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NBR 14197 de 04/2017: os requisitos para os acumuladores chumbo-ácido estacionários ventilados

Como devem ser feitas a operação e a manutenção preventiva dos equipamentos? Quais os valores da queda de tensão nas interligações? Qual a concentração máxima permitida na água destilada e/ou deionizada? Quais os ensaios de tipo devem ser realizados para a avaliação do produto? Essas questões estão sendo mostradas no texto sobre os acumuladores chumbo-ácido estacionários ventilados.

26/04/2017 - Equipe Target

Acumulador chumbo-ácido estacionário ventilado

A NBR 14197 de 04/2017 - Acumulador chumbo-ácido estacionário ventilado — Especificação especifica os requisitos para acumuladores chumbo-ácidos estacionários ventilados, para regime de baixa, média e alta intensidades de descarga, utilizados como fonte de energia elétrica, bem como estabelece requisitos para a realização de ensaios de tipo, de rotina e de comissionamento. Os procedimentos de ensaios referentes aos requisitos aqui especificados são apresentados na NBR 14199.

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Como devem ser feitas a operação e a manutenção preventiva dos equipamentos?

Quais os valores da queda de tensão nas interligações?

Qual a concentração máxima permitida na água destilada e/ou deionizada?

Quais os ensaios de tipo devem ser realizados para a avaliação do produto?

Os acumuladores devem apresentar vida útil projetada, conforme algumas especificações. Por exemplo, a vida útil projetada para os acumuladores de alta e média intensidades de descarga deve ser superior a 12 anos, em regime de flutuação, com temperatura de operação de 25 °C. A vida útil projetada para os acumuladores de baixa intensidade de descarga deve ser superior a sete anos, com temperatura de operação de 25 °C. Em função do regime de descarga, os acumuladores chumbo-ácidos estacionários ventilados são classificados como de baixa intensidade de descarga (B): corresponde a tempos de descarga maiores que 20 h a 120 h, até a tensão final de 1,85 Vpe, à temperatura de referência de 25 °C, aplicados a sistemas fotovoltaicos; média intensidade de descarga (M): corresponde a tempos de descarga maiores que 1 h a 20 h, até a tensão final de 1,75 Vpe, à temperatura de referência de 25 °C, aplicados a sistemas de energia em corrente contínua; alta intensidade de descarga (A) : corresponde a tempos de descarga iguais ou menores do que 1 h, até a tensão final de 1,60 Vpe, à temperatura de referência de 25 °C, aplicados a sistemas nobreak.

Os materiais que compõem os acumuladores devem apresentar algumas características. O material básico dos acumuladores deve ser composto de chumbo puro ou ligas de chumbo, que devem apresentar pureza de grau extra e todos os materiais empregados na fabricação dos acumuladores devem ter características de qualidade nunca inferiores às indicadas nesta norma, devendo corresponder àquelas declaradas pelo fabricante, de modo a garantir o perfeito funcionamento durante sua vida útil. Já as matérias-primas adquiridas, a serem incorporadas a estes acumuladores, devem ter suas características técnicas devidamente verificadas pelo controle de qualidade do fabricante, mediante ensaios ou por intermédio de certificados emitidos por laboratórios credenciados, aceitos por ambas as partes (fornecedor e comprador) e todos os materiais poliméricos utilizados devem ser inertes em relação ao eletrólito, devendo apresentar estabilidade química frente ao ácido e/ou material ativo e estabilidade dimensional frente à variação de temperatura.

