BATERIAS SAFT DE NiCdCON TECNOLOGIA SINTER-PBELocomotoras • GM Canada • Goninan, Australiafor...
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BATERIAS SAFT DE NiCd CON
TECNOLOGIA SINTER-PBE
13ª SEMANA DE TECNOLOGIA
METROFERROVIARIA
Sao Paulo – Agosto 2.007
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2
Tres líneas de producto internacionales
� Baterías pequeñas para
aplicaciones técnicas y
profesionales
Sistemas de baterías recargables
� Baterías de litio
primarias y baterías
especiales para el
espacio la defensa y
aplicaciones
industriales
Grupo Baterías Especiales
� Baterías para
aplicaciones
industriales y el
transporte
Grupo Baterías Industriales
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3
Baterías de níquel-cadmio para ferrocarriles
Baterías Industriales
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4
Baterías de níquel-cadmio para aplicaciones estacionarias
Baterías Industriales
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5
Baterías Avanzadas
4 de Julio de 1997.
El vehículo espacial
Pathfinder aterriza en
Marte, llevando a bordo
Sojourner micro-rover
equipado por Saft
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6
Asociación Internacional con el Cliente
Red de Ventas y Servicio en el mundo
Más de 300 representantes en todo el mundoMás de 300 representantes en todo el mundo
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7
Fabricación mundial
Valdosta
CockeysvilleValdese
PoitiersNersacBordeaux
Oskarshamn
Raskovice
South-Shields
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8
Fábrica de Bordeaux – Tecnología Sinter-Pbe
Superficie total: 80.000 m²
Superficie de la planta: 35.000 m²
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9
BateríasBateríasBateríasBaterías SinterSinterSinterSinter----PbePbePbePbe para para para para FerrocarrilesFerrocarrilesFerrocarrilesFerrocarriles
Uso de las baterías:
� Energía de Reserva : Iluminación, aire acondicionado, sistemas informáticos, comunicación, control de puertas
� Arranque
� Frenado
� Pendulación
� Señalización
TranvíasMetros
Lanzaderas
Alta velocidadLocomotoras
Eléctricas
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DiferentesDiferentesDiferentesDiferentes aplicacionesaplicacionesaplicacionesaplicaciones
Cada aplicación requiere
productos optimizados :
� Bajo Mantenimiento
� Altas Prestaciones
� Peso y Volumen óptimos
� Bajo Costo de Ciclo
de Vida
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SolucionesSolucionesSolucionesSoluciones adaptadasadaptadasadaptadasadaptadas para para para para cadacadacadacada
aplicaciónaplicaciónaplicaciónaplicación
Sinter-PBE en vasos de plástico/chasis de
acero o cofres – Tipos de descarga Alta o
Media : SRX o SRM.
Sinter-PBE en vasos de acero /chasis de
madera – Tipos de descarga Alta o Media :
SRX o SRM.
Batería MATRICS Sinter-PBE
ultracompacta en bloques de plástico. Tipo
de descarga Media : MRX
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BateríasBateríasBateríasBaterías para el para el para el para el arranquearranquearranquearranque de de de de
LocomotorasLocomotorasLocomotorasLocomotoras
Características de la aplicación
• Descarga de corta duración ( de 10 a 30 s ),
con una potencia alta
• El rendimiento en el arranque es más
importante que la capacidad de la batería
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13
La La La La soluciónsoluciónsoluciónsolución de Saft de Saft de Saft de Saft
SRX (P/FR)
� Vasos de acero y acero inoxidable, chasis de madera : 72 to 370 Ah
� Vasos de plástico, chasis de acero inoxidable o cofres : 22 to 250 Ah
(Plástico Flame Retardant disponible - FR)
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MetrosMetrosMetrosMetros, LRV, , LRV, , LRV, , LRV, TranvíasTranvíasTranvíasTranvías, EMU, Lanz. , ... , EMU, Lanz. , ... , EMU, Lanz. , ... , EMU, Lanz. , ...
