A determinação da quantidade necessária de carregadores para empilhadores não se resume simplesmente a uma decisão do tipo «um carregador por empilhador». Este guia mostra como calcular a quantidade de carregadores necessária para armazéns com um turno, dois turnos e 24 horas, sem causar tempo de inatividade, estrangulamentos elétricos ou custos de capital desnecessários.
Conta as janelas.
Um armazém com dez camiões não necessita automaticamente de dez carregadores de baterias para empilhadores; necessita de capacidade de carregamento adequada e suficiente para repor os kWh consumidos pela frota durante os períodos reais de inatividade, ao mesmo tempo que faz face a pausas sincronizadas, postos de carregamento bloqueados, avarias nos carregadores e ao limite efetivo do quadro elétrico.
Por que é que o setor continua a indicar um carregador por camião, como se todos os armazéns funcionassem com o mesmo horário?
Porque é fácil.
Além disso, é uma atitude preguiçosa.
A minha recomendação inicial é simples:
Esses são valores estimados, não especificações de compra. A resposta final depende do consumo de energia, da potência do carregador, do tempo de carregamento disponível, da procura simultânea, da capacidade de aceitação de carga da bateria e da disciplina de utilização.
O número de carregadores de empilhadores de que um armazém necessita é determinado por dois cálculos distintos:
Utilize o número maior.
Essa distinção é importante. Um armazém pode ter capacidade de carregamento suficiente ao longo de 24 horas, mas mesmo assim ficar sem energia durante uma pausa para almoço sincronizada de 30 minutos. Outra instalação pode ter doze empilhadoras a regressarem em simultâneo às 17h00, apesar de, teoricamente, três carregadores poderem repor toda a sua energia durante a noite.
A capacidade teórica não movimenta paletes.
As fichas disponíveis sim.
Para determinar a potência adequada do carregador de empilhadores, utilizo esta fórmula:
Carregadores mínimos = o maior entre o resultado da energia diária e o resultado da janela de pico, mais a redundância
O cálculo da energia diária é o seguinte:
Carregadores de energia diária = Total de kWh da frota a substituir ÷ (kW CC do carregador × horas de carregamento disponíveis × fator de utilização)
O cálculo da janela de pico é o seguinte:
Carregadores no período de pico = kWh necessários durante o período de maior movimento ÷ (kW CC do carregador × duração do período × fator de utilização)
Arredonde sempre para cima.
Normalmente, utilizo um fator de utilização operacional de 0,70 a 0,85, dependendo do local. Não se trata apenas da eficiência do carregador. Este fator tem em conta o tempo de ligação, a redução gradual da potência de carregamento, os camiões que chegam atrasados, os carregadores bloqueados, os operadores que não ligam os veículos à rede, os limites de corrente do BMS, o calor, as reinicializações por falha e o facto de um carregador raramente fornecer a potência nominal a cada minuto de cada intervalo programado.
Para os cálculos relativos à bateria, comece em kWh em vez de Ah:
Energia da bateria em kWh = tensão nominal × ampères-hora ÷ 1 000
Uma bateria de 48 V e 400 Ah equivale aproximadamente a:
48 × 400 ÷ 1 000 = 19,2 kWh
Uma bateria LiFePO4 de 51,2 V e 400 Ah equivale aproximadamente a:
51,2 × 400 ÷ 1 000 = 20,48 kWh
No entanto, nenhum destes valores indica a quantidade de energia que a empilhadeira consome durante um turno real. A distância percorrida, o peso dos paletes, a altura do mastro, os acessórios, as rampas, os ciclos hidráulicos, o estado do pavimento, as temperaturas da câmara frigorífica, o comportamento do condutor e o tempo de marcha lenta são fatores que influenciam o resultado.
É por isso que eu combinaria este cálculo do carregador com um documento Análise do dimensionamento da bateria de empilhadores por padrão de turnos em vez de copiar a classificação «Ah» de uma bateria antiga de chumbo-ácido.
