Problemas de Energia Elétrica

Autor: Arnaldo Mefano
http://www.csolutions.com.br

Tipos de Problemas encontrados na rede elétrica:

Abaixo vamos conhecer os principais problemas que ocorrem na rede elétrica e suas consequências.

Subtensões:

Também conhecidas como quedas de voltagem, as sub-tensões são diminuições por curto período dos níveis de voltagem.

Este tipo de problema é o mais comum abrangendo mais de 85% de todos os tipos de problemas de energia elétrica.

Normalmente as sub-tensões são causadas pelas exigências de energia na  inicialização de equipamentos elétricos tais como  máquinas, elevadores, motores, compressores, ar condicionados, etc. Ao serem ligados, estes equipamentos consomem grande quantidade de energia.

Em dias quentes, principalmente nos verões, quando sistemas de ar condicionados atingem seus picos de uso ou nos horários do início da noite quando a maioria dos chuveiros elétricos estão ligados, são os momentos mais prováveis das sub-tensões.

Efeitos causados:

Uma queda de voltagem pode drenar a energia que um computador necessita para funcionar e causar congelamentos do sistema, panes inesperadas no sistema resultando em perda de dados, arquivos corrompidos ou mesmo o dano ou comprometimento de uma determinada parte do computador.

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Blackout:

Blackout é a perda total de energia, também conhecida como "apagão".

Geralmente são causados por demanda excessiva de energia na corrente elétrica, raios / tempestades, acidentes, etc.

Efeitos causados:

Perda do trabalho que não foi armazenado nos meios de armazenamento fixos do computador. a tabela de alocação de arquivos, FAT, pode ser perdida ocasionando a perda total dos dados e informações armazenadas no disco rígido.

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Pico de Tensão:

Aumento de voltagem instantâneo. Normalmente causado por um raio que caiu próximo a sua instalação ou pela própria companhia de energia elétrica, quando esta retorna com o fornecimento após interrupção de energia.

Um pico de energia pode penetrar em equipamentos eletrônicos através da linha de energia elétrica AC, conexões de rede, linhas seriais ou telefônicas e danificar ou destruir completamente seus componentes.

Efeitos causados:

Danos catastróficos ao equipamento com queima de partes, perda de dados.

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Surto:

Um curto aumento de voltagem durando pelo menos 1/120 de um segundo. Aparelhos de ar condicionados, equipamentos elétricos e outros podem causar o Surto. Quando o equipamento é desligado, a voltagem extra é dissipada pela linha de energia elétrica .

Efeitos causados:

Computadores e outros dispositivos eletrônicos são projetados para receber energia elétrica numa determinada faixa de voltagem.

Níveis acima desta faixa podem estressar componentes mais delicados provocando falhas prematuras.

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Ruído:

Conhecido como Interferência Eletro-Magnética EMI e Interferência de Rádio Frequência RFI, o Ruído elétrico quebra a suavidade da onda senoidal esperada pela energia fornecida pela energia elétrica.

Causado por diversos fatores tais como raios, motores, equipamentos industriais, transmissores.

Eles podem ser intermitentes ou constantes

Efeitos causado:

Ruídos podem produzir erros em arquivos, dados, programas executáveis.

Conclusão:

A proteção dos equipamentos eletrônicos e computadores contra os problemas acima mostrados é de primordial importância, evitando assim defeito nos equipamentos e computadores, evitando também que não exista perda de dados ou a possibilidade de arquivos corrompidos.

O uso de No-Break é indicado, fornecendo assim a proteção necessária a seus equipamentos.

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Consumo de um equipamento: WATTS x VA - Entendendo a diferença

Os equipamentos elétricos / eletrônicos sempre possuem a indicação de seu consumo expresso em Watts ou em VA. Ao dimensionarmos uma rede elétrica,  o No-break apropriado para a proteção dos equipamentos e em outros casos, necessitamos saber o consumo total de energia.

Como fazer se alguns equipamentos possuem a indicação da potência consumida em Watts e outros em VA ?

Estas duas unidades são similares ou diferentes unidades de medida?

Watts e VA não são unidades similares. O valor em Watts sempre será menor que o valor correspondente em VA, devido ao “Fator de Potência” .

