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Caratteristiche generali

La batteria è un dispositivo elettrico capace di immagazzinare energia elettrica sotto forma di energia chimica. La batteria ha un rendimento, variabile a seconda della tipologia costruttiva, che è pari a un 75% per la tradizionale batteria al piombo con soluzione di acido solforico (elettrolito), rendimenti del 90% per la batteria con elettrolito trattenuto in una spugna composita (AGM: Absorbed Glass Mat) ed infine rendimenti del 95% per la batteria al gel.
La batteria al piombo è formata da una serie di elementi da 2 volt ciascuno, quindi 6 elementi per le batterie da 12 Volt.
Ogni elemento è formato da una cella contenente:
- una piastra al piombo attivo per il polo positivo;
- una piastra al biossido di piombo per il polo negativo;
- una soluzione elettrolitica (formata da acido solforico e acqua distillata).

1) Involucro.
2) Piastre interne Positive e negative in piombo.
3) Piastre separatrici in materiale sintetico.
4) Elettrolito, soluzione diluita di acido solforico e acqua.
5) Terminali di piombo, i punti di connessione tra la batteria e le utenze

Durante il normale funzionamento, per le reazioni chimiche tra l'acido solforico e gli elementi in piombo, si forma una piccola quantità di idrogeno e ossigeno. Questi due gas, che si formano nei due poli, vengono però riassorbiti dalle reazioni chimiche nel polo opposto.
Se la batteria è maltrattata questa quantità può aumentare notevolmente a causa della impossibilità di mantenere un equilibrio tra le reazioni chimiche.
Quando succede questo si dice che la batteria bolle: si formano delle bollicine che vengono a galla nella soluzione di acido e facendo un paragone è come se fosse acqua minerale gassata. Questi gas sono idrogeno ed ossigeno, che formano la cosiddetta "miscela tonante" (esplosiva), e si forma a spese dell'acqua contenuta nella soluzione, seguito da un calo del livello dell'elettrolito. Leghe di piombo/Antimonio o Piombo/Calcio migliorano le caratteristiche meccaniche e di durata.

Tipologie per utilizzo

Le batterie si differenziano a seconda dell'utilizzo e a seconda della costruzione. Abbiamo quelle automobilistiche, quelle marine, quelle di trazione e da ultime quelle cicliche.

Batterie per uso automobilistico.
Sono batterie costruite per avere cicli di scarica medi del 5% rispetto alla carica completa. Soffrono se scaricate molto e per molto tempo, però sono in grado di fornire elevate correnti di spunto per l'avviamento e sono abbastanza leggere. Di solito sopportano alcune decine (tipicamente 50) cicli di carica/scarica all'80%.

Marine
Sono di solito una via di mezzo tra le batterie cicliche e quelle automobilistiche e sono progettate per cicli di scarica fino al 50% ed in grado di fornire elevate correnti.

Trazione
Sono costruite per cicli medi dell'80% di scarica ma con elevate correnti di scarica e alcune centinaia di cicli carica/scarica. (es. quelle dei muletti)

Cicliche
Sono costruite per fornire energia per lungo tempo. Il ciclo di scarica media è dell'80%, e reggono da alcune centinaia fino a 1000 cicli di carica/scarica.

Tipologie per costruzione

-Batteria al piombo tradizionale

Sono quelle coi tappi che si svitano per mettere acqua distillata,
il tappino è forato per far uscire i gas.

 

 


-Batteria senza manutenzione o a bassa manutenzione

Sono le batterie standard di oggi. Non esiste più il tappo col forellino, anche se è possibile, trafficando un pò, aprire l'elemento, aggiungere acqua distillata e misurane la densità. Grazie al sistema di chiusura degli elementi, se anche rovesciate per pochi istanti non causano fuoriuscita pericolosa di liquidi.


-Batterie speciali stagne

la soluzione elettrolitica è incorporata in un gel o in una spugna composita (una specie di tessuto in fibra di vetro) ed il contenitore è completamente stagno (c'è una specie di valvola di sicurezza in caso di forte formazione di gas). Queste sono batterie che non devono mai essere aperte, non sopportano i forti sovraccarichi, in quanto le bolle di gas che si formano restano sostanzialmente imprigionate nel gel causando una riduzione della superficie di contatto dell'elettrolito con riduzione della capacità della batteria. Per questo motivo spesso vengono aggiunte apposite sostanze chimiche per assorbire o riconvertire in acqua i gas in modo da renderle un pò più tolleranti ai sovraccarichi. Sono molto costose ma se trattate bene hanno una durata superiore a quelle normali. Se trattate male invece durano meno.


I numeri presenti sulle batterie

Vediamo adesso di comprendere i numeri riportati sulle batterie.

