Le batterie di trazione
La batteria per un carrello elevatore è una parte fondamentale e incide significativamente nelle prestazioni e nell’economicità della macchina.
Ci proponiamo di scrivere una mini guida per conoscere il funzionamento delle batterie trazione e capire quali parametri considerare per non commettere errori.
In questa prima parte parleremo del funzionamento delle batterie.
L’accumulatore di energia
L’accumulatore d’energia
La trazione elettrica, che produce movimento tramite energia elettrica, ha bisogno di una riserva di energia da cui attingere per accendere il movimento. Questa “riserva” si chiama accumulatore e non è altro che un apparecchio che raccoglie qualsiasi tipo di energia e la rilascia a comando, quando viene predisposto a farlo.
Nel caso dell’energia elettrica, dunque, l’accumulatore sarà definito “elettrico”, perché magazzino di questo specifico tipo di energia.
Ma scendiamo ancora di più nel dettaglio: l’accumulatore al piombo contiene una batteria al piombo per trazione, dotato di un certo numero di elementi, variabili a seconda del tipo di carrello elevatore da equipaggiare.
Tensione nominale
La tensione nominale di una batteria è la differenza di potenziale tra gli elementi positivi e quelli negativi della batteria. È stato convenzionalmente stabilito che la tensione nominale di ogni elemento è di 2 Volt. Quindi, la tensione nominale di una batteria sarà uguale al doppio del numero di elementi che la compongono.
Capacità
La capacità di una batteria è la quantità di corrente che può fornire all’utilizzatore prima che la tensione raggiunga il suo valore limite. La capacità è espressa in Amperora (Ah) e si ottiene moltiplicando il valore della intensità della corrente di scarica (Ampere) per il tempo di durata della scarica (ore).
Ciò che può interferire con la capacità degli accumulatori al piombo sono:
- a. Regime di scarica
- b. Tensione finale di scarica
- c. Densità dell’elettrolito
- d. Temperatura dell’elettrolito
a. Regime di scarica
Maggiore è il tempo di scarica, minore è la corrente erogata e, di conseguenza, maggiore sarà la sua capacità.
Per convenzione, si è stabilito che il valore della capacità delle batterie per trazione sia di 5 ore, alla temperatura di 30°C (per un turno lavorativo di 8 ore).
b. Tensione finale di scarica
Rappresenta un altro elemento al quale riferire la capacità. Se, ad esempio, si determina un valore di tensione finale maggiore rispetto a quello normale, la capacità che si può ottenere dalla batteria sarà superiore.
c. Densità dell’elettrolito
La densità o il peso specifico dell’elettrolito consiste nella quantità di acido solforico contenuta in un litro di soluzione. Essa stabilisce il potenziale della batteria e il suo livello di carica.
d. Temperatura dell’elettrolito
Se le temperature sono basse, diminuisce la capacità, cioè le prestazioni, della batteria. Al contrario, se le temperature sono alte, si ottiene il risultato opposto.
Proseguiamo ora con la seconda parte della guida.
e. Dimensioni
Le caratteristiche dimensionali delle batterie trazione riguardano conformazione e dimensioni del cassone di contenimento degli elementi che nella maggior parte dei casi è parte integrante della carrozzeria del carrello.
f. Peso
Il peso delle batterie trazione è molto importante ai fini dell’equilibrio statico del carrello. Il peso, infatti, non deve essere inferiore ad un dato valore poiché, se fosse, porterebbe all’ingovernabilità del carrello, mentre un peso eccessivo comporterebbe la diminuzione dell’autonomia della batteria. Tensione, capacità, dimensioni e peso delle batterie sono indicati dal costruttore del carrello e stabiliti in base alle potenze degli utilizzatori installati a bordo delle macchine ed ai carichi che esse debbono movimentare.
g. Principio di funzionamento degli accumulatori al piombo
Quando l’accumulatore è carico la materia attiva della piastra positiva è costituita da biossido di piombo (PbO2), la materia attiva della piastra negativa è costituita da piombo metallico allo stato spugnoso (Pb) e l’elettrolito da una soluzione di acido solforico (H2SO4) e acqua (H2O) avente una densità di 1,26-1,27 kg/l a 30°C.
Durante la scarica dell’accumulatore la corrente che esso fornisce all’utilizzatore provoca un mutamento della condizione prima descritta attraverso delle reazioni che portano il biossido di piombo (PbO2) costituente la piastra positiva a combinarsi con l’acido solforico (H2SO4) formando solfato di piombo (PbSO4), l’ossigeno (O) liberato dal biossido di piombo (PbO2) a combinarsi con l’idrogeno(H2) liberato dall’acido solforico (H2SO4) formando acqua (H2O).
Il piombo (Pb) costituente la piastra negativa si combina con l’acido solforico (H2SO4) formando così solfato di piombo (PbSO4); conseguentemente, la densità dell’elettrolito diminuisce come pure diminuisce la tensione, dapprima lentamente poi sempre più velocemente fino a precipitare ad esaurimento della riserva energetica.
Durante la carica la corrente che l’accumulatore riceve dal generatore provoca le reazioni inverse rispetto a quelle della scarica per effetto delle quali vengono ad essere ripristinate le condizioni iniziali e cioè biossido di piombo (PbO2) sulla piastra positiva, piombo spugnoso (Pb) sulla piastra negativa e la densità dell’elettrolito al valore ottima- le (1,26-1,27 kg/l a 30°C).
La tensione aumenta fino a raggiungere un certo valore, superato il quale si manifesta l’elettrolisi dell’acqua che genera la scissione dell’idrogeno e dell’ossigeno che vengono rispettivamente liberati dalla piastra negativa e da quella positiva.
Come scegliere la batteria trazione
Fermo restando il fatto che le caratteristiche dimensionali ed elettriche della batteria sono definite dal costruttore del carrello, è possibile, tuttavia, sia pure entro un campo piuttosto ristretto, scegliere la batteria più aderente alle esigenze dell’utente.
Tenendo presente che l’efficienza e quindi il costo di esercizio del veicolo a propulsione elettrica sono collegati, oltre che alle prestazioni dello stesso, alle caratteristiche della batteria adottata, appare evidente come una oculata scelta dell’accumulatore, finalizzata all’ottimizzazione del funzionamento di tutto il sistema, rivesta notevole importanza.
Tali considerazioni ci suggeriscono, pertanto, che l’efficienza e la durata della batteria debbono essere in grado di soddisfare appieno le esigenze d’impiego.
Quindi, nell’effettuare la scelta della batteria è opportuno tenere in considerazione il tipo di lavoro che il carrello dovrà effettuare (lunghi o brevi percorsi con il carico, frequenti sollevamenti, altezza di sollevamento, carico sempre al limite della portata) e l’ambiente in cui il carrello deve operare (pavimentazioni in buone o cattive condizioni, ambiente più o meno polveroso, spazi angusti).
Al fine di poter individuare con esattezza la batteria più adatta ad equipaggiare il carrello in armonia con le esigenze di servizio, l’utente che ha necessità di una nuova batteria dovrà fornire tutte le informazioni utili ad identificare esattamente la batteria, quali ad esempio:
- Marca e modello del carrello
- Tensione nominale della batteria
- Capacità della batteria
- Dimensioni d’ingombro della batteria
- La versione desiderata.
Il competente consiglio del costruttore della batteria che nasce dell’esperienza, maturata sul campo, risulta senz’altro di grande utilità per concretizzare la scelta più appropriata.
Alleghiamo di seguito due tabelle elementi delle batterie serie British e serie Din.