O Fator de Potência é um número entre 0 e 1 que representa a fração da corrente que provê energia disponível para a carga. Apenas em filamentos incandescentes, tipo uma lâmpada elétrica, o fator de potência é igual a 1 (um). Em outros equipamentos, nem toda a corrente disponível consegue ser utilizada e uma parte é retornada ou perdida.  Esta corrente retornada composta de distorções ou de corrente reativa é  devida a natureza das cargas eletrônicas.

Para equipamentos do tipo computadores, o Fator de Potência a ser utilizado deverá estar entre 0,6 e 0,7. Em outras palavras a potência em Watts para computadores é um valor entre 60% e 70% do valor em VA.

Os computadores modernos usam capacitores na entrada de suas fonte de alimentação chaveadas, que por suas características de entrada exibem fator de potência entre 0,6 e 0,7, tendendo a 0,6.

Novas tecnologias de fontes de alimentação estão sendo desenvolvidas e introduzidas no mercado (denominadas fontes chaveadas com fator de potência corrigido) de modo a permitir um fator de potência de 1 ou próximo a um.

Um bom fator de potência a ser utilizado para computadores é o fator de 0,65.

Com o exemplo que coloco abaixo você entenderá bem o assunto:

Um No-Break de capacidade de 1000VA será capaz de alimentar uma lâmpada de 1000Watts, porém só terá a capacidade de alimentar um computador de consumo de 650Watts.

Porque isto?  O fator de potência de uma lâmpada é de 1 e do computador 0,65.  

O consumo poderá estar especificado em VA ou Watts .  

Para converter Watts em VA, divida o valor em Watts por 0,65.

VA = Watts / 0,65 .

Em alguns casos encontraremos apenas a indicação da voltagem (Volts - V) e da corrrente (Ampére - A) consumida.

Neste caso teremos que calcular a potência, um cálculo simples e rápido:

Potência (VA) = Votagem (V) x Corrente (A)

(O resultado é expresso em VA)

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Um exemplo:

Um equipamento que utiliza a rede elétrica de 120Volts e consome 5A terá o consumo de:

Potência = 120x5 = 600VA

Para convertermos este valor para Watts:

Watts = 600x0,65 = 390watts

Neste caso, nosso sistema consome 390Watts ou 600VA, assumindo uma margem de segurança de 30% (ou superior), podemos comprar um no-break com capacidade superior a 507Watts ou  780VA .

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Atenção especial ao adquirir um No-Break ou estabilizador:

Equipamentos com fatores de potência baixos devem ser evitados. De modo a ter certeza de estar comprando um equipamento apropriado para suas necessidades, verifique se as potências em VA e Watts estão indicadas na embalagem ou especificação do produto.

Lembre-se que, por exemplo, um No-Break com indicação de 1000VA terá a capacidade de fornecer 650Watts em equipamento com fator de potência de 0,65; por enquanto que terá a capacidade de fornecer apenas 300Watts em equipamento com fator de potência de 0,3 .

Exija sempre a indicação da potência em VA e Watts.

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Conhecendo os tipos de equipamentos de proteção
 

Filtro de Linha, Estabilizadores e No-Break

Nesta  matéria mostraremos quais são as proteções oferecidas por cada um dos equipamentos. Um ponto importante a ser mencionado é a qualidade do produto. Muitos equipamentos oferecidos no mercado, não oferecem a proteção descrita, colocando em risco seu equipamento eletrônico.

O uso de marcas e fabricantes consagrados, equipamentos de alta qualidade e confiabilidade garantirão seu equipamento eletrônico bem como seu investimento.

Este é o fator principal do porque nós da Computer Solutions indicamos e comercializamos os equipamentos da APC.

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Filtro de Linha:

Tipo de proteção: Surto, Pico de Energia, Ruído

Protege os equipamentos contra surtos e picos de energia, e alguns modelos também estão preparados para a filtragem de ruídos elétricos.

Atenção: não confunda este dispositivo com as réguas de tomadas de baixo custo encontradas em abundância no mercado.

Estabilizadores:

Tipo de proteção: Subtensões, Sobretensões Surtos, Pico de Energia, Ruídos

Regula a tensão de entrada. É essencial que incorpore as funções de um filtro de linha para a proteção do hardware.

