Cargadores Rápidos

¿Qué ventajas tiene un sistema de carga rápida?

Básicamente en un aumento de la productividad. Ahorro de tiempo al poder cargar en las áreas mas cercanas a la zona de trabajo sin tener que desplazarte a la sala de carga, es decir disponer de varias zonas descentralizadas para la carga (carga en tiempos muertos, cambios de turno, pausas). En definitiva trabajar con una sola batería en aplicaciones de 3 turnos de trabajo los 5 días de la semana y todo esto mediante la carga súper rápida.

En la siguiente figura se muestra la capacidad de la batería en una aplicación de 24h mediante el empleo de las cargas de oportunidad con un cargador rápido. En color verde claro la capacidad de la batería antes de aplicar la carga de oportunidad y en verde oscuro después de la carga de oportunidad.




¿Qué se necesita para realizar una carga rápida?

Disponer de un sistema totalmente adaptado a este tipo de trabajo y que consiste en un cargador que permita la carga rápida (enseguida veremos que características ha de tener), una batería adaptada a altas corrientes de carga (puentes de conexión y cableado con la sección adecuada para estas corrientes de carga y disponer de sistema de aire) además de tener un sistema de monitorización del funcionamiento de la batería que permita la comunicación con el cargador para informarle en todo momento de los datos principales de la batería: temperatura, nivel de electrolito, voltaje, así como corrientes de carga y descarga y un indicador del estado general de la batería para un seguimiento de la misma y poder conseguir la optimación máxima del proceso. Con todo ello protegemos la batería contra sobrecalentamientos o sobrecargas.


¿Características de los cargadores rápidos?

El cargador rápido ha de disponer básicamente de los siguientes componentes:

• Cargador de alta frecuencia HF con máxima  eficiencia y que incorpore control por PFC (Power factor correction). con valores de conexión los mínimos posibles, ejemplo cargador 48/325 con 29 A por fase con conector trifásico CEE 32A, con una máxima eficiencia debido a las perdidas por menor cantidad de cobre.
• Sistema de recirculación de aire, lo que genera un factor de carga menor evitando los sobrecalentamientos en la batería.
• Sistema de carga controlada por temperatura incluyendo (sería lo ideal) un identificador de la batería. Para un trabajo óptimo el control de la temperatura es el punto clave de este sistema. En el siguiente apartado profundizo un poco mas en ello.
• Ajuste del cargador adecuado para este tipo de carga con unos valores de punto de gaseo correctos para prevenir el envejecimiento prematuro de la batería.
• Control remoto ON/OFF para la desconexión del cargador desde el mismo conector de la batería.
• Disponer de un display LCD lo suficientemente grande para el control de todos los parámetros de la carga
• Secciones del cable adecuados para las altas corrientes de carga. En la batería los conectores han de ser de 95mm2 en rangos de carga hasta 290A y hasta 140mm2 de sección (doble conector) hasta 360A.

Funcionamiento del cargador

La curva de carga recomendada ha de ser la IUIa según DIN 41772, para conseguir una carga mas eficiente (podéis tener mas información de la misma en una de las entradas anteriores en este blog). La corriente de carga que podemos aplicar puede variar entre 32A-50A cada 100Ah de batería. (para una batería de 620Ah con 40A/100Ah, la corriente que se aplica en la primera fase de la carga es de 248A).

Los tiempos de carga serían, como ejemplo:

Curva IUIa con un ajuste de 40A/100Ah en una batería descargada al 80% con sistema de aire, para conseguir el 75% de carga en la batería necesitaríamos un tiempo aproximado de  1,6h, para obtener el 95% de carga unas 3h y para tener la batería cargada completamente unas 4h. Por lo que cualquier tiempo muerto que tengamos (por ejemplo de 15min, 30min ó 60 min) podemos conseguir subir significativamente la carga de la batería para continuar nuestro trabajo con normalidad.

Esta corriente de carga tan alta se aplica en la primera fase de carga I1 (IUIa) hasta llegar al punto de gaseo dónde se pararía el cargador dando por finalizada la carga de oportunidad y evitando el gaseo de la batería (normalmente este punto esta ajustado a un valor de 2,38 v/c-2,40 v/c). Es decir, que durante las cargas de oportunidad la batería haría ciclos de carga sin que la batería gasifique. Al no pasar la tensión de la batería del voltaje de gaseo, la batería no gasifica y de esta forma se evita el desprendimiento de hidrógeno. Con estos ajustes los condicionantes de ventilación en esa zona se reducen al mínimo según la norma EN50272. La cantidad de aire necesario (m3/h) para una batería de 48v de 775Ah en carga de oportunidad con un cargador tipo "trak rapid" de Hoppecke sería:

Q= 0,05 x n x Igas x Cn x 0,001 = 0,93 m3/h

Mientras que la cantidad de aire necesaria para una carga completa con curva IUIa es de:

Q = 0,05 x 24 x 5 x 775 x 0,001 = 4,65 m3/h

Al disponer la batería y cargador del sistema de aire con el factor de carga ajustado a 1 y después de llegar al punto de gaseo, se obtiene una densidad  de 1,27 Kg/l-1,28 Kg/l, mientras que con las mismas condiciones pero sin sistema de aire, la densidad se sitúa entre 1,19 Kg/l-1,25 kg/l.

Se recomienda que semanalmente se realice una carga de ecualización completa de 8h con voltaje final libre  (hasta 2,65v-2,70 v/c) para compensar las cargas intermedias realizadas durante la semana. Esta carga se realiza con una carga de 5A/100Ah. Durante este proceso la batería entra en gasificación al sobrepasar el valor de gaseo ajustado en el cargador. Al implementar el sistema trak air, la emisión de H2 se reduce aproximadamente 1/3 sobre los sistemas de baterías convencionales (sin insuflado de aire).

La temperatura es un factor importante a tener en cuenta, en la siguiente gráfica se aprecia que la temperatura sube rápidamente en la segunda fase de la carga mientras que en la fase 1 se mantiene en unos valores moderados. La fase 1 es la que aplicamos a la batería hasta llegar al voltaje de gasificación en la que se da por finalizada la carga.

Ejemplo de cargador rápido, en este caso es el "trak rapid" de Hoppecke: