La Bateria 52t3o

CONTENIDO

GENERALIDADES SOBRE BATERiAS lOue es una baterfa? lC6mo funcionan? Descripci6n tecnica de la baterfa Conexionado entre baterfas Clasificaci6n de las baterfas seg(n su utilizaci6n Clasificaci6n de las baterfas seg(n su construcci6n

MEDICIONES SOBRE BATERiAS Medici6n del nivel de carga mediante la tensi6n en bornes de la baterfa Medici6n del nivel de carga mediante la densidad del lfquido electrolftico Medici6n de la capacidad de corriente de arranque en frfo (CCA)

CARGADORES: CARACTERiSTICAS Y OPCIONES Tensi6n del cargador de baterfas Tensi6n de carga Rango de capacidades de baterfa recomendado Corriente de carga Curvas de carga de cargadores de baterfas Tipos de carga Carga manual Carga automatica para baterfas lfquidas Carga automatica para baterfas de gel Carga rapida Ripple Free (libre de rizado) Booster

VISUALIZADORES Voltfmetro anal6gico Amperfmetro anal6gico Voltfmetro digital Amperfmetro digital Visualizador electr6nico

GAMA DE CARGADORES FERVE Cargadores de baterfas domesticos Cargadores-comprobadores de baterfas Cargadores rapidos Cargadores automaticos Cargadores automaticos DUAL Cargadores automaticos TETRA

GENERALIDADES SOBRE BATERiAS

lQUE BATERiA?

ES

UNA

Una batería es un acumulador químico de energía eléctrica continua. Si aplicamos sobre sus terminales una tensión producida por un alternador o por un cargador, se crea una corriente que modifica la composición de sus elementos por el fenómeno de la electrolisis: la batería acumula energía. Cuando la dirección de las reacciones químicas es inversa (es decir, cuando la energía de la batería es consumida), la batería devuelve la carga acumulada como un generador de corriente continua.

lCOMO FUNCIONAN? Una batería de 12 V consiste en 6 elementos de 2 V, cada uno unidos en serie y colocados individualmente en las celdas de un contenedor apropiado. BORNE NEGATIVO ORIFICIOS DE LLENADO Y CONTROL DEL ELECTROLITO

TAPA DE LA (SELLADO HERMETICO) BATERiA

BORNE POSITIVO (MAS ANCHO QUE EL NEGATIVO)

PUENTE DE UNION ELECTRODO NEGATIVO CARCASA DE LA BATERiA

RESIDUOS DE LA REACCION DEPOSITOS PARA

LOS DIVISION DE ELEMENTOS

ELEMENTO

Un elemento está formado por varias placas de plomo cubiertas exteriormente con una sustancia activa positiva (óxido de plomo, PbO2) y varias con una sustancia activa negativa (plomo poroso, Pb) separadas entre si por separadores para evitar cortocircuitos. ELECTRODO POSITIVO ELECTRODO NEGATIVO

ELEMENTO

PLACA POSITIVA SEPARADOR

PLACA NEGATIVA

El elemento se encuentra en una celda del contenedor hundido en una solución electrolítica compuesta de ácido sulfúrico y agua destilada. Cada elemento genera una diferencia de potencial de 2 V. El proceso de carga y descarga consiste en la migración de cargas eléctricas entre placas, a través de la solución electrolítica. Debido al uso normal de la batería las placas se van gastando y generan un pequeño residuo (sulfato de plomo, PbSO4) que se va acumulando en la parte baja de las celdas. www.ferve.com

1

DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA BATERÍA 1 Tipo de batería Plomo-lfquido, plomo-gel, plomo-antimonio (PbSb), plomo-calcio (PbCa), AGM, etc.

2 Capacidad de la batería Cantidad de electricidad que la baterfa puede suministrar, expresada en amperios/hora (Ah).

4

1

3 Tensión

Diferencia de potencial entre los bornes de la baterfa.

4 Intensidad Cantidad de corriente, medida en amperios (A), que puede suministrar de forma instantanea. Dependiendo la baterfa pafsdely del fabricante, esta intensidad se rige por las normas EN, IEC, SAE o DIN.

3

2

CONEXIONADO ENTRE BATERÍAS CONEXIÓN EN SERIE +

+

6V 80 Ah

+

+

6V 80 Ah

+

+

6V 80 Ah

6V 80 Ah

+

=

24 V 80 Ah

CONEXIÓN EN PARALELO +

+

+

6V 40 Ah

+

+

6V 50 Ah

+

+

6V 80 Ah

+

6V 130 Ah

=

6V 300 Ah

CONEXIÓN EN PARALELO Y SERIE 12 V 150 Ah

+

12 V 50 Ah

+

12 V 100 Ah

+

12 V 40 Ah

=

12 V 340 Ah

+ +

+

+

+

= +

12 V 40 Ah

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+

+

12 V 140 Ah

+

+

12 V 60 Ah

24 V 340 Ah

+

+

12 V 100 Ah

=

12 V 340 Ah

2

CLASIFICACION DE LAS BATERiAS SEGUN SU UTILIZACION

BATERiAS DE ARRANQUE: Se utilizan habitualmente en el automóvil (son de bajo precio). Pueden producir intensidades elevadas durante cortos periodos de tiempo (de 100 a 1000 amperios). Estas baterías soportan mal las descargas profundas.

BATERiAS ESTACIONARIAS: Pueden llegar a descargarse hasta un 80% de su capacidad y soportan un gran número de descargas. Por ejemplo, se usan en instalaciones de energía solar fotovoltaica.

BATERiAS DE TRACCION: Resisten fuertes descargas de corriente y largos periodos de tiempo con niveles bajos de carga. Por ejemplo, se utilizan en carretillas elevadoras y apiladores de material.

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3

CLASIFICACION DE LAS BATERiAS SEGUN SU CONSTRUCCION

Según los materiales empleados, las técnicas de construcción o las políticas de cada fabricante existen muchos tipos de baterías. Sin embargo todas ellas pueden clasificarse en dos grandes grupos:

BATERiAS CON ELECTROLITO LiQUIDO (LiQUIDAS) Generalmente se conocen como baterías abiertas. Pierden líquido electrolítico al cabo del tiempo, por lo que requieren mantenimiento (adición de agua destilada). En la actualidad existen baterías líquidas que no requieren mantenimiento gracias a la adición de limitadores de pérdidas de líquido electrolítico. Se consideran de este tipo las de plomo-líquido, plomo-antimonio (PbSb), calcio-plata, etc.

BATERiAS CON ELECTROLITO SOLIDO (GEL) El líquido electrolítico se encuentra fijado en un gel. No necesitan mantenimiento y pueden ser colocadas en cualquier posición sin que se produzcan pérdidas de líquido. Actualmente son más caras que las líquidas. Son de este tipo las de plomo-gel, AGM (Absorptive Glass Matt), © Optima, etc·

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MEDICIONES SOBRE BATERiAS MEDICION DEL NIVEL DE CARGA MEDIANTE LA TENSION EN BORNES DE LA BATERiA Este tipo de medición es el más empleado debido a su sencillez. Para que resulte fiable se debe realizar con equipos especialmente sensibles, dado que una pequeña variación de lectura provoca grandes desviaciones en el resultado. Presenta el inconveniente de tener que realizar la medición sobre el total de celdas de la baterfa. El principio de funcionamiento consiste en que, a medida que cargamos la baterfa, aumenta la diferencia de potencial de cada celda. Esta variación en una baterfa lfquida va desde un valor de 1,98 v a 2,11 v. Esta variación de 0,13 v representa en una baterfa de 12 v (6 celdas) una variación total de: 0,13 x 6 = 0,78 v. La tabla relacional para baterfas de 12 y 24 voltios tanto lfquidas como de gel es: ESTADO DE CARGA STATE OF CHARGE

LIQUID 12 v

GEL

LIQUID

12 v

24 v

GEL 24 v

<20%

< 11.9

< 12.1

< 23.8

< 24.2

25%

12.1

12.3

24.3

24.5

50%

12.3

12.5

24.6

25

75%

12.5

12.8

25

25.5

100%

12.7

13

25.4

26

Productos FERvE relacionados: Analizadores de baterfa, arranque y carga, multfmetros y módulos de medida, comprobador de baterfa y alternador F-814, gama electrónica y voltfmetro-amperfmetro F-616.