A tabela abaixo constitui o ponto de partida prático que eu utilizaria antes de recolher dados telemáticos ou de registos dos carregadores.
| Horário do armazém | Rácio de arranque do carregador de lítio | Quando pode ser suficiente ter menos carregadores | Quando forem necessários mais carregadores | Aviso sobre baterias de chumbo-ácido |
|---|---|---|---|---|
| Um turno | 1 carregador para cada 1–2 camiões | Período prolongado durante a noite, carregamento escalonado, substituição controlada dos conectores | Todos os camiões terminam ao mesmo tempo, com carregamento automático, sem pessoal disponível para desligar os conectores | O tempo de carregamento e de arrefecimento pode exigir uma posição de carregador por bateria descarregada |
| Dois turnos | 1 carregador por cada 1–1,5 camiões | Refeições escalonadas, longas transições de turno, consumo moderado de energia | Pausas curtas e sincronizadas, levantamento de cargas pesadas, armazenamento a frio, elevada utilização diária | A substituição de baterias poderá continuar a ser necessária se o carregamento convencional não conseguir recuperar energia entre turnos |
| Três turnos | 0,8–1 carregador por camião em serviço | Carregadores distribuídos de alta potência, carregamento de oportunidade fiável, consumo energético reduzido comprovado | Funcionamento 24 horas por dia, pausas sincronizadas, ausência de capacidade de reserva, consequências graves em caso de avaria | O simples facto de haver mais carregadores não elimina a necessidade de baterias sobressalentes e do tempo de arrefecimento |
| Frota mista | Calcular por grupo de tensão | Os camiões partilham tensão, conector, perfil e acesso ao carregador compatíveis | Os camiões de 24 V, 36 V, 48 V, 72 V e 80 V operam em zonas distintas | Nunca se deve partir do princípio de que um único carregador pode ser utilizado com segurança com diferentes composições químicas ou classes de tensão |
Eis a dura realidade: um carregador só pode ser partilhado quando o processo de funcionamento o permite.
Um único carregador pode ter capacidade matemática suficiente para carregar quatro empilhadores durante a noite. Mas quem é que desliga o primeiro empilhador às 22h30? Quem é que move o cabo? Quem é que verifica se o segundo empilhador está ligado? Quem é que intervém quando a primeira bateria fica ligada durante dez horas?
Ninguém?
Então não tens um carregador para quatro camiões. Tens um carregador para um camião com capacidade não utilizada.
Uma operação em um único turno apresenta o problema de carregamento mais simples, uma vez que, normalmente, dispõe de um longo período de recuperação durante a noite.
Suponha que dez empilhadores consumam, cada um, 12 kWh durante o horário de trabalho.
Energia total a substituir:
10 camiões × 12 kWh = 120 kWh
Suponha que cada carregador forneça 8 kW CC, o armazém tem um Período de carregamento noturno de 10 horas, e aplicamos um Fator de utilização do 80%.
Energia utilizável por carregador:
8 kW × 10 horas × 0,80 = 64 kWh
Resultado relativo apenas à energia:
120 kWh ÷ 64 kWh = 1,88
Compre, no máximo, dois carregadores.
Parece barato.
No entanto, dois carregadores só funcionam se o armazém utilizar um sistema com várias portas, se as ligações forem alteradas durante a noite ou se houver funcionários responsáveis pela ordenação dos dez camiões. Com carregadores comuns de saída única e sem pessoal a trabalhar durante a noite, cada camião estacionado poderá necessitar da sua própria ligação de carregamento.
Portanto, a verdadeira recomendação é:
No caso de uma frota com um único turno e baixa utilização, a instalação de um carregador por empilhador pode fazer sentido do ponto de vista operacional, mesmo quando o cálculo energético indica que bastariam menos unidades. O que se está a adquirir é simplicidade, não uma necessidade elétrica.
E a simplicidade tem valor.
É nos armazéns que funcionam em dois turnos que os cálculos otimistas começam a provocar paragens.
Suponha que dez empilhadores consumam 24 kWh por dia, cada um em dois turnos.
Necessidade total de recarga diária:
10 × 24 kWh = 240 kWh
Com um carregador de 8 kW, um total de seis horas de tempo de carregamento útil e um fator de utilização de 80%:
8 kW × 6 horas × 0,80 = 38,4 kWh por carregador
Resultado da energia diária:
240 kWh ÷ 38,4 kWh = 6,25
Reúna até sete carregadores.
