Baterias e Pilhas: Uma Cronologia Histórica

BATERIAS E PILHAS
Apresentador :
Eng. Manuel Adão
TECNISAT – 2011, Luanda-Angola
1

Cronologia
1800-Volta demonstrou a Napoleão a
pilhaVolta, a primeira pilha não
recarregável.
1854- Sinstede usa pela primeira vez
placas de chumbo em ácido sulfúrico para
armazenar electricidade.
1859- Planté melhora a capacidade das
baterias ácidas com uma técnica ainda
utilizada actualmente, (placas tipo plante).
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Cronologia
1882- Gladstone e Tribe descrevem as
operações básicas das baterias ácidas.
Tudor, abre no Luxemburgo uma fábrica
de baterias ácidas.
1904- é utilizada madeira de cedro nos
separadores das baterias.
1915-Willard introduz os separadores de
borracha nas baterias.
1958- Jache descreve as bateriasVRLA de
gel. 4

Cronologia
1965- começam a ser utilizadas as
baterias SLI(starting, lighting, ignition) nos
automóveis.
1968- são desenvolvidas as baterias SLI
sem manutenção.
1980- são desenvolvidas as bateriasVRLA
baseadas na tecnologia AGM.
1990- revolução das baterias ácidas nos
telefones celulares
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Pilhas e Baterias ( cronologia)
As pilhas e baterias foram sendo
desenvolvidas ao longo do tempo com a
contribuição de diversos cientistas.
Somente a partir da descoberta deVolta,
de que dois metais diferentes ligados
electricamente por uma solução
electrolítica serviam como fonte de
tensão, que se começou a buscar pelos
melhores eléctrodos que tornavam as
pilhas e baterias mais eficientes e praticas.
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Pilhas e Baterias ( cronologia)
1800 – Pilha deVolta - AlessandroVolta
1836 – Pilha de Daniell - John Frederic Daniell
1839 – Pilha de Grove -William Robert Grove
1839 – Célula de combustível -William Robert
Grove
1859 - Gaston Planté – Bateria de chumbo-ácido
1866 – Pilha de Leclanché - Georges Leclanché
1899 – Pilha de níquel cádmio - Waldmar Jungner
Décadas de 1970 e 1990 – Pilhas de lítio e íons de
lítio
2000 - Células de combustível – a bateria do futuro
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Pilhas e Baterias
Basicamente as baterias são dispositivos
que convertem energia química em
energia eléctrica, sob a forma de corrente
contínua, quando estão no processo de
descarga, e energia eléctrica em energia
química quando em carga. Durante o
processo de carga e descarga as baterias
perdem energia sob a forma de calor,
devido às reacções químicas internas, pelo
que apresentam um rendimento inferior
a100%.
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Pilhas e Baterias
Todos nós conhecemos e as utilizamos no
dia-a-dia, elas estão nas lanternas, rádios,
controles remoto de tv, brinquedos ,
viaturas, etc.
Mas afinal como funcionam ?
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História da electricidade
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No século XVII, OttoVon Guericke
inventou a primeira máquina para
produzir electricidade.
Na segunda metade do século XVIII, Luigi
Aloisio Galvani inociou pesquisas sobre a
aplicação terapêutica da electricidade.

História
11
Após dez anos de pesquisa fez uma
publicação sobre as forças elétricas nos
movimentos musculares, onde concluiu que
os músculos armazenavam electricidade
(do mesmo modo que uma garrafa de
Leiden) e os nervos conduziam essa
electricidade.

História
12
No século XVIII,AlessandroVolta, pondo em
prática uma experiência de Luigi Galvani,
descobriu algo curioso.Verificou que, se dois
metais diferentes forem postos em contacto um
com o outro, um dos metais fica ligeiramente
negativo e o outro ligeiramente positivo.
Foi então em 1800 que o cientista italiano
AlessandroVolta anunciou a invenção da pilha
eléctrica. Sobrepondo peças de metais
intercalados com papel umedecido no sal,Volta
conseguiu a passagem de corrente eléctrica.

História
13
Estabelece-se entre eles uma diferença de
potencial ou seja, uma tensão eléctrica.
Usando esta experiência como base,
concebeu uma pilha, a que deu o nome de
pilha voltaica.

História
A pilha era composta por discos de zinco
e de cobre empilhados e separados por
pedaços de tecido embebidos em solução
de ácido sulfúrico. Esta pilha produzia
energia eléctrica sempre que um fio
condutor era ligado aos discos de zinco e
de cobre, colocados na extremidade da
pilha.
Em 1812,Davy produziu um arco voltaico
usando eléctrodos de carvão ligados a
uma bateria de muitos elementos. 14

O que é uma pilha
Pilha, célula galvânica, pilha
galvânica ou ainda pilha voltaica é um
dispositivo que utiliza reações de
óxidação-redução para converter energia
química em energia elétrica. A reação
química utilizada será sempre espontânea.
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Pilha/Bateria
Pilha
◦ Uma célula
◦ Dimensões pequenas
◦ Pode ser não recarregável ou recarregável
Bateria
◦ Duas ou mais células
◦ Dimensões grandes
◦ No geral é sempre recarregável
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Pilhas
Neste dispositivo, têm-se dois electrodos
que são constituídos geralmente de
metais diferentes, que fornecem a
superfície na qual ocorrem as reações de
oxidação e redução.
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Pilhas
Estes electrodos são postos em dois
compartimentos separados, imersos por
sua vez em um meio contendo íons em
concentrações conhecidas e separados
por uma placa ou membrana porosa,
podendo ser composta por argila não-
vitrificada, porcelana ou outros materiais
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O que é uma bateria
Em ciência e tecnologia, uma bateria tal
como a pilha é um dispositivo que
armazena energia química e a torna
disponível na forma de energia elétrica.
Baterias consistem de dispositivos ,
conjunto de elementos eletroquímicos
com duas ou mais células galvânicas,
células combustíveis , células de fluxos, ou
vasos interligados em série ou paralelo
19

