baterias
Hoje em dia, é difícil abrir mão de um refrigerador ( ... "geladeira" ). Se tornou um elemento de conforto quase indispensável, uma necessidade. Mas como fazer quando não há uma tomada de rede por perto, caso do veículo rodoviário, do barco, do sítio isolado, etc. ? Vem a idéia : já que o rádio funciona numa bateria, por que não um frigobar ? A idéia é boa mas a sua implementação não é tão simples assim pois o consumo do frigobar é muito maior que o do rádio e, portanto, requer mais recursos. Vamos explicar.
Como vamos ligar o frigobar à bateria ?
Não dá para conectar os cabos do frigobar diretamente nos bornes da bateria. O refrigerador simplesmente não funciona. Tudo mundo sabe que um refrigerador doméstico (elétrico) se liga numa tomada de rede, respeitando a tensão da rede - 110 ou 220Vca -, e também a gente sabe que a corrente de rede não é a mesma que a de uma bateria : a primeira é alternada enquanto a segunda é contínua. As tensões também são diferentes : 12Vcc para a bateria, 110 ou 220Vca para a rede. Há uma incompatibilidade entre as duas correntes. A solução é instalar um aparelho entre a bateria e o frigobar, que transformasse a corrente contínua da bateria em corrente alternada própria para acionar o frigobar. Esse aparelho se chama "inversor". Teremos o seguinte esquema :
Fig. 1
Será que isso bastasse ? Infelizmente não. Nessa ilustração é óbvio que o frigobar funcionará até esgotar a carga da bateria. Chegado nesse ponto, será necessário carregar a bateria.
Com a fig.1 é também fácil perceber que maior a carga da bateria, mais tempo passará antes de ter que carregar. Esse tempo é chamado autonomia. Aí aparece o interesse do sistema : com um banco de baterias inicialmente bem carregadas e convenientemente dimensionadas, o frigobar pode funcionar o tempo que quisermos ( 8 horas, 1 dia...).
Como carregar a bateria ?
Uma bateria não passa de um reservatório de energia. Deve ser considerada como o tanque do seu carro : quando vazio, deve ser reabastecido. Para o tanque, se procura um posto de gasolina, para a bateria se procura uma fonte de energia, com esse diferencial que deveremos usar um aparelho intermediário chamado carregador, que transforma a corrente 110Vca em corrente contínua 12V própria para carregar a bateria. Desempenha o papel inverso do... inversor.
Quais são as fontes de energia adequadas e facilmente disponíveis para encher uma bateria ?
· para um veículo que pode pernoitar numa garagem, num camping, num posto de gasolina, a fonte privilegiada será a rede pública. Será também perfeitamente viável para um barco que pode atracar num píer de marina quase todas as noites.
· quando não há acesso à rede, para um barco em alto mar por exemplo, a única saída é o gerador.
· para o sítio isolado, a solução pode ser o gerador ou a energia solar.
· e o alternador ? para veículos e barcos que circulam bastante, seria ( e é ) a solução ideal mas não pode ser qualquer tipo de alternador. É bom lembrar que um alternador automotivo comum pouco serve para carregar ; está estudado para manter a carga da bateria ( em torno de 65% da carga nominal ). Andando, o alternador, convenientemente dimensionado, impedirá que a bateria se esvaziasse mas demoraria dias para recuperar a carga consumida numa parada. O consumo ficando maior que a reposição da carga, logo o frigobar pararia. A solução é um regulador/carregador tipo XAR da XANTREX.
No caso do gerador, a pergunta pode ser : por que essa complicação toda do inversor+bateria +carregador se afinal voltamos a alimentar o frigobar com uma corrente 110V enquanto uma corrente 110V sai diretamente do gerador ? É que para manter o refrigerador funcionando, o gerador deveria girar o tempo todo, gerando barulho e poluição ; além do mais, os gastos com combustível e manutenção seriam bem maiores que o consumo do frigobar pois não dá para ajustar a potência de saída do gerador exatamente ao regime de funcionamento do frigobar. Por conseguinte, é muito mais econômico - e confortável - ligar um gerador durante 3 ou 4 horas/dia para carregar baterias, entre outros fins, e deixar o frigobar funcionar nas baterias o resto do dia.
A potência do carregador dependerá da fonte disponível e do tempo de carga possível. Por exemplo, para o mesmo banco de baterias, o carregador deverá ser 2 vezes mais potente quando alimentado durante 4 horas por um gerador que quando alimentado durante 8 horas pela rede.
Como funciona um frigobar ( ou qualquer máquina de frio doméstica ) ?
Um refrigerador doméstico funciona o tempo todo porém de modo descontinuo. O coração do sistema de refrigeração é o compressor hermético que entra em operação somente 1/3 do tempo, aproximadamente. O liga/desliga é comandado por um termostato que abra o circuito de comando (desliga o compressor ) numa temperatura determinada no interior do refrigerador e o fecha ( liga o compressor ) quando a temperatura subir até um valor determinado. A seqüência ativo/ocioso depende de vários fatores, sendo o principal a isolação térmica do refrigerador. Melhor a isolação, menor o desperdício do frio e mais demorada a subida da temperatura até o valor no qual o termostato religará o compressor.
Exemplo : no nosso frigobar de teste - vazio -, na posição 5, o compressor funciona durante 6 minutos e fica parado durante 11 minutos. A temperatura no interior, medida na prateleira interna, varia entre 0 e 1ºC.
O compressor hermético não passa de um motor elétrico monofásico de indução comum que, como tal, precisa de uma forte corrente para dar a partida, usualmente entre 6 e 10 vezes a corrente nominal. Essa chamada de corrente não dura mais que uma fração de segundo mas o sistema de alimentação não pode a ignorar. A potência das redes urbanas é tamanha que esse pico passa totalmente despercebido mas para um inversor, de potência necessariamente limitada, a potência do pico de partida se torna o fator decisivo da escolha do mesmo.
Exemplo : o compressor do nosso frigobar de teste tem a potência de 68W. É a potência de funcionamento contínuo. Se ligar o frigobar num inversor de 150W, deveria funcionar. Portanto não é isso que acontece : o frigobar tenta dar a partida mas logo o inversor se desliga por sobrecarga ( entende-se um inversor de boa qualidade, outro queima imediatamente ). Após várias tentativas com inversores de potências crescentes, o frigobar afinal entra em funcionamento normal com um inversor de potência acima de 700W. O pico de partida que medimos era em torno e 600W.
Frisamos que o pico de partida acontece a cada ciclo ativo/ocioso, seja, no caso do nosso frigobar, de 3 a 4 vezes por hora.
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