Para tampa e vaso, a permeabilidade deve ser compatível com a temperatura e com a umidade relativa do ambiente do local de instalação, no tempo de vida útil projetado para o acumulador e os separadores devem apresentar estabilidade química frente ao ácido e material ativo, bem como estabilidade dimensional frente à variação de temperatura. O filtro de segurança e a tampa devem possuir resistência mecânica, de modo a não permitir deformações ou trincas durante a vida útil projetada, de forma a suportar a pressão, em condições normais de operação, e evitar vazamento do eletrólito. Os filtros de segurança devem ser de material inerte e resistente ao eletrólito, devendo permitir a liberação de gases e impedir a entrada de faíscas e impurezas no interior do acumulador e as junções tampa/vaso e tampa/polo devem manter suas propriedades de vedação frente ao eletrólito e às variações da temperatura de operação do acumulador durante a vida útil projetada.

O eletrólito deve ser composto essencialmente de solução de ácido sulfúrico em água deionizada e/ou destilada e a densidade nominal do eletrólito de um elemento plenamente carregado, na temperatura de 25 °C e com o nível do eletrólito na indicação de máximo, deve atender aos valores indicados a seguir: para o regime de alta intensidade de descarga, a densidade nominal do eletrólito de um elemento plenamente carregado, à temperatura de 25 °C e com o nível do eletrólito na indicação de máximo, deve ser de 1,250 g/cm³ ± 0,010 g/cm³; para o regime de média intensidade de descarga, a densidade nominal do eletrólito de um elemento plenamente carregado, à temperatura de 25 °C e com o nível do eletrólito na indicação de máximo, deve ser de 1,210 g/cm³ ± 0,010 g/cm³; para o regime de baixa intensidade de descarga, a densidade nominal do eletrólito de um elemento plenamente carregado, à temperatura de 25 °C, e com o nível do eletrólito na indicação de máximo, deve ser de 1,300 g/cm³ ± 0,010 g/cm³.

Os acumuladores devem prover meios para realizar a medição da densidade do eletrólito e a reposição de água sem a necessidade de retirada do filtro de segurança e o eletrólito deve apresentar-se límpido e livre de elementos estranhos em suspensão, e as impurezas devem atender ao especificado na Tabela 1 (disponível na norma). A indicação dos níveis máximo e mínimo do eletrólito deve ser gravada ou afixada nos vasos de modo indelével e as interligações, as porcas, os parafusos e as arruelas devem ser protegidos contra a oxidação do meio ambiente. As interligações entre elementos ou monoblocos e entre filas devem possuir proteção contra curto-circuito por meio de revestimento termocontrátil.

Os polos e as barras coletoras devem ser soldados de forma a não propiciar trincas ou bolhas na região de solda que possam comprometer o desempenho do acumulador e os acumuladores não podem apresentar qualquer componente utilizado previamente em outros acumuladores. O chumbo reciclado pode ser utilizado somente na fabricação das barras coletoras, dos polos e grade. Os acumuladores devem ter suas grades compostas de chumbo puro ou ligas de chumbo.

Além disso, o acumulador deve também atender a algumas características e requisitos. Deve apresentar, no primeiro ciclo de descarga, uma capacidade real mínima igual a 100 % da capacidade nominal indicada pelo fabricante, o filtro de segurança deve ser de material inerte e resistente ao eletrólito, permitindo a liberação de gases, impedindo a entrada de impurezas e faíscas no interior do acumulador, e deve possuir um dispositivo antiexplosão, e os elementos ou monoblocos não podem apresentar vazamento de gás e/ou eletrólito, bem como danos à sua integridade física, quando submetidos a uma pressão positiva de 7 kPa (0,07 kgf/cm²), durante 1 min.

As placas devem estar livres de quebras, rachaduras, empenamentos, rebarbas ou outros defeitos que possam provocar curto-circuito ou afetar o desempenho do elemento ou monobloco durante sua operação e as tampas devem ser de material plástico com resistência suficiente para evitar fraturas e empenamentos, e devem ser seladas ao vaso para evitar vazamento de eletrólito. Nos acumuladores de alta intensidade de descarga, as interligações entre elementos ou monoblocos adjacentes na mesma fila ou entre filas da mesma estante ou gabinete quando submetidas uma corrente de descarga correspondente ao tempo de 15 min, devem ser dimensionadas para não ultrapassar as seguintes quedas de tensão: 15 mV, para elementos ou monoblocos adjacentes, na mesma fila e 50 mV, para elementos ou monoblocos adjacentes, entre filas.

