Baterias de Plomo Acido

OPzS Baterías de Plomo-ácido Abiertas

MANUAL DE INGENIERÍA

FIAMM IBERICA, S.A. - Baterías Estacionarias. Junio 2002

“OPzS" Baterías de Plomo-ácido Abiertas. – Manual de Ingeniería”

INDICE 1. INTRODUCCIÓN 2. CARACTERÍSTICAS 3. APLICACIONES PRINCIPALES 4. CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

• Placas

• Vasos

• Separadores

• Electrolito

• Válvulas

• Bornes y conexiones

• Protección de los terminales

• Identificación

5. CARACTERÍSTICAS TECNICAS • Capacidad

• Tensión por elemento

• Resistencia interna

• Capacidad en función de la temperatura

• Corto Circuito

• Circuito abierto

• Desprendimiento de gases

• Montaje en paralelo

6. PROCESO DE CARGA • Introducción

• Procedimiento de carga recomendado para los elementos OPzS

7. NORMAS APLICABLES 8. ALMACENAMIENTO 9. INSTALACIÓN 10. DATOS DE DESCARGA A CORRIENTE CONSTANTE

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1. INTRODUCCIÓN FIAMM diseñó la gama OPzS con el objetivo de proporcionar un producto fiable, seguro, duradero y extremadamente robusto para hacer frente a las necesidades de seguridad requeridas por la industria. Es por ello, que la gama OPzS se basa en los estandares DIN. Siempre que se requiere una batería estacionaria, la gama OPzS ofrece considerables ventajas, tales como su disponibilidad inmediata para ser utilizadas desde el momento de su entrega (cargadas con electrolito). Las baterías OPzS utilizan la tecnología más avanzada y son sometidas a los más rigurosos controles de calidad de acuerdo a ISO9001.

2. CARACTERÍSTICAS Bajo mantenimiento. Unicamente se precisará revisar los niveles de electrolito una vez al año en condiciones normales de utilización. Compatibilidad Los elementos OPzS han sido estudiados para responder a las necesidades más exigentes de los equipos y sistemas electrónicos y son compatibles con los sistemas de carga para baterías de plomo, sin necesidad de ajustes especiales. Larga duración de vida Rigurosos ensayos en laboratorio, así como la experiencia acumulada en campo, permiten a FIAMM fabricar un producto de muy alta fiabilidad de más de 15 años de duración de vida - EUROBAT DESIGN LIFE “Long Life” - (en las condiciones normales de utilización). Instalación Los elementos OPzS se instalan en posición vertical y se suministran rellenados y cargados, listos para su instalación y utilización. Fiabilidad Los elementos OPzS han sido durante muchos años ensayados en campo y responden ampliamente a los requerimientos normativos en vigor. Asimismo, han superado todos los ensayos de capacidad en carga y descarga, ensayos de ciclado y resistencia mecánica.

3. APLICACIONES PRINCIPALES Los elementos OPzS son, gracias a su construcción y al uso de placas positivas tubulares, los más adecuadas para sistemas de telecomunicaciones y aplicaciones fotovoltaicas, donde normalmente la carga necesita de una reserva de energía para largos períodos de tiempo. En general, los elementos FIAMM OPzS son las más apropiados para las siguientes aplicaciones: • telecomunicaciones • sistemas de generación de energía • sistemas de energía solar • sistemas de energía eólica • ordenadores • sistemas de alarma • iluminación de emergencia • sistemas UPS (con largo período de respaldo)


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4. CARACTERÍSTICAS CONSTRUCTIVAS

PESO PESO(kg) (kg)

5 hrs 10 hrs 20 hrs 100 hrs1,77 Vpe 1,80 Vpe 1,84 Vpe 1,87 Vpe

4 OPzS 200 172 200 232 297 13,6 4,2 103 206 4205 OPzS 250 215 250 290 360 21,8 5,6 124 206 4206 OPzS 300 258 300 348 432 25,4 6,4 145 206 4205 OPzS 350 300 350 409,5 518 30 7,3 124 206 5366 OPzS 420 360 420 491,4 626 35,1 8,6 145 206 5367 OPzS 490 420 490 573,3 730 40,1 9,6 166 206 5366 OPzS 600 516 600 696 900 47,5 12,5 145 206 7118 OPzS 800 688 800 928 1200 63,8 16,8 210 191 711

