Depoimento

sobre baterias >> por skipperj05@yahoo.com.br

A partir do meu interesse em adquirir um motorhome (estou altamente inclinado a que seja um Karmann Mobil Safari) tenho participado de foruns de debates de proprietários de motorhome e venho notando que um assunto recorrente tem sido a desagradável obrigatoriedade de deixar o motor ligado em altas rotações por longo tempo, para carregar as baterias, bem como a baixa durabilidade das mesmas, não raro pifando as baterias quando se mais precisa delas, ou seja, quando o motorhome está em uma praia, longe de uma fonte de alimentação de energia elétrica; outra queixa recorrente é a paralização de ventiladores e climatizadores durante a noite, não raro danificando o aparelho irremediavelmente, acordando o campista “molhado de suor”. Sem querer ser dono da verdade, mas apenas contribuir para o entendimento do problema e o debate em torno das soluções, gostaria de compartilhar minha experiência de velejador, que quando ancorado em uma praia distante, passa pelos mesmos dissabores ao tentar manter um mínimo de confortos domésticos baseado apenas na energia elétrica fornecida por acumuladores (baterias), e apontar as soluções usadas por alguns “skippers” (capitães de embarcações). Preliminarmente temos que entender que ao utilizarmos baterias automotivas precisamos saber para o que foram projetadas, e nos rendermos às limitações do projeto e adaptá-lo ao nosso tipo particular de utilização. Em um automóvel ou caminhão o consumo de energia elétrica se dá geralmente quando o mesmo está em movimento, portanto com o motor ligado. Assim, a bateria serve apenas para dar a partida no motor, depois assumindo quase totalmente o gerador (no caso, um alternador). As baterias automotivas comuns, de chumbo e fluido ácido, só precisam ser capazes de liberar rapidamente uma grande quantidade de energia, mas por pouco tempo, processo conhecido como CCA (Cold Cranking Ampéres). Por exemplo, um motor de arranque que necessite de 500 A por segundo para girar, consome em 3 segundos 1.500 A. Porém, tranformando em horas (já que a capacidade é medida em A.h), isso representa 0,41 A.h, o que para uma bateria comum de 100 A.h é totalmente desprezível, carga que o alternador, uma vez ligado o motor, reporá em alguns segundos. O alternador carrega a bateria com uma voltagem um pouco superior à da bateria, normalmente 14 volts, sempre passando por um regulador de voltagem de modo a evitar seu carregamento a uma razão incompatível com sua capacidade. Mas num motorhome, o motor fica grandes períodos parado, sofrendo a bateria autodescarga sem receber carga do alternador, ou, quando sendo utilizado, a bateria (ou baterias) suportam todo o consumo (rádios,toca-fitas, lâmpadas, geladeira, climatizadores, etc.) sem o auxílio do alternador, levando o safarista a ter que manter o motor ligado por longos períodos de tempo apenas para recarga da(s) bateria (s). As baterias automotivas, apesar de servirem para dar a partida ao motor, não são indicadas para alimentar a rede elétrica do motorhome, pois só admitem que sua carga seja consumida até no máximo 20%. As recomendáveis neste caso são as chamadas “Deep Cycle”, que admitem a perda de até 80% da carga. A cada descarga/carga da bateria, os elementos básicos que formam a placa de um acumulador (à base de chumbo e óxido de chumbo) acabam se decompondo e se depositando no fundo da caixa, sob a forma de partículas. Esta reação é inevitável e portanto, a vida útil de uma bateria deste tipo depende tanto do número de ciclos de descarga quanto da profundidade deles. Assim,o melhor é optarmos por baterias cicláveis (ou de ciclo longo), que são especialmente projetadas para tolerar repetidas descargas com mínimo desgaste interno porque possuem, entre outros arranjos, placas mais espessas. A capacidade das baterias é expressa em