Misure di ventilazione per batterie di accumulatori al piombo
- Quando si carica una batteria, si crea una miscela esplosiva (gas tonante).
- Il pericolo di esplosione si può evitare adottando opportune misure di ventilazione (effetto di diluizione).
- Se i requisiti di ventilazione sono soddisfatti, i locali dove si caricano le batterie sono considerati non a rischio di esplosione.
- Nelle immediate vicinanze delle batterie (distanza inferiore a 1 m) durante la fase di carica l’effetto di diluizione non è garantito e pertanto è necessario evitare sempre qualsiasi fonte di innesco.
- Ogni azienda può stabilire autonomamente se le misure di ventilazione messe in atto sono sufficienti.
Perché c'è un pericolo di esplosione quando si caricano le batterie?
Quando si carica una batteria si producono per elettrolisi idrogeno e ossigeno che insieme creano una miscela detta «gas tonante», in grado di generare un'atmosfera esplosiva nell'aria circostante. Al temine della fase di carica e soprattutto nella fase di sovraccarica, la formazione di questi gas raggiunge il picco massimo e il pericolo sussiste per circa un'ora anche dopo aver disinserito la corrente.
È possibile evitare la formazione di un'atmosfera esplosiva adottando opportune misure di ventilazione (effetto di diluizione). La concentrazione di idrogeno deve essere mantenuta al di sotto del 4 per cento volume, pari al limite inferiore di esplosività (LIE) per l'idrogeno. Se si rispetta questo requisito, i luoghi in cui si caricano le batterie non sono considerati a rischio di esplosione. Nelle immediate vicinanze delle batterie (distanza inferiore a 1 m) non è sempre garantita la diluizione e pertanto è necessario evitare qualsiasi fonte di innesco.
Per calcolare la potenza necessaria della ventilazione si possono usare due strumenti: uno per le batterie stazionarie e uno per le batterie di trazione (ad es. carrelli elevatori). Per una valutazione esaustiva si prega di consultare le norme SN EN 62485-2 e SN EN 62485-3.
Misure di ventilazione per batterie stazionarie
Le batterie stazionarie sono collegate in modo permanente a un caricatore e in molti casi anche a un carico e all'alimentazione elettrica. Sono installate su apparecchi fissi o in locali appositi per svariati usi: nelle telecomunicazioni, per garantire l'alimentazione elettrica senza interruzione (USV), negli impianti di commutazione, nell'alimentazione della corrente di sicurezza o per applicazioni simili.
Come calcolare la sezione A delle aperture di ventilazione oppure la portata d'aria necessaria Q in caso di ventilazione artificiale
Inserire i dati. Se non si conosce il valore della corrente che produce gas (Igas), lo si può estrapolare dalla tabella sottostante.
n
Igas
Crt
Risultato
Q = 0.05 x n x Igas x Crt x 0.001 = m3/h
A = 28 x Q = cm2
Definizioni
A = Sezione delle aperture di ventilazione con ventilazione naturale
Q = Portata d'aria necessaria con ventilazione artificiale
Capacità nominale C10 per celle piombo-acido (Ah) oppure capacità nominale C5 per celle NiCd.
Valutazione
La ventilazione è sufficiente se è soddisfatta una delle seguenti condizioni:
- nei locali non interrati sono presenti due aperture di ventilazione aventi ciascuna la sezione A (ventilazione naturale ). Le aperture si trovano su due pareti contrapposte o hanno una distanza minima di 2 m se si trovano sulla stessa parete. Le aperture non devono essere richiudibili.
- La necessaria portata d'aria Q è fornita con la ventilazione artificiale e il caricatore è collegato al sistema di ventilazione (senza ventilazione il caricatore è in assenza di corrente). Con la ventilazione artificiale, il ventilatore di aspirazione deve rimanere acceso obbligatoriamente durante la fase di carica e per almeno un'ora dopo il completamento di tale processo.
Se si impiegano delle batterie ermetiche a ricombinazione di gas, è possibile dimezzare la portata d’aria.
- La bocchetta di ventilazione deve trovarsi vicino al pavimento (massimo 10 cm al di sopra), mentre la bocchetta di scarico deve essere vicina al soffitto (massimo 10 cm al di sotto).
- Inoltre, l'aria estratta dal locale batterie deve essere evacuata all'esterno dell'edificio.
- In caso di frequenti cariche rapide (ad es. funzionamento tampone) occorre inserire nel calcolo la corrente per carica rapida per calcolare la ventilazione.