O que é uma bateria
ELEMENTO ouVASO:
É um acumulador, um conjunto de duas
ou mais placas de polaridades opostas,
isoladas entre si e banhadas pelo mesmo
electrólito, num mesmo recipiente.
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Baterias e as Pilhas
As baterias e as pilhas podem ser
considerados como verdadeiros tanques
de armazenamento de energia. Uma
bateria comum tem eletrodos positivo e
negativo e o electrólito que pode ser em
pasta ou líquido. Os electrodos
dissolvem-se no electrólito, formando
íons, o que cria um excesso de carga nos
electrodos. Quando a bateria é ligada a
um circuito, essa carga produz uma
corrente elétrica.
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Baterias e Pilhas
Quando ao processo de carga, podem ser
Não recarregáveis
◦ Ex. pilhas, em que a reacção química que se
produz no processo de descarga é irreversível
Recarregáveis
◦ Algumas pilhas e baterias
◦ A reacção química que se produz no
processo de descarga é reversível, permitindo
que depois de descarregadas possam de novo
ser carregadas
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Pilhas
Tipos
◦ Seca comum
◦ Alcalina
◦ Mercurio
◦ NiCd
◦ MiMH
◦ Ions Litio
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Pilha seca (Pilha de Leclanché)
Inventada pelo francês George
Leclanché EM 1865.
É utilizada em lanternas, rádios,
gravadores, etc.
No pólo negativo, tem o zinco Zn
metálico.
No pólo positivo estão o carvão
em pó e dióxido de manganês
(MnO2).
Entre os pólos existe uma pasta
húmida que contém cloreto de
amônio (NH4Cl), cloreto de zinco
(ZnCl2) e água (H2O). 24

Pilhas em resumo
As pilhas secas também podem conter
uma pasta electrolítica de cloreto de
alumínio. Os electrodos são de zinco
(negativo) e de carbono (positivo). O
eletrodo de zinco é própria caixa da pilha
As pilhas secas alcalinas possuem
electrodos de zinco e carbono e contém
uma pasta electrolítica de hidróxido de
potássio.
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Pilha seca (cuidados)
Após um longo período de uso, as substâncias
que compõem a pilha se modificam, algumas
sofrem corrosão outras sofrem deposição,
acarretando uma redução de voltagem.
As pilhas mesmo não estando descarregadas
devem ser retiradas dos aparelhos se estes não
forem usados por um período prolongado, pois
pode haver um vazamento da substância
pastosa que compõe a pilha que, além de tóxica,
pode danificar o aparelho, corroendo suas
partes metálicas.
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Pilhas secas (outras)
Pilhas secas, são pilhas cujo os
eletrodos, zinco e carvão, estão
mergulhados em uma massa de cloreto de
zinco e sal amoníaco. Na pilha seca
também existe MnO2 (dióxido de
manganês) que atua como despolarizante.
A acção química dessa massa sobre os
electrodos (zinco e carvão) é responsável
pela liberação da energia elétrica que se
obtém nos terminais da pilha.
27

Pilha Alcalina
Esse tipo de pilha é um
aprimoramento da pilha
comum.
No pólo negativo está o zinco
metálico. No pólo positivo está
o MnO2. E a pasta envolvida é
KOH.
Essa pilha fornece uma
corrente elétrica mais eficiente
com uma vida média de 5 a 8
vezes maior que a outra pilha.
Pode ser empregada nos
mesmos instrumentos que a
outra
28

Composição
A pilha alcalina é composta de um ânodo de zinco
poroso imerso em uma solução (mistura
electrolítica) alcalina (pH~14) de hidróxido de
potássio ou de hidróxido de sódio (bases), e de um
cátodo de dióxido de manganês compactado,
envoltos por uma capa de aço niquelado, além de
um separador feito de papel e de um isolante de
nylon.
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Composição
Apesar de a pilha comum e a alcalina serem ambas
compostas de dióxido de manganês e zinco, o
processo de fabricação é diferenciado:
Na pilha comum, a mistura eletrolítica é de cloreto
de amônio (sal ácido) e o zinco é o envoltório do
mecanismo.
Na alcalina, o zinco ocupa o centro da pilha.
As pilhas secas alcalinas podem ainda possuir
electrodos de zinco e carbono e uma pasta
electrolítica de hidróxido de potássio.
30

Aplicações
A pilha alcalina é um tipo de fonte
portátil de energia.Tem voltagem de 1,5V
e não é recarregável. É indicada para
equipamentos que requerem descargas de
energia rápidas e fortes, como
brinquedos, câmeras fotográficas digitais,
MP3 players, lanternas, walkmans,
discmans etc.
31

Comparação Seca/Alcalina
Comparando-a com a pilha seca comum, a
alcalina é mais cara, mantém a voltagem
constante por mais tempo e dura cerca de
cinco vezes mais. Isso ocorre porque o
hidróxido de potássio ou sódio é melhor
condutor electrolítico, resultando em uma
resistência interna muito menor do que na pilha
comum ou seca.
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Comparação Seca/Alcalina
A pilha alcalina é capaz de fornecer correntes
mais elevadas, tem óptimo desempenho em
baixas temperaturas, bom rendimento em
equipamentos de alto consumo e excelente
protecção contra vazamentos.
Ela não sofre reacções paralelas durante o
período de armazenamento, podendo ser
guardada por até quatro anos, mantendo cerca
de 80% de sua capacidade original.
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Pilha de Mercurio
Esse tipo de pilha é
utilizado em dispositivos
sensíveis como, aparelhos
contra surdez, instrumentos
científicos, relógios, etc.
O pólo negativo contém
amálgama de zinco (zinco
dissolvido em mercúrio).
O pólo positivo contém
óxido de mercúrio (II).
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Pilha de Mercurio
A substância pastosa é
hidróxido de potássio
(KOH).
Essa pilha fornece uma
voltagem bem mais
constante que as
anteriores.
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Pilhas de Níquel Cádmio
Essas pilhas também são conhecidas
como pilhas NiCad (níquel/cádmio).
São recarregáveis e empregadas em
filmadoras, computadores portáteis,
câmeras fotográficas digitais, telefones
celulares e telefones sem fio.
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O pólo negativo é formado por cádmio
metálico.
O pólo positivo é formado por uma
substância que contém níquel.
Nesse tipo de bateria, a pasta interna é
um composto que contém solução
concentrada de KOH.
Ela é mais leve e facilmente miniaturizada,
porém é bem mais cara que pilhas secas
comuns.
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O efeito memória acontece quando resíduos de carga
na pilha induzem a formação de pequenos blocos de
cádmio.A melhor maneira de evitar o problema é não
fazer recargas quando a bateria está parcialmente
descarregada. É melhor esperar até a pilha ficar fraca e
você não conseguir mais utilizá-la em seu aparelho para
então recarregá-la.
As pilhas NiCd estão cada vez mais em desuso, pois
além do efeito memória, de terem menor capacidade e
menor tempo de vida útil, esse tipo de bateria é muito
poluente, já que o cádmio é um elemento químico
altamente tóxico e prejudicial ao meio ambiente
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Pilhas de Níquel Metal Hibrido
As pilhas NiMH são o tipo mais usado
actualmente, pois oferecem maior
capacidade, maior tempo de vida,
suportam mais recargas se comparado ao
NiCd (dependendo do fabricante, isso
pode não ser verdadeiro) e são menos
poluentes, já que não utilizam materiais
pesados, como o cádmio. Outra vantagem
desse tipo é a não existência do efeito
memória.
39

