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Niclas Wetterstrand - Gerente de programa Megger Suécia

As instalações de baterias de reserva fornecem eletricidade aos principais elementos dos sistemas de geração, transmissão e distribuição de energia, como disjuntores e relés de proteção, computadores, painéis de controle e equipamentos de telecomunicações, quando outras fontes de energia falham. As baterias podem fornecer energia instantaneamente, seja diretamente como CC ou por meio de um inversor como CA, garantindo, assim, que os sistemas críticos continuem a operar até que os geradores de emergência estejam prontos para assumir o controle ou que o fornecimento principal de eletricidade seja restaurado

Em algumas situações, as baterias também podem ser necessárias para oferecer suporte à “capacidade de black start” (capacidade de reinício autônomo do sistema elétrico após um apagão, sem depender da rede de transmissão externa) de uma usina. Essa capacidade é disponibilizada para usinas selecionadas, permitindo que retomem a operação após um apagão nacional sem depender da rede externa de transmissão de energia. Uma vez que as usinas com capacidade de black start tenham reiniciado suas operações, elas podem fornecer energia para outras usinas, permitindo que também retomem suas atividades. Portanto, a capacidade de black start é essencial para a segurança do fornecimento de energia do país.

Dado o papel fundamental das baterias, é essencial que os sistemas de baterias sejam planejados, instalados e monitorados em conformidade com as normas relevantes, como a Norma Europeia EN 50272-2, correspondente à Norma Alemã VDE0510. A capacidade da bateria deve ser calculada com base no número de cargas que necessitam de energia da bateria e na quantidade de energia exigida por cada uma. Os operadores das usinas devem também fornecer evidências de que os sistemas de energia de emergência podem sustentar as funções essenciais em caso de emergência.

Capacidade da bateria

Uma bateria deve ser capaz de fornecer eletricidade continuamente por um período de tempo especificado. Essa capacidade é definida como sua capacidade nominal e é calculada multiplicando a corrente fornecida pelo tempo, com o resultado expresso em ampère-hora (Ah). Os fabricantes de baterias especificam a capacidade nominal de seus produtos, mas isso nem sempre corresponde à realidade. Mesmo quando são novas, por exemplo, as baterias devem ser carregadas por um tempo antes de atingirem sua capacidade máxima. Além disso, ao longo da vida útil da bateria, sua capacidade tende a diminuir significativamente com o envelhecimento, até chegar ao ponto em que não consegue mais fornecer energia pelo período originalmente previsto.

Em condições favoráveis, uma bateria pode ter uma vida útil de até 20 anos, mas isso é mais uma exceção do que uma regra. As baterias armazenam energia por meio de processos químicos, e a eficiência dessas reações pode se deteriorar rapidamente se a bateria não for gerenciada e mantida adequadamente. Carga insuficiente, níveis de carga desiguais, parafusos de fixação ou conexões internas corroídos, temperaturas ambientes desfavoráveis e ventilação ruim podem reduzir rápida e drasticamente a vida útil de uma bateria. 

Além disso, é importante lembrar que uma bateria é composta de várias células conectadas em série. Uma única célula defeituosa pode impedir o funcionamento correto de toda a bateria, podendo até mesmo desligar uma instalação inteira, deixar um distrito inteiro sem energia ou interromper processos industriais. A eficiência de uma instalação de baterias depende da sua célula mais fraca.

O teste de capacidade 

Uma bateria pode ser testada de várias maneiras. Por exemplo, é possível medir a tensão das células com um voltímetro ou avaliar a impedância interna de cada célula. Também é possível medir a densidade específica e a temperatura do eletrólito. No entanto, nenhuma dessas medições permite tirar conclusões totalmente confiáveis sobre a capacidade da instalação como um todo, e é por isso que o teste de descarga, também conhecido como teste de capacidade, é tão importante. 

O novo TORKEL 900 da Megger integra os mais recentes avanços em testes de descarga. Basicamente, trata-se de um resistor de carga, mas um resistor de carga inteligente e controlado eletronicamente, capaz, por exemplo, de garantir que a corrente de descarga permaneça constante ao longo de um teste de capacidade. Como alternativa, o instrumento pode ser configurado para fornecimento de energia constante durante todo o teste ou para resistência de carga constante. Se em algum momento for impossível manter as condições especificadas, o teste será interrompido imediatamente.

É fácil conectar o conjunto de teste TORKEL à bateria

Simulação da resistência de carga

Os testes de capacidade geralmente exigem que a bateria forneça uma corrente de descarga constante ao longo de todo o teste. Isso é obtido carregando toda a bateria com uma resistência, simulada pelo conjunto de teste. Com os equipamentos de teste TORKEL, caso um único aparelho não consiga fornecer uma corrente de descarga suficientemente alta, é possível conectar unidades de teste ou módulos de carga adicionais. Dessa forma, até mesmo as correntes de descarga mais elevadas podem ser suportadas.

Unidades adicionais de teste TORKEL ou módulos de carga podem ser conectados para aumentar a capacidade de descarga.

Ao realizar um teste de descarga, é possível determinar se a bateria é capaz de fornecer energia continuamente durante o período necessário, que geralmente é de várias horas. Um problema prático é que a tensão da bateria diminui continuamente durante o teste, o que significa que a energia fornecida pela bateria também diminui. Em muitos casos, é desejável que a energia fornecida permaneça constante durante todo o teste e, para garantir isso, o conjunto de teste pode ser configurado para ajustar continuamente a resistência da carga.