- Con un tenore di antimonio > 3% bisogna chiedere al fabbricante quali sono i valori da applicare.
| Batterie al piombo con elementi chiusi Sb < 3 % | Batterie al piombo con elementi sigillati | Batterie NiCd con elementi chiusi | |
|---|---|---|---|
| Corrente (carica di mantenimento) Igas [mA per Ah di capacità nominale] | 5 | 1 | 5 |
| Corrente (carica rapida) Igas [mA per Ah di capacità nominale] | 20 | 8 | 50 |
Requisiti della portata d'aria per due stringhe di batterie al piombo chiuse di 48V nello stesso locale batterie: ogni stringa con 120 Ah capacità C10. Calcolo in condizioni di esercizio con carica di mantenimento e carica rapida.
Carica di mantenimento totale: Q = 0,05 × 24 × 5 × 120 × 0,001 = 0,72 m3/h per ogni stringa oppure 1,44 m3/h
Carica rapida totale: Q = 0,05 × 24 × 20 × 120 × 0,001 = 2,88 m3/h per ogni stringa oppure 5,76 m3/h
La modalità di carica tradizionale è con tensione costante (curva di carica I-U). Se si applicano altri tipi di carica, la portata d'aria Q deve essere calcolata in base alla corrente massima del caricabatterie.
Misure di ventilazione per le batterie destinate alla trazione di veicoli elettrici
Come calcolare la sezione A delle aperture di ventilazione, oppure la portata d'aria necessaria Q in caso di ventilazione artificiale
Inserire i dati:
n
Igas
Risultato
Q = 0.05 x n x Igas = m3/h
A = 28 x Q = cm2
Definizioni
A = Sezione delle aperture di ventilazione con ventilazione naturale
Q = Portata d'aria necessaria con ventilazione artificiale
Valutazione
La ventilazione è sufficiente se è soddisfatta una delle seguenti condizioni:
- nei locali non interrati sono presenti due aperture di ventilazione aventi ciascuna la sezione A ( ventilazione naturale). Le aperture si trovano su due pareti contrapposte o hanno una distanza minima di 2 m se si trovano sulla stessa parete. Le aperture non devono essere richiudibili.
- La necessaria portata d'aria Q è fornita con la ventilazione artificiale e il caricatore è collegato al sistema di ventilazione (senza ventilazione il caricatore è in assenza di corrente). Con la ventilazione artificiale, il ventilatore di aspirazione deve rimanere acceso obbligatoriamente durante la fase di carica e per almeno un'ora dopo il completamento di tale processo.
- La stazione di carica si trova all'aperto.
- La stazione di carica si trova in un grande capannone (> 4 000 m3).
- La bocchetta di ventilazione deve trovarsi vicino al pavimento (massimo 10 cm al di sopra), mentre la bocchetta di scarico deve essere vicina al soffitto (massimo 10 cm al di sotto). Inoltre, l'aria estratta dal locale batterie deve essere evacuata all'esterno dell'edificio.
- Se nello stesso locale si caricano più batterie, è necessario calcolare la ventilazione necessaria, facendo la somma dei singoli volumi di aria.
- Se si usano i caricatori rapidi, bisogna chiedere al fabbricante i valori lgas specifici.
Determinazione della corrente che produce gas (Igas)
Se si impiega un caricatore regolato con valore caratteristico di uscita definito, durante l'ultima fase di carica il valore della corrente di carica è chiaro e univoco? In questo caso, usare questo valore come Igas per calcolare la portata di aria.
Il valore della corrente di carica durante l'ultima fase di carica è forse incerto e si impiega un caricatore regolato multitensione? In questo caso utilizzate per Igas la corrente di fine carica più alta che può fornire l'apparecchio.
Se non è noto questo valore, si prega di chiedere al fabbricante del caricatore qual è il valore della corrente di carica durante l'ultima fase di carica.
Esempio
Una batteria piombo-acido da 48V composta da 24 elementi viene caricata da un caricatore regolato che fornisce una corrente di fine carica di massimo 30 A. Per Igas si può accettare il valore di 30 A. Per ottenere la portata volumetrica necessaria si deve calcolare:
Q = 0,05 × 24 × 30 = 36 m3/h.
Bisogna scegliere per Igas un valore del 40% della corrente di uscita nominale (In) se si impiega un caricatore non regolato.
Igas = 0,4 × In (A)
Esempio
Una batteria piombo-acido da 48V composta da 24 elementi viene caricata da un caricatore non regolato che fornisce una potenza di uscita di 48V/100 A. Il valore per Igas ammonta a 0,4 × 100 = 40 A. Per ottenere la portata volumetrica necessaria si deve calcolare:
Q = 0,05 × 24 × 40 = 48 m3/h.