Mas agora vamos analisar o almoço.
Suponha que as dez empilhadoras cheguem ao mesmo tempo e que cada uma precise de 4 kWh durante um período de 30 minutos para recarga ocasional.
Energia máxima necessária:
10 × 4 kWh = 40 kWh
Cada carregador de 8 kW pode fornecer aproximadamente:
8 kW × 0,5 horas × 0,80 = 3,2 kWh
Resultado da janela de pico:
40 kWh ÷ 3,2 kWh = 12,5 carregadores
Isso é impossível para uma frota de dez camiões, porque apenas dez camiões podem carregar ao mesmo tempo. Mais importante ainda, isto revela o verdadeiro problema: o carregador de 8 kW proposto não consegue fornecer os 4 kWh solicitados por camião dentro desse intervalo de tempo, nas condições previstas.
O armazém tem quatro opções:
É por isso que carregamento de oportunidade para empilhadores Trata-se de um projeto operacional, não da aquisição de um carregador. O carregador, o sistema de gestão da bateria (BMS), o horário dos turnos, a disposição do parque de estacionamento, o comportamento dos operadores e o quadro elétrico de corrente alternada têm de estar todos em sintonia.
A minha autonomia prática para este exemplo de dez camiões seria de sete a dez carregadores, dependendo do escalonamento dos intervalos e do consumo de energia medido.
Não são quatro.
Não “cerca de cinco”.”
Sete a dez.
Um armazém que funciona em três turnos não tem um período noturno de descanso. É necessário recuperar energia durante as refeições, as trocas de turno, as inspeções, os atrasos na preparação de mercadorias, as paragens para manutenção e outros breves períodos de inatividade.
Isso muda tudo.
Suponha que dez empilhadores consumam 34 kWh por dia, cada um.
Procura total da frota:
10 × 34 kWh = 340 kWh
Utilize agora carregadores de 12 kW, um total de 4,5 horas de carregamento distribuídas ao longo do dia e um fator de utilização de 80%.
Energia diária disponível por carregador:
12 kW × 4,5 horas × 0,80 = 43,2 kWh
Resultado da energia diária:
340 kWh ÷ 43,2 kWh = 7,87
Reúna até oito carregadores.
Eu não ficaria por aí.
Oito carregadores significam que uma unidade avariada retira 12,51 TP3T da capacidade de carregamento prevista da frota. Uma baía de carregamento bloqueada, um conector danificado, um disjuntor disparado, um carregador sobreaquecido ou uma falha de comunicação do BMS podem colocar um camião fora de serviço antes do final do próximo turno.
Para este exemplo, eu instalaria nove carregadores, partindo do princípio de que os intervalos de paragem medidos permitem a concretização do plano. Dez podem justificar-se quando todos os camiões param regularmente em conjunto.
Aquele carregador extra não é um desperdício de dinheiro.
É um seguro de disponibilidade.
No caso de frotas de maior dimensão, utilize uma das seguintes opções:
Um armazém que funciona 24 horas por dia também deve distribuir pontos de carregamento perto de áreas naturais de paragem, em vez de obrigar todos os camiões a deslocarem-se até uma sala central. No entanto, a localização deve ser planeada com cuidado. O Guia da área de carregamento de empilhadores de lítio no armazém explica por que razão o fluxo de tráfego, o controlo dos cabos, a proteção contra impactos, o acesso de emergência e a carga elétrica devem ser tidos em conta na mesma decisão.
A composição química da bateria influencia o número de carregadores, uma vez que determina quando e como a bateria pode ser carregada.
As operações tradicionais com baterias de chumbo-ácido de eletrólito líquido seguem frequentemente um ciclo aproximado de oito horas de utilização, oito horas de carregamento e oito horas de arrefecimento. Trata-se de uma convenção de planeamento, não de uma garantia de que todas as baterias terão um desempenho idêntico.
Numa unidade que funciona num único turno, a bateria pode carregar durante a noite.
Numa instalação com dois ou três turnos, o armazém pode necessitar de trocas de baterias, suportes de carregamento, locais de refrigeração, equipamento de elevação, procedimentos de rega, ventilação, controlos de derrames e baterias adicionais. A instalação de mais carregadores não reduz o período de refrigeração necessário.