ampéres-hora, ou seja, a possibilidade de fornecer uma determinada corrente durante um determinado tempo. O tempo de descarga é limitado pela baixa da voltagem de descarga até um valor mínimo denominado voltagem de fim de descarga, geralmente de 1,75 volts por elemento da bateria. Portanto, quando nossas baterias automotivas chegam ao limite de 20% de descarga, a tensão elétrica começa a diminuir vagarosamente, dos 12 volts iniciais até zero, sendo que muitos aparelhos não funcionam ou são danificados quando submetidos a tensões abaixo de 11,8 volts. DIMENSIONAMENTO DO BANCO DE BATERIAS As Safaris eram fornecidas com duas baterias de 54 e 36 ampéres-hora, perfazendo portanto 90 A.h, o que devia ser suficiente para o limitado uso de aparelhos elétricos da época. Mas modernamente diversos outros aparelhos são usados, alguns até eletrodomésticos usando 115 volts com inversores, de forma que devemos então redimensionar nosso banco de baterias. Ao projetar o banco de baterias do motorhome, é preciso levar em conta o consumo total de energia. Para se chegar à capacidade que este reservatório de energia deve ter, primeiro é necessário saber o quanto cada equipamento elétrico do motorhome gasta em A.h e somar tudo. Existe uma relação entre resistência, intensidade e voltagem, definida pela Lei de Ohm que se define como R(Ohms) = V (volts) / I (ampéres), bem como a potência de qualquer aparelho é definida em Watts (W) e calculada pela multiplicação da intensidade (em ampéres) pela voltagem tensão em Volts. Por exemplo, se um determinado aparelho é submetido a uma tensão de 100 volts e a intensidade da corrente é de 5 ampéres, sua potência será de 500 Watts. Mas as indústrias geralmente só indicam em seus aparelhos a potência e a voltagem de uso, pelo que para sabermos o consumo em ampéres devemos calcular. Por exemplo,o liquidificador aqui de casa tem uma potência de 350 Watts, e como a tensão é de 115 volts, temos que 350 = A x 115, ou, A = 350/115 = 3 ampéres. A primeira coisa que devemos saber, é que raramente as baterias se recarregam a 100% de sua carga nominal, ficando na maioria dos casos em 80%. A isto acrescenta-se o fator da tensão (voltagem), que só se mantém até certo limite de descarga, restringindo-se a utilização da bateria ciclável a 50% de sua capacidade. Assim, a carga útil máxima que se recomenda extrair de uma bateria de 100 A.h é de 30%. A seguir fornecemos o consumo de alguns itens, para facilitar o cálculo: Tabela de Consumo para instalação 12 V (em ampéres-hora) Luzes de cabine (incandescentes) 1 a 4 Luzes de cabine (fluorescentes) 0,7 a 1,8 Refrigerador 5 a 7 Ventilador 1 Toca-fitas 1 CHECAGEM E REDIMENSIONAMENTO DA FIAÇÃO Outro detalhe importante é que qualquer fio esquenta quando por ele passa uma corrente elétrica (como regra geral, tal aquecimento só será aceitável se pudermos segurar o fio e suportarmos normalmente tal aquecimento) , sendo tal resistência tanto maior quanto maior for a distância entre a bateria e o aparelho, devendo portanto serem usados fios na espessura recomendada (e sempre fios flexíveis, NUNCA os rígidos). Fios de espessura menores às indicadas nas distâncias fonte/carga (ou seja, entre a bateria e o aparelho) ocasionam uma queda de voltagem que pode não ser suficiente para acionar o aparelho, ou até danificá- lo irremediavelmente. Abaixo apresentamos uma tabela extraída da AB&YC Safety Standard (E-9/75), onde de acordo com a intensidade de corrente entre a fonte e a carga e a distância entre elas, temos o diâmetro recomendado para fios de cobre flexíveis. 