No-Break

Tipo de proteção: Subtensões, Sobretensões, Surto, Pico de energia, Ruído, Black-out.

Realiza a proteção do hardware, dos dados e dos dispositivos do sistema.

A principal função do No-Break é garantir, no caso de interrupção do fornecimento da energia elétrica, o funcionamento do computador ou de qualquer outro dispositivo a ele conectado com um tempo de funcionamento extra para que o usuário salve seus trabalhos e faça o desligamento seguro e correto do sistema.

No-Breaks de qualidade já incorporam as funções de filtro de linha, garantindo a integridade dos equipamentos a ele conectados, possuindo também programas de gerenciamento para quando da falta da energia elétrica.

Sistemas de No-Break:

A principal função do No-Break é garantir, no caso de interrupção do fornecimento da energia elétrica, o funcionamento do computador ou de qualquer outro dispositivo a ele conectado com um tempo de funcionamento extra para que o usuário salve seus trabalhos e faça o desligamento seguro e correto do sistema.

No-Breaks de qualidade já incorporam as funções de estabilizador e filtro de linha, garantindo a integridade dos equipamentos a ele conectados, possuindo também programas de gerenciamento para quando da falta da energia elétrica. Incorporam também facilidades de  gerenciamento controlando o sistema para que, no caso da falta da energia elétrica, os programas do computador ligado a ele sejam todos finalizados e o sistema seja desligado se a carga das baterias que o alimentam estiverem chegando ao fim..

O que vem a ser então um No-Break Inteligente?

O texto abaixo, de autoria da APC e publicado no informativo PowerNews Channel APC - Ano 1- N° 2 - Nov/2002, lhe dará esta informação:

Você já deve ter ouvido seu cliente pedindo um no-break inteligente ou até mesmo perguntando o que ou para que serve a inteligência em um no-break. Bom, a primeira confusão que se deve evitar é achar que um no-break, microprocessado é um no-break inteligente. 

Hoje, os microprocessadores estão presentes em quase todos os equipamentos eletro-eletrônicos que se pode imaginar, desde o seu relógio de pulso até o controle remoto do seu aparelho de som, Ele é apenas mais um dos componentes eletrônicos que fazem parte do circuito. 

A inteligência do no-break está relacionada à execução de ações automáticas programadas pelo usuário. Para um no-break ser inteligente ele precisa de uma porta de comunicação com o computador ou servidor, que pode ser serial – ou nos modelos mais recentes, USB – e um software de controle e gerenciamento ou driver do sistema operacional. 

A função principal desta “inteligência”  é garantir a integridade dos dados no caso de falta de energia prolongada. Se o usuário não estiver presente, o software faz automaticamente o desligamento dos aplicativos, salvando os arquivos abertos e desligando o sistema operacional antes que a bateria acabe. Além disso,  o software pode interagir com sensores internos e externos do no-break ativando ações para cada evento específico que o equipamento ou a rede elétrica tiver. Como assim? 

Você pode programar o No-Break para iniciar o procedimento de backup, caso dispare o alarme de incêndio do prédio, por exemplo. Ele também pode avisar a todos os usuários logados, por e-mail, Pager ou SMS para o administrador da rede. Aí é só o usuário acessar a instalação e o no-break via um browser de Internet – de onde estiver, e pronto! Isso é ser inteligente!  

Nos equipamentos mais sofisticados, geralmente usados para servidores ou rede, existem pacotes de integração entre o no-break e o software de gerenciamento corporativo da empresa. Isso significa que o administrador da rede pode usar o mesmo software e a mesma interface gráfica que ele já usa para gerenciar o servidor, roteadores, switches, etc  para gerenciar o no-break e a energia. E dá para fazer muito mais. E, atenção! Todos os no-breaks da APC são inteligentes e alguns modelos dispõem de recursos avançados.

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O Dimensionamento do No-Break:

Tão importante quanto utilizarmos um No-Break  é seu dimensionamento. Em outras palavras, será que o no-break utilizado terá capacidade de alimentar nosso sistema pelo período de tempo que estimamos?

Qual a capacidade do No-Break que deveremos utilizar para uma determinada configuração?