O acumulador deve ser projetado e fabricado de forma a atender alguns requisitos. As placas devem estar livres de quebras, rachaduras, empenamentos, rebarbas e outros defeitos que possam afetar o desempenho do acumulador durante a sua vida útil e o projeto dos acumuladores deve ser tal que, ao longo de sua vida útil, os efeitos da corrosão dos polos e das placas não prejudiquem seu desempenho além do especificado. Os polos e as barras coletoras devem ser soldados de forma a não propiciar trincas ou bolhas na região de solda que possam comprometer o desempenho do acumulador e as interligações entre os acumuladores devem ser dimensionadas de modo a atender à Tabela 1.

O filtro de segurança deve possuir porosidade suficiente para permitir uma vazão adequada dos gases, impedindo o aumento da pressão interna, e deve possuir dispositivo que impeça a entrada de faíscas no interior do elemento ou monobloco. O acumulador deve ser projetado para operar com melhor desempenho à temperatura de referência, 25 °C (ambiente) e deve ser projetado para operar na faixa de temperatura ambiente de pelo menos 0 °C a 45 °C Já o vaso deve ser transparente, para permitir a total visualização de seu interior e a indicação dos níveis máximo e mínimo do eletrólito deve ser gravada/afixada de forma indelével.

No fundo do vaso, deve haver espaço suficiente para a sedimentação do material ativo desprendido, de modo a evitar o contato entre o sedimento depositado e as placas e a camada de sedimentação inicial (bateria nova) não pode ser superior a 1 mm. O acumulador deve ser projetado para operar com uma corrente de ondulação máxima (ripple) de 2 A (RMS) para cada 100 Ah da capacidade nominal (C10) sem redução de sua vida útil. Igualmente, os acumuladores devem ser projetados para suportar os esforços existentes durante seu transporte e manuseio e todas as características construtivas (dimensões e peso) dos elementos ou monoblocos devem corresponder ao indicado no manual técnico, atendendo às seguintes tolerâncias: dimensões: admite-se uma tolerância de no máximo 5 mm, em comprimento, largura e altura (com e sem os polos); peso: admite-se uma tolerância de ± 4 %.

O ambiente de operação do acumulador deve atender aos seguintes requisitos: a temperatura do ambiente de operação do acumulador deve estar entre 0 °C e + 45 °C, sendo 25 °C a temperatura de referência; acima da temperatura de 25 °C, deve haver redução da vida útil, devendo o fabricante indicar, no manual técnico, o porcentual de redução em função do acréscimo de temperatura; a umidade relativa do ar do local de instalação do acumulador deve estar entre 10 % e 95 %, sem condensação; quanto à altitude do local de instalação, devem ser observadas as restrições contidas no manual técnico; dentro das condições ambientais citadas nos itens anteriores, o acumulador deve manter sua integridade estrutural e não apresentar vazamentos e/ou deformações; recomenda-se que os elementos ou monoblocos não sejam instalados em ambiente compartilhado com equipamentos de telecomunicações, devido à emissão de gases ácidos, que pode causar corrosão em suas partes metálicas; o local de instalação dos acumuladores não pode ser hermeticamente fechado, devendo possuir mecanismos que assegurem ventilação para prevenir acúmulo de gás especificado, evitando os riscos de explosão; a troca de ar no ambiente de instalação dos acumuladores deve garantir níveis de hidrogênio abaixo de 3,8 % do volume livre; os acumuladores devem ser instalados em local protegido da incidência direta de raios solares, fontes de calor e intempéries, não podendo apresentar variação de temperatura igual ou superior a 3 °C entre os elementos.

FONTE: Equipe Target

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