Baterias – parte 1

Por: Serginho e Bila

É o conjunto de elementos (vasos) interligados em série ou paralelo. Uma bateria automotiva de 12 V é composta por seis vasos internos (cada vazo possui a tensão de 2 V a 2,4 V geralmente ligados em série). O símbolo esquemático de uma bateria em um circuito elétrico.

Baterias: conceito e suas aplicações
A bateria é um acumulador (para que se possa entender, a bateria é uma associação de pilhas ligadas em série, no nosso caso as pilhas são os vasos). Constituída na maioria das vezes de 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. Utilizando materiais ativos nas reações químicas, que são o chumbo (nas placas) e o eletrólito, que é uma solução de ácido sulfúrico. Atualmente estão sendo fabricadas baterias com uma liga de prata/chumbo nos eletrodos positivos, outros possuem gel ao invés do ácido líquido e utilizam placas enroladas como caracóis ao invés de simples placas colocadas paralelamente como nas baterias comuns, tudo isso para aumentar a área de cada eletrodo aumentando assim a máxima corrente que ela pode fornecer. As placas são designadas pelo sinal (+) e (-), ou seja, placas positivas e placas negativas respectivamente.

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

Separadores
As placas devem ficar o mais próximo possível reduzindo ao mínimo a resistência interna e as dimensões dos elementos, aumentando a capacidade da bateria e reduzindo o espaço ocupado. Para evitar um curto-circuito, entre as placas positivas e negativas, se introduz lâminas de material poroso, denominados separadores. Assim, os separadores protegem as placas de polaridade oposta contra os curtos-circuitos. Os separadores são fabricados de material isolante e antiácido.

Eletrólito (ácido e água)
O eletrólito nas baterias CHUMBO-ÁCIDO é sempre uma solução de ácido sulfúrico diluída. O eletrólito de densidade mais baixa (menor quantidade de ácido) é preferível, pois haverá menos ação local nas placas negativas, bem como vai impor menor carga nas placas positivas, e haverá menor ataque do ácido nos separadores. Já o eletrólito de densidade maior (maior quantidade de ácido) aumenta a capacidade do acumulador e amplia a característica da tensão descarga, especialmente em descargas mais rápidas.
Uma densidade maior do eletrólito permite uma utilização com menor volume do eletrólito reduzindo peso, volume e custo por elemento. Este é um dos princípios
das baterias de alta performance, conhecidas como “baterias para som”.

ESTRUTURA DAS BATERIAS
– Placas: Positivas e Negativas.
-Separadores (entre as placas positiva e negativa de um vaso).
– Eletrólito (Solução da bateria ácida).
– Recipiente (Caixa que contém a estrutura da bateria, separada em seis vasos nas
baterias de 12 v).
– Conexões (Interligam as placas em série).
– Suportes (seguram as placas e conexões).

De acordo com sua utilização, existem:
BATERIAS ESTACIONÁRIAS (ciclo profundo)
BATERIAS TRACIONÁRIOS
BATERIAS DE ARRANQUE (ciclo profundo)
As baterias de automóveis 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 são aplicadas.
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 estiver ligado, o alternador oferece toda a energia que o carro precisa (isto com o veiculo nas características originais) 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 em média dois 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.
Uma bateria ESTACIONÁRIA (ou ciclo profundo, usadas normalmente em no-break) foi projetada para oferecer quantidade constante de corrente por um longo período de tempo e também foi projetada para ser descarregada completamente várias e várias vezes (algo que arruinaria uma bateria de carro rapidamente). Para conseguir isso, uma bateria de ciclo profundo usa placas mais espessas. Toda vez que alta corrente (como uma partida de carro) for requisitada de uma bateria estacionária, irá diminuir sua vida útil

CARACTERÍSTICA E NOMENCLATURAS
Tensão (volts “v”):
A tensão de uma bateria é equivalente à soma da tensão dos vasos presentes nela (seis vasos, no caso das baterias de 12 v automotivas).
Capacidade (Ampér /Hora “A/h”):
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). Uma bateria de 45 A/h consegue fornecer 45A durante uma hora até que a tensão atinja 9.6Volts.
RC (Capacidade de Reserva “A”):
Corresponde ao 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.
Habilidade de Descarga (Corrente de pico)
É a habilidade de a 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.
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 Celsius enquanto que o segundo é medido a 25 graus Celsius.
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 do CCA. 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.
Sistemas de recargas
Carga com corrente constante (carga lenta melhor para vida útil da bateria).
Carga com tensão constante (carga rápida prejudicial para vida útil da bateria).
Carga com tensão constante modificada
4 – Carga de compensação (flutuação).
5 – Carga de equalização.
Em um automóvel, o sistema de carga utilizado é a carga de compensação (ou regime de flutuação).

Na próxima edição, falaremos sobre baterias de som, baterias de gel e suas propriedades.