MEDICION DEL NIVEL DE CARGA MEDIANTE LA DENSIDAD DEL LiQUIDO ELECTROLiTICO El nivel de fiabilidad es más alto mediante este sistema que con el anterior, debido a que se comprueba la baterfa celda a celda. No obstante tiene el inconveniente de poder resultar peligroso, al tener que trabajar directamente con el lfquido electrolftico. Las baterfas de gel no iten este tipo de medición. El principio de funcionamiento es que, a medida que la baterfa se va cargando, disminuye la proporción de agua (densidad = 1 g/cm3) y aumenta la proporción de ácido sulfúrico (densidad 1,8 g/cm3), obteniendo como resultado un aumento en la densidad del electrolito (de 1,100 a 1,300 g/cm3). La medida de la densidad del electrolito nos da idea del grado de carga de la baterfa. La relación existente es: 1.10 -0-

DENSIDAD DEL ÁCIDO

DESCARGADA

1.16 1.24 1.30

-50%-

MEDIA CARGA

-100-

CARGADA

Productos FERvE relacionados: Densfmetros F-423, F-425 y F-425C. www.ferve.com

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MEDICION DE LA CAPACIDAD DE CORRIENTE DE ARRANQUE EN FRiO (CCA) Indica el poder de arranque en amperios de la baterfa en funcion de su capacidad en amperios/hora. Existe una variacion sobre este ensayo que no da resultados directos sino un resultado pasa/no pasa. Existen dos formas de realizar esta medicion. Una consiste en realizar una descarga sobre la baterfa y observar la cafda de tension en la baterfa. La otra forma más compleja realiza una descarga, mide la conductancia y la tension de la baterfa y, aplicando la Ley de Ohm, obtiene la corriente de arranque en frfo. Productos FERVE relacionados: Analizadores de baterfa, arranque y carga F-1902, F-1912, F-1800, comprobador de baterfa y alternador F-814.

CARGADORES: CARACTERiSTICAS Y OPCIONES TENSION DEL CARGADOR DE BATERiAS El valor de tension del cargador de baterfas debe ser igual a la tension de la baterfa a cargar. La unidad empleada para expresarla es el voltio. Existen modelos de cargador de baterfas con una o dos tensiones de salida. Los cargadores con dos tensiones de salida son más versátiles que los de una, al poder cargar una mayor variedad de baterfas, pero tienen el inconveniente de ser algo más caros que los de una única tension de salida.

TENSION DE CARGA La tension durante la carga de la baterfa es mayor que la tension en circuito abierto. Esto es debido a que se debe sumar la cafda de tension producida por la resistencia interna de la baterfa, asf tenemos que: Tension en carga = Tension en circuito abierto + (Corriente de carga x Resistencia interna)

Al principio de la carga la resistencia interna va aumentando poco a poco para pasar a aumentar con rapidez al final. Se debe ir con cuidado debido a que al aumentar rápidamente este parámetro se pueden llegar a producir gasificaciones en las baterfas. En los cargadores de curva W este problema se compensa ya que, aunque aumenta la resistencia interna, la corriente de carga disminuye. Los valores de tension de final de carga recomendados son 15,3 V para baterfas lfquidas y 14,7 V para baterfas de gel.

RANGO DE CAPACIDADES DE BATERiA RECOMENDADO Existe una tolerancia bastante grande entre la corriente de carga ideal y el rango de capacidades de baterfa en el que puede utilizarse un cargador de baterfas sin ninguna contraindicacion. Asf, y tomando como ejemplo el modelo F-905 de FERVE, que entrega 5 amperios podemos decir que es el cargador ideal para baterfas de 50 amperios/hora pero, sin embargo, está recomendado para un rango de baterfas entre 32 y 60 amperios/hora. www.ferve.com