Pilhas de Ions de Litio
LiIon (Lithium Íon), também conhecido
como Lítio Íon. Baterias que usam esse
padrão são as mais vantajosas, pois
possuem tempo de vida útil maior e
podem ter maior capacidade de carga,
porém são mais caras e é difícil encontrar
pilhas nos formatos AA e AAA com essa
tecnologia
40

Tipos de baterias
Em função da construção ou do tipo de metal,
as baterias podem ser de:
◦ NiCd (Níquel Cádmio)
◦ NiMH (Hidretos Metálicos de Níquel)
◦ Ácidas (Chumbo-Ácido)
Chumbo-Cálcio, Chumbo-antimónio, Chumbo-Selénio
◦ Lítio-Íon (Iões de Lítio)
◦ Lítio-Íon Polímero (Iões de Lítio com electrólito
de polímero)
◦ Daniel, de Bunsen, de Dicromato de potássio, de
Weston, Alcalina, de Mercúrio, de Combustível,
Atômica, etc 41

Baterias
Tensão e densidade de potência
42

Baterias ácidas
Quando ao tipo de electrólito
◦ Entre os vários tipos destacam-se as
◦ FluidasVLA (Valve Lead Acid Battery),
Húmidas (líquido)
◦ Secas (pasta silica)
Gel VRLA
◦ Secas (pasta fibra de vidro absorvente )
AGM VRLA
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Baterias
húmidas são assim chamadas porque os
electrodos, cobre e zinco, são colocados
dentro de uma solução liquida ácida,
básica ou salina húmida.
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Baterias
As Fluidas ou “Células Molhadas” são o tipo
mais comum dentro das baterias ácidas e as
mais utilizadas. Neste tipo de baterias o líquido
electrolítico move-se livremente nos
compartimentos das células, podendo o
utilizador adicionar água destilada. Dentro deste
tipo de baterias também as há seladas, sofrendo
apenas uma pequena alteração na sua estrutura
básica.
45

Baterias húmidas
Na bateria existe um ânodo de chumbo e
um cátodo de dióxido de chumbo. Durante
a descarga tanto o ânodo quanto o cátodo
são convertidos à sulfato de chumbo. No
processo de recarga o sulfato de chumbo é
convertido à chumbo e dióxido de chumbo,
regenerando o ânodo e o cátodo,
respectivamente. Nas baterias automótivas
actuais, este material é suportado em grades
de ligas de chumbo.
46

Baterias secas
São assim chamadas porque os electrodos,
cobre e zinco, são colocados dentro de uma
solução pastosa ácida, básica ou salina.
47

Fluidas
As Fluidas ou “Células Molhadas” são o
tipo mais comum dentro das baterias
ácidas e as mais utilizadas. Neste tipo de
baterias o líquido electrolítico move-se
livremente nos compartimentos das
células, podendo o utilizador adicionar
água destilada. Dentro deste tipo de
baterias também as há seladas, sofrendo
apenas uma pequena alteração na sua
estrutura básica ou “Células Molhadas”
são o tipo mais comum dentro das
baterias ácidas e as mais utilizadas. 48

Fluidas
Neste tipo de baterias o líquido
electrolítico move-se livremente nos
compartimentos das células, podendo o
utilizador adicionar água destilada.
Dentro deste tipo de baterias também as
há seladas, sofrendo apenas uma pequena
alteração na sua estrutura básica
49

Baterias de Gel
As baterias de Gel contêm um aditivo de sílica
que envolve o electrólito. No gel, que envolve o
electrólito, formam-se micro fendas que
permitem as reacções e recombinações entre a
placa positiva e a placa negativa. Estas baterias
usam a tecnologiaVRLA (Valve Regulated Lead
Acid Battery), ou seja, são seladas e possuem um
mecanismo de válvula de regulação que permite
o escape dos gases, hidrogénio e oxigénio,
durante o processo de carga. A tensão de
carga, neste tipo de baterias, é mais baixa que
nos outros tipos de baterias ácidas.
50

Gel
As baterias de gel substituem as baterias
de chumbo permitindo uma vida útil mais
prolongada. Basicamente não têm
evaporação electrolítica e suas
consequências, como acontece com as
baterias ácidas. Existem baterias de
reduzidas dimensões especialmente
concebidas para aplicações RFID.
Radio Frequency Identification (RFID)
51

Gel
Vantagens - Não têm evaporação
electrolítica (mínima), maior resistência a
temperatura elevadas, choque e vibração
Desvantagens - Preço mais elevado do
que as baterias de chumbo
52

AGM
As baterias AGM (Absorved Glass Mat) ou
seja (fibra de vidro absorvente), são o último
passo na evolução das baterias ácidas. Nestas
baterias, o electrólito é absorvido numa
malha de fibra de vidro entre as placas por
acção capilar. Em vez de usarem gel, as AGM
usam fibra de vidro a envolver o electrólito,
o que contribui para que sejam as mais
resistentes aos impactos. Estas baterias
também utilizam a tecnologiaVRLA, fazendo
tudo o que as de Gel fazem e melhor.
53

AGM
A série AGM de ciclo profundo foi
concebida para ser utilizada em sistemas
de telecomunicações. Com painéis de
acesso frontais e uma área ocupada
reduzida, estas baterias são ideais para os
sistemas de bastidores. Da mesma forma,
podem ajudar a solucionar as limitações
de espaço e os problemas de acesso a
bordo das embarcações e dos veículos
54

AGMVRLA
Devido ao uso de grelhas de cálcio-chumbo e
de materiais de elevada pureza, as baterias AGM
VRLA podem ser armazenadas durante longos
períodos sem recarga.A taxa de autodescarga é
inferior a 2% por mês a 20 ºC.
A autodescarga duplica em cada aumento de
temperatura de 10 ºC.
Baixa resistência interna
Aceita taxas de carga e de descarga muito
elevadas.
Elevada capacidade cíclica
Mais de 500 ciclos a 50% de descarga 55

Fluidas
Dentro das baterias fluidas podemos
ainda distinguir três tipos
As baterias tipo “starting”, também
chamadas baterias SLI (starting, lighting,
ignition)-Arranque
As baterias “Deep-cycle”
As baterias Marine Deep-Cycle
57

Starting (arranque/automotivas)
As baterias tipo “starting”, também
chamadas baterias SLI (starting, lighting,
ignition), constituídas por muitas chapas
finas de chumbo com aspecto esponjoso
(para uma maior superfície de contacto
com o electrólito). Este tipo de
constituição permite que as baterias
forneçam uma grande quantidade de
energia num curto espaço de tempo,
58