10 OPzS 1000 860 1000 1160 1500 77 21,25 210 233 71112 OPzS 1200 1032 1200 1392 1800 90 28 210 275 71112 OPzS 1500 1260 1500 1785 2250 113 40 210 275 86116 OPzS 2000 1680 2000 2380 2940 156 50 214 399 83720 OPzS 2500 2100 2500 2975 3700 196 63 212 487 83724 OPzS 3000 2520 3000 3570 4410 229 212 576 837

gama FIAMM OPzS

CAPACIDAD NOMINALAh 20ºC

DIMENSIONES (mm)REFERENCIA DINcon

electrolitocantidad de electrolito Ancho Fondo Alto

Tabla 1 En la Fig. 1 están indicadas las dimensiones y caracteristicas de los elementos OpzS. Placas Las placas positivas son de construcción tubular e incorporan una rejilla especial de una aleación de plomo con muy bajo contenido en antimonio, recubierta con un tejido poroso que retiene el material activo. De este modo se obtienen unas prestaciones optimas en ciclado a la vez que se dispone de placas muy robustas de gran duración y calidad. Las placas negativas son de construcción plana, empastada, con una vida útil compatible con la de las placas positivas. El material activo se compone de óxido de plomo, agua, ácido sulfúrico y otros compuestos, necesarios para garantizar la plena capacidad durante la vida de la batería. Vasos y tapas Los vasos y tapas de los elementos OPzS fabrican en SAN transparente y muy resistente al impacto. También se fabrican elementos OpzS con material retardante a la llama según IEC707, método FV, categoría FVO y UL 94 clase VO. Separadores Los separadores son de porosidad muy alta y de baja resistencia interna. Electrolito De gran pureza. Tapones Cada elemento cuenta con al menos un tapón de material antideflagrante unidireccional, permitiendo la explusión del gas al exterior e impidiendo la entrada de llama al interior en caso de accidente. Bornes y conexiones Especialmente diseñados para prevenir la corrosión ante cualquier situación climática y obtener una muy baja resistencia ohmica.


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Identificación Cada celda está identificada con los siguientes datos: • nombre del fabricante • tipo de elemento • capacidad nominal • lote de fabricación Fig. 2: Sección de un elemento OPzS

contenedor SAN

cubierta

placa positiva tubular

placa negativa plana

separador

conexión

tornillo

postes con insertos de elevada conductividad

valvula de seguridad

sellado y paso polo


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6. CARACTERISTICAS TECNICAS Capacidad La capacidad de las baterías se indica en Amperios hora (Ah) y es la cantidad de corriente que una batería puede suministrar a lo largo de una descarga. La capacidad depende de la cantidad de materia activa de las placas, del régimen de descarga y de la temperatura. La capacidad nominal (C10) de los elementos OPzS se ajusta a las normas internacionales, definiendo 10 horas de descarga a corriente constante, a 20ºC de temperatura y a 1,80V por elemento de tensión final. Tensión por elemento La tensión obtenida en los elementos de plomo ácido, se debe a la diferencia de potencial generada electroquímicamente entre la materia activa del electrodo (PbO2 + Pb) y el electrolito (ácido sulfúrico y agua destilada). La magnitud de esta tensión dependerá de la concentración del electrolito que está en contacto con el electrodo y del estado de carga del elemento. En condiciones normales de carga y temperatura, en circuito abierto, este valor es de 2 voltios por elemento. Resistencia interna La resistencia interna de las baterías de plomo ácido depende de la construcción interna, espesor y numero de placas, del tipo de separador, de la densidad del electrolito, del estado de carga y de la temperatura. Capacidad en función de la temperatura La capacidad disponible en una batería, varía con la temperatura independientemente del régimen de descarga. Como norma se aplica lo descrito en la tabla 3.

Temperatura

Capacidad mínima a 20°C para un régimen de descarga de 5 horas

Tensión final por elemento (V)

-20°C 50 1,80 -10°C 70 1,80 0°C 80 1,80 20°C 100 1,80 30°C 105 1,80

Tabla 3 Cortocircuito Los elementos OPzS han sido diseñados, según las normas internacionales, para soportar una corriente de cortocircuito durante 1 minuto, sin sufrir daños. Circuito abierto El estado de carga de las baterías disminuye lenta pero continuamente cuando están en circuito abierto. Los elementos OPzS presentan una tasa de autodescarga inferior al 2% mensual a 20ºC. Cuando los periodos de almacenamiento son largos, será necesario revisar y recargar si corresponde las baterías cada 6 meses según se indica en el capitulo 7. No aplicar esta indicación puede provocar daños irreparables en los elementos. Desprendimiento de gases Los elementos OpzS, al ser abiertos, desprenden gases durante su funcionamiento. Es por ello que deben ser instalados siempre en una sala adecuada con ventilación suficiente y alejados de cualquier llama o chispa. Montaje en paralelo Es posible montar baterías OPzS en paralelo para conseguir mayores capacidades que las disponibles en la gama. Unicamente se deberá tener en cuenta:

• Utilizar baterías o elementos iguales a los instalados. Este documento contiene información confidencial. Queda prohibida su reproducción total o parcial sin autorización escrita de FIAMM SpA. FIAMM SpA se reserva el derecho de modificar sin aviso previo cualquier información o dato contenido en este documento.

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• Utilizar cables de la misma sección y longitud para minimizar las variaciones de potencial entre los paralelos.

• No montar mas de 4 ramas en paralelo.