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CORRIENTE DE CARGA El valor de la corriente de carga debe estar expresado en amperios aritmeticos. Este es el único valor oficialmente aceptado bajo normas europeas EN 60335-2-29. No obstante, muchos fabricantes de cargadores de baterfas expresan la corriente de carga de sus productos en amperios eficaces, con lo que incumplen dicha normativa europea. El motivo es que 1 amperio aritmetico es igual a 1,4142 amperios eficaces. Asf, un cargador de baterfas de 8 amperios eficaces en realidad se debe considerar como de 5,66 amperios. Por ello, y a fin de no llevarse a engaño, es necesario saber si el fabricante del cargador de baterfas utiliza amperios aritmeticos o eficaces al informar de la corriente de carga. FERVE siempre expresa los valores de corriente de carga en amperios aritmeticos. La corriente de carga ideal es 1/10 de la capacidad de la baterfa (ejemplo: 8 A para una baterfa de 80 Ah). Al igual que sucede con la tensi6n, existen cargadores con varias corrientes de salida. FERVE dispone de cargadores desde una sola corriente de salida hasta cuatro distintas.

CURVAS DE CARGA DE CARGADORES DE BATERÍAS La curva de carga de un cargador de baterfas expresa la forma en que el cargador de baterfas entrega la energfa a la baterfa en un periodo de tiempo. Las curvas de carga empleadas por FERVE son:

WW

WoW WoW

V A 0A

V A 0A

Time

Carga tradicional (1 paso) Paso 1: La corriente decrece y la tensi6n aumenta. Se debe desconectar manualmente el cargador para evitar sobrecargas. Presenta la ventaja de poder recuperar bater f as profundamente descargadas. Cargadores FERVE: todos los no automaticos, gama Dual (modo manual), gama Tetra (modo manual).

Time

Carga automática tradicional (2 pasos) Paso 1: La corriente decrece y la tensi6n aumenta hasta 15,3 V (12 V lfquidas) o 14,? V (12 V gel). Paso 2: El cargador se coloca en modo de vigilancia, y desconecta la carga de la corriente electrica hasta que la tensi6n de la baterfa baja a 12,5 V (12 V lf quidas) o 12,9 V (12 V gel).Con la carga WoW se asegura la maxima vida útil de las baterfas y se evita cualquier riesgo de sobrecarga. Cargadores FERVE: gama automaticos, gama Dual (modo automatico), gama Tetra (modo automatico), F-990RF.

WoU WoU

IoU IoU

V A 0A

V A 0A

Time

Carga automática con mantenimiento de flotación (2 pasos) Paso 1: La corriente decrece y la tensi6n aumenta hasta 14,? V. Paso 2: El cargador pasa a carga de flotaci6n y da una tensi6n constante (13,6 V) para mantener el nivel de la baterfa y evitar sobrecargas.

Time

Carga automática a corriente constante y mantenimiento de flotación (2 pasos) Paso 1: La corriente se mantiene constante y la tensi6n aumenta hasta 14,4 V (12 V lfquidas) o 14,? V (12 V gel). Paso 2: El cargador pasa a carga de flotaci6n y da una tensi6n constante (13,6 V) para mantener el nivel de la baterfa y evitar sobrecargas.

Cargadores FERVE: F-2201, F-2106. Cargadores FERVE: F-2912.

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?

TIPOS DE CARGA CARGA MANUAL Es el tipo más extendido. El es el encargado de desconectar el cargador de la batería al finalizar la carga. En casos de cargadores de batería muy potentes con respecto a las baterías a cargar, puede existir el riesgo de sobrecargas. Los cargadores manuales presentan la ventaja de poder recuperar baterías profundamente descargadas ya que no necesitan una tensi6n de referencia para conectarse. Curva de carga asociada: W

CARGA AUTOMATICA PARA BATERiAS LiQUIDAS El cargador monitoriza totalmente la carga y puede dejarse conectado durante largos periodos de tiempo. Al llegar al máximo nivel de la batería, el cargador detiene la carga automáticamente y se elimina el riesgo de sobrecarga. Necesita una tensi6n de referencia para poder ponerse en funcionamiento. Curvas de carga asociadas: WoW, loU y WoU

CARGA AUTOMATICA PARA BATERiAS DE GEL lgual que la carga anterior pero con niveles de parada y conexi6n adaptados a este tipo de baterías. Curvas de carga asociadas: WoW, loU y WoU

CARGA RAPIDA La carga rápida consiste en entregar una corriente de carga elevada durante un periodo de tiempo corto. Para evitar riesgos de sobrecargas o sobrecalentamientos, este tipo de carga viene limitada por un temporizador. Este tipo de carga puede resultar interesante en baterías muy descargadas y que se deben utilizar de forma inmediata, por ejemplo antes de efectuar un arranque (ver Booster). FERVE dispone de una amplia gama de cargadores con funci6n de carga rápida.

