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Os acumuladores chumbo-ácidos estacionários regulados por válvula

Qual a concentração máxima permitida na água destilada e/ou deionizada? Qual é o impacto do estresse térmico a 55ºC ou 60ºC? Quais são os ensaios de rotina e de comissionamento? Como deve ser feito a preparação para os ensaios elétricos de tipo? Como deve ser executado o ensaio de retenção de carga durante o armazenamento? Qual o objetivo do ensaio de corrente de curto-circuito e resistência interna cc? Essas questões estão sendo mostradas no texto sobre os acumuladores chumbo-ácidos estacionários regulados por válvula.

11/07/2018 - Equipe Target

NBR 14204 de 06/2018 e NBR 14205 de 06/2018: as normas para os acumuladores chumbo-ácidos estacionários regulados por válvula

A NBR 14204 de 06/2018 - Acumulador chumbo-ácido estacionário regulado por válvula - Especificação específica os requisitos para acumuladores chumbo-ácidos estacionários regulados por válvula, para regime de média intensidade de descarga, utilizados como fonte de energia elétrica, bem como estabelece os 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 14205.

A NBR 14205 de 06/2018 - Acumulador chumbo-ácido estacionário regulado por válvula - Método de ensaio especifica os requisitos para a execução dos ensaios em acumuladores chumbo-ácidos estacionários regulados por válvula, utilizados como fonte de energia elétrica, especificados na NBR 14204. Estabelece os procedimentos aplicados à realização de ensaios de tipo, rotina e comissionamento.

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

Qual é o impacto do estresse térmico a 55ºC ou 60ºC?

Quais são os ensaios de rotina e de comissionamento?

Como deve ser feita a preparação para os ensaios elétricos de tipo?

Como deve ser executado o ensaio de retenção de carga durante o armazenamento?

Qual o objetivo do ensaio de corrente de curto-circuito e resistência interna cc?

A classificação dos acumuladores, pela vida útil projetada, é apresentada na tabela abaixo.

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A característica principal de um elemento ou monobloco é a sua capacidade de armazenar energia. Esta capacidade, expressa em ampères-hora (Ah) ou watts-hora (Wh), varia com a condição de uso (corrente de descarga ou potência de descarga, tensão final de descarga e temperatura). O material básico dos acumuladores deve ser composto de chumbo puro ou ligas de chumbo.

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 a sua vida útil projetada. As matérias-primas adquiridas, a serem incorporadas a estes acumuladores, devem ter suas características técnicas devidamente verificadas pelo controle da qualidade do fabricante, mediante ensaios ou por intermédio de certificados emitidos por laboratórios credenciados, aceitos pelo fornecedor e comprador.

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 a tampa e vaso, a permeabilidade deve ser compatível com a temperatura e umidade relativa do ambiente do local de instalação, no tempo de vida útil projetado para o acumulador. Os separadores devem apresentar estabilidade química frente ao ácido e/ou material ativo e estabilidade dimensional frente à variação de temperatura.

O vaso 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 interna, em condições normais de operação. As válvulas devem ser de material inerte e resistente ao eletrólito. Os acumuladores devem possuir dispositivo de proteção contra a propagação de faíscas do ambiente para o interior do vaso.

As junções tampa/vaso e tampa/polo, independentemente do processo utilizado em sua obtenção, devem manter suas propriedades adesivas 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 imobilizado no acumulador pela utilização de agente gelificante, ou absorvido nos separadores, ou ainda a combinação destes.

Para o projeto e fabricação, 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 projetada. O projeto dos acumuladores deve ser tal que, ao longo de sua vida útil, os efeitos previstos da corrosão dos polos e da expansão das placas não prejudiquem seu desempenho além do especificado. Os polos e as barras coletoras devem ser unidos de forma a não propiciar trincas ou bolhas na região de junção que possam comprometer o desempenho do acumulador.

Os acumuladores devem apresentar integridade, de modo a não permitir vazamento de eletrólito. Em condições normais de operação, as válvulas reguladoras devem ser capazes de aliviar a pressão interna gerada pelos gases formados durante os processos de flutuação ou carga, de forma a evitar a ocorrência de deformações ou outros danos ao acumulador, devendo, também, impedir a entrada de gases ou impurezas no seu interior. Após normalizada à pressão interna, ela deve retornar à sua condição original. O valor da pressão de abertura da válvula deve ser informado pelo fabricante.