La energía de reserva de la batería es necesaria para :
� Preparación del tren : subir el pantógrafo
� En emergencia: iluminación,
telecomunicaciones, puertas, ventilación,
frenado, sistema de información a los
pasajeros, etc.
� Reserva energética en caso de tramos neutros
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15
Coches de Coches de Coches de Coches de PasajerosPasajerosPasajerosPasajeros
� Suministro de energía de
emergencia
� Autonomía de descarga: 3 horas o
más
� Ciclado profundo, a menudo no
controlado
(descargas durante la noche)
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La La La La soluciónsoluciónsoluciónsolución de Saft de Saft de Saft de Saft
MATRICS - MRX
� Bloques de 3 a 10 elementos de plástico Polipropileno Flame
Retardant para montaje directo en el cofre de batería
� Cofres especialmente diseñados para ferrocarriles
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La La La La soluciónsoluciónsoluciónsolución de Saft de Saft de Saft de Saft
SRM (P/FR)
� Diseño mécanico desarrollado para ferrocarriles
� Vasos de acero montados en chasis de madera Flame Retardant
� Vasos de plástico (FR disponible) montados en chasis ligeros de acero
inoxidable o en cofres
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La La La La experienciaexperienciaexperienciaexperiencia de Saftde Saftde Saftde Saft
Análisis de la aplicación y de las necesidades del cliente
� Perfil de descarga, ciclado
� Ventana de tensión, caídas de tensión
� Sistema de carga
� Rango de temperatura
� Espacio disponible
� Interfaces mecánicos y eléctricos apoyando al cliente en la
formulación de necesidades
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Software de Software de Software de Software de CálculoCálculoCálculoCálculo
Cálculo optimizado de la batería
� Tipo de batería
� Número de elementos
� Capacidad
� Evaluación de prestaciones,
márgenes de seguridad, MTBF,
intervalos de rellenado
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20
PerfilPerfilPerfilPerfil de de de de descargadescargadescargadescarga
� Descarga en
Potencia
� Descarga en
Corriente � Descarga en
Resistencia
� Fase de
arranque
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21
ResultadosResultadosResultadosResultados
� Capacidad
descargada Vs
Capacidad disponible
� Tensión de salida
Vs Tensión
mínima requerida
� Informa-
ción sobre
MTBF,
rellenado,
margen
de
capacidad
, margen
de tensión
� Perfil de
descarga
en Amp.
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� Técnica moderna para alta potencia y ciclado
extremo
� Válvula antillama.
� Electrodo positivo sinterizado.
� Electrodo negativo plastificado (plastic bonded)
� Separador multi- capa.
� Vaso de plástico o de acero.
TecnologíaTecnologíaTecnologíaTecnología Sinter Sinter Sinter Sinter ---- PbePbePbePbe de SAFTde SAFTde SAFTde SAFT
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23
Electrodos :
• Buena distribución de la materia activa
• Potencia elevada
• Rendimiento elevado
• Sin grafito en el electrodo positivo
• Sin contenido de Fe en el electrodo negativo
• Envejecimiento reducido
• Sin pérdida de materia activa
• Excelente ciclo de vida
TecnologíaTecnologíaTecnologíaTecnología Sinter Sinter Sinter Sinter ---- PbePbePbePbe de SAFTde SAFTde SAFTde SAFT
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24
• Cabezal
de la
placa• Materia activa
del electrodo
positivo :
Hidróxido de
Níquel
ElectrodosElectrodosElectrodosElectrodos positivospositivospositivospositivos SinterizadosSinterizadosSinterizadosSinterizados
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25
• Color Típico de la placa PBE
• Cabezal
de la
placa
• Materia activa :
Hidróxido de
Cadmio
ElectrodosElectrodosElectrodosElectrodos negativosnegativosnegativosnegativos PlastificadosPlastificadosPlastificadosPlastificados
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26
Carga a tensiòn constante - Corriente limitada a 0.2 C5 A a +20°C.