Starting
pelo que são utilizadas para o arranque de
sistemas que necessitam de elevada
corrente de arranque. Esta característica
das baterias também tem influência no
processo de carga, ou seja, como as placas
têm uma maior superfície de contacto
com o electrólito, o tempo necessário
para a carga é menor
59

Deep-cycle (estacionarias)
As baterias “Deep-cycle”, estas baterias
têm menos placas, que as SLI, mas são
mais espessas e sólidas. Esta concepção
permite a utilização de uma pequena
quantidade de energia durante um grande
período de tempo. Como a superfície de
contacto com o electrólito é menor,
relativamente às baterias starting (SLI), a
carga é mais lenta e moderada. Estas
baterias são indicadas, por exemplo, para
aplicações domésticas e de painéis solares
60

Marine Deep-Cycle (estacionarias)
As baterias Marine Deep-Cycle, são
híbridas, situando-se entre as Starting (SLI)
e as “Deep-Cycle”. São normalmente
utilizadas em embarcações (como o
próprio nome indica), para permitir o
arranque do motor e para alimentar o
sistema de iluminação e eléctrico quando
o navio está ancorado.Assim sendo, neste
caso, é necessário um pouco das duas
tecnologias de baterias, Starting (SLI) e
“Deep-Cycle”, para satisfazer as
necessidades. 61

Capacidade de uma bateria
A capacidade de uma bateria de armazenar
carga é expressada em ampère-hora (1 Ah
= 3600 coulombs). Se uma bateria puder
fornecer um Ampére (1 A) de corrente
(fluxo) por uma hora, ela tem uma
capacidade de 1 Ah em um regime de
descarga de 1h (C1). Se puder fornecer 1 A
por 100 horas, sua capacidade é 100 Ah em
um regime de descarga de 100h (C100).
Quanto maior a quantidade de electrólito
e maior o eléctrodo da bateria, maior a
capacidade da mesma 63

Caracteristicas
1) BATERIAS de CHUMBO ACIDO com SOLUÇÃO LIQUIDA
(tipo automotivas e estacionárias ) : Vazam se forem viradas
de posição pois o acido electrolito é liquido que envolve a parte
eléctrica e as caixas plásticas possuem respiradores.
2) BATERIAS de CHUMBO ACIDO tipo VRLA e AGM : NÃO
vazam se forem viradas de posição, pois o acido está
impregnado no tecido (fibra de vidro) que envolve a parte
eléctrica (electrólito);
3) BATERIAS de CHUMBO ACIDO tipo VRLA GEL: NÃO vazam
se forem viradas de posição, pois o acido é uma gelatina que
envolve a parte eléctrica (electrólito)

Por causa das reacções químicas dentro
das pilhas, a capacidade de uma bateria
depende das condições da descarga tais
como o valor da corrente elétrica, a
duração da corrente, a tensão terminal
permissível da bateria, a temperatura, e os
outros factores. Os fabricantes de bateria
usam um método padrão para avaliar suas
baterias.
65

A bateria é descarregada em uma taxa
constante da corrente sobre um período
de tempo fixo, tal como 10 horas ou 20
horas. Uma bateria de 100 amperes-hora
é avaliada assim para fornecer 5 A por 20
horas na temperatura ambiente.A
eficiência de uma bateria é diferente em
taxas diferentes da descarga.
66

Ao descarregar-se em taxas baixas
(correntes pequenas), a energia da bateria
é entregue mais eficientemente do que
em taxas mais elevadas da descarga
(correntes elevadas). Isto é conhecido
como a lei de Peukert.
67

Efeito memória
Efeito memória, também conhecido
como vício de bateria, ocorre em algumas
baterias mais antigas como as níquel
cádmio (NiCd), enquanto em outros tipos
não, como é o caso das de íons de lítio.
Sem o devido cuidado nas recargas, as
baterias propensas ao efeito, parecem
adquirir uma capacidade de carga cada
vez menor.
68

Efeito memória
O efeito acredita-se, seja causado por
modificações químicas sofridas pelos
materiais utilizados na confecção das
células (por exemplo, a formação de
cristais de Cádmio).
69

Efeito memória
No processo de descarga normal e
gradual que acontece enquanto a bateria
está em utilização pela câmara, ocorre
uma pequena queda abrupta na voltagem
fornecida pela bateria, próximo ao ponto
em que quase não resta mais nenhuma
carga. A câmara interpreta esta queda
como sinal de que a energia fornecida
pela bateria chegou ao fim e a desliga
automaticamente.
70

Efeito memória
O problema ocorre quando o ponto de
queda vai pouco a pouco se deslocando
do ponto onde quase não resta mais
nenhuma carga para pontos onde a
bateria está no limiar do começo da
descarga. A câmara passa a desligar-se
nestes pontos, ou seja, com a bateria
ainda carregada: é o chamado efeito
memória. O termo memória originou-se
de um fenómeno semelhante (queda
abrupta da voltagem com a bateria ainda
carregada) 71

Efeito memória
A segunda causa deste efeito - é
acarretada por uma carga que se prolongou
além do tempo necessário, ou seja, o
cuidado que se deve ter, é não deixar
baterias deste tipo no carregador além do
tempo necessário para que se complete a
carga (geralmente os carregadores
possuem luzes indicativas de término de
carga e alguns modelos de carregadores
desligam-se automaticamente ao término
72

Efeito memória
Se a bateria for mantida no carregador
em funcionamento, o mesmo começará a
provocar mudanças químicas na estrutura
da mesma (mudando o hidróxido de
níquel de sua forma de cristais 'beta'- que
produz mais energia - para sua forma de
cristais 'gama' - que produz menos
energia),
73

Efeito memória
O efeito memória também pode ocorrer
se uma bateria de NiCd, do tipo não
apropriado para carga rápida, for colocada
em um carregador deste tipo.
74

Efeito memória
Alguns fabricantes vendem baterias NiCd
do tipo 'no-memory' - na realidade, estas
baterias fornecem uma voltagem
ligeiramente superior (não suficiente para
prejudicar a câmara) na tentativa de
'enganar' o circuito protector da câmara
75

Efeito memória
Outros modelos possuem um microchip
instalado na bateria para impedir a carga
além do tempo necessário. Outro cuidado
com este tipo de bateria (que também
evita o efeito memória) é não descarregá-
la completamente antes de uma nova
recarga (o processo de refresh, presente
em alguns carregadores, atende esta
observação, porque efectua a descarga da
bateria, mantendo porém um mínimo de
voltagem na mesma - cerca de 1V - antes
de iniciar a nova recarga) 76