-Tensione Nominale
è il voltaggio che possiamo misurare ai capi di una batteria carica a vuoto, cioè senza carichi che assorbano corrente.
-Capacità Nominale
è la quantità di energia che la batteria è in grado di accumulare. Viene misurata in Ampere Ora (abbreviato Ah) su una scarica di 1 ora, 5 ore, 10 ore o di 20 ore a seconda dei dati che fornisce il costruttore.
-Corrente di spunto
è la massima corrente che la batteria può erogare quando è fredda per circa 30 secondi (di solito si riportano o valori a 0 °C o valori a -18°C, che è la condizione peggiore). In pratica è la corrente erogata in corto-circuito (CCA), indica la predisposizione all'avviamento della batteria. Più questo valore è alto e più la batteria sarà in grado di alimentare il motorino di avviamento in condizioni critiche. Indicativamente moltiplicando 3.85 la potenza in CV ottengo gli ampere necessari per la messa in moto, viceversa moltiplicando per 0.26 gli ampere di erogazione a -18°C ottengo la potenza in CV del motore che io posso mettere in moto (esempio ho un motore da 115 CV: 3.85*115=443 A, ho una batteria che a -18°C mi eroga 650 A posso mettere in moto un motore fino a: 0.26*650 = 169 CV). Se la batteria è sovradimensionata, come accade spesso sui gommoni, questo parametro (secondo me) diventa meno importante che su una automobile.
Ad esempio: una batteria da 120 Ah può erogare 12 ampere per 10 ore ma se viene utilizzata con una corrente maggiore la capacità si riduce a causa delle perdite interne. Se dalla batteria di prima preleviamo 120 A si scaricherà in 15-20 minuti anziché in un' ora. Per correnti vicine a quella nominale o inferiori si può fare il calcolo direttamente. Ad esempio: ho un frigorifero che assorbe 5 A , la batteria è da 120 Ah , in teoria se la batteria è completamente carica, posso lasciare il frigo collegato 24 ore (24 x 5 = 120). Ovviamente dopo 24 ore avrò la batteria completamente scarica!

Perché una batteria si guasta o si esaurisce
Analizziamo in sequenza le varie cause che rendono inservibile una batteria:

1) Solfatazione.
A batteria scarica, o se tenuta per molto tempo ad un basso livello di carica, può avvenire una reazione chimica sulle piastre che porta alla formazione di ossidi di piombo cristallino (insolubile e stabile). Questa sostanza ricopre progressivamente la superficie delle piastre impedendo la normale evoluzione delle reazioni chimiche che danno l'accumulo o l'erogazione di energia.
2) Autoscarica.
A causa della solubilità del piombo nell'acqua ed altri fattori (impurità nella soluzione ecc.) la batteria, molto lentamente, perde l'energia che ha accumulato fino a scaricarsi completamente. La perdita può andare dall'1% al 10% al mese (2-4% le batterie marine, 10% le batterie automobilistiche). L'autoscarica è più alta per le batterie da avviamento ed i valori, in generale per tutte le tipologie di batteria, sono legati alla temperatura ossia sono più alti nel periodo estivo. Ad esempio una batteria dopo 30 giorni a 38°C si scarica di un 7%, a 27° C si scarica di un al 5% mentre a 10°C si scarica di circa 1%. Per questo motivo si consiglia di ricaricare la batteria una volta al mese (se non usata), in modo da mantenerla ad un livello di carica maggiore del 80% e ridurre la solfatazione.
3) Fanghi.
La piastra è formata da un supporto di piombo con una serie di cavità rettangolari, dentro le quali vengono pressati gli ossidi di piombo già formati. Questo aumenta la capacità a parità di peso e dimensioni in quanto questi ossidi pressati si impregnano della soluzione di acido solforico aumentando la superficie di contatto con l'elettrolito.
Il rovescio della medaglia è che queste particelle tendono a staccarsi e precipitare sul fondo, riducendo quindi nel tempo la capacità della batteria. Se però maltrattiamo la batteria, la produzione intensa di gas e calore può favorire il rigonfiamento e il distacco di questi ossidi che si accumulano in quantità sul fondo fino a mettere in CORTO-CIRCUITO l'elemento.

Sistema di diagnosi

Analizziamo ora come possiamo controllare la batteria. Il corto circuito di un elemento è diagnosticabile facilmente, la batteria avrà 2V di meno del normale, cioè sarà passata a 10 V anziché 12 V. Questo valore si può misurare col voltmetro in condizioni di riposo cioè senza nessun utilizzatore collegato. In tale situazione la batteria è da buttare.
L'interruzione invece si vede facilmente, la batteria a riposo dà 0 V, in questo caso è da buttare.
Esistono però situazioni intermedie può capitare ad esempio che si abbia una forte solfatazione di una sola cella o più celle (spesso le celle vicine ai morsetti che sono soggette a maggiore riscaldamento). Sono batterie che a vuoto danno 12 V, ma applicando un minimo carico passano a 10 V, oppure quasi a zero. In questi casi si può tentare una carica molto spinta (il ribollire potrebbe rimuovere strati di solfato di piombo), ma in ogni caso la batteria durerà ancora poco tempo.

