Bateria

A bateria é um acumulador Chumbo-Ácido capaz de transformar energia química em energia elétrica e vice-versa, em reações quase completamente reversíveis, destinada a armazenar, sob forma de energia química, a energia elétrica que lhe tenha sido fornecida e restituí-la em condições determinadas. Utiliza materiais ativos nas reações químicas, que são o chumbo (nas placas) e o eletrólito, que é uma solução de ácido sulfúrico.

As placas são designadas pelo sinal ( + ) e ( – ), ou sejam placas positivas e placas negativas respectivamente. 

1.1 – ELEMENTO ou VASO: É um acumulador, um conjunto de duas ou mais placas de polaridades opostas, isoladas entre si e banhadas pelo mesmo eletrólito, num mesmo recipiente.

1.2 – BATERIA: É o conjunto de elementos (vasos) interligados em série ou paralelo. Uma bateria automotiva é composta por 6 vasos internos ligados em série.

De acordo com sua utilização existem:

Acumuladores ESTACIONÁRIOS (ciclo profundo)

Acumuladores TRACIONÁRIOS

Acumuladores de ARRANQUE 

As baterias automotivas são baterias de ARRANQUE. Tanto a bateria de Arranque quanto a Estacionária (também chamada de Bateria de Ciclo Profundo) são baterias de ácido-chumbo, que usam exatamente a mesma química para sua operação. A diferença está na maneira como as baterias otimizam seu projeto. 

A bateria automotiva foi projetada para oferecer grande quantidade de corrente por um curto período de tempo, necessário somente para dar partida no carro. Depois que o motor está ligado, o alternador oferece toda a energia que o carro precisa e, com isso, uma bateria de carro pode passar todo o seu tempo de duração sem ter usado mais de 20% de sua capacidade total. Usada dessa maneira, uma bateria de carro pode durar vários anos, geralmente 2 anos. Para obter uma grande quantidade de corrente, uma bateria de carro usa placas finas para aumentar sua área de superfície. Toda vez que uma bateria automotiva é descarregada, diminui sua vida útil.

De acordo com suas características elétricas: 

– Acumuladores de resistência interna normal

– Acumuladores de resistência interna baixa

– Acumuladores de resistência interna muito baixa (baterias de alta performance)

1.3 – ESTRUTURA DAS BATERIAS

– Placas : Positivas e Negativas

– Separadores (entre cada placa positiva e negativa de um vaso)

– Eletrólito (Solução da bateria)

– Recipiente (Caixa que contém a estrutura da bateria, separada em 6 vasos nas – baterias de 12V)

– Conexões (Interligam as placas em série)

– Suportes (seguram as placas e conexões)

2 – CARACTERÍSTICA DOS ACUMULADORES

2.1 – Tensão (volts): Depende somente das propriedades físicas e químicas dos materiais ativos, e independente da quantidade de matéria ativa presente. A tensão de uma bateria é equivalente à soma da tensão dos vasos presentes nela (6 vasos, no caso das baterias de 12V automotivas).

2.2 – Resistência interna (ohm): Influi na corrente fornecida pelo acumulador e na tensão. A resistência interna depende dos terminais, das ligações dos bornes, do material ativo, dos separadores, do eletrólito, bem como da resistência de contato do material ativo com o eletrólito.

2.3 – Capacidade (A/h): Pode ser expressa em ampére-hora ou watts-hora, sendo universalmente adotado a unidade de ampére-hora (A/h), que podemos simplificar dizendo que é a quantidade de corrente que pode ser consumida num período de 1 hora, até que ela atinja uma tensão de 9.6V (cerca de 20% abaixo da tensão nominal de uma bateria de 12 Volts). 

Qual é a capacidade da minha bateria?

Ex: Uma bateria de 45 A/h, consegue fornecer 45A durante uma hora até que a tensão atinja 9.6Volts.

Ex: Se exigirmos 10A da bateria, e ele demorar 4 horas para chegar na tensão de 9,6Volts, indica que a bateria tem 10A*4h = 40Ah de capacidade.

Esta mesma bateria, se exigirmos 40A, vai durar apenas uma hora para que atinja 9,6 Volts. Se exigirmos 80A, vai durar apenas meia hora.

2.4 – RC (Capacidade de Reserva ou Reserva Capacidade) (A): o número de minutos que a bateria pode fornecer 25 amperes até atingir uma tensão final de 10,5 V a 27 o C. 

Ex: Se uma bateria tem Capacidade de Reserva de 120 minutos. Indica que pode fornecer 25A por 120 minutos até atingir a tensão de 10,5 Volts.

2.5 – Habilidade de Descarga (ou corrente de partida): É a habilidade da bateria fornecer uma determinada corrente sem uma queda de tensão apreciável, que também pode ser definida como a corrente em amperes que o acumulador pode fornecer partindo dele completamente carregado até a queda de tensão, num regime de descarga de 1 segundo. Serve para analisarmos a corrente de partida de um carro.

2.6 – CCA (bateria de partida a frio) (A): O número de ampéres que a bateria pode produzir (a 0º C) durante 30 segundos. 

Existem variações na medição deste valor, existe a norma SAE (-18º C) e DIN (+25º C) onde basicamente muda a temperatura de medição do valor CCA, o primeiro é medido a -18 graus Celcius enquanto que o segundo é medido a 25 graus Celcius.

Ex: bateria CRAL CS70 Ah , 440A ( SAE -18º) e 650A ( DIN 25º) . Note que o último valor é bem acima da primeira, portanto, preste atenção ao comparar o valor CCA de um fabricante com o valor CCA de outro fabricante, eles podem ter medido em temperaturas diferente.

Em geral, uma bateria estacionária terá duas ou três vezes a Capacidade de Reserva (RC) de uma bateria de carro (de arranque), mas fornecerá apenas metade ou três quartos dos CCAs. Além disso, uma bateria de ciclo profundo pode suportar centenas de ciclos de descarga e recarga, enquanto uma bateria de carro não foi projetada para ser totalmente descarregada. 

3 – REGIMES DE CARGA

1 – Carga com corrente constante (conhecido como “carga lenta”); 

2 – Carga com tensão constante (conhecido como “carga rápida”);

3 – Carga com tensão constante modificada;

4 – Carga de compensação (flutuação);

5 – Carga de equalização;

Em um automóvel ou máquina, o sistema de carga utilizado é a carga de compensação (ou regime de flutuação). 

A melhor carga é a carga lenta. A corrente de carga deverá ser no máximo 10% da capacidade nominal da bateria. Por exemplo, para uma bateria de 75Ah, a corrente de carga deve ser de no máximo 7,5A. A tensão de carga não deverá ultrapassar 15 Volts e a temperatura deverá ser monitorada para que o eletrólito não ferva. 

4 – PRINCIPAIS DEFEITOS QUE OCORREM NAS BATERIAS

Uma bateria apresenta redução de sua capacidade com o passar do tempo. Essa redução é ocasionada por alterações em sua estrutura física ou química, que podem ser causadas pelo uso normal, ou por eventos que causam danos rápidos às baterias, como o curto-circuito, descargas excessivas (uma bateria automotiva deve ser descarregada até 20% de sua tensão nominal, no máximo), cargas fora das especificações, baixa concentração de ácido, entre outros. Os principais defeitos que surgem nas baterias e causam queda na performance são os seguintes: 

4.1 – Acumuladores Atrasados

Todos os acumuladores de uma bateria devem trabalhar igualmente. Se um acumulador se descarrega mais rapidamente que os demais, a eficiência da bateria é determinada pelo pior acumulador.

4.2 – Sulfatação das Placas

No processo de descarga de um acumulador se forma o sulfato de chumbo nas placas positivas e negativas. Este é um fenômeno natural da descarga. Durante a carga do acumulador, o sulfato se converte facilmente em matéria ativa. A sulfatação das placas estará com defeito quando as placas descarregadas não se carregam mais quando passa uma corrente por elas.

4.3 – Curto-Circuito interno

Os curto-circuitos internos podem ocorrer por vários motivos: por deteriorização de um ou vários separadores entre as placas positivas e negativas; por sedimentação de materiais no fundo dos recipientes ou por formação de acúmulo de material na face da placa de chumbo. 

4.4 – Corrosão da Grade das Placas Positivas

Durante a carga de um acumulador, o sulfato de chumbo formado no material da grade (um dos componentes da placa), se transforma em peróxido de chumbo. Este processo de formação reduz o tempo de vida do acumulador. A perda prematura da placa ocorre quando, entre o peróxido de chumbo e a grade de chumbo existe grandes espaços cheios de eletrólito.

4.5 – Crescimento e Dobramento das Placas Positivas

A inobservância das regras, fornecidas pelos fabricantes, para utilização, processo de carga e descarga, causa e mudança das dimensões das placas positivas bem como sua curvatura perdendo eficiência da bateria. 

4.6 – Perda do Material Ativo

Este fenômeno é uma das causas da prematura inutilidade da bateria. Consiste principalmente do desprendimento do peróxido de chumbo das grades em forma de finos cristais ou grãos, cujas dimensões alcançam até 0,1 micron.

4.7 – Impurezas no eletrólito

A impurificação do eletrólito com agentes estranhos, principalmente sais metálicos e substância orgânicas, aumenta em grau considerável a corrosão das grades. As medidas para evitar este fenômeno são simples e se reduzem utilizando ácido sulfúrico puro para acumuladores e água destilada na preparação do eletrólito. Algumas impurezas são mais nocivas tais como o cloro (presente na água da torneira), o ferro e os óxidos de nitrogênio. Por isso que não devemos utilizar água de torneira para completar o nível da bateria.