Efeito memória
Para aumentar a vida útil das baterias
sujeitas ao efeito, deve-se sempre
descarregá-las até que tensão atinja o
valor indicado pelo fabricante para as
baterias de NiCd) antes de submetê-las a
um novo ciclo de carga.
Regra geral é 1,05V por elemento
Portanto, 10,5V para o caso de uma
bateria de 12V
77

Recondicionamento das baterias de
NiCd
Uma vez ocorrido o problema, a bateria
pode ser recondicionada (recuperando-se
sua estrutura química original)
descarregando-a quase que totalmente e
tornando-a a carregá-la. Porém este
procedimento não deve ser efetuado
sempre a cada utilização e sim
esporadicamente, sob pena de encurtar o
tempo de vida útil da bateria.
78

Tecnologias de armazenamento de
energia
As tecnologias de armazenamento de
energia podem dividir-se em dois grandes
sub-grupos:
79

energia
1-Tecnologia para suprir energia durante
períodos de tempo curtos (tipicamente
alguns segundos), destinadas a
implementar a designada capacidade de
autosobrevivência das cargas em
ambientes com qualidade e fiabilidade
adversos.
80

energia
II-Tecnologias com capacidade de
armazenamento de grandes quantidades
de energia, destinadas sobretudo à
alimentação de todo o tipo de cargas
durante longos períodos (tipicamente
algumas horas).
81

Tipos de baterias
De acordo com sua finalidade as baterias
podem ser:
◦ ARRANQUE (ciclo superficial)
Ex. baterias automotivas para automóveis
◦ ESTACIONÁRIOS (ciclo profundo)
Ex. baterias de no-break, solares. etc.
◦ TRACIONÁRIOS (clico profundo)
Máquinas eléctricas
82

Baterias de arranque
Bateria automótiva de Chumbo-Ácido
A sua composição básica é
essencialmente, placas de metal,
electrólito (ácido sulfúrico), água e
materiais plásticos. O chumbo está
presente na forma de chumbo metálico,
ligas de chumbo, dióxido de chumbo e
sulfato de chumbo. O ácido sulfúrico se
encontra na forma de solução aquosa
com concentrações variando de 27% a
37% em volume 83

Baterias de arranque
Automótivas (usadas em viaturas)
◦ Esta bateria foi projectada para oferecer
grande quantidade de corrente por um curto
período de tempo necessário somente para o
arranque de um motor.
◦ No geral não permitem descargas acima de
20% da sua capacidade total
84

Tipos de baterias
Automótivas (usadas em viaturas)
85

Bateria automotiva de
Chumbo-Ácido
A placa negativa é feita de chumbo e a
placa positiva de dióxido de chumbo. Os
eléctrodos são submersos numa solução
electrolítica de ácido sulfúrico diluído
(30% de ácido sulfúrico e 70% de água).
A diferença de materiais origina uma
diferença de potencial entre os
eléctrodos.
86

Tipos de baterias
Estacionárias
◦ usadas em sistemas de no-break, sistemas de
telecomunicações, energia solar, energia eólica
◦ projectada para oferecer pequena quantidade
constante de corrente por longos períodos
de tempo e ciclos de carga/descarga
profundas constantes.
◦ Para tal, uma bateria de ciclo profundo usa
placas mais espessas.
87

Tipos de baterias
Estacionárias
◦ Para operações permanentes, durante
períodos que vão de quinze a vinte anos, e em
grandes instalações fotovoltaicas autónomas,
as baterias estacionárias são uma escolha
acertada.
88

Tipos de baterias
Estacionárias (energia solar)
89

Baterias estacionárias
OPzS, OPzV
São baterias de placas tubulares estão disponíveis
como baterias húmidas, o tipo OPzS (as siglas
provêm do alemão “Ortsfeste Panzerplatte Spezial”
ou “PlacaTubular Estacionária Especial”), que contêm
electrólito fluido e separadores especiais, ou então
como baterias seladas, com electrólito de gel e
válvulas de segurança do tipo OPzV (as siglas
provêm do alemão “Ortsfeste Panzerplatte
Verschlossen” ou “PlacaTubular Estacionária Selada”).

OPzS, OPzV
Diferenciam-se das baterias solares e de arranque
pelo desenho dos eléctrodos positivos, que são
constituídos por placas tubulares. Nestas placas
existem tubos permeáveis que rodeiam as varetas,
através dos quais passa o electrólito. O tubo
protector mantém mecanicamente a matéria activa
no espaço interior e limita a sedimentação (queda de
finas partículas da matéria activa no fundo da caixa da
bateria).As placas tubulares são particularmente
estáveis, incrementando os ciclos de vida da bateria

OPzS, OPzV
Para uma profundidade de descarga até 50 %, as
baterias OPzS e OPzV têm um ciclo de vida útil de
aproximadamente 3.500 ciclos, atingindo os 5.000
ciclos quando a profundidade de descarga não
ultrapassa 45 % da sua capacidade nominal.
As baterias OPzS requerem cuidados de
manutenção em cada 0,5 a 3,0 anos, enquanto que as
baterias OPzV dispensam qualquer intervenção em
termos de manutenção.

Baterias OPzS, OPzV
Estacionárias (para sistemas energia solar)
Bateria OPzV Bateria OPzS
93

Baterias OPzS
94
Baterias de placa tubular inundada de
longa duração.
Vida útil: 20 anos a 20 ºC, 10 anos a
30 ºC, 5 anos a 40 ºC.
Previsão cíclica até 1500 ciclos a 80%
de descarga, ou 4000 ciclos a 30% de
descarga.
Fabricadas em conformidade com as
normas DIN 40736, EN 60896 e IEC
896-1.
Baixa manutenção
Em condições normais de
funcionamento e a 20 ºC, a água
destilada tem de ser adicionada a cada
2 – 3 anos.