Carica

Vediamo ora cosa succede quando mettiamo sotto carica una batteria. Dobbiamo sapere che anche in fase di carica la batteria è sollecitata. Si considera una carica normale quella effettuata con una corrente pari a 1/10 della capacità della batteria per 12 ore facendo attenzione alla tensione di carica che varia in funzione della tipologia di batteria con i seguenti range a 20°C:

Batteria tradizionale: 13.4 - 13. 8 Volt

Batteria al gel: 13.8 - 14. 1 Volt

Batteria AGM: 14.4 - 14.6 Volt

Esempio:
alla nostra batteria tradizionale da 175 Ah possiamo applicare con sicurezza una corrente di 18A per dodici ore: 18 x 12 = 216 Ah. Vero , la batteria non ha un rendimento del 100 %, per ottenere 175 dobbiamo fornire 216. La corrente massima così scelta è stata effettuata per non danneggiare la batteria, ossia è il miglior compromesso tra rapidità di carica e durata della batteria, ma si ha un lieve riscaldamento e produzione di gas specie a fine carica.
In realtà, se non abbiamo fretta, possiamo ridurre la corrente ed aumentare il tempo di ricarica. Suggerirei, per esempio, una corrente di 8-10 Ampere per 24-30 ore senza mai superare in ogni caso 48 ore di carica continua. Posso confermare che una batteria perfettamente carica bolle anche con soli 5A.
Se vogliamo controllare manualmente il ciclo di ricarica serve un carica batterie almeno a due posizioni.
Esempio: corrente alta (6-8 A) e bassa (sui 2A) ed un voltmetro preciso, se possibile un amperometro per verificare la corrente di carica.


(Voltmetro)

(Amperometro)
 


Sotto carica all'inizio la tensione sarà sui 12.6-13 V, poi questa tensione continuerà a salire molto lentamente. Quando la tensione arriva a 13.5-13.6 V significa che la batteria è quasi completamente carica (se possiamo osservare gli elementi vedremo la formazione di bollicine).
Potremo quindi commutare il caricatore con valori bassi di corrente e lasciarlo ancora un pò di tempo per portare la carica dolcemente al 100% (a ricarica completa, con correnti così basse, di solito si osserva qualche bollicina che si stacca dalle piastre).
Una corrente di 2 A in una batteria da 175 Ah può essere anche mantenuta per lungo tempo senza danni per la batteria, in quanto provoca solo un leggerissimo ribollimento, attenzione però perché significa un consumo del livello di liquido, quindi non conviene esagerare (se ci capita questo in banchina per pochi giorni all'anno non ci sono problemi). Se la tensione sale oltre i 14 V anche nella posizione di bassa corrente, allora significa che la batteria comincia ad essere vecchiotta, e presto ci lascerà a piedi. Possiamo assumere che se la corrente è più bassa di 1/50 della capacità nominale e la tensione tende a superare i 14 V allora occorre pianificare una sostituzione della batteria.
Sto parlando di tensione misurata direttamente sui poli della batteria. Misurazioni diverse, magari fatte sul carica batterie o in punti diversi, non possono essere attendibili.
Chi dispone di un carica batterie con la funzione Stand-By (cioè che mantiene una carica continua della batteria, detta anche carica di mantenimento o TAMPONE) deve controllare che la tensione in stand-by sia compresa tra 2.20 e 2.25V per elemento, quindi tra 13.2V e 13.5 V (in teoria dovrebbe cambiare leggermente con la temperatura delle batterie).
Anche gli alternatori dei motori, che sono notoriamente abbondanti, dovrebbero essere tarati al massimo a 14 V, ma si trovano spesso alternatori che caricano anche a 14.5 o 15 V con conseguente ribollimento della batteria quando essa è carica. L'alternatore ha però la scusante che a motore fermo interrompe la carica, quindi non resta indefinitamente connesso alla batteria.... ma poi riduce la vita di una batteria ad 1 anno anziché i canonici 4 anni di una batteria trattata bene. Inoltre dobbiamo considerare che i nuovi motori fuoribordo hanno alternatori generosi ma centraline ed impianti di iniezione assetati, tanto per fare un esempio possiamo avere alternatori capaci di generare 133 A ma disponibili, per ricaricare le utenze, ci sono 50 A.

