Como é que a capacidade da bateria da UPS e a taxa de descarga afectam o desempenho?

Quando configuram as baterias para sistemas UPS (Uninterruptible Power Supply), os fabricantes asseguram normalmente que a capacidade projectada excede a potência e a duração de reserva necessárias. No entanto, na prática, os utilizadores descobrem frequentemente que o tempo de funcionamento real da UPS durante uma falha de energia é muito inferior ao esperado. Esta discrepância deve-se frequentemente à subutilização da capacidade da bateria e não a uma configuração inicial insuficiente. De seguida, analisamos a forma como a capacidade da bateria e as taxas de descarga contribuem para este problema.

Factores que influenciam a capacidade da bateria
A capacidade da bateria é uma métrica fundamental para avaliar o desempenho. Nas baterias de chumbo-ácido, a capacidade é influenciada pela ativação das placas durante o fabrico. Nem todo o material é convertido em componentes activos durante a produção. As normas nacionais definem as novas baterias como qualificadas se atingirem 90% de capacidade nominal, sendo a capacidade total normalmente atingida após dois anos de utilização.

A capacidade nominal de uma bateria é determinada com base em taxas de descarga específicas. Por exemplo, uma especificação típica de uma bateria de UPS pode ser 12V/6Ah (taxa de 20 horas). Isto significa que, a uma taxa de descarga constante de 20 horas, a bateria descarrega de 12V para 10,5V com uma capacidade total de 6Ah. No entanto, na utilização no mundo real, as taxas de descarga excedem frequentemente as condições padrão, conduzindo a capacidades reais inferiores ao valor nominal.

O impacto das taxas de descarga na capacidade da bateria
A taxa de descarga (1/h) é definida como o rácio entre a corrente de descarga (A) e a capacidade nominal da bateria (Ah). A taxa de descarga tem um impacto significativo na eficiência da utilização da capacidade, conforme descrito abaixo:

Baixa taxa de descarga: Capacidade próxima do valor nominal
A taxas de descarga baixas (por exemplo, 0,05C, em que a corrente é 5% da capacidade nominal), a tensão da bateria mantém-se estável durante mais tempo, aproximando-se da sua capacidade nominal total. Por exemplo, uma bateria de 100Ah a 0,05C pode fornecer quase 100Ah durante 20 horas.

Alta taxa de descarga: Redução significativa da capacidade
Taxas de descarga elevadas (por exemplo, 1C, em que a corrente é igual à capacidade nominal) reduzem drasticamente a capacidade da bateria. Uma bateria de 100Ah a 1C pode fornecer menos de 60% da sua capacidade nominal.

Tensão crítica e eficiência de descarga
A tensão crítica de descarga varia consoante a taxa de descarga. A taxas baixas (por exemplo, 0,01C), a tensão crítica pode ser fixada em 10,5V, enquanto a taxas elevadas (por exemplo, 1C), pode cair para 8V. Taxas de descarga mais elevadas reduzem a eficiência e a capacidade disponível.

Considerações práticas sobre a utilização
Caraterísticas de carga e descarga da UPS
As taxas de descarga variam muito, dependendo da carga da UPS e da duração do backup. A UPS de curta duração (por exemplo, 10 minutos) funciona com taxas de descarga elevadas, resultando numa menor utilização da capacidade da bateria. Por outro lado, a UPS de longa duração (por exemplo, 4 horas) beneficia de taxas de descarga mais baixas e de uma maior utilização da capacidade.

Vida útil e manutenção da bateria
O tempo de vida efetivo de uma bateria depende das condições de funcionamento. As baterias de ciclo profundo são classificadas por ciclos de descarga, enquanto as baterias de reserva são classificadas por anos (10-20 anos). As temperaturas elevadas, as descargas profundas e as tensões de carregamento incorrectas podem reduzir significativamente o tempo de vida da bateria.

Otimizar a configuração da bateria
Ao selecionar baterias para sistemas UPS, tenha em consideração a taxa de descarga, os requisitos de carga e as especificações da bateria. A simples configuração das baterias com base na capacidade nominal é insuficiente; é essencial aumentar a capacidade para ter em conta as taxas de descarga e as exigências de carga.