COMO CALCULAR QUANTO DURA UMA BATERIA
Como Calcular Quanto Dura uma Bateria
Para calcular a duração de uma bateria temos a seguinte equação:
T = C / I
- T = Tempo (h)
- C = Capacidade (Ah)
- I = Corrente (A)
Por exemplo, se temos uma bateria de 2Ah, alimentando um equipamento com corrente de 0,5A, a duração é calculada dividindo-se a capacidade da bateria pela corrente do equipamento, ou seja:
Tempo de duração = 2Ah / 0,5A = 4 horas.
Na prática, perde-se parte da energia. Por isso, deve-se estimar uma redução na duração. No exemplo, estimamos que a bateria dure apenas 90% do tempo calculado, ou seja, 3,6 horas. A estimativa da redução do tempo de duração é feita com base nas curvas de descarga da bateria, fornecidas pelo fabricante. Em alguns casos, não se conhece a corrente do equipamento, mas apenas sua potência e tensão. Por exemplo, se temos uma bateria de 2000 mAh (2Ah) alimentando um equipamento de 48 watts e 12 volts, a corrente, é calculada por:
I = P / V
Onde:
- I = Corrente (A)
- P = Potência (W)
- V = Tensão (V)
Corrente = Potência / Tensão = 48W / 12V = 4 A = 4.000 mA
E agora, sabendo que a capacidade da bateria é 2000 mAh, e a corrente do equipamento é de 4000 mA, podemos calcular a duração da bateria:
T = C / I
- T = Tempo (h)
- C = Capacidade (Ah)
- I = Corrente (A)
Tempo de duração = 2Ah / 4A = 0,5 horas.
Estimando uma redução da duração para 90%, a bateria irá durar, 27 minutos.
CÁLCULO DA CORRENTE MÉDIA EM FUNÇÃO DO CICLO DE TRABALHO
Na prática, é difícil encontrarmos equipamentos que consomem uma corrente constante durante todo o tempo. Os equipamentos normalmente têm um ciclo de trabalho intermitente onde a corrente varia com o tempo. Por exemplo, na figura 1 temos a curva de corrente de um equipamento de telemetria. Esse equipamento trabalha com três níveis de corrente, dependendo da tarefa que está executando:
- Nível de corrente 1 – Em repouso – Consumindo muito pouca energia, apenas o necessário para se manter ligado – 5 mA durante 15 minutos;
- Nível de corrente 2 – Leitura dos sensores que estão sendo monitorados e processamento desses sinais. Neste caso a corrente sobe porque o equipamento precisa de mais energia para poder ler e processar os sinais dos sensores – 200 mA durante 1 segundo;
- Nível de corrente 3 – Em transmissão – Transmitindo os dados lidos. Aqui o consumo de corrente é maior ainda – 950 mA durante 3 segundos.
Figura 1 – Ciclo de trabalho intermitente
A capacidade requerida da bateria durante um ciclo é dada por:
C = I1 x T1 + I2 x T2 + I3 x T3 + I4 x T4 / (T1 + T2 + T3 + T4)
Onde:
- C = Capacidade (mAh)
- I1, I2, I3 e I4 = Corrente (mA)
- T1, T2, T3 e T4 = Tempo (seg)
As correntes podem ser todas em A ou mA e os tempos todos em segundos ou minutos. Para facilitar os cálculos usaremos as correntes em mA e os tempos em segundos, lembrando que 15 minutos possuem 900 segundos.
C = 5mA x 900s + 200mA x 1s + 5mA x 1s + 950mA x 3s = 7.555 mAs (miliampère segundo)
A corrente média do pack de baterias durante um ciclo é calculada por:
I = C / (T1+T2+T3+T4)
- I = Corrente (mA)
- C = Capacidade (mAs)
- T1, T2, T3 e T4 = Tempo (s)
I = 7555 mAs / (900 + 1 + 1 + 3) s = 8,348 mA
Se alimentarmos esse equipamento com uma bateria de lítio cloreto de tionila – SOCl2 – de 3,6V e 19,000 mAh – tamanho D, teremos um tempo de duração da bateria calculado por:
Tempo de duração = 19000 mAh / 8,348 mA = 2.276 horas ou 94,83 dias.
Considerando os efeitos da temperatura e auto descarga pode-se estimar uma redução do tempo de duração da bateria em 10%. Sendo assim a bateria irá durar aproximadamente:
94 dias – 10% = 84 dias.
Esse tipo de cálculo é aproximado, já que na prática é difícil estimar os efeitos da temperatura no equipamento e na bateria e nem sempre o ciclo de trabalho do equipamento é tão bem-comportado como mostrado na figura 1. Porém esse método, os cálculos servem para uma estimativa e podem ser ajustados usando valores mais ou menos conservadores para a redução do tempo de duração da bateria.