Tipi di carica batterie


Quelli normali economici:
sono molto semplici ed economici, ma vanno bene solo per ricariche occasionali o sorvegliate. Se volete acquistare uno di questi assicuratevi della presenza di almeno un amperometro e due posizioni di ricarica (a bassa corrente e alta). L'amperometro, contrariamente al voltmetro, non ha bisogno di elevate precisioni per questo utilizzo.

Carica batterie automatici:
tipo semplice che si scollega a fine carica. Caricano con correnti abbastanza elevate e si staccano a fine carica. Di solito come fine carica sentono una tensione intorno ai 14V.

Carica batterie automatici con mantenimento:
sono, secondo me, il miglior compromesso tra costo e funzionalità. Tendono a mantenere la tensione a quella di tampone, quindi 13.6 V circa, ed erogano tanta corrente quanta ne richiede la batteria fino ad un valore massimo. In pratica significa che all'inizio il caricatore fornisce la massima corrente, che comincerà a decrescere con l'aumento di tensione della batteria, fino a portarsi gradatamente al valore di mantenimento. Il vantaggio è che il caricatore può essere connesso permanentemente alla batteria e la manterrà sempre carica completamente senza danni. Il piccolo difetto (sopportabile nella maggior parte dei casi) è che la carica procede abbastanza rapidamente fino al 70% circa, poi comincia ad avvenire sempre più lentamente fino al 100%.

Carica batterie automatici Multi Step:
di solito sono dotati di un piccolo microprocessore, caricano la batteria con un ciclo che permette di eliminare il difetto del caricatore a tensione costante. Inizialmente utilizzano una corrente alta che mantengono fino a carica quasi completata, poi passano ad una corrente più bassa fino al 100% della carica, poi passano alla corrente di mantenimento con una corrente bassa e una tensione di 13,6 V circa.

Questi ultimi ovviamente sono i migliori perché portano la batteria al 100% nel minor tempo possibile, ma sono anche i più costosi.

Una doverosa precisazione è che i carica batteria per le batteria al gel/AGM devono essere a con regolazione di voltaggio o a voltaggio limitato pena un rapido decadimento ed una fine prematura della batteria.

Conoscere lo stato di carica di una batteria

Per conoscere lo stato di carica abbiamo a disposizione due metodi indiretti, uno attraverso la densità dell'elettrolita e l'altro attraverso la misurazione della tensione. Si può ricavare lo stato di carica della batteria tramite la densità dell'elettrolita (cioè la densità della soluzione di acido solforico e acqua) secondo la tabella seguente valida a 27°C:

Densità 1,265 - Carica 100%
Densità 1,225 - Carica 75%
Densità 1,190 - Carica 50%
Densità 1,155 - Carica 25%
Densità 1,120 - Scarica completa


La densità si misura con un apposito strumento, il densimetro, che contiene un galleggiante graduato. Più l'elettrolito è denso, più il galleggiante per il principio di Archimede emerge. Esistono densimetri commerciali molto economici adatti allo scopo. E' utile, se si fa la misura, controllare tutti gli elementi per verificare che siano tutti allo stesso livello di carica.

Se la batteria non è accessibile allora lo stato di carica si può valutare tramite la tensione si può utilizzando la seguente tabella valida a 27°C, che mostra la percentuale di carica e la tensione ai morsetti. Per utilizzarla serve obbligatoriamente un voltmetro elettronico preciso.

Carica 100% - 12,6 V
Carica 75% - 12,4 V
Carica 50% - 12,2 V
Carica 25% - 12,0 V
Carica 0 - 11,8 V


Se invece notate che la tensione scende al di sotto degli 1.96 V per elemento quindi 11.8 V per una batteria da 12, (escluso il momento dell'avviamento, dove può scendere per qualche istante anche a 8 o 10 V ) occorre RICARICARE al più presto in quanto la batteria è scarica e siamo in zona solfatazione.
Se invece siamo sicuri che la batteria è sufficientemente carica oppure è stata ricaricata da poco, allora significa che un elemento ci ha lasciato..... in tal caso sostituirei la batteria appena possibile.


Usare bene la batteria

Vediamo ora come utilizzare al meglio la batteria allo scopo di mantenerla operativa per lungo tempo:

1) Non farla mai scaricare troppo, infatti si formerebbero reazioni chimiche irreversibili come la solfatazione delle piastre che riducono la capacità della batteria fino ad annullarla nei casi più gravi.
2) Non caricarla mai troppo o troppo rapidamente se non in caso di necessità, come già detto, si produrrebbero ebollizioni (pericoloso con sviluppo di idrogeno) e calerebbe il livello dell'elettrolito, con aumento della concentrazione di acido solforico e danneggiamento degli ossidi di piombo (è comunque sufficiente ripristinare il livello aggiungendo acqua distillata).
3) Non farle erogare mai troppa corrente (salvo l'avviamento che è inevitabile).
4) Non lasciarla più di un mese senza carica.
5) Non lasciare il livello dell'elettrolito troppo basso: verificare di tanto in tanto che il livello del liquido sia normale ed in ogni caso che copra gli elementi al piombo in quanto la porzione scoperta si solfata rapidamente.

