Baterias para UPS: química, autonomia e o custo real da reserva.
Guia de baterias para UPS: VRLA versus LiFePO4, cadeias em série, cálculo de autonomia, limites do carregador, efeito da temperatura e planeamento de substituição em sistemas de 400 VA–800 kVA.
- Bloco VRLA
- 12 V
- Módulo LiFePO4
- 51.2 V
- Ciclos LiFePO4
- 6,000
- Gama de autonomia
- 5 min–8 h
A bateria é o componente do UPS que proporciona realmente autonomia. O UPS fixa a qualidade de energia e o tempo de comutação; a bateria determina quanto tempo a carga sobrevive. Um UPS de 10 kVA com uma bateria pequena é um UPS de 10 kVA para cinco minutos, não para uma hora.
Dominam duas químicas: VRLA (chumbo-ácido selado) e LiFePO4. A VRLA tem um custo inicial mais baixo e uma reciclagem bem estabelecida. A LiFePO4 oferece mais capacidade útil, mais ciclos e menos peso, mas requer um carregador compatível e comunicação com o BMS. A escolha depende da autonomia, do espaço disponível e do custo do ciclo de vida.
Como calculo a capacidade de bateria necessária para um UPS?
Parta da carga em kW, da autonomia em horas, da tensão do barramento de CC, da eficiência do inversor e da profundidade de descarga útil. A fórmula simplificada é: Ah = kW × 1,000 × horas ÷ (barramento de CC × eficiência do inversor × profundidade de descarga). Um UPS de 10 kVA a 80% de carga e 0.9 PF consome 7.2 kW. Com um barramento de 192 VDC, 0.85 de eficiência e 0.6 de profundidade útil, a capacidade necessária é de cerca de 73.5 Ah para uma hora.
É apenas uma primeira estimativa. A curva de descarga de alta intensidade da bateria reduz a capacidade disponível em autonomias curtas, pelo que o banco real pode ser maior. Para o valor definitivo, utilize a tabela de descarga do fabricante à tensão final prevista.
Estimativa de capacidade de bateria a 192 VDC, 0.85 de eficiência e 0.6 DOD
| Carga | 5 min | 15 min | 30 min | 60 min | 120 min |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 kW | 10 Ah | 20 Ah | 33 Ah | 55 Ah | 110 Ah |
| 3 kW | 25 Ah | 55 Ah | 100 Ah | 165 Ah | 330 Ah |
| 7.2 kW | 55 Ah | 130 Ah | 240 Ah | 395 Ah | 790 Ah |
| 14.4 kW | 110 Ah | 260 Ah | 480 Ah | 790 Ah | 1,580 Ah |
Os valores derivam de uma fórmula simplificada e não substituem a curva de descarga da bateria. Confirme também a corrente de carga e a capacidade máxima de bateria permitida.
VRLA ou LiFePO4? Que bateria devo escolher?
Para uma autonomia de 5–15 minutos numa sala com temperatura controlada, a VRLA é habitualmente a opção mais económica. Para 2 horas de autonomia, uma sala com pouco espaço ou uma aplicação solar com muitos ciclos, a LiFePO4 pode ficar mais barata ao longo do ciclo de vida, apesar do seu maior custo inicial.
VRLA versus LiFePO4
| Critério | VRLA | LiFePO4 |
|---|---|---|
| Custo inicial | Menor por kWh | Maior por kWh |
| Profundidade de descarga útil | 50–60% para uma boa vida útil | 80–90% com BMS |
| Vida cíclica | 300–600 ciclos a 50% DOD | 6,000 ciclos a 80% DOD |
| Peso | Elevado | Aproximadamente um terço da VRLA |
| Área ocupada | Maior para a mesma energia | Menor |
| Carregador | Curva de chumbo-ácido | Curva de lítio + comunicação com o BMS |
| Sensibilidade à temperatura | Alta | Moderada |
| Reciclagem | Sistema de reciclagem de chumbo consolidado | Reciclagem de lítio em desenvolvimento |
Como afeta a temperatura a vida da bateria?
A vida útil de uma bateria VRLA reduz-se para metade por cada 10 °C acima de 25 °C. Uma sala de baterias a 35 °C pode reduzir uma vida de projeto de 10 anos para cerca de 5 anos; a 45 °C, para cerca de 2.5 anos. É possível que a bateria nova ainda forneça a autonomia nominal, mas falhará mais cedo.
Mantenha a sala de baterias a 20–25 °C, garanta a ventilação e utilize um carregador com compensação de temperatura. Não coloque a bateria junto à saída de ar do UPS nem sob luz solar direta. Em locais quentes, considere LiFePO4 ou um banco VRLA maior instalado num local mais fresco.
Como funcionam as cadeias em série e em paralelo?
As baterias ligam-se em série para atingir a tensão do barramento de CC do UPS e em paralelo para aumentar a capacidade. Um barramento de 192 VDC utiliza 16 blocos de 12 V em série. Duas cadeias paralelas de 16 blocos duplicam os Ah e a autonomia, mas também duplicam o número de células a monitorizar.