3 m ou menos 4,6 metros 6,0 metros 9,0 metros 12 metros 15 metros 5 A 1,63 mm 2,05 mm 2,05 mm 2,59 mm 3,26 mm 3,26 mm 10 A 2,05 mm 2,59 mm 3,26 mm 4,11 mm 4,11 mm 5,19 mm 15 A 2,59 mm 3,26 mm 4,11 mm 5,19 mm 5,19 mm 5,83 mm 20 A 3,26 mm 4,11 mm 4,11 mm 5,19 mm 6,54 mm 6,54 mm 25 A 3,26 mm 4,11 mm 5,19 mm 6,54 mm 6,54 mm 7,35 mm Obs.: Jamais use fios nº 18 (1,02 mm) RECARGA DO BANCO DE BATERIAS A quantidade de corrente elétrica gerada por um alternador automobilístico depende em pequena proporção de sua velocidade de giro e em grande proporção de sua corrente de excitação (ou corrente de campo). Para o uso que foi projetado, o alternador controlado por regulador eletromecânico é perfeitamente satisfatório, pois os veículos quase só consomem energia elétrica quando em movimento, ou seja, com o motor em funcionamento. Consequentemente este consumo é sustentado pelo alternador, e a carga da bateria deve ser lentíssima e até nula. Ao carregarmos uma bateria (ou diversas delas ligadas) a corrente de carga não deve exceder certo valor, em princípio igual a 10% da capacidade. Por exemplo, se sua bateria for de 50 ampéres-hora, a intensidade de corrente de sua recarga não deve exceder a 5 ampéres. Um voltímetro portátil é sempre útil para avaliar o estado das baterias, ligando-o fortemente ao pólo positivo e negativo de cada elemento. Se algum deles mostrar tensão menor do que 1,6 volts, estará defeituoso. A diferença entre os valores de leitura de cada elemento da bateria não pode ser superior a 0,2 volts. Se for maior, substituir a bateria. Para evitar este incômodo, uma alternativa seria a utilização de um alternador controlado por regulador eletromecânico, o que já acontece na maioria nas Kombis dos anos em que foram produzidas as Safaris (para alternadores com regulador eletrônico se pode também fazer, mas exige modificações no sistema de escovas de carvão da excitação), montando-se um aparelho que permita o controle direto da corrente de excitação, pode-se fazer com que o alternador forneça a energia que desejarmos, variando da sua capacidade total até zero. Permite também que se obtenha uma carga significativa com o motor em marcha lenta, fornecendo em pouco tempo o que levaria horas de funcionamento sob controle de um regulador convencional. Tal aparelho é baseado em uma resistência variável em série com o circuito de campo do alternador. Quanto menor for a resistência maior será a geração de energia. Sua construção é extremamente simples e barata, e já foi testado por mim em um veleiro, com resultados excepcionais (aconselho a mandar fazê-lo em uma loja de eletrônica, a partir do esquema). Entre os terminais 2 e 3, 3 e 4, 4 e 5, 5 e 6 e 6 e 7 de uma chave comutadora de 9 posições, são soldadas resistências de 0,5? e 5W de dissipação, enquanto que entre os terminais 7 e 8 são montadas duas dessas mesmas resistências em série (o que perfaz 1? de resistência e 10W de dissipação). A ligação é extremamente simples, pois tanto no alternador como no regulador são bem identificados os terminais “terra”, “D+” e “DF”. O terminal “DF” do regulador eletromecânico é ligado na posição 8 da comutadora, e seu terminal “D+” na posição 1. O terminal “D+” do alternador se liga na entrada da comutadora. Com a chave comutadora na posição 0, o alternador não gerará energia; na posição 1, o sistema regulador convencional é ligado e assume o comando do alternador. De 2 a 8 o comando é manual e progressivo até o limite máximo de capacidade do alternador, se devendo escolher o regime ideal de acordo com o tamanho do banco de baterias (em ampéres- hora!). O amperímetro (atenção: escolher um amperímetro com escala apropriada, na faixa de 25% da capacidade do banco de baterias) é ligado entre o borne positivo do alternador e o positivo da bateria. Aos que estão imaginando o que entenderia um biólogo-marinho de eletricidade, esclareço que este aparelho foi sugerido por um engenheiro, Clóvis Ferreira de Souza Jr, em um artigo intitulado “REGULADOR MANUAL PARA ALTERNADOR”, na revista MAR, VELA E MOTOR, ano IX, nº 109 (junho de1986), pág. 72, e a quem estiver interessado mando pelo correio o esquema eletrônico.