Tipos de baterias
Traccionarias
◦ Usadas, empilhadeiras eléctricas, prateleiras
eléctricas, veículos eléctricos, trens e metro,
mineração.
◦ projectada para oferecer pequena quantidade
e constante de corrente por longos períodos
de tempo e ciclos de carga/descarga
profundas constantes.
95

Tipos de baterias
Traccionarias
◦ Produzidas no tipo chumbo-ácido, são
oferecidas com capacidade de 110-2.170
Ah/8h,. Utilizam placas positivas do tipo
tubular com tubetes quadrados (efeito
Ironclad), operando com baixo consumo de
corrente, o que reduz o calor dissipado pelos
componentes, como motores e contatores
elétricos, além de diminuir o período médio
entre as manutenções (MTBF maior).As
baterias da família Ironclad têm desempenho
operacional com vida útil de até 1.500 ciclos,
e com 80% de profundidade de descarga. 96

Tipos de baterias
Traccionarias (empilhadeira eléctrica)
97

Baterias de Chumbo-Ácido
chumbo-ácido inventada nos anos 1800,
tem como componentes básicos o
chumbo Pb, óxido de chumbo PbO2 e o
ácido sulfúrico. H2SO4
Vantagens: custo relativamente baixo,
resistência a grandes variações de
temperatura e grande durabilidade.
98

Desvantagens: pesada, consome bastante
tempo para ser carregada, descarrega-se
rapidamente, sofre queda (pequena,
porém constante) de voltagem durante
sua utilização e não pode ser recarregada
totalmente com tanta frequência quanto
os outros tipos.
Devem ser armazenadas carregadas.
99

Uso esporádico, uma vez que é desenhada
para ser constantemente carregada e
eventualmente descarregada
Utilizada em automóveis, sendo carregada
com o motor em funcionamento e
descarregada no arranque) .
Esta forma de utilização não é a comum
em filmagens, onde o ciclo é carga total-
descarga-total é constante, o que pode
ocasionar falhas e/ou perda prematura.
100

O que acontece no processo de
descarga da bateria ?
Neste processo, o ácido sulfúrico
(H2SO4) dissocia-se passando os SO4 ao
chumbo (Pb) de ambas as placas (positiva
e negativa) formando nelas o sulfato de
chumbo (PbSO4); os H2 roubam o
oxigênio do óxido de chumbo (PbO2) da
placa positiva, formando água (H2O) que
diminui a concentração ácida do
electrólito.
Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O
101

Pb + PbO2 + 2H2SO4 → 2PbSO4 + 2H2O
que é por sua vez é resultado das duas semi-
reações:

Pb + H2SO4 → PbSO4 + 2H + + 2e -

PbO2 + 2H+ + H2SO4 + 2e- → PbSO4+ 2H2O
102

A reacção química gera a corrente
eléctrica (eléctrons livres que lentamente
se reúnem nas placas negativas). Se o
processo continuar, o electrólito pode se
transformar em água pura e as placas
podem ser cobertas de sulfatação
(PbSO4) então a actividade eléctrica
dentro da bateria poderá ser paralisada
A bateria estará descarregada
103

carga da bateria ?
A corrente eléctrica fluindo ao contrário
cria a decomposição do sulfato para a
solução electrolítica. O processo faz a
placa de chumbo e a solução voltarem à
sua composição original. Pode-se ver
bolhas que é o resultado da liberação de
oxigénio e hidrogénio
PbSO4+ 2H2O+ 2e -→ Pb + H2SO4 +2H
PbSO4 + 2H → PbO2 + 2H2O
104

carga da bateria ?
Neste processo há libertação de
hidrogénio H e formação de água pela
combinação dos gases oxigénio (O2) e
hidrogénio(H) = (H2O)
Pelo facto de se libertar H, o nível do
electrólito decresce em cada processo de
carga, assim se deve completar o nível
somente com água destilada.
105

Baterias de Gel e AGM
de Chumb-Cálcio
As baterias da gama AGM têm uma
resistência interna muito baixa, o que as
torna particularmente adequadas para
aplicações de elevada descarga de corrente
como inversores, propulsores e guindastes,
bem como para o arranque de motores.
Os modelos da gama GEL oferecem a
melhor durabilidade do ciclo profundo e
uma maior duração global. 107

Baterias de Gel e AGM
de Chumbo-Cálcio
O uso de materiais de elevada pureza e de
grelhas chumbo-cálcio garante uma auto
descarga baixa, fazendo com que não
fiquem sem carga em longos períodos sem
carregamento.
A utilização de chumbo-cálcio garante uma
grande redução na perda de electrólito por
escape dos gases.
108

Construção da Bateria de
Chumbo-Cálcio

Chumbo-Cálcio
1.Terminal tipo “L”
2. Respiro
3. Filtro Anti-Chama
4. Indicador de Teste
5. Poste Reforçado
6. Caixa Polipropileno
7. Grades Positivas fundias em Liga de Chumbo – Cálcio
- Prata
8. Grades Negativas expandidas em Liga de Chumbo -
Cálcio

Chumbo-Cálcio
9.Terminal da placa centralizado** com área 36% maior
que a concorrência
10.Separador em Polietileno
11.Material Activo Negativo
12.Material Activo Positivo
13.Conexão 36% maior que a concorrência
14.Labirinto

Chumbo-Cálcio
Feitas com uma liga dos elementos chumbo, cálcio -
prata que caracteriza uma geração de baterias que
realmente não necessitam de nenhuma
manutenção ou adição de água.Além disso, podemos
listar as seguintes vantagens:
• Melhor condutividade;
• Menor taxa de auto descarga;
• Maior resistência à degradação térmica;
• Maior resistência à corrosão.

A Pilha a combustível PC
A Pilha de Combustível (PC),
assemelha-se a uma bateria. Gera
electricidade combinando hidrogénio e
oxigénio através de um processo
electroquímico sem ocorrência de
combustão.
É frequenmente chamada de célula de
combustível
113

Células de combustível
O conceito de células de combustível existe há mais
de 150 anos, é atribuída a paternidade da célula de
combustível a William Grove, ele teve a ideia durante
seus experimentos sobre electrólise de água, quando
imaginou como seria o processo inverso , ou seja
reagir hidrogénio com oxigénio para gerar
electricidade, o termo célula de combustível surgiu
em 1839, criado por Ludwig Mond e Charles Langer.
A primeira célula de combustível bem sucedida
aconteceu devido as descobertas do engenheiro
Francis Bacon em 1932, problemas técnicos adiaram a
sua realização até 1959 por Harry Karl Ihrig.

As células de combustível são baterias (pilhas) que
convertem energia química directamente em
energia eléctrica e térmica, elas possuem uma
operação contínua graças a alimentação constante
de um combustível.
A conversão ocorre por meio de duas reacções
químicas parciais em dois eléctrodos separados
por um electrólito apropriado: a oxidação de um
combustível no ânodo e a redução de um
oxidante no cátodo

As células de combustível produzem energia a partir
da reacção do hidrogênio com o oxigênio do ar,
gerando apenas água, electricidade e calor como
subprodutos.
A tecnologia de célula de combustível mais
promissora para uso em portáteis é a DMFC (Direct
Methanol Fuel Cell), onde é utilizado metanol (um
tipo de álcool combustível, produzido a partir do gás
natural).