Não misture blocos novos e velhos na mesma cadeia. Não exceda o número de cadeias em paralelo recomendado pelo fabricante. Utilize um monitor de baterias ou faça verificações periódicas de tensão para detetar um bloco fraco antes de este arrastar toda a cadeia.
Quando devo substituir a bateria?
- O ensaio de capacidade mostra menos de 80% da capacidade nominal
- Os blocos estão inchados, quentes ou apresentam fugas
- A tensão da cadeia está desequilibrada sob carga
- A bateria tem mais de 4–5 anos numa sala quente
- A autonomia do UPS já não cobre o arranque do gerador
- O carregador falha ou a bateria sofreu uma descarga profunda
Which standards and documents are referenced on this page?
The table lists the model-specific standards and conformity documents a project buyer should ask for. Availability depends on the frame, the battery, and the destination market; request the document that names your model.
Battery standards and transport documents
| Reference | What it covers |
|---|---|
| IEC 60896-21 | VRLA stationary battery type tests |
| IEC 60896-22 | VRLA stationary battery performance tests |
| IEC 62485-2 | Safety requirements for stationary battery installations |
| IEC 62619 | Safety of lithium cells and batteries for industrial use |
| UN38.3 / MSDS | Transport test and material safety data for lithium |
| CE / RoHS | EU conformity and restricted-substance declaration |
| ISO 9001 | Manufacturing quality management system |
| IEC 61439-1 / -2 | Battery cabinet and assembly coordination (where supplied) |
Certificates are issued against the exact model and configuration. See the certifications page for how to confirm scope and revision, or send the model to request the current document.
Abrir a calculadora de dimensionamento
Converta kW em kVA e estime o banco de baterias.
Introduza a carga, a autonomia e a fase. A calculadora aplica uma margem de dimensionamento e devolve uma potência normalizada e uma estimativa de blocos de 12 V.
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Blocos de bateria de 12 V · 24–250 Ah
Bateria VRLA
Bateria de chumbo-ácido selada isenta de manutenção para UPS e backup de telecomunicações.
Formato rack de 51.2 V · 50–280 Ah
Bateria de lítio LiFePO4
Maior vida útil em ciclos e menor peso, ideais para autonomias prolongadas.
Série YT · 1–10 kVA
UPS em linha monofásico
Dupla conversão e proteção de 0 ms para cargas de servidores, médicas e de telecomunicações.
Séries 3YT / GP · 10–200 kVA
UPS em linha trifásico
Dupla conversão trifásica para cargas de instalações e da indústria.
Perguntas de compradores de projetos.
Respostas específicas por projeto. Se a sua pergunta não constar aqui, envie a lista de cargas e as condições do local.
Fale com um engenheiro Quanto duram as baterias de um UPS?
Os blocos VRLA duram habitualmente 3–5 anos numa sala quente e 5–10 anos a 25 °C, conforme o modelo. Os módulos LiFePO4 foram concebidos para 6,000 ciclos a 80% DOD e podem durar mais, mas a garantia e a compatibilidade do carregador devem ser confirmadas.
Quantas baterias preciso para um UPS de 10 kVA?
Um barramento de 192 VDC utiliza 16 blocos de 12 V por cadeia. Para 1 hora a 7.2 kW, uma cadeia de 16 × 100 Ah fica aproximadamente na gama correta após aplicar a redução; confirme com a curva de descarga.
Posso usar baterias de automóvel num UPS?
Não. As baterias de automóvel são concebidas para arranques breves de alta corrente, não para descargas profundas. Num UPS falhariam rapidamente.
Posso acrescentar uma bateria a uma cadeia existente?
Não acrescente um bloco novo a uma cadeia antiga: o novo ficará sobrecarregado e os antigos ficarão subcarregados. Substitua a cadeia completa ou utilize uma cadeia independente com a sua própria proteção.
Preciso de um monitor de baterias?
Numa instalação crítica ou numa cadeia grande, sim. Um monitor deteta blocos fracos, picos de temperatura e circuitos abertos antes de o UPS falhar ao passar para a bateria.
É possível instalar LiFePO4 num rack?
Sim, existem módulos de rack de 2U–3U. Confirme a profundidade do rack, o peso, a comunicação com o BMS e a curva de carga.
Envie a lista de cargas. Devolvemos-lhe a configuração.
Indique-nos os kW, o tempo de autonomia, a fase e o país do local. Receberá uma recomendação de potência, uma configuração de baterias e a ficha do modelo.
- Recomendação de potência e topologia
- Estimativa do banco de baterias e da autonomia
- Ficha do modelo e proposta comercial
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Envie a lista de cargas, o tempo de autonomia e as condições do local. Devolveremos uma recomendação de capacidade, a configuração das baterias e uma proposta comercial.