As orientações da OSHA relativas às empilhadoras elétricas referem que uma empilhadora elétrica é normalmente concebida para funcionar durante um turno e, em seguida, ser carregada durante o turno seguinte ou durante a noite. Reconhecem também que alguns empregadores substituem a bateria descarregada por uma bateria carregada.
O LiFePO4, também conhecido por LFP, é normalmente mais adequado para carregamentos parciais durante as pausas. Uma bateria devidamente concebida pode permanecer na empilhadeira enquanto carregadores compatíveis reabastecem a energia ao longo do dia.
Isso pode reduzir a frequência de substituição das baterias e o stock de baterias sobressalentes.
Mas o lítio não é mágico.
O carregador deve ser compatível com:
Antes de aprovar a bateria ou o carregador, leia a placa de identificação da empilhadeira e registe a tensão da bateria aprovada, as dimensões do compartimento e o peso mínimo e máximo da bateria. O Guia da placa de identificação da empilhadeira para encomendas de baterias de lítio abrange as verificações que as equipas de aquisições frequentemente deixam escapar.
Uma bateria de lítio mais leve pode também exigir um invólucro de aço especialmente concebido ou um lastro aprovado para garantir o cumprimento dos requisitos de contrapeso da empilhadeira.
O facto de o conector encaixar não significa que seja compatível.
Nunca foi.
O melhor carregador de empilhadores para um armazém com vários turnos não é, necessariamente, o modelo mais rápido do catálogo.
É o carregador que consegue devolver repetidamente os kWh necessários durante os períodos reais de inatividade, sem exceder o limite de aceitação de carga da bateria, sem sobreaquecer os conectores, sem gerar picos de procura evitáveis nem provocar falhas no BMS.
Por exemplo, um carregador anunciado como tendo 200 A não garante que uma bateria de 400 Ah aceite uma taxa de carregamento constante de 0,5 C desde o estado vazio até ao estado cheio. O BMS pode reduzir a corrente devido ao estado de carga, à temperatura das células, ao desequilíbrio entre as células, aos limites dos conectores ou aos controlos de vida útil da bateria.
E a potência de saída do carregador tem menos importância quando o edifício não a consegue fornecer.
Antes de encomendar um sistema de carregamento rápido para empilhadores, obtenha os seguintes números:
Um carregador supostamente barato pode tornar-se muito caro após atualizações dos painéis, a instalação de novos transformadores, percursos de condutores mais longos, encargos de consumo, tempo de inatividade e falhas nos conectores.
É por isso que o preço do carregador deve ser avaliado no contexto de um conjunto completo Comparação do custo total de propriedade (TCO) entre baterias de lítio e de chumbo-ácido para empilhadores, não devendo ser considerada como uma fatura isolada.
Os requisitos de carregamento das empilhadoras de armazém não são apenas questões teóricas de engenharia.
A Administração de Segurança e Saúde no Trabalho dos EUA exige que as instalações de carregamento de baterias sejam colocadas em áreas designadas. Nos termos de 29 CFR 1910.178(g), os requisitos dizem respeito à proteção contra incêndios, à ventilação para a libertação de gases das baterias, à proteção dos carregadores, ao manuseamento das baterias, ao posicionamento dos camiões, ao consumo de tabaco, às faíscas, às chamas e aos objetos metálicos na proximidade de baterias descobertas.
Os sistemas de lítio eliminam algumas das preocupações associadas às baterias de chumbo-ácido com eletrólito líquido, nomeadamente o manuseamento rotineiro do ácido e a geração de hidrogénio em condições normais de carregamento. No entanto, não eliminam a necessidade de carregadores protegidos, procedimentos documentados, equipamento adequado, acesso de emergência, revisão elétrica e formação dos operadores.
O consumo de energia é outro valor concreto. A Estudo de campo do Departamento de Comércio do Minnesota sobre carregadores de baterias industriais apresentou uma estimativa do setor de aproximadamente 15 000 kWh por ano para um carregador industrial utilizado regularmente. Se multiplicarmos isso por uma frota de grande dimensão, a escolha do carregador passa a ser uma decisão de gestão energética, e não um pormenor de manutenção.