Considerazioni
Come ho già riportato, la principale differenza tra le batterie da avviamento e quelle marine, oltre al fatto di essere più o meno ermetiche, sta nel fatto che quelle da avviamento sono progettate per resistere a molti cicli (diciamo parecchie centinaia) di scarica del 5%,cioè passaggio dal 100% al 95% di carica, ma per contro reggono pochissimi cicli di scarica profonda che di solito è intesa dell' 80%, cioè dal 100% al 20% di carica.
Il caso di scarica totale dalle batterie al piombo non è preso in considerazione perché è fatale per tutti i tipi.
Le batterie marine invece sono progettate per resistere a molti cicli di scarica al 50% , cioè dal 100% al 50% di carica, mantenendo la possibilità di erogare decenti correnti di spunto e quindi permettere l'avviamento. Inoltre una batteria marina ha una corrente di autoscarica minore, diciamo la metà.

A questo punto sorgono spontanee le seguenti domande:

Come riesco ad usare la mia batteria?
Quanto e quando uso il gommone?
Quali servizi elettrici voglio avere sul gommone?
Che possibilità di ricarica ho?
Quante batterie ho?
L'alternatore è ottimale o no?


Evidentemente non esiste una risposta standard a tutte queste domande. La durata della nostra batteria dipenderà contemporaneamente da tutti questi fattori. Per non rischiare di addentrarmi in spiegazioni complicate e poco comprensibili, propongo alcuni esempi.


Esempio 1
Uso il gommone un week-end al mese più 15 giorni in estate. Non ho frigorifero,non pratico campeggio nautico e normalmente ormeggio in banchina senza avere a disposizione la corrente elettrica per ricaricare.
Ho una sola batteria.
Vediamo : in un anno potrei fare circa 35/50 avviamenti (in ogni avviamento consumo circa 1-2 Ah per un motore a benzina quindi conservativamente un ciclo di scarica pari al 5%).
Ogni volta che lascio il gommone, la batteria e' carica al massimo o comunque più del 90%. Entro un mese torno ad usare il gommone, quindi il fenomeno della autoscarica non mi preoccupa.
In queste condizioni mi posso aspettare una durata della batteria molto lunga, mediamente di più di quanto dura su una automobile.


Esempio 2

Ho un frigorifero,GPS, VHF ed ecoscandaglio, uso il gommone un week-end al mese + 15giorni d'estate, nei week-end amo fare campeggio nautico o in porti in transito dove non ho la corrente in banchina.
Anche in questo caso possiamo stimare 35- 50 avviamenti all'anno, i cicli di scarica al 50% possono essere intorno ai 15.
In questo caso potrei aspettarmi una durata inferiore a quella di una automobile. Se però ho il salpa ancora elettrico e altri dispositivi che consumano dovrò fare molta attenzione e dovrò usare il motore almeno 4 o 5 ore al giorno per mantenere sufficientemente cariche le batterie.

Esempio 3
Uso il gommone solo in estate, mi rimane fermo da novembre a maggio. Poi lo uso 2 week-end al mese e 15 giorni in estate.
Numericamente siamo a valori simili al caso 1, ma con la differenza che in inverno la batteria rimane ferma 5 mesi. Se lascio la batteria in gommone, a maggio la troverò quasi completamente scarica. Magari riesce a farmi un avviamento, poi il motore la ricarica e tutto sembra tornare alla normalità, ma quasi sicuramente il processo di solfatazione sarà progredito e la mia batteria avrà una capacità inferiore a quella nominale, poniamo del 40% inferiore. Avrò l'impressione di un ottimo funzionamento, ma se per caso un giorno il motore non parte al primo colpo, non parte al secondo.... la batteria non mi consentirà il terzo tentativo. Inoltre ogni ciclo di scarica più profonda, anziché del 50%, a causa della ridotta capacità, diventerà dell' 80% facendo ulteriormente soffrire la batteria. Probabilmente una batteria montata nuova nel maggio 2005 sarà da sostituire nell'estate 2006 dopo che mi avrà lasciato a piedi. Mi conviene quindi portarla a casa in autunno, tenerla in garage e ricaricarla una volta al mese, oppure lasciarla permanentemente collegata ad un buon carica batterie elettronico.