RIPPLE FREE (LIBRE DE RIZADO) En los autom6viles actuales la mayoría de controles de sistemas son electr6nicos. Esto hace que a veces, y especialmente en los sistemas más sensibles, la carga tradicional pueda llegar a dañarlos. El motivo es que la carga tradicional es de tipo pulsante (beneficiosa para la batería), pero la carga que devuelve la batería es continua pura. De aquí viene la recomendaci6n de desconectar la batería del vehículo para realizar la carga. Los cargadores Ripple Free disponen de potentes filtros electr6nicos gracias a los cuales se evita cualquier posible interferencia con los sistemas del autom6vil. Con este tipo de cargadores no es necesario desconectar la batería del vehículo.

BOOSTER En muchas ocasiones y sobre todo en talleres especializados se debe arrancar vehículos con baterías descargadas. El sistema Booster consiste en un aporte muy elevado de corriente durante un periodo corto de tiempo, el cual es capaz de arrancar el vehículo. Dependiendo de la potencia de Booster y del estado de la batería del vehículo, antes del arranque es recomendable efectuar una carga rápida de unos 10 minutos. FERVE dispone de cargadores con sistema Booster capaces de entregar desde 150 hasta 600 A. www.ferve.com

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VISORES Los cargadores de baterías disponen de visualizadores para informar al del estado de la carga.A continuación damos un pequeño repaso a los más empleados.

VOLTiMETRO ANALOGICO (VA) Comúnmente llamado de aguja. Mide la tensión en bornes de la batería y puede ser utilizado para comprobar el estado de carga de la batería. En los cargadores con curva W la aguja va aumentando de valor a medida que nos aproximamos al final de carga. Los tantos por ciento de carga vienen expresados en la parte superior. Se puede utilizar también para comprobar baterías.

VOLTiMETRO DIGITAL (VD) Presenta la medición de tensión de forma digital y es más exacto que su homólogo analógico, además de presentar la ventaja de poder utilizarse con pocas variaciones como amperímetro. En los cargadores con curva W la tensión va aumentando a medida que nos aproximamos al final de carga. Se puede utilizar también para comprobar baterías y alternadores.

AMPERiMETRO ANALOGICO (AA) Comúnmente llamados de aguja. Mide la corriente que entrega el cargador a la batería. En los cargadores con curva W la aguja va disminuyendo de valor a medida que nos aproximamos al final de carga.

AMPERiMETRO DIGITAL (AD) Presenta la medición de corriente de forma digital y es más exacto que su homólogo analógico, además de presentar la ventaja de poder utilizarse con pocas variaciones como voltímetro. En los cargadores con curva W la corriente de carga va disminuyendo a medida que nos aproximamos al final de carga.

VISUALIZADOR ELECTRONICO (VE) Representan la información en forma de LED. Los utilizados por FERVE representan la conexión de las pinzas a la batería, el proceso de carga y el final de carga.