O metanol é, neste caso, utilizado como um meio de
armazenamento do hidrogênio, o que permite a
construção de células muito mais compactas do que
seria se fosse utilizado hidrogênio pressurizado.Ao
invés de queimar o combustível, como faria um motor
de combustão, a célula de combustível combina o
hidrogênio do metanol com oxigênio do ar, um
processo bem mais seguro

A Pilha a combustível (PC)
A diferença entre uma pilha de combustível
e uma bateria convencional é que a PC não
se esgota nem requer uma recarga. As
pilhas a combustível produzem energia sob
a forma de electricidade e calor, a partir do
momento em que são alimentadas em
hidrogénio e oxigénio, o único subproduto
que se forma é a água
Não se descarregam, a menos que o
hidrogénio se esgote.
118

A Pilha a combustível
O oxigénio (o comburente) necessário
para as PC é muitas vezes obtido a partir
do ar. No que respeita ao combustível,
ela requer um gás rico em hidrogénio, no
entanto, algumas PC funcionam a gás
natural, biogás, metanol, propanol
119

O uso destes combustíveis obriga muitas
vezes a um pré-tratamento – Process
Reforming- que leva à obtenção de
hidrogénio puro que irá alimentar a pilha
de combustível.
120

Estes combustíveis quando são utilizados
não originam a formação dos óxidos de
enxofre e azoto responsáveis pelas chuvas
ácidas
121

As PC podem ter diferentes tamanhos
consoante o fim a que se destinam,
podem produzir pequenas quantidades de
potência eléctrica para alimentar
computadores, rádios portáteis, ou então,
grandes potências eléctricas destinadas a
servir estações eléctricas
122

Reacções
Ânodo: H2(g) - 2 H+(aq) + 2 e-
Cátodo: 1/2 O2(g) + 2 H+(aq) + 2 e- -
H2O(g)
124

Profundidade de descarga
As baterias podem ser de profundidade
de descarga:
-Profunda, 50 a 80%,
◦ Baterias estacionarias (OPzV, OPzS)
-Profunda, 50 a 80%
◦ Gel , AGM
-Superficial, 10 a 20%
◦ Baterias de arranque
125

Ciclo das Baterias Ácidas
Designa-se por ciclo completo de carga e
descarga de uma bateria quando esta se
encontra a 100% da sua capacidade, utiliza
uma determinada profundidade de
descarga e torna a recarregar novamente
até aos 100%.
Quanto menor for a profundidade da
descarga maior é o número de ciclos da
bateria, logo maior é a sua longevidade.
126

Ciclo das Baterias Ácidas
Se a profundidade de descarga de uma
bateria for de 50%, esta dura duas vezes
mais do que uma profundidade de
descarga de 80%, como se pode ver na
figura 3. Daí que o recomendado seja uma
profundidade de descarga na ordem dos
50% (o que não invalida que por vezes a
descarga vá até aos 80%), pois é o valor
que proporciona um melhor factor
custo/armazenamento, o que confere a
este tipo de baterias uma longevidade
entre os 500 e os 800 ciclos para o caso.
127

Ciclos de carga das baterias
chumbo acido
129

Ciclos de carga das baterias
NiCd, Li Ion, NiMH
130
Ciclo de carga versus profundidade de
descarga

Características eléctricas
De acordo com suas características
eléctricas as baterias podem ser:
- de resistência interna normal
- de resistência interna baixa
- de resistência interna muito baixa
(baterias de alta performance)
131

Característica das Baterias
Resistência interna (ohm): Influi na
corrente fornecida pelo abateria e na
tensão. A resistência interna depende dos
terminais, das ligações dos bornes, do
material activo, dos separadores, do
electrólito, bem como da resistência de
contacto do material activo com o
electrólito
132

Resistencia interna
A resistência interna das baterias é um
parâmetro importante, uma vez que
condiciona o nível da transferência de
energia das baterias para o exterior.
Uma resistência elevada diminui o fluxo
de energia da bateria para o equipamento,
e vice-versa
133

Longevidade das baterias
A sobrecarga das baterias provoca um
sobreaquecimento do electrólito e
consequentemente das placas o que pode
levar à corrosão das mesmas.
No processo de descarga das baterias os
iões de enxofre separam-se do ácido
sulfúrico do electrólito e juntam-se ao
chumbo das placas.
135

Longevidade das baterias
No processo de carga o enxofre torna-se
a juntar ao electrólito. Se a recarga das
baterias não for efectuada de forma
completa, o enxofre que fica nas placas vai
formar uma placa de enxofre a qual vai
diminuir a capacidade de armazenamento
das baterias.
A profundidade do ciclo de
descarga/carga
136

Longividade
No processo de carga, e para optimizar a
vida das baterias, estas deverão carregar
no máximo 10-20% da sua capacidade
nominal por hora (por exemplo, uma
bateria de100Ah deverá carregar um
máximo de 20Ah). O processo de carga
das baterias não é todo igual, isto é, nas
primeiras quatro horas a bateria carrega
cerca de 80% da sua capacidade e nas três
horas seguintes carrega os restantes 20%.
137

-Tensão (volts): Depende somente das
propriedades físicas e químicas dos
materiais activos, e independente da
quantidade de matéria activa presente.A
tensão de uma bateria é equivalente à
soma da tensão dos vasos presentes nela
(6 vasos, no caso das baterias de 12V
automótivas).
138

Descarga
A descarga das baterias, tal como a carga,
deve respeitar um limite máximo de
descarga por hora, neste caso igual a 30%
da capacidade nominal da bateria. Por
exemplo, uma bateria de 100Ah poderá
ser descarregada a um ritmo de 30Ah.
Caso a descarga da bateria se efectue
mais rapidamente esta poderá ser
gravemente danificada
141

Descarga
Quando a descarga é inicializada a tensão
desce quase instantaneamente para um
valor que depende da resistência interna
da bateria (ohmic drop).
Devido ao fenómeno de cristalização,
proporcionado pelas reacções químicas
internas, a tensão desce até ao ponto
conhecido por “coup de fouet”, nos
primeiros 3 a10% da descarga.
143

Descarga
Seguidamente a tensão recupera um
pouco, como é visível na figura.A partir
deste momento é possível calcular o
tempo de descarga. Esta descarga não
deve passar de certos limites (80%) para
evitar a libertação de gases, o
aquecimento e a deterioração das células
e para prolongar a longevidade da bateria
como já foi referido
144

Efeitos da Temperatura na
longevidade das baterias
A tensão de saída da bateria, aumenta
com o aumento da temperatura, devido à
ocorrência de reacções químicas que
originam a redução da densidade do
electrólito. Por outro lado, as altas
temperaturas causam a destruição das
placas e diminuem a vida das baterias
146

A baixa temperatura tem o efeito oposto,
isto é, o ácido torna-se mais denso, o que
vai provocar uma descida da tensão.
147