Um estudo do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley sobre armazéns frigoríficos analisou o carregamento de baterias como uma carga elétrica controlável. No exemplo apresentado, relativo a um armazém de distribuição de cerveja, previa-se que a reprogramação do carregamento de baterias afetasse 50% da carga de carregamento e reduzisse a procura em aproximadamente 16 kW durante uma operação de resposta. Isto serve para nos lembrar que a medição do tempo pode ser quase tão importante quanto a contagem. Consulte o Estudo sobre a resposta à procura no armazém do LBNL.
E a segurança não pode ser dissociada da disposição dos carregadores. O Conselho Nacional de Segurança refere que as empilhadoras foram a causa de 84 mortes relacionadas com o trabalho em 2024 e 25 110 casos de DART durante o período de 2023–2024. Os carregadores colocados nas faixas de rodagem, em curvas sem visibilidade ou em zonas de conflito com peões constituem mais um ponto de falha previsível num ambiente operacional já de si perigoso. Consulte o dados mais recentes do NSC sobre acidentes com empilhadoras.
Não comece por apresentar um orçamento para um carregador.
Comece com sete dias consecutivos de dados operacionais, incluindo, pelo menos, um dia de grande volume.
Para cada empilhador, registe:
Em seguida, faça o levantamento do armazém.
Assinale cada estação de carregamento de baterias de empilhadores, quadro elétrico, percurso de empilhadores, passagem para peões, porta de cais de carga, canto de estantes, saída de emergência, área de armazenamento de materiais inflamáveis e ponto de paragem natural do operador.
Depois disso, apresente três casos:
Utilize o consumo médio de energia medido e o comportamento normal durante as pausas.
Utilize o dia mais movimentado em termos de envios ou produção, e não uma média anual.
Retire um carregador de serviço e verifique se o sistema restante consegue manter os camiões atribuídos em funcionamento.
É nesse terceiro modelo que os planos de três turnos pouco eficazes falham.
Ótimo.
É melhor fazê-lo durante a fase de planeamento do que às 2h00 da manhã num fim de semana prolongado.
Um gestor de frota fica a saber que os carregadores de lítio podem ser partilhados e compra cinco carregadores para dez camiões.
Quando foi partilhado?
Se os dez camiões pararem ao mesmo tempo, cinco camiões ficam à espera. Uma proporção de carregadores sem um horário de turnos não é uma estratégia.
Uma corrente elevada parece ser eficaz. No entanto, a bateria pode não a suportar, o conector pode não a transmitir de forma contínua e o quadro elétrico pode não suportar o funcionamento simultâneo de várias unidades.
Muitas baterias reduzem a corrente de carregamento à medida que o SOC aumenta. Um carregador que fornece alta potência a um SOC de 30% pode fornecer uma potência muito inferior quando o SOC se aproxima de 90%.
Não calcule o tempo total de carregamento com base na corrente máxima indicada na placa de identificação.
O facto de se utilizar o mesmo conector não garante que a tensão, a polaridade, a curva de carregamento, o limite de corrente ou a comunicação com o BMS estejam corretos.
Classifique por código de cor e identifique os carregadores de acordo com o camião aprovado e o grupo de baterias.
A centralização pode simplificar a manutenção, mas também pode causar perdas de tempo em deslocações, criar filas, bloquear corredores e reduzir o cumprimento das normas relativas ao carregamento de oportunidade.
É improvável que um carregador que demora oito minutos a ficar pronto venha a ser utilizado durante um intervalo de 15 minutos.
Um carregador avariado não deve paralisar toda uma zona operacional.
Num armazém que funciona em três turnos, a ausência total de redundância não é sinónimo de eficiência. É frágil.
Um armazém necessita de um número suficiente de carregadores de baterias para empilhadores, de modo a repor a energia consumida pela frota durante os períodos de carregamento efetivos, dar resposta ao período de carregamento simultâneo mais intenso e manter uma capacidade prática para fazer face a avarias; o número correto é o maior dos resultados obtidos a partir do dimensionamento com base no consumo diário de energia ou do dimensionamento com base no período de pico, arredondado por excesso e ajustado para ter em conta a redundância.