O conjunto de teste também monitora a tensão da bateria durante todo o teste, para garantir que ela não caia abaixo da tensão de ponto final especificada pelo fabricante da bateria. Se a tensão do ponto final for atingida, o teste será automaticamente encerrado. Isso é importante porque uma descarga adicional pode danificar a bateria.

Ao final do teste de capacidade, é possível afirmar, com um alto grau de confiança, se a instalação da bateria está funcionando de acordo com as especificações do fabricante e se ela é capaz de atender aos requisitos da aplicação na qual está sendo utilizada.

O sistema de registrador de dados BVM pode ser conectado a cada célula de forma simples e rápida usando uma braçadeira

Monitoramento da tensão da bateria

Como já mencionado, uma instalação de bateria depende da sua célula mais fraca, mas até agora tem sido difícil avaliar a condição das células individuais. Isso significa que pode haver células fracas na bateria que estão apenas conseguindo realizar seu trabalho, mas que em breve precisarão ser substituídas. O sistema BVM da Megger torna possível identificar essas células. Trata-se de um registrador de dados que monitora e registra a tensão terminal de cada célula individual durante o teste de capacidade. O sistema BVM utiliza braçadeiras, permitindo que as conexões sejam feitas de forma rápida e fácil em cada célula.

Ao usar o sistema BVM em conjunto com um equipamento de teste TORKEL, as tensões das células individuais podem ser registradas durante todo o processo de descarga

Se a curva que registra a tensão de uma célula mostrar qualquer atividade incomum, a célula crítica é imediatamente identificada e avaliada. O teste de capacidade é interrompido imediatamente se alguma célula atingir o ponto em que poderia potencialmente explodir. O sistema BVM também determina rapidamente se vale a pena realizar um teste de capacidade longo. Se células individuais apresentarem atividade incomum logo no início de um teste de capacidade, não há valor em prosseguir, pois os resultados do teste não serão significativos. O sistema BVM, em conjunto com o equipamento de teste TORKEL, também monitora o processo de recarga quando a bateria é reconectada ao retificador de carga após a realização do teste de capacidade. Isso garante que o carregamento seja feito corretamente.

Proteção da equipe de teste 

O sistema BVM tem outra função muito importante: Ele protege a equipe de teste contra perigos graves, pois não é necessário entrar na sala de baterias enquanto o teste de capacidade está sendo realizado. As células de uma bateria têm uma densidade de energia muito alta, razão pela qual podem, sob certas condições, explodir. Se isso ocorrer, as células podem voar pela sala de baterias como balas mortais. Uma célula prestes a explodir não dá nenhum aviso prévio – não solta fumaça, não produz faísca, não faz barulho e não tem cheiro. Sem o BVM, a equipe de teste precisaria entrar na sala de baterias durante o teste e verificar a tensão terminal de cada célula, expondo-se ao risco de explosão.

Explosões devastadoras de células de bateria não são incomuns 

Quais são as novidades?

O novo TORKEL 900 da Megger oferece diversas vantagens em relação ao seu antecessor, o TORKEL 800. Mas, assim como o TORKEL 800, ele pode ser utilizado de forma totalmente independente. Todos os resultados dos testes são armazenados no dispositivo e podem ser usados para comparações com testes posteriores ou com dados de instalações de baterias estruturalmente semelhantes. Isso facilita muito a identificação de tendências adversas e anomalias. Todos os principais resultados são salvos em tempo real e apresentados como curvas de descarga.

O novo TORKEL 900 foi lançado em 2017   

Os testes regulares de capacidade são a maneira mais confiável de determinar a condição de uma instalação de bateria, mas também podem ser complicados. Portanto, as seguintes rotinas de manutenção são recomendadas para verificar o status da bateria entre os testes de descarga: 

Realizar preferencialmente uma vez por mês:

• Inspeção visual dos níveis de eletrólito nas baterias de chumbo-ácido e dos sulcos e níveis nas baterias de NiCd
• Verificação visual de conexões corroídas
• Verificações da ventilação e da temperatura ambiente

Verificar preferencialmente duas vezes por ano:

• Tensão geral da bateria 
• Tensão das células e do bloco
• Corrente de carga no estado carregado para reconhecer fugas térmicas
• Corrente e tensão CA sobrepostas
• Gravidade específica do ácido nas células (não é possível para baterias de chumbo seladas)
• Temperatura do ácido nas células (não é possível para baterias de chumbo seladas)
• Impedância (medição comparativa)
• Teste de função de carga (30–60 min) com carga original 

Verificar preferencialmente uma vez por ano:

• Conexões dos parafusos 
• Teste automático da bateria, no qual é observada uma queda na tensão CC na cadeia de baterias

O pior momento possível para descobrir um problema em uma bateria de reserva é quando ela é acionada para fornecer suporte durante uma queda de energia. Mas, conforme explicado neste artigo, esse cenário de pesadelo pode ser evitado com um bom gerenciamento da bateria e testes regulares. E, com os equipamentos de teste mais recentes, essas tarefas são muito menos onerosas do que costumavam ser.

Para obter mais informações sobre a série TORKEL900, clique aqui.

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Para obter informações sobre as unidades de carga adicional TXL, clique aqui