Tensión de carga
1.55 V
1.50 V
1.45 V
2 4 6 8 10 12 14
Time (hours)
30
50
70
90
110
Availablecapacity(%
C5 Ah)
La posibilidad de cargar la batería a un bajo nivel de tensión permite :
• Trabajar con una ventana de tensión más estrecha
• Recobrar la capacidad más rápidamente : Después de 5 horas, la capacidad
disponible es de un 85 - 90 %
• Reducir el sobre-dimensionamiento de la batería
• Minimizar el consumo de agua
Conclusión
BajoBajoBajoBajo nivelnivelnivelnivel de de de de tensióntensióntensióntensión de de de de cargacargacargacarga
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27
• Excelente cargabilidad :
Sinterizado/plástificado 1,47 V/el.
3 factores • Reducción de la corriente de sobrecarga.
Menor consumo de agua
• No es necesario cambiar el electrólito
durante toda la vida de la batería
MantenimientoMantenimientoMantenimientoMantenimiento mínimomínimomínimomínimo
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28
• Fiabilidad
• Alto Rendimento
• Mantenimiento mínimo
• Buena cargabilidad
• Peso y volumen reducidos
• Vida más larga de la batería
• Bajo Coste del Ciclo de Vida
TecnologíaTecnologíaTecnologíaTecnología Sinter Sinter Sinter Sinter ---- PbePbePbePbe de SAFTde SAFTde SAFTde SAFT
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29
CostoCostoCostoCosto del del del del CicloCicloCicloCiclo de Vida LCCde Vida LCCde Vida LCCde Vida LCC
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30
Coste Coste Coste Coste deldeldeldel CicloCicloCicloCiclo de Vida LCCde Vida LCCde Vida LCCde Vida LCC
Es el coste de adquisición, operación, mantenimiento y
reposición a lo largo de la vida del sistema.
� Coste de Adquisición
� Coste de Operación
� Coste de Mantenimiento Preventivo
� Coste de Mantenimiento Correctivo
� Coste de Reposición
� Coste por indisponibilidad del tren
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31
� Excelente comportamiento Menos capacidad para el
en carga mismo servicio
� Alto rendimiento a baja
y alta temperatura
� Mejor ciclado Vida más larga
� Consumo mínimo de agua Mantenimiento sustancialmente
reducido
� Peso y volumen reducidos Contribución a reducir la
manipulación, energía y coste
del transporte de peso y volumen
en el tren
MenorMenorMenorMenor costecostecostecoste deldeldeldel CicloCicloCicloCiclo de Vidade Vidade Vidade Vida
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32
Níquel Cadmio
SRX de SAFT
Níquel Cadmio
SRX de SAFT
PlomoPlomo
Coste Coste Coste Coste deldeldeldel CicloCicloCicloCiclo de Vida de Vida de Vida de Vida
de de de de unaunaunauna bateríabateríabateríabatería en 30 en 30 en 30 en 30 añosañosañosaños
No se tiene en cuenta nigún coste por indisponibilidad del vehículo
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Batería Sinterizada-Pbe : Más larga vida
Carga-descarga a corriente constante. Profundidad de descarga 40% a +40°C
Sanción
Sinter/Pbe
0 500 1000 1500 2000
N de ciclos
60
70
80
90
100
110
120
Capaciad(%
C5 Ah)
Placa de bolsaFibraPlomo
Ciclado según la norma UIC 854 R
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20 30 40 50 60
Temperature (°C)
10
100% of normal life
Lead-acid
Ni-Cd
50
20 30 40 50 60
Temperature (°C)
10
100% of normal life
Lead-acid
Ni-Cd
50
� Sinter-Pbe
NiCd
� Mayor ciclo de
vida útil a
altas
temperaturas
ComparaciónComparaciónComparaciónComparación NiCdNiCdNiCdNiCd SinterSinterSinterSinter----PbePbePbePbe / LA/ LA/ LA/ LA
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35
Sinter-Pbe Plomo
• Tensión de carga V/El. 1.45/1.47 2.3/2.5
• Eficiencia de carga >90% <80%
• Corrosión NO SI
• Pérdida de materia activa NO SI
• Muerte súbita NO SI
• Envejecimiento Reducido SI
• Peso Hasta un 30% menos Pesado
en arranque
ComparaciónComparaciónComparaciónComparación NiCdNiCdNiCdNiCd SinterSinterSinterSinter----PbePbePbePbe / LA/ LA/ LA/ LA
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36
ComparaciónComparaciónComparaciónComparación de de de de SolucionesSolucionesSolucionesSoluciones
BateríaL/A
50 el. 209 Ah
Fibra H
84 el. 115 Ah
Bolsa-SBM
84 el. 176 Ah
S/PBE -SRM
84 el. 125 Ah
S/PBE - SRX
84 el. 103 Ah
S/PBE-MRX
84 el. 100 Ah
Fact. corrección
Por temperatura
Carga V const.