Esempio 4:
Faccio campeggio nautico. Userò spesso la radio e le altre utenze di bordo.
In questo caso la batteria è molto sollecitata in quanto subirà cicli di scarica consistenti. Diciamo che dopo tre giorni la batteria verrà usata a livelli di carica che raramente supereranno l' 80% e diciamo quasi sempre tra il 40% e l'80%. In questo caso la batteria prende una bella batosta, che però viene retta un pò meglio per l'uso quotidiano. Infatti cicli di carica-scarica ravvicinati mantengono in movimento la soluzione elettrolitica, cosa che riduce lievemente la solfatazione in quanto una parte degli ossidi solfatati possono precipitare sul fondo lasciando scoperto del piombo fresco. Diciamo che se per il resto dell'anno la usiamo bene può durarci forse un paio di anni, ma non aspettiamoci più di tanto, conviene tenerla ben controllata.

Cosa si può dedurre:
-una batteria usata bene e non troppo spesso in gommone dura di più che su una automobile.
-una batteria usata bene e molto dura circa come su una automobile o un pò meno
-una batteria usata troppo poco dura poco, se non tenuta a casa nei periodi di inattività sotto un carica batterie elettronico
-una batteria usata male e/o troppo (mi riferisco sempre a scariche abbastanza profonde) dura poco.
Considero per scontato che il circuito di ricarica dell'alternatore sia a posto, cioè non carichi oltre i 14 V.
Se mi trovo ad avere spesso cicli di scarica superiori al 20-25%, allora penserei seriamente ad usare una batteria marina (o denominazioni equivalenti) per il gommone. Se l'utilizzo medio rimane come nell'esempio 1, non avrei dubbi ad utilizzare batterie di tipo automobilistico, dando per scontato che non ci sia pericolo di fuoriuscita di acido, ovvero gommone che comunque non naviga in condizioni estreme di navigazione battente, o batteria non posta in ambiente particolarmente delicato (ricordiamoci che la soluzione è acido solforico al 30% circa), negli altri casi potrebbe essere conveniente una batteria marina. Se non voglio preoccuparmi troppo della batteria perché non ne ho voglia, perché non ho adeguate conoscenze tecniche (non è il vostro caso se leggete tutto fino in fondo) o per qualsiasi altro motivo, allora conviene usare una batteria marina che sopporta meglio le scariche prolungate. Se voglio spendere poco uso le batterie normali mettendo in conto di cambiarle più spesso.

L'aspetto economico

Non conosco bene il mercato, ma dai pochi dati che ho reperito, ho l'impressione che il costo della batteria possa essere circa proporzionale alla durata, almeno in casi di uso medio. Ad esempio: una batteria tradizionale da 50-100 euro mi potrebbe durare due anni, mentre una batteria marina da 150-250 euro potrebbe durarmi 5/6 anni (la vita di una marina è circa 3 volte superiore a quelle tradizionale) . La spesa per anno è la stessa. Diverso è il caso se siamo in condizioni limite, come in alcuni degli esempi sopra, oppure dove la sicurezza è importante.
Se ho bisogno di maggiore sicurezza la batteria marina è superiore, a patto che la sostituisco comunque anche se non è in fin di vita, ad esempio la sostituisco comunque dopo 4-5 anni anche se sembra ancora buona.

Per fare i calcoli degli assorbimenti

La potenza si misura in Watt (W)
La corrente si misura in Ampere (A)
La tensione si misura in Volt (V)
Potenza (W) = Volt (V) x Ampere (A)
Esempio: un dispositivo che assorbe 5 A @ 12 V ha una potenza di 5x12=60 W
Corrente (A) = potenza(W) / Tensione (V)

Esempio: un verricello elettrico da 1000 W assorbe 1000/12= 83.3 A arrotondiamo a circa 84 A.

Considerate, sommando i vari assorbimenti, di non sfruttare la batteria più del 10-20 % tra una ricarica e l'altra, e non più del 40-50% se abbiamo una batteria marina.

Un esempio di consumo elettrico per una giornata di navigazione con una sosta in una caletta:

- Frigorifero 5 A per 18 ore
- Accensione motore da Da 2 a 5 Ah (Benzina o Diesel)
- Salpa ancora da 1000 W 84 A per 1/10 ora
- VHF in ricezione 0.25 A per 12 ore
- VHF in trasmissione 6 A per 1/2 ora
- Caricatore telefonino 0.5 A per 6 ore


Totale consumo: (5x18)+5+ (84x0.1)+(0.25x12)+(6x0.5)+(0.5x6) = 112.4 Ah circa.