A percentagem de descarga, causada pelo
efeito da temperatura, na capacidade das
baterias é apresentada na tabela seguinte.
Acima dos 20ºC, a capacidade das
baterias aumenta 4% em cada 10ºC.
Abaixo dos 10ºC, a capacidade das
baterias vai descendo à medida que a
temperatura desce, quando a temperatura
atinge - 35ºC, metade da capacidade das
baterias é perdida
148

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).
150

Capacidade de uma bateria, é a quantidade de
energia que pode ser armazenada. É
normalmente expressa em Ampère-Hora cujo
símbolo é Ah. Esta medida é obtida pela
multiplicação da corrente em Ampères pelo
tempo em horas de descarga até uma tensão de
1,75V por elemento. Para baterias automotivas,
é utilizado um espaço de tempo de 20 horas,
por isso normalmente expressamos a
capacidade de uma bateria da seguinte forma:
XX Ah (onde XX é a capacidade Ex 45 Ah) em
20 horas ou simplesmente C20. 151

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 9,6Volts. Se
exigirmos 80A, vai durar apenas meia hora.
152

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. 153

RC (Capacidade de Reserva ou
Reserve Capacity) (min): é o tempo
em minutos que a bateria pode fornecer
25 amperes até atingir uma tensão final de
10,5V 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 10,5Volts, a 27oC .
154

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 155

CCA (Amperagem de partida a frio)
(Cold Cranking Amps): 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.
156

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.
157

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 projectada para ser totalmente
descarregada.
158

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;
Num automóvel, o sistema de carga utilizado é de
compensação (ou regime de flutuação).
A melhor carga é a carga lenta.
159

Carregadores de Baterias
No mercado existem diferentes tipos de
carregadores, no entanto é necessário ter
em atenção alguns aspectos
A corrente de carga, em Ampéres (A),
deverá corresponder a 10% da capacidade
nominal da bateria, em Ah. Por exemplo,
para uma bateria de 75Ah, a corrente de
carga deve ser de no máximo 7,5A.
Temos de ter em atenção o tipo de
carregador quando ao regime de carga
aceitável para a bateria 160

Principais defeitos das baterias
Uma bateria tende a apresentar a redução de
sua capacidade com o passar do tempo. Essa
redução é ocasionada por alterações na sua
estrutura física ou química, que podem ser
causadas pelo uso normal, ou por eventos que
causam danos rápidos às baterias
161

Ex.
curto-circuito, descargas excessivas
◦ (uma bateria automótiva deve ser descarregada até
20% de sua capacidade nominal no máximo, para
baterias estacionárias varia, podendo chegar até 80%)
cargas fora das especificações, baixa
concentração de ácido, entre outros.
Os principais defeitos que surgem nos
acumuladores de chumbo
162

Elementos com diferentes tensões
◦ Pode haver perda capacidade fazendo com
que alguns elementos tenham tensão abaixo
ao recomentado
Sulfatação
◦ No processo de descarga se forma o sulfato
de chumbo nas placas positivas e negativas.
Este é um fenómeno natural da descarga.
◦ Durante a carga, o sulfato deve se converter
facilmente em matéria activa. De contrario a
bateria não irá carregar. 163

Curto-Circuito interno
podem ocorrer por vários motivos: por
deterioração de um ou vários
separadores entre as placas positivas e
negativas; por sedimentação dos materiais
no fundo dos recipientes ou por
formação de acúmulo de material na face
da placa de chumbo.
164

Corrosão da Grade das Placas Positivas
Durante a carga de um acumulador, o sulfato de
chumbo formado do 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
electrólito.
165

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
166

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.
167

Impurezas no electrólito
A impurificação do electrólito com agentes
estranhos, principalmente sais metálicos e
substância orgânicas, aumenta em grau
considerável a corrosão das grades.As medidas
para evitar este fenómeno são simples e se
reduzem utilizando ácido sulfúrico puro, para
acumuladores, e água destilada na preparação
do electrólito.Algumas impurezas são mais
nocivas tais como o cloro (presente na água da
torneira), o ferro e os óxidos de nitrogénio.
168

169
Vida útil de uma bateria automotiva projectada pelo fabricante

Vida útil a temperatura de –10ºC a
45ºC (baterias estacionárias)
170

171
A curva abaixo ilustra o impacto da alta
temperatura nas baterias estacionárias
com relação a sua vida útil

Precauções
As baterias foram concebidas para ter
uma certa durabilidade, dependendo da
“profundidade do ciclo de carga/descarga”
das baterias ácidas e da sua utilização. De
seguida indicamos alguns cuidados a ter:
As baterias devem ser carregadas em
áreas ventiladas, pois sofrem reacções
químicas e consequentemente libertação
de hidrogénio, e este em contacto com o
oxigénio forma uma atmosfera explosiva. 173

Precauções
A bateria e o local de instalação devem
estar sempre limpos, mantendo o acesso
ao local das baterias limitado a pessoal
qualificado
A limpeza das baterias não pode ser feita
com solventes ou químicos e não se
devem utilizar panos sujos nas partes
eléctricas, para evitar as descargas
electrostáticas.
174

Precauções
Não fumar ou fazer chama junto ás
baterias devido a libertação de gases
inflamaveis no processo de carga.
A bateria deve ser carregada
correctamente e totalmente;
A bateria deve manter o electrólito com
o nível de água correcto. A verificação
deste deve ser feita pelo menos de 12 em
12 meses; é necessário ter em
consideração que a água em excesso
pode provocar uma má regulação da
tensão. 175

Precauções
Caso seja adicionado ao electrólito outra
substância que não água destilada pura
irão ser introduzidas impurezas que vão
causar reacções químicas adversas e
interferir com o normal funcionamento
da bateria
A bateria não deve ser exposta a choques
nem a vibrações;
Não devem ser ligadas entre si baterias
diferentes tanto ao nível da capacidade
como no tipo de voltagem. 176

O futuro
Actualmente existe uma grande tendência
ao estudo de baterias de hidrogénio. Ela
parece ser a solução para o grande
problema no desenvolvimento tecnológico,
a carência de energia. Já há algum
tempo a NASA usa baterias de hidrogénio
em missões no espaço.
O maior problema para a popularização do
uso desta tecnologia está no elevadíssimo
custo de cada célula de hidrogénio.
177

O futuro
Diversas universidades, estudam uma
forma de tornar economicamente viável a
aplicação desta tecnologia em massa.
Basicamente, o processo da extracção de
energia consiste em separar as moléculas
de oxigénio e hidrogénio usando estas
para gerar energia.
178

Bibliografia
http://www.atersa.com
http://www.batersul.com/download/Vida_
Util_Baterias_HDP.pdf
Instituto Superior Politécnico deViseu
Escola Superior de Tecnologia
◦ TRABALHO FEITO POR: Cristina Sousa N.º 3478, Joel Murta N.º 3738
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