Para uma primeira estimativa, utilize um carregador por cada um a dois camiões numa frota de veículos a lítio com um turno, um por cada um a 1,5 camiões numa frota com dois turnos e, aproximadamente, uma posição de carregamento por cada camião em serviço numa operação com três turnos. Confirme o resultado com o consumo de kWh medido e os horários de paragem.
Um armazém com um único turno necessita normalmente de um carregador para cada uma ou duas empilhadoras, quando o carregamento noturno pode ser programado e supervisionado; no entanto, pode ainda ser necessária uma proporção de um carregador por cada empilhadora, quando todas as empilhadoras têm de ser estacionadas, ligadas à rede e deixadas sem vigilância até ao dia útil seguinte.
Um rácio mais baixo só funciona quando alguém ou algo altera as ligações de carregamento. Sem sequenciamento, cada carregador de saída única serve um camião estacionado, independentemente da capacidade não utilizada que reste durante a noite.
Um armazém que funciona em dois turnos necessita, normalmente, de cerca de um carregador por cada uma a 1,5 empilhadoras de lítio, embora pausas para refeições sincronizadas, intervalos curtos de passagem de turno, trabalho hidráulico intenso e capacidade limitada dos painéis possam fazer com que a necessidade aumente para um carregador por empilhadora, mesmo quando o cálculo da energia diária total sugere um número menor de unidades.
Calcule tanto o consumo energético diário como o período de intervalo mais movimentado. O intervalo partilhado é frequentemente aquele em que se regista um maior número de carregadores.
Um armazém que funciona em três turnos necessita, geralmente, de acesso a pontos de carregamento próximos de cada empilhador em funcionamento, pontos de carregamento distribuídos para carregamento ocasional e, pelo menos, um carregador redundante ou uma capacidade de carregamento de reserva correspondente a 10% a 20%, uma vez que não existe um longo período de recuperação durante a noite e a avaria de um único carregador pode reduzir imediatamente a disponibilidade da frota.
Comece com cerca de um carregador por camião em serviço e só depois otimize, após recolher dados relativos ao nível de carga (SOC), kWh, utilização do carregador e turnos de trabalho. Reduzir o número de carregadores antes de avaliar o funcionamento é arriscar o tempo de disponibilidade.
O melhor carregador para empilhadores num armazém com vários turnos é um carregador industrial compatível com a bateria, cuja tensão, corrente, conector, curva de carregamento, comunicação com o BMS, limites térmicos, entrada de CA e capacidade nominal permitam fornecer os kWh necessários dentro dos intervalos de pausa efetivos, sem exceder o limite de aceitação de carga da bateria nem a capacidade elétrica do edifício.
Não escolha apenas com base na amperagem. Peça aos fornecedores da bateria e do carregador que confirmem por escrito a compatibilidade com o modelo exato da bateria, da empilhadeira, do conector, do protocolo de comunicação e da temperatura de funcionamento.
Deixem de pedir aos fornecedores “dez carregadores para empilhadores”.”
Enviar um ficheiro de cobrança.
Incluir os modelos de empilhadores, fotografias das placas de identificação, etiquetas das baterias, composição química das baterias, dimensões dos compartimentos, peso necessário das baterias, horas de funcionamento diárias, registos do SOC, horários de pausas, intervalos de carregamento previstos, localizações dos carregadores, informações sobre o painel de CA, temperaturas ambientes, tipos de conectores, protocolo do BMS e crescimento previsto da frota.
Em seguida, peça ao fornecedor que apresente:
A decisão relativa ao dimensionamento de um carregador profissional para empilhadores deve ter em conta aspetos operacionais, de manutenção, financeiros, de segurança e de análise elétrica.
Qualquer valor inferior é uma estimativa de vendas.
Para obter uma especificação ao nível do projeto, envie os dados do seu camião, o padrão de mudanças, as informações sobre a bateria existente e os requisitos relativos ao intervalo de carregamento através do Pedido de orçamento técnico para a bateria CoreSpark. Solicite uma análise conjunta da bateria, do BMS, do carregador, do conector e da infraestrutura antes de aprovar a ordem de compra.
Compre o sistema.
Não é a caixa.