Primeiro necessitamos conhecer qual é a potência que será consumida pelos equipamentos a serem alimentados pelo No-Break? Para isto, bastará somarmos o consumo de cada equipamento que será alimentado pelo No-Break. Normalmente encontraremos esta indicação nas especificações técnicas fornecidas pelo fabricante ou em etiquetas de identificação existente no equipamento.

Um lembrete: cuidado para não confundir VA e Watts.

De posse destas informações, a empresa que fornecerá o No-Break poderá realizar os cálculos e dimensionar o No-Break ideal para suas necessidades.

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No-Break com saída Senoidal Pura ou Aproximada:

A empresa concessionária de energia elétrica fornece energia para alimentar equipamentos que a requeiram. Esta é uma tensão alternada, senoidal, com forma de onda como mostro na figura abaixo.

Alguns equipamentos eletrônicos não necessitam de uma tensão de alimentação senoidal pura, como é o caso do computador, monitor de vídeo e outros. Outros equipamentos, tipo equipamentos eletrônicos de precisão, como por exemplo os utilizados pela medicina moderna,  equipamentos que tenham motores internos com rotação controlada pela frequência da rede elétrica, etc necessitam serem  alimentados por uma tensão senoidal pura.

Na hora de especificarmos um sistema de No-Break devemos prestar muita atenção a este fator: será requerido ou não um sistema de No-Break com saída tipo onda senoidal pura? Consulte sempre os manuais dos equipamentos que serão alimentados pelo sistema de No-Break.

De modo geral, os computadores pessoais não necessitam de alimentação por onda senoidal pura. Assim, poderemos economizar alguns R$ na hora da compra de um No-Break com saída do tipo onda senoidal aproximada (Semi-Senoidal)

Na figura abaixo podemos visualizar uma onda senoidal aproximada e uma onda senoidal pura.

Realizando medições de tensões na saída do No-Break:

Agora que vocês já conhecem a diferença entre onda senoidal pura e aproximada, para a correta medição de tensão em onda senoidal aproximada, tipo de saída utilizada pelos no-breaks de uso mais comum, necessitamos de um Voltímetro especial, denominado Voltímetro True RMS.

Os voltímetros populares encontrados no mercado não são do tipo True RMS, indicando uma medição não exata  ao realizarmos medições em tensões tipo onda senoidal aproximada.

Nas fotos que tirei e que mostro abaixo podemos ver ambos os tipos de voltímetros realizando medição na saída de um no-break tipo saída onda senoidal aproximada

Na foto acima estamos realizando a medição na saída de um no-break APC modelo BE600-BR, indicado para uso em computadores pessoais e em pequenas empresas.

O medidor da esquerda, tipo True RMS indica o valor correto de tensão na saída do no-break, 116,6Volts.

O medidor da direita, tipo comum não True RMS indica um valor alterado, não verdadeiro de 96,2Volts.

Com mais detalhes, no medidor da esquerda podemos visualizar em sua parte superior a indicação True RMS Multimeter. Este é o tipo de equipamento correto para este tipo de medição. 

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Tipos de No-Break:

• No-Break Interativo com saída Onda Senoidal Aproximada

• No-Break Interativo com saída Onda Senoidal Pura

• No-Break On-Line, Dupla Conversão, com saída Onda Senoidal pura

No-Break Interativo com saída Onda Senoidal Aproximada

Este tipo de no-break é indicado para o uso com computadores e equipamentos que utilizam fonte de alimentação chaveada.

As fontes de alimentação usadas nos computadores (fontes chaveadas) não sentem a ausência de energia, se esta ocorrer em um intervalo de tempo menor do que aproximadamente 16ms

Deste modo, os computadores podem ser protegidos por no-break que apresenta sua saída com forma de onda senoidal aproximada.

Os no-break com saída onda senoidal aproximada possuem baixo custo, se compararmos aos outros tipos de no-break.

Exemplos destes no-break são os modelos APC BE600 (600VA), BR1200Bi-BR (1200VA) e BR1500 (1500VA). (veja em http://www.csolutions.com.br/produtos/precos/pnobreak.htm)

 

No-Break Interativo com saída Onda Senoidal Pura

Para o uso em servidores, equipamentos de precisão, de uso em laboratórios / médicos e outros, o no-break com saída onda senoidal pura é indicado.