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Baterfas SLA y vRLA

Baterfas AGM

Baterfas de calcio plata

Baterfas sin mantenimiento

Baterfas lfquidas estándar

Curvas de carga

visor

Corriente de carga, A

Tension, v

Modelo

Rango de capacidades, Ah

GAMA DE CARGADORES FERVE

CARGADORES DE BATERiAS DOMÉSTICOS F-204

12

3

24-50

vA

W

•

•

•

F-705

6-12

1,5-3

10-50

AA

W

•

•

•

F-903

12

3

24-50

vA

W

•

•

•

F-905

12

5

32-60

vA

W

•

•

•

F-805

12

5

32-60

vA

W

•

•

•

F-886

12

4-8

24-120

AA

W

•

•

•

F-806

12

4-8

24-120

vA

W

•

•

•

F-807

12-24

4-8

24-120

AA

W

•

•

•

CARGADORES-COMPROBADORES DE BATERiAS F-811

12

6-12

45-180

vD-AD

W

•

•

•

F-812

12-24

6-12

45-180

vD-AD

W

•

•

•

F-812RF

12-24

6-12

45-180

vD-AD

W

•

•

•

F-915

12-24

8-16

60-205

vD-AD

W

•

•

•

F-915RF

12-24

8-16

60-205

vD-AD

W

•

•

•

F-918

12-24

10-20

92-250

vD-AD

W

•

•

•

F-918RF

12-24

10-20

92-250

vD-AD

W

•

•

•

F-930

12-24

15-30

120-360 vD-AD

W

•

•

•

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•

•

•

10

Baterfas SLA y vRLA

Baterfas AGM

Baterfas de calcio plata

Baterfas sin mantenimiento

Baterfas lfquidas estándar

Curvas de carga

visor

Rango de capacidades, Ah

Corriente de carga, A

Tension, v

Modelo

CARGADORES DE BATERiAS AUTOMATICOS F-2912

12

2-6-12

10-200

vE

IoU

•

•

•

•

•

F-2106

6

0,75

4-45

vE

WoU

•

•

•

•

•

F-2201

12

0,75

4-45

vE

WoU

•

•

•

•

•

•

•

•

•

F-66

12

3

24-50

AA

WoW

•

•

•

F-2603

12

1,5-3

10-50

vE

WoW

•

•

•

F-968

6-12

4-8

24-120

AA

WoW

•

•

•

F-909

12-24

4-8

24-120

vE

WoW

•

•

•

F-911

12

6-12

45-180

vD-AD WoW

•

•

•

F-77

12

5-10

32-140

•

•

•

vE

WoW

CARGADORES DE BATERiAS AUTOMATICOS DUAL F-2305

12

5

32-60

AA

WoW

•

•

•

F-908

12

4-8

24-120

AA

WoW

•

•

•

F-2310

12

5-10

32-140

vE

WoW

•

•

•

F-2312

12-24

6-12

45-180

vD

WoW

•

•

•

F-2316

12-24

8-16

60-205

vD

WoW

•

•

•

F-2320

12-24

10-20

92-250

vD

WoW

•

•

•

F-2330

12-24

15-30

120-360

vD

WoW

•

•

•

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Baterfas SLA y vRLA

Baterfas AGM

Baterfas de calcio plata

Baterfas sin mantenimiento

Baterfas lfquidas estandar

Curvas de carga

visor

Rango de capacidades, Ah

Corriente de carga, A

Tension, v

Modelo

CARGADORES DE BATERiAS AUTOMATICOS TETRA •

•

•

•

•

F-2914

12-24

12

90-140

vD

WoW

•

•

•

•

•

F-2916

12-24

15

140-180

vD

WoW

•

•

•

•

•

F-2920

12-24

20

180-250

vD

WoW

•

•

•

•

•

F-2930

12-24

30

220-360

vD

WoW

•

•

•

•

•

Baterfas AGM

Booster, A

plata Baterfas de calcio

estandar Baterfas lfquidas

de carga Curvas

visor

Rango

(maximo 1 hora)

Tension, v

Baterfas SLA y vRLA

WoW

Baterfas sin mantenimiento

AA

de capacidades, Ah

60-120

Corriente de carga rapida, A

8

Corriente de carga normal, A

12-24

Modelo

F-2908

CARGADORES DE BATERiAS RAPIDOS F-923

12 24

8 6

20-40 10-20

35-150 20-120

vD-AD

W

•

•

•

•

150

F-925

12 24

10 8

35-55 25-35

45-200 35-150

vD-AD

W

•

•

•

•

250

F-925RF 12

24

10 8

35-55 25-35

45-200 35-150

vD-AD

W

•

•

•

•

250

12 24

12 10

50-70 35-55

55-250 45-200

vD-AD

W

•

•

•

•

450

F-970RF 12

12 10

50-70 35-55

55-250 45-200

vD-AD

W

•

•

•

•

450

45-1000 45-700

vD-AD WoW

•

•

•

•

600

F-970

24

F-99RF www.ferve.com

12 24

12-25-50-100 10-20-35-70

12