Supponendo di avere una batteria da 80 Ah ( che sia l'unica o che sia dei servizi non importa, è sempre da 80 Ah) significa che dobbiamo tenere acceso il motore altrimenti non riusciamo ad alimentare tutto per tanto tempo. Volendo arrivare a scaricare la batteria del 50% avremmo bisogno di una batteria da circa 250 Ah (attenzione: 250 amperora di capacità effettiva, non 250 A di corrente di spunto!).
Supponendo che l'alternatore carichi la batteria con una corrente intorno agli 10 - 20 A (dipende molto da caso a caso), possiamo dedurre che dobbiamo accendere il motore per 6-11 ore circa nell'arco della giornata, che vanno aumentate del 25% per compensare le perdite di ricarica.
Non ditemi ma il mio alternatore è da 60 A !
Il vostro alternatore può erogare si una corrente massima di 60 A, ma la corrente di carica della batteria è la massima corrente che essa può assorbire senza superare i famosi 14 Volt. Finché la batteria è scarica, la corrente di carica sarà abbastanza elevata, ma quando comincia ad avvicinarsi alla carica completa tale corrente diminuisce di molto.
Solo forzando un po' le cose , ovvero caricando a tensione superiore a 14 V, si riesce a far assorbire più corrente alla batteria riducendo i tempi di carica. Ciò avviene però a costo di un ribollimento della soluzione acida, che, come abbiamo già visto, non è molto conveniente. E' ammissibile solo in caso di emergenza. Ma il nostro alternatore non può distinguere i casi di emergenza, perciò: o carica a tensione più alta di 14 V, ottenendo corti tempi di ricarica ma con un sovraccarico della batteria nelle lunghe smotorate, o carica a max 14 Volt, con tempi maggiori di ricarica ma senza danni a lungo termine.
Allora perché l'alternatore è da 60 A? L'alternatore da 60 A e' comodo mentre abbiamo il motore acceso: può alimentare tutti i carichi elettrici (ossia centralina ed impianto di iniezione che potrebbero consumare circa 35A) e contemporaneamente caricare la batteria, quindi possiamo eliminare dal bilancio energetico i carichi alimentati nel tempo in cui lasciamo il motore acceso. Ad esempio se salpiamo l'ancora col motore acceso possiamo dire che degli 84 A richiesti dal verricello, 25 sono forniti dall'alternatore e solo 59 dalla batteria; in questa ottica si potrebbero rifare i calcoli di cui sopra e scoprire che il motore in realtà potrebbe essere acceso qualche ora in meno.

Proviamo: Supponiamo di navigare 5 ore in totale, e cerchiamo di averlo acceso quando usiamo il salpa ancora e cerchiamo di avere i carichi accesi per quanto possibile nel momento in cui il motore e' acceso.

Carico, Assorbimento - Con motore acceso
Accensione motore 5 Ah
Frigorifero 5 A per 19 ore - 5 ore
Salpa ancora da 1000 W 84 A per 1/10 - 1/10 ora
VHF in ricezione 0.25 A per 12 - 5 ore
VHF in trasmissione 6 A per1/2ora - 0 ore
Caricatore telefonino 0.5 A per 6 - ore 5


Ricalcoliamo 5+5x(19-5)+ (84-25x0.75)x0.1+0.25x(12-5)+ 0.5x(6-5) =83.8 Ah


Vi è da fare la precisazione che al minimo l'alternatore genera pochi ampere (circa 5 A) ma se spingiamo il motore a 1000 giri/minuto, esso genera correnti dell'ordine del 75% della sua capacità, ecco spiegato perché ho moltiplicato 25x0.75

Ricarica: 5 ore x25 A = 125 Ah con efficienza di ricarica del 75% pari a 93.8 amperora ed abbiamo così compensato i consumi .

Metodo pratico per determinare lo stato di invecchiamento della batteria:

Gli elettrauto hanno uno strumento formato da due puntali collegati ad un voltmetro e ad una resistenza di basso valore che assorbe una corrente molto elevata (una specie di molla) . Mettendo i puntali a contatto coi morsetti, si ha in pochi secondi un indice di qualità e di carica della batteria. Se la tensione rimane abbastanza alta anche con una corrente molto elevata allora la batteria è abbastanza buona. Se la tensione scende sensibilmente allora la batteria è molto scarica o rovinata.
Chiaramente questa è una misura molto approssimativa, e solo se si ha un po' di esperienza con tale strumento ed il tipo di batteria in prova, si può avere una indicazione attendibile.
Un altro metodo è quello di tenere sotto controllo i valori di tensione con un voltmetro preciso al secondo decimale e collegato direttamente ai morsetti della batteria, in fase di carica e di scarica della batteria, e un amperometro (anche di precisione "normale") sul carica batterie.
Si procede come segue: si lascia la batteria a riposo, cioè senza niente acceso, e si misura la tensione. Occorre rilevare il valore esattamente con i due decimali. In base alla tabella esposta precedentemente, valutiamo la percentuale di carica della batteria. Poi colleghiamo il carica batterie per un certo tempo, facendo attenzione alla corrente che passa. Se si hanno delle variazioni significative occorre annotare l'ora ed il valore, in modo da sapere quanta corrente è passata. Oppure si puo' applicare un carico costante e noto per un certo tempo. Poi si torna a misurare la tensione a vuoto della batteria e si valuta il nuovo stato di carica della batteria.
Facciamo un esempio: misuriamo una tensione di 12.52 Volt che corrisponde al 70% circa. Lasciamo il carica batterie collegato per 2 ore e mezza. Il caricabatteria eroga, per esempio, 4 A abbastanza costanti. Ha quindi fornito alla batteria 2.5 x 4 = 10 Ah . Lasciamo riposare la batteria per una mezz'oretta e ricontrolliamo la tensione: ora misuriamo 12.66 Volt che corrispondono ad una carica dell'80%. Supponiamo anche che la nostra batteria sia da 80 Ah nominali. In questo caso i conti tornano: La batteria ha incrementato la sua carica del 10% La batteria ha un rendimento di circa il 75%. Ha assorbito 10 Ah x 0.75= 7.5Ah al netto delle perdite Questi 7.5 Ah rappresentano il 10% della capacità reale della batteria. 7.5 Ah x 100/10 = 75 Ah. 75 è molto vicino ad 80, quindi siamo tranquilli: la batteria è buona.
Se invece, dopo la carica, misuriamo una tensione di 12.80 corrispondente al 90% di carica, significa che i famosi 7.5 Ah netti corrispondono ad un 20% della capacità della batteria. Rifacendo il calcolo otteniamo che: 7.5Ah x 100/20 =37.5Ah di capacità totale effettiva della batteria: la nostra batteria ha dimezzato la propria capacità a causa di fenomeni di invecchiamento e/o solfatazione. Quindi dobbiamo trattarla come una batteria da 40 Ah circa, e comunque sostituirla, magari non con urgenza ma alla prima occasione, e nel frattempo tenerla ben carica per evitare altri rapidi deterioramenti. Potrebbe essere utile anche verificare l'autoscarica: si misura con precisione la tensione prima di lasciare la gommone per rientrare a casa (ricordarsi che deve essere da un po' a riposo) e poi la si ricontrolla quando si ritorna dopo ad esempio un mesetto.
La carica deve essere diminuita di poco, qualche punto percentuale se la batteria e' marina, 5-10% se è automobilistica. Valori superiori indicano che l'elettrolito non è più buono, è inquinato o la batteria è molto vecchia, comunque conviene pianificare una sostituzione in quanto la batteria "non tiene la carica".

Conclusioni
Non prendete alla lettera il metodo della tensione per controllare la carica della batteria, nel senso che errori di misura, variazioni di temperatura tra le misure, ecc. potrebbero far prendere qualche granchio. Conviene ripetere le misure più volte. Se si acquisisce un po' di pratica, si possono ricavare indicazioni anche osservando gli strumenti di bordo (Voltmetro): per esempio, se si ha l'impressione che la batteria si ricarichi in tempi troppo corti e altrettanto tende a scaricarsi più rapidamente del solito, significa che ha perso una buona fetta della sua capacità, analogamente se si ricarica apparentemente troppo lentamente potrebbe avere un elemento in corto o che non tiene la carica, e così via.
Se avete una batteria sicuramente buona, perché è quasi nuova (non più di 6 mesi) osservate spesso il voltmetro e l'eventuale amperometro presente come strumentazione di bordo, nelle varie condizioni di utilizzo: con le luci accese, con il motore che sta ricaricando, e cercate di annotarvi mentalmente gli andamenti (che in questo caso possiamo definire normali) dei valori di tensione e di corrente nel tempo. Se ci si abitua a fare queste osservazioni, si sarà in grado di valutare per tempo eventuali decadimenti delle prestazioni della batteria e quindi essere in grado di sostituirla prima di rimanere a piedi. Ovviamente chi non ha voglia di fare tutto questo, può rivolgersi ad un buon elettrauto di fiducia, dotato anche di un pò di pazienza, per farsi controllare la batteria almeno una volta l'anno e prima di navigazioni impegnative.

Impaginato e postato da Valter Nagliato, autore Franco Vecchi pubblicato sui siti:

http://www.cantierino.it/Aarticoli/C-Batterie/aBatteria1.html

http://www.maurofornasari.com/tecnica/Batterie1.htm

 

 

 

 

 

 

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