Este tipo de no-break possui um pequeno tempo de comutação para suas baterias. Nos modelos da APC da linha Smart, entre 2 a 4 mseg.

Os no-break APc do tipo Interativos com saída em onda senoidal pura, possuem uma série de recursos e características não encontradas nos do tipo onda senoidal aproximada.

Este tipo de no-break possui custo superior aos do tipo saída onda senoidal aproximada.

Exemplos destes no-break são os modelos APC SUA1000, SUA1500, SUA3000. (veja em http://www.csolutions.com.br/produtos/precos/pnobreak.htm)

 

No-Break On-Line, Dupla Conversão, com saída Onda Senoidal pura

Os No-Break APC do tipo On-Line Dupla Conversão possuem tempo de comutação da bateria igual a zero.

Esta característica é requerida em muitos equipamentos, que não suportam o tempo de comutação das baterias no caso de falta de energia elétrica, mesmo se este tempo for reduzido. Por exemplo em muitos equipamentos médicos, de laboratório, equipamentos de áudio, servidores de grande porte que não utilizam fontes chaveadas e outros.

Sempre que um tempo de comutação zero for requerido, os no-break tipo On-Line deverão ser utilizados.

Os no-break On-Line, por suas características de projeto e construção, possuem preços bem mais elevados, se comparados com preços dos  No-Breaks também com saída Onda Senoidal pura e pequeno tempo de comutação (os interativos).

Poucas serão as situações onde um No-Break On-Line será requerido, já que, para alimentação de computadores, servidores, grande parte dos equipamentos de uso médico e laboratórios e outros os No-Break Onda Senoidal pura com pequeno tempo de comutação será apropriado.

Conclusão:

A escolha do tipo apropriado de no-break para a proteção de equipamentos é de primordial importância. A escolha do tipo errado poderá comprometer a segurança dos sistemas, causar um investimento de capital muito  superior ao necessário, etc, etc, etc.....

O Gerenciamento do No-Break e do computador:

O No-Break inteligente não possui apenas processador para seu controle interno, mas também para  controlar o sistema a ele conectado.

Nada melhor que uma imagem para mostrar as vantagens de um No-Break inteligente.

As imagens abaixo são referentes ao controle de um No-break APC BE600-BR, 120Volts - 600VA que alimenta um computador e monitor de vídeo.

 

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Pelas informações que escrevi acima, sentimos que com o uso de um No-Break alimentando energia ao computador e o protegendo contra problemas da rede elétrica, ficamos tranquilos quanto a integridade do sistema, das informações lá armazenadas e ao investimento que realizamos para a compra do computador e seus periféricos.

Muitos usuários me relatam que não necessitam desta proteção, já que não deixam seus computadores ligados o dia todo. Esta visão não é correta, pois os problemas acontecem aleatoriamente, e podemos ter anomalias na rede elétrica à qualquer momento.

Utilizem um No-Break de qualidade comprovada no mercado (APC de preferência) , que permita o gerenciamento do computador. Não se esqueçam também da importância do aterramento da tomada de sua casa ou empresa.

Parte 2

No-Break e suas baterias - Cuidados necessários

Neste artigo vamos conversar um pouco sobre as baterias existentes dentro de um no-break.

Muitos não sabem, mas o tempo de vida de uma bateria, entre outros fatores, dependerá da temperatura de operação do local onde o no-break está instalado. Se o local é quente, a bateria que fica em seu interior estará mais quente ainda, diminuindo assim seu tempo de vida.

As baterias utilizadas nos no-breaks, que são do tipo Gel, podem se estufar ao longo do tempo, quando o no-break é instalado em local demasiadamente quente.

É comum vermos o no-break jogado em um canto, ou instalado em um local sem ventilação, em baixo de um móvel em local fechado e outros locais não apropriados.

Quando estive no mês passado em treinamento  na fábrica da APC, fabricante de No-breaks, observei que o estoque das baterias fica dentro da própria fábrica, um local com temperatura controlada. Elas não são armazenadas em um estoque comum, em temperatura ambiente.

Outro erro comum, no caso dos no-breaks de porte maior, é a necessidade de calibragem do no-break, quando da troca de baterias por baterias novas.

