Introdução

O dimensionamento correto do banco de baterias é essencial para garantir autonomia e funcionamento contínuo de sistemas que utilizam retificadoras e inversores de 48V, como telecomunicações, data centers e sistemas off-grid. Para isso, é necessário calcular a potência dos equipamentos e determinar a capacidade das baterias necessária para suprir a carga pelo tempo desejado.

1. Conceitos Básicos

Antes de iniciar os cálculos, é importante entender alguns conceitos fundamentais:

1.1. Potência Elétrica

A potência elétrica de um equipamento é dada pela equação:

P = V × I

Onde:

• P = Potência (Watts, W)
• V = Tensão (Volts, V)
• I = Corrente (Ampères, A)

Se a carga for AC (corrente alternada) e alimentada por um inversor, também é necessário considerar o fator de potência (FP):

P_real ?= P_aparente ?× FP

Onde:

• P_real = Potência ativa (W)
• P_aparente = Potência aparente (VA)
• FP = Fator de potência (normalmente entre 0,8 e 1,0)

1.2. Energia e Capacidade da Bateria

A energia armazenada em um banco de baterias é expressa em Ampère-hora (Ah) e pode ser calculada por:

E = V x C

Onde:

• E = Energia armazenada (Wh)
• V = Tensão nominal do banco de baterias (V)
• C = Capacidade da bateria (Ah)

A autonomia do sistema, considerando a carga conectada, pode ser estimada por:

T = C × V × η / P_carga

Onde:

• T = Tempo de autonomia (horas)
• C = Capacidade total do banco de baterias (Ah)
• V = Tensão do banco de baterias (V)
• η = Eficiência do sistema (geralmente entre 85% e 95%)
• P_carga = Potência consumida pelos equipamentos (W)

2. Dimensionamento Passo a Passo

Passo 1: Determinar a Potência Total da Carga

A potência total da carga deve incluir todos os equipamentos conectados ao sistema, como servidores, rádios, roteadores e outros dispositivos.

Exemplo:
Suponha que um sistema tenha os seguintes equipamentos conectados:

Assim, a potência total da carga é 600W.

Passo 2: Determinar a Corrente Necessária do Banco de Baterias

Sabendo que o sistema opera em 48V, a corrente necessária pode ser calculada por:

I = P / V

I = 600W / 48V = 12,5A

Isso significa que o banco de baterias precisa fornecer 12,5A para manter a carga de 600W.

Passo 3: Calcular a Capacidade do Banco de Baterias

Agora, vamos calcular a capacidade necessária para uma autonomia desejada.

Exemplo: Suponha que precisamos de 4 horas de autonomia e que as baterias tenham 90% de eficiência.

C = (P × T) / (V × η)

C = (600W x 4h) / (48v x 0,90)

C = 2400 / 43,2

C = 55,55Ah

Ou seja, precisaríamos de um banco de baterias com, no mínimo, 55.6Ah.

Passo 4: Escolha das Baterias

As baterias geralmente possuem capacidades padronizadas (50Ah, 100Ah, 150Ah, etc.). Se utilizarmos baterias de 100Ah, podemos calcular quantas são necessárias:

N = C / Cbateria

N = 55.6Ah / 100Ah = 0.56

Como não é possível ter frações de baterias, usaríamos uma bateria de 100Ah, o que daria uma autonomia maior que 4 horas.

Se quisermos ser mais precisos e usar baterias menores (por exemplo, 50Ah):

N = 55.6 / 50 = 1.1

Precisaríamos de duas baterias de 50Ah.

3. Considerações Importantes

Fator de Descarga (DoD - Depth of Discharge)
Baterias de chumbo-ácido não devem ser descarregadas completamente. O ideal é considerar um DoD máximo de 50% a 80% para prolongar a vida útil da bateria.

Eficiência do Inversor
Se o sistema usar um inversor de 48V para converter CC em CA, a eficiência do inversor (geralmente 85-95%) precisa ser levada em conta, pois há perda de energia.

Expansão do Sistema
Se há possibilidade de expansão, sempre dimensione um banco de baterias um pouco maior para suportar futuras adições de carga.

Conclusão

Dimensionar corretamente um banco de baterias para sistemas com retificadoras e inversores 48V é fundamental para garantir operação contínua em casos de falha de energia.

Resumo dos passos:

• • Determine a potência total da carga (W)
  • Calcule a corrente necessária (A)
  • Defina a autonomia desejada (h)
  • Calcule a capacidade mínima das baterias (Ah)
  • Escolha o número e tipo de baterias adequadas