Após o pleno estabelecimento do ciclo de oxigênio, a eficiência de recombinação de um elemento ou monobloco deve ser no mínimo 98 % em regime de flutuação, em plena carga, nas condições de temperatura a 25 °C e pressão de 101,3 kPa. O acumulador deve ser projetado para operar com melhor desempenho à temperatura de referência de 25 °C (ambiente). O acumulador deve ser projetado para operar na faixa de temperatura ambiente de 10 °C a 40 °C.

O acumulador deve ser projetado para minimizar os riscos de ocorrência da avalanche térmica. O acumulador deve ser projetado para suportar, sem degradação da sua vida útil, um componente ca (corrente alternada) de tensão de ondulação (ripple) até 1 % (RMS) da tensão de flutuação e em corrente a 2 A (RMS) para cada 100 Ah da capacidade nominal (C10). Valores superiores podem reduzir a vida útil projetada do acumulador.

A temperatura de referência para o projeto de vida útil de um acumulador é de 25 °C. A vida útil projetada em regime de flutuação para cada tipo de acumulador é apresentada na tabela acima. A vida útil da bateria é reduzida pelo aumento da temperatura de operação. Normalmente, é observado que, a cada 10 °C de aumento da temperatura em relação à temperatura de referência, a vida útil da bateria é reduzida em 50 %.

Considera-se final de vida útil de um acumulador quando sua capacidade atinge o valor de 80 % de sua capacidade nominal. O acumulador, após descarga no regime de C10, até a tensão de 1,75 V por elemento ou, no caso de monoblocos, 1,75 V vezes o número de elementos que compõem o monobloco, deve ser recarregado na tensão de flutuação recomendada pelo fabricante, e a corrente deve ser limitada ao valor correspondente a 0,2 C10, por um período de 24 h.

Após este período o acumulador deve ser descarregado em regime nominal e apresentar no mínimo 90 % de sua capacidade real em regime nominal. O acumulador, após descarga no regime de C10, até a tensão de 1,75 V por elemento ou, no caso de monoblocos, 1,75 V vezes o número de elementos que compõem o monobloco, deve ser recarregado na tensão de flutuação recomendada pelo fabricante, e a corrente deve ser limitada ao valor correspondente a 0,2 C10, por um período de 168 h.

Após este período, o acumulador deve ser descarregado em regime nominal e apresentar no mínimo 98 % de sua capacidade real em regime nominal. Para avaliação da autodescarga (retenção de carga durante o armazenamento), o tempo de armazenamento para um elemento chumbo-ácido regulado por válvula deve ser de 180 dias, à temperatura de 25 °C. Após este período, a capacidade remanescente obtida após a descarga não pode ser menor que 70% da capacidade obtida nas condições nominais.

Em relação à durabilidade frente aos ciclos de carga e descarga, o acumulador, quando submetido à verificação do número de ciclos de carga e descarga nas condições de ensaio, deve suportar no mínimo 240 ciclos para os acumuladores da Classe A, 200 ciclos para os da Classe B, 150 ciclos para os da Classe C e 50 ciclos para os da Classe D. Após os elementos ou monoblocos serem submetidos aos ciclos, sua capacidade não pode ser inferior a 80 % da capacidade especificada Crt.

Para a execução dos ensaios especificados nesta norma, devem estar disponíveis, conforme os requisitos do ensaio a ser realizado, no mínimo os instrumentos e equipamentos listados a seguir. Voltímetro e amperímetro com classe de exatidão igual ou superior a 0,5 %, preferencialmente digitais, com resolução mínima de três algarismos significativos na leitura, em escala compatível com os valores a serem medidos. Se analógicos, a medida deve ser feita sempre no terço superior da escala e a resistência do voltímetro deve ser superior a 10 kΩ/V.

Termômetro, com ponta para medida em superfície, escala de 0 °C a 100 °C e resolução igual ou superior a 0,5 °C; derivador (shunt) com classe de exatidão igual ou superior a 0,5 % de seu valor nominal, com corrente nominal situada entre 100% e 200% da corrente de ensaio; paquímetro com leitura de 0,05 mm e escala mínima de 150 mm; escala de aço com resolução de 1 mm e comprimento total de 1 000 mm; cronômetro com resolução melhor ou igual a 1 s.

Também deve estar disponível vidraria de laboratório (pipetas, balões, béqueres e provetas), com capacidade compatível com o volume a medir e/ou conter, do tipo Classe A da ASTM E438; equipamentos para análise química com características de resposta compatíveis com os níveis de concentração dos elementos ou substâncias analisadas e identificação dos materiais poliméricos; balança para conferência da massa dos acumuladores; registrador com escala compatível para ser utilizado com derivador (shunt) para os regimes dos ensaios a serem realizados; cargas (eletrônicas ou resistivas) compatíveis com os regimes de descarga a serem realizados e com dispositivo para ajuste fino da corrente.

Um retificador com capacidade compatível com os regimes de carga especificados, devendo ser de tensão constante e permitindo ajuste da limitação de corrente. O retificador deve apresentar regulação estática na tensão de saída superior ou igual a ± 1 %, ondulação (ripple) em tensão menor que 1 % (RMS) da tensão de flutuação e em corrente a 5 A (valor eficaz – RMS) para cada 100 Ah da capacidade nominal (C10). Uma câmara climática programável que permita no mínimo variação térmica entre 0 °C e 50 °C, com resolução de 1,0 °C.

Deve ter também um dispositivo composto de gás comprimido, ar ou nitrogênio, filtros para retenção de água e óleo e manômetro de dois estágios para medir pressão de saída até 50 kPa (0,5 kgf/cm2), com exatidão de ± 0,5 kPa (0,005 kgf/cm2) ou melhor. A tubulação utilizada deve estar isenta de umidade condensada. Para a realização de ensaios de tipo, em função das características próprias de cada ensaio, o número de elementos a ser utilizado deve atender ao determinado.

A amostra deve ser composta de 26 elementos ou 20 monoblocos, devendo ser dividida em sete grupos, da seguinte forma: Grupo 1 – Seis elementos ou três monoblocos; Grupo 2 – Três elementos ou três monoblocos; Grupo 3 – Três elementos ou três monoblocos; Grupo 4 – Três elementos ou três monoblocos; Grupo 5 – Seis elementos ou três monoblocos; Grupo 6 – Três elementos ou três monoblocos; Grupo 7 – Dois elementos ou dois monoblocos, dois vasos, duas tampas e três válvulas.

Para efeito dos ensaios elétricos dentro de cada grupo, os elementos dos grupos 1, 2, 3, 4, 5 e 6 devem ser associados em série. Os elementos do grupo 5 devem ser dispostos em duas filas de três elementos ou arranjo similar para o caso de monoblocos, de modo a ser utilizada uma interligação entre filas.

Os ensaios a serem realizados nos elementos pertencentes aos grupos 1 a 7 devem estar de acordo com a distribuição e a sequência definida na tabela abaixo. Os ensaios elétricos devem ser iniciados no máximo três meses após o fornecimento dos elementos pelo fabricante, devendo ser seguida a sequência predeterminada, sem prejuízo à continuidade dos ensaios.

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Para a inspeção visual, verificar se o aspecto geral dos elementos ou monoblocos corresponde ao indicado no manual técnico do fabricante. Verificar se cada elemento ou monobloco e a placa de identificação da bateria contêm no mínimo as informações requeridas pela NBR 14204:2018, 5.5.1, 5.5.2 e 5.5.3. Deve-se proceder às seguintes verificações. A montagem correta dos polos; havendo furos nos polos para conexão das interligações por meio de parafusos, verificar se eles estão localizados de forma a permitir o perfeito alinhamento das barras de interligação e se são compatíveis com os parafusos a serem utilizados; se o vaso apresenta-se limpo, uniforme quanto à cor, sem rebarbas, sem trincas ou quebras, sem riscos grosseiros nas laterais e sem bolhas; se a tampa apresenta-se limpa, uniforme quanto à cor, sem rebarbas, sem trincas ou quebras, sem riscos grosseiros e sem sinais de queima.

Quando da possibilidade de montagem dos elementos fora de módulos metálicos, verificar se o vaso, quando exposto a uma superfície plana, permanece nivelado; se há uniformidade e continuidade na selagem da junção tampa/vaso; ausência de vazamento de eletrólito em qualquer ponto da junção tampa/vaso, tampa/polo e tampa/válvula; se o acabamento superficial das interligações, parafusos e porcas é adequado e uniforme. Constatada qualquer não conformidade, o fabricante deve ser notificado quanto à ocorrência, optando pela correção ou substituição da amostra. Não sendo feita a correção ou a substituição da amostra, este ensaio deve ser encerrado.

FONTE: Equipe Target

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