45°C, polvere e un MTTR di 72 ore: progettare batterie manutenibili per i siti africani

Articolo

9 marzo 2022

A 45°C ambientali, la capacità deve essere ridotta, la polvere blocca il raffreddamento e corrode i terminali, e una singola visita al sito può richiedere due giorni: la realtà da Timbuktu e Gao in Mali ad Agadez in Niger, Ciad e Sudan settentrionale. La manutenibilità non è un componente aggiuntivo; è il primo vincolo di selezione.

Ciò che resta della capacità nominale a 45°C

Nei siti interni intorno a Timbuktu e Gao in Mali, Agadez in Niger, Ciad, Sudan settentrionale e Mauritania, l’ambiente estivo rimane al di sopra dei 45°C e gli interni dei mobili diventano ancora più caldi. I dati sulla capacità nominale sono distorti, e più di quanto la maggior parte delle persone si aspetti. La capacità del piombo-acido diminuisce al diminuire della temperatura e aumenta all'aumentare della temperatura, quindi a 45°C una determinata batteria fornisce effettivamente più capacità che a 25°C, un punto spesso frainteso. Il vero problema non è la minore capacità ma la minore durata: la vita in galleggiamento a 45°C è circa un quarto di quella a 25°C. Nei siti ad alta temperatura, quindi, la capacità non è il vincolo: lo è la vita. Al contrario, una corda dimensionata per quattro ore a 25°C trasporterà il sito per circa quattro ore e mezza nei suoi primi due anni a 45°C, per poi scendere sotto le tre ore a partire dal terzo anno quando subentra l'invecchiamento. Quella curva di superamento e poi deficit è la classica modalità di guasto del backup ad alta temperatura.

Tre modi in cui la polvere provoca danni

La polvere colpisce un sistema di batterie lentamente ma in modo cumulativo, lungo tre percorsi concreti. Innanzitutto, il raffreddamento bloccato: i filtri di aspirazione dell'armadio e le griglie dell'involucro della batteria si intasano in poche settimane durante la stagione della polvere, aggiungendo altri 5°C-8°C all'interno - e poiché ogni 10°C dimezza la durata, questo da solo richiede un altro taglio. In secondo luogo, la corrosione dei terminali: la polvere non è conduttiva di per sé, ma una volta umida aderisce ai terminali e alle fascette formando una pellicola salina di elettrolita e, sotto il ciclo di condensazione guidato dagli sbalzi di temperatura tra il giorno e la notte, la postcorrosione accelera notevolmente, la resistenza di contatto aumenta e i terminali si surriscaldano in caso di scarica ad alta velocità. Terzo, tracciamento e cortocircuito: la polvere conduttiva che si accumula tra i terminali positivo e negativo forma un percorso di tracciamento in condizioni climatiche umide e, nei casi più gravi, provoca perdite superficiali o incendi. Le risposte sono rispettivamente: sostituire i filtri con rete metallica lavabile con cadenza mensile, montare coprimorsetti isolanti e applicare grasso anticorrosione, e soffiare con aria compressa secca anziché lavare con acqua.

Perché i terminali anteriori fanno risparmiare ore di lavoro

Nei siti che richiedono due giorni per essere raggiunti, le ore di manodopera hanno un costo e la costruzione della batteria decide direttamente tali ore. Le batterie convenzionali hanno terminali superiori; una volta installati in un armadio, i terminali sono rivolti verso l'alto dietro un ripiano o un portacavi, quindi controllare un terminale significa rimuovere un ripiano e spostare i cavi: più di quaranta minuti per ispezionare una stringa di quattro unità. Il design del terminale anteriore (serie 6-FMX, 50–200 Ah, nove modelli) colloca entrambi i terminali sulla parte anteriore, in modo che le batterie possano essere posizionate fianco a fianco contro la parete dell'armadio e l'ispezione non richieda la rimozione di nulla; la stessa ispezione di quattro unità scende sotto i dieci minuti. La sostituzione differisce ancora di più: le unità terminali superiori devono essere sollevate prima del cablaggio, mentre le unità terminali anteriori consentono di rimuovere e rimontare le cinghie. I terminali anteriori inoltre riducono la profondità del mobile, lasciando più spazio per la convezione, tornando al problema della temperatura. Nell’ambiente africano di manutenzione ad alti costi, il risparmio annuo di manodopera derivante da questa differenza strutturale supera solitamente la differenza di prezzo tra le batterie.

Esente da manutenzione non è esente da ispezione

L'espressione “batteria esente da manutenzione” è profondamente fuorviante nel contesto africano. Significa nessun rabbocco di acqua distillata, né alcuna ispezione. Proprio perché la cella non può essere aperta per controllare l'elettrolita, gli indicatori esterni contano di più. Un elenco di ispezioni adatto all'accesso a siti ad alto costo comprende cinque elementi: primo, la resistenza interna del monoblocco misurata con un tester portatile, che segnala qualsiasi valore superiore al 20% rispetto alla media della stringa; secondo, tensione monoblocco a riposo, che segnala qualcosa di più di 0,05 V dalla media; terzo, temperatura terminale misurata con una pistola a infrarossi immediatamente dopo la scarica, dove un differenziale di 5°C indica una resistenza di contatto anomala; quarto, condizione visiva, concentrandosi su rigonfiamento della cassa, corrosione terminale e tracce di fluido; quinto, ambiente, temperatura di picco dell'armadio di registrazione e blocco del filtro. Tutti e cinque richiedono meno di quindici minuti sul posto, ma riducono sostanzialmente la probabilità di un guasto improvviso dell'intera stringa. La chiave è legare l’intervallo di ispezione al costo di accesso: se una visita dura due giorni, non impostare un ciclo trimestrale: impostare un ciclo semestrale con tutti e cinque gli elementi obbligatori. La frequenza più bassa è accettabile; gli elementi saltati non lo sono.

Guida MTTR dalle 72 ore alle 24

Nel Sahel un MTTR di 72 ore è normale e per raggiungerne 24 sono necessarie quattro leve contemporaneamente. Innanzitutto, l'ubicazione dei ricambi: preposizionare stringhe complete nei magazzini regionali entro sei ore di macchina, dal 3% al 5% del numero del sito, con una gamma di modelli completa. In secondo luogo, sostituibilità: scegliere monoblocchi con un peso di movimentazione di due persone (le unità da 12 V con terminale anteriore pesano per lo più da 30 a 65 kg) ed evitare celle da 2 V di grandi dimensioni che necessitano di dispositivi di sollevamento o trasporti da quattro persone; collegare con bulloni, non giunti saldati. In terzo luogo, la preconfigurazione: abbina, carica ed etichetta le stringhe complete nel magazzino in modo che lo scambio sul campo sia una sostituzione diretta senza abbinamento o addebito iniziale in loco. Quarto, allarme precoce remoto: monitorare la tensione del monoblocco e la resistenza interna e lanciare un allarme da due a quattro settimane prima del guasto, convertendo le chiamate correttive in lavoro pianificato: il più grande miglioramento dell'MTTR, perché la maggior parte delle chiamate non sono più emergenze. Tutti e quattro consegnano 24 ore; i primi tre da soli raggiungono tipicamente solo 48.

Una lista di controllo per l'ammodernamento dell'armadio per i siti caldi

Scegli la batteria giusta e lascia stare l'armadio e metà del vantaggio scomparirà. Una lista di controllo direttamente utilizzabile per i siti caldi è composta da sei elementi. Innanzitutto, aggiungi una tettoia isolata o un doppio tetto per bloccare l’insolazione diretta: la più grande riduzione della temperatura nel Sahel e la misura più economica. In secondo luogo, spostare la presa d'aria sulla parte ombreggiata e montare una rete antipolvere metallica lavabile con un'area maggiore rispetto al design originale, poiché il flusso d'aria deve essere mantenuto anche se parzialmente bloccato. In terzo luogo, montare una ventola termostatica impostata per avviarsi a 40°C e arrestarsi a 35°C, con un differenziale di 5°C altrimenti la ventola esegue cicli brevi e la sua durata crolla. In quarto luogo, sollevare il banco batterie di almeno 300 mm dal pavimento dell'armadio per sfuggire alla sacca di calore e all'eventuale acqua stagnante dei monsoni. In quinto luogo, applicare un rivestimento riflettente di colore chiaro all'interno dell'armadio per ridurre l'assorbimento solare, particolarmente efficace sugli involucri metallici. In sesto luogo, montare un deflettore sopra il banco batterie in modo che la ventola non soffi direttamente sulle celle creando una differenza di temperatura locale; questo viene spesso trascurato, ma un differenziale fa sì che i monoblocchi invecchino a velocità diverse finché l'intera stringa non viene limitata dall'unità più debole. Insieme, questi sei in genere abbassano la temperatura dell'armadio da 8°C a 12°C, raddoppiando la durata. Il costo è molto inferiore alla sostituzione di una stringa e dovrebbe essere una pratica standard nei siti caldi, non un'opzione. View Telecom Backup Power Selection