7. PROCESO DE CARGA

Introducción Finalizada la instalación, las baterías OPzS están preparadas para suministrar energía si fuera necesario. Es muy importante que las baterías estén: • En flotación, para mantener la batería en plena carga

• Totalmente recargadas después de una descarga. Deberán recargase lo antes posible para garantizar la máxima autonomía en caso de otra incidencia y para optimizar sus prestaciones a lo largo de su vida.

La carga puede realizarse por varios procedimientos y su elección depende del tiempo de carga disponible y de la duración de vida prevista. Generalmente, la carga se realiza como se indica:

• A una tensión de carga igual a la tensión de flotación (carga lenta)

• A una tensión de carga superior pero no mayor de 2,40V/e (carga rápida)

Habitualmente se utiliza el método IU o de tensión constante. Este método permite obtener los tiempos de carga mas cortos posibles a la vez que se mantiene la duración de vida de la batería lo mas larga posible.

Este método consiste en empezar la carga a corriente constante. A medida que la batería se carga, la tensión aumentará hasta el valor prefijado (normalmente de flotación). La tensión se mantiene a partir de ese momento en el valor prefijado al tiempo que la corriente disminuye hasta un valor mínimo.

Procedimiento de carga recomendado para los elementos OPzS El único procedimiento de carga que debe ser utilizado es aquel que limita la tensión a un valor prefijado y limita la corriente de carga al valor máximo definido por el fabricante. El cargador o rectificador utilizado deberá tener en cuenta los siguientes aspectos:

a) Carga de flotación

La tensión de flotación recomendada y que garantiza la mayor duración de vida de los elementos es de 2,23V/elemento a 20ºC. Los elementos pueden funcionar en un rango de temperaturas comprendido entre –15ºC y + 40ºC. Debe tenerse en cuenta que operar a temperaturas diferentes de 20ºC, afectará a la vida y prestaciones de las baterías. Con el fin de lograr las mejores prestaciones y vida en entornos diferentes, la figura 4 muestra los valores de tensión de flotación recomendados para el rango de temperaturas comprendido entre –20ºC y +40ºC.


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T e n s ió n p o r e le m e n to (V )

2 .1 8

2 .2 0

2 .2 2

2 .2 4

2 .2 6

2 .2 8

2 .3 0

2 .3 2

2 .3 4

2 .3 6

-2 0 -1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0

T e m p e ra tu ra ( ° C )

Al finalizar la carga completa de las baterías OPzS a 2,23V/e y 20ºC, la corriente de mantenimiento es aproximadamente de 0,3mA/Ah.

b) Carga después de una descarga

El procedimiento de carga recomendado para los elementos OPzS que permite garantizar la duración de vida y prestaciones de los mismos, es utilizar una tensión constante de flotación de 2,23V/e a 20ºC y limitar la corriente de carga a 0,25 C10. La figura 5 muestra los tiempos de carga aplicando diferentes corrientes de carga para una batería descargada al 100%. b) Carga después de una descarga El método de recarga recomendado para los elementos OPzS, para asegurar la máxima duración de la batería, es cargar a la tensión de flotación (2,23 VPC a 20°C) con una corriente máxima de carga de 0,25 C10 amperios. La figura 5, muestra los tiempos de carga para diferentes valores de corriente máxima. Si fuera necesario reducir el tiempo de carga, se puede ajustar la tensión de carga IU un valor máximo de 2,4 VPC a 20°C, con una corriente máxima de 0,25 C10. Cuando la corriente de carga sea 0,03 C10 se ajustará la tensión de carga al valor de flotación. No obstante, este procedimiento no debería aplicarse más de 1 vez al mes para garantizar la máxima duración posible de la batería.

0 %

1 0 %

2 0 %

3 0 %

4 0 %

5 0 %

6 0 %

7 0 %

8 0 %

9 0 %

1 0 0 %

1 1 0 %

0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1

h o r a s

c a p a c id a d r e c a r g a d a

6

0 ,2 5 C 1 0

0 ,1 5 C 1 0

0 ,1 C 1 0

Fig. 5


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8. NORMAS APLICABLES Las baterías FIAMM OPzS cumplen los requisitos descritos en las normas siguientes: • DIN 40742 • IEC 896-2 - Parte 2 • Norma CEI 21.6 fascículo 1434

9. ALMACENAMIENTO

Las baterías FIAMM OPzS se suministran para poder ser utilizadas inmediatamente. No se precisa ninguna manipulación, rellenado, etc. Conectar y utilizar. Si no pueden ser instaladas inmediatamente, deben ser almacenadas en un lugar fresco, limpio y seco. Debe tenerse en cuenta que una batería en circuito abierto se descarga a un ritmo del 2% mensual a una temperatura de 20ºC, por tanto, deberá ser cargada en flotación cada 6 meses. Esta carga será a 2,27V/e a 20ºC durante 48 horas. Si la temperatura de almacenamiento es superior a 20ºC, se aumentará la frecuencia de las cargas de mantenimiento.

10. INSTALACIÓN Consultar el Manual de Instalación y Mantenimiento suministrado con la batería.


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