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Batería de automóvel

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Batería de carro: 12 V 40 Ah.

A batería de arranque é um acumulador e proporciona a energia eléctrica para o motor de arranque de um motor de combustão, como por exemplo de um automóvel, de um alternador do motor ou da turbina de gás de um avião. As baterías que se usam como fonte de energia para a tracção de um veículo eléctrico se lhes denomina baterías de tracção. Os veículos híbridos podem utilizar qualquer dos dois tipos de baterías.

O arranque de um motor de combustão por médio do motor de arranque requer durante um breve espaço de tempo correntes muito elevadas dentre centos e milhares de amperios . A batería de arranque tem de cumprir este requisito também em inverno a baixas temperaturas. Ademais o voltaje eléctrico não pode se reduzir consideravelmente durante o processo de arranque. É por isso que as baterías de arranque dispõem de uma resistência interior pequena.

Conteúdo

Montagem

As baterías de arranque são circuitos em linha de células de acumuladores de chumbo com um voltaje nominal de 2,12 V (volts) por unidade. Para conseguir um voltaje nominal de 6 V ou bem 12 V se precisa um circuito em linha de 3 ou bem 6 células por batería. Alguns camiões pode precisar de baterías de 24 V, que não é outra coisa que um circuito em linha com 2 baterías de 12 V. As baterías de arranque dividem-se em baterías de líquido (ácido), de vellón e de gel.

Problemas e manipulação

Ácido e tóxico

Os eléctrodos compõem-se de chumbo ou bem compostos de chumbo e são por isso tóxicos. O conteúdo de ácido sulfúrico é muito corrosivo. Por isso se recomenda muita precaução à hora de manipular baterías. Uma batería rompida (por exemplo depois de um acidente) só deveria de ser manipulada por pessoal qualificado. O electrolito (ácido sulfúrico) é altamente tóxico para o médio ambiente. Somente em uma oficina mecânica, ou concesionario de automóveis, pode-se eliminar uma batería (intacta ou danificada). Em caso de contacto com o ácido ou outros produtos químicos das baterías deve-se ir a um serviço de urgências médicas de imediato.

Influência da temperatura

A batería de arranque diminui sua capacidade com a diminuição da temperatura. Há diferentes sistemas disponíveis no mercado para evitar uma temperatura demasiado baixa bem como para elevar a temperatura. Ao chegar o inverno dever-se-ia comprovar se a capacidade da batería é suficiente para o arranque a temperaturas baixo zero graus (Celsius). As baterías terminam seu ciclo normalmente em inverno já que a perda de capacidade é maior a baixas temperaturas e com frequência não podem proporcionar um arranque prolongado a temperaturas reduzidas. A -20 °C só esta disponível a metade da capacidade normal. Ao mesmo tempo a baixa temperatura do azeite do motor faz o processo de arranque mais difícil. É por isso que em lugares com invernos muito duros se desmonta a batería durante a noite para a depositar em um quarto quente.

Formação de lodo, corrosão de malha

Os constantes ciclos de ónus e descarga provocam uma ininterrumpida alteração química dos materiais comprimidos: chumbo, dióxido de chumbo ou sulfato de chumbo (II). Isto leva consigo uma desintegração paulatina do composto. O mesmo ocorre devido a agitaciones do veículo em movimento. Os materiais compactados vão-se decompondo, depositando no fundo; a isto se denomina lodificación. A também crescente descomposição da malha, denominada corrosão de malha, provoca uma perda de capacidade das células. Tal fenómeno ocorre de forma mais frequente do que se crê. No fundo das células há hendiduras onde se deposita o lodo, mas pode chegar um momento que estes se encham, e parte do depósito faça contacto com as células; o que provoca um cortocircuito entre uma ou várias células. A este fenómeno denomina-se patinaje. Este problema põe-se especialmente de manifesto quando uma batería com poços não está em posição vertical. É por isso (bem como pela ausência do estrés mecânico próprio de um veículo em movimento) que as baterías estacionárias têm uma duração maior. Pouco dantes do patinaje já a batería a duras penas pode proveer a corrente necessária para arrancar o carro (especialmente a baixas temperaturas).

Sobrecarga

Um problema adicional é o sobrecargado da batería. Um cargador e/ou regulador que não esteja devidamente calibrado pode levar à sobrecarga. Durante o ónus o sulfato de chumbo transforma-se tanto em chumbo como em dióxido de chumbo; mas já que a corrente de ónus segue fluindo em excesso, ataca-se ao chumbo da malha. Com todo isso aumenta o volume da malha e a durabilidade dos materiais compactados diminui.

Voltaje de ónus, emissão de gases

O voltaje de ónus deveria ser dentre 13,8 e 14,4 V a uma temperatura dentre 15 e 25 °C. O valor óptimo da corrente de ónus deveria ser a décima parte da capacidade da batería (ej. 4 A para uma batería de 40 Ah) e para ónus “rápidas” quando muito um terço da capacidade. Se o voltaje de ónus é superior a 2,4 V por célula (no caso de baterías de 12 V são ao todo max. 14,4V) então há perigo de corrosão da malha, coisa que se pode observar visualmente pela emissão de gases. É por isso que a batería não deve se carregar até o máximo com correntes altas. Um dispositivo de ónus rápida pode recarregar uma vazia de chumbo rapidamente, mas só até o 70%, a partir desse momento dever-se-ia carregar com correntes mais reduzidas para evitar a corrosão da malha.

Perigo de explosão

Em caso de sobrecarga produz-se que a batería despeça gases. Este fenómeno produz-se devido à descomposição electrolítica da água que se encontra no ácido sulfúrico. Como resultado deste processo se formam oxigénio e hidrógeno, os quais dão lugar a oxihidrógeno , de alta explosividad.

Nível de líquido - Limpeza

Também as baterías que não precisam de manutenção se devem inspeccionar de forma regular para comprovar se o nível de líquido é o adequado. O nível do liquido deveria estar a 10 mm sobre o nível canto das placas. Quem realize esta inspecção por si mesmo dar-se-á conta de que as placas, especialmente após estar o carro em funcionamento, despedem um pouco de gás. Este é um indicador de que a água se gasifica e por isso se perde. Se o nível do líquido diminui de forma que as placas não estão totalmente cobertas, então a capacidade da batería diminui e a zona seca se deteriora de forma irreversible. A solução ao problema pode parece óbvia: reduzir o voltaje de ónus, para que a batería não despeça gases. A redução do voltaje de ónus em 0,1 V provoca que a batería não se carregue do tudo além de outras consequências de maior gravidade. É por isso de grande importância comprovar o nível do líquido nas células. De ser necessário tem-se de rechear a cada uma das células com água destilada. As células só se devem fechar com a tampa original. É também muito importante trabalhar com limpeza para evitar que se ensucien os electrolitos.

Ónus demasiado reduzido

O erro mais frequente é aplicar um ónus da batería menor da nominal. A batería descarrega-se também pouco a pouco em caso que não se use, especialmente se está ligada a um veículo, já que este precisa também em caso de não estar