Envejecimiento
0.6
0.6
- - -
0.8
0.85
0.85
0.7
0.85
0.8
0.8
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
0.9
Peso
Mantenimiento
Horas por Año
901 Kg 290 Kg 885 Kg 235 Kg 252 Kg 168 Kg
20 H . Año 6 H . Año 8 H . Año 4 H . Año 4 H . Año 2 H . Año
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37
ComparaciónComparaciónComparaciónComparación de peso y de peso y de peso y de peso y volumenvolumenvolumenvolumen
ArranqueArranqueArranqueArranque de de de de LocomotoraLocomotoraLocomotoraLocomotora 2500 HP2500 HP2500 HP2500 HP
Solución de
plomo ácidoSoluciones de Níquel - Cadmio
32 elementos
420 Ah
Bolsa "H"
48 elementos
180 Ah
SRX Acero
48 elementos
145 Ah
SRX Plástico
48 elementos
155 Ah
1200 Kg
0.63 m3
890 Kg
0.52 m3
456 Kg
0.40 m3
424 Kg
0.30 m3
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38
AlgunasAlgunasAlgunasAlgunas ReferenciasReferenciasReferenciasReferencias SaftSaftSaftSaft –––– SinterSinterSinterSinter----PbePbePbePbe
Alta velocidad y
trenes pendulares
• Eurostar in the Channel tunnel
• TGV
• Thalys, North Europe
• AVE, Spain
• Japan’s mini-Shinkansen
• Pendolino
• X2000
• Talgo • WCML - VxC
Locomotoras
• GM Canada
• Goninan, Australia for NRC
• TCDD, Turkey
• Kenya Railways
• Ansaldo E402-B, Italy
Coches Pasajeros
• SJ: Swedish Railways
• View liner, Amtrack, USA
• SNCB, Belgium AM96 and
I11 trains
• NS, Netherlands ICM and
DDM trains
• Pakistan Railways
• Iranian Islamic RepublicRailways
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AlgunasAlgunasAlgunasAlgunas ReferenciasReferenciasReferenciasReferencias SaftSaftSaftSaft –––– SinterSinterSinterSinter----PbePbePbePbe
Metros y trenes ligeros
• Paris • London • Stockholm
• Hamburger • London
• New York • Washington
• Singapore • Hong Kong
• Mdrid - B/lona - Bilbao -
Valencia
• Lisbon • Milan • Roma
• Tokyo • Taipei
• Warsaw • Sao Paulo
Tranvías
• France: ciudades de
Grenoble,
Saint-Etienne, Bobigny,
Bordeaux
• Germany: cities of Berlin,
Dresden
• Oslo, Norway
• Kuala Lumpur: LRV,
Malaysia
• Sydney Vario Tram
Lanzaderas
• Heathrow Express,
London by Siemens
• Gardemoen, Oslo,
Norway by ADTranz
• Arlanda, Sweden by
Metro Cammell
• O’Hare, Chicago
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40
Representante de SAFT en Brasil para
aplicaciones ferroviarias :
ADELCO Sistemas de Energía Ltda.
Gerente de Vendas : Alfonso Forino Neto
BARUERI – SAO PAULO
RepresentanteRepresentanteRepresentanteRepresentante en en en en BrasilBrasilBrasilBrasil