Ao longo do tempo, o processador interno ao no-break vai corrigindo a relação de descarga da bateria, considerando seu tempo de uso e sua degradação. Quando da troca das baterias, uma calibragem é necessária, sendo realizada por empresa certificada pelo fabricante.

No caso dos no-breaks APC, todos os no-breaks superiores aos da linha Smart-UPS, Matrix e Smart-RT necessitam desta calibragem. Sua não realização poderá comprometer o tempo de vida das novas baterias bem como o tempo de autonomia do no-break, em caso de falta de energia elétrica. Nos no-break APC a calibragem é realizada através da conexão do no-break a um computador através de cabo próprio para esta finalidade.

Nas fotos abaixo podemos visualizar um conjunto de baterias de um no-break de 1400VA, que estão visivelmente estufadas. Elas, que deveriam ser de fácil remoção, só conseguiram ser retiradas por mim de dentro do no-break depois da retirada do gabinete externo e mesmo assim deu um grande  trabalho.

Dependendo da rede elétrica onde os equipamentos são ligados, as baterias de um no-break poderão ter vida útil maior ou menor. Em locais onde a rede elétrica apresenta sempre problemas, onde  consequentemente o no-break estará periodicamente utilizando suas baterias internas, a tendência será o tempo um vida menor para as baterias.

Em empresas onde os computadores e servidores não podem parar, e mesmo para pequenas empresas e usuários domésticos recomendo a inspeção visual periódica das baterias. Em grande parte dos no-breaks o acesso as baterias é fácil e pode ser realizado pelo próprio usuário. Bastará seguir os procedimentos existentes no manual do produto.

Devemos verificar visualmente por possíveis deformações nas  partes externas das baterias, sinais de oxidação ou impurezas e outros fatores.

Nas fotos abaixo temos um terminal sujo, em uma bateria que apresenta vazamento em sua área superior. Notem os cantos, da cavidade do lado direito.

Na foto abaixo visualizamos uma bateria com vazamento em sua válvula de segurança localizada na parte superior da bateria. Notem que existe um líquido vazado do interior da bateria

Uma visão completa da bateria com os dois pontos de vazamento, um a esquerda e outro a direita

Nas fotos abaixo visualizamos um no-break modelo para rack, onde suas baterias estufaram possivelmente devido a temperatura ou ter ultrapassado o tempo de troca recomendado pelo fabricante.. O grande problema quando temos baterias estufadas é sua remoção, pois notem que eles estão instaladas dentro de um compartimento metálico (para a proteção contra qualquer problema que possa ocorrer).

Conclusão

Com as fotos que apresentei neste artigo vocês podem  notar que a bateria e consequentemente o no-break requer cuidados, desde seu local de instalação, quanto a realizarmos verificações visuais ao longo do tempo.

De nada adiantará termos um no-break instalado, se na hora da ocorrência de um problema na rede elétrica ele não desempenhar a função a que foi proposto, inclusive se desligando ou inicializando o computador a ele ligado devido a não ter capacidade de proteger o sistema.

Aqui estão então minhas recomendações:

• Procure deixar o no-break em local com boa ventilação de ar.

• No mínimo 1 vez por ano realize uma inspeção visual nas baterias, se possível de 6 em 6 meses.

• A cada 3 meses desligue o no-break da tomada e deixe que sua bateria chegue quase até o fim. este ciclo irá prolongar seu tempo de vida útil, pois normalmente a bateria dos no-breaks são utilizadas por curtos períodos, e dificilmente são totalmente descarregadas.

• Realize o auto-teste do no-break de modo a garantir seu perfeito funcionamento. O procedimento de auto-teste você encontrará no manual do produto, que poderá ser realizado através do próprio no-break ou através de seu software de gerenciamento.

• Necessitando de manutenção ou troca de bateria do no-break, encaminhe-o a uma manutenção autorizada. Só adquira as baterias internas em uma manutenção autorizada, onde você terá a certeza de estar adquirindo baterias de boas marcas e procedências.

• Os no-breaks de maior porte necessitam de calibragem interna, quando da troca das baterias. Sua não calibragem poderá comprometer o tempo de vida útil das baterias bem como o tempo de autonomia do equipamento.

• Veja no manual do produto o tempo recomendado pelo fabricante para a troca das baterias. Respeite este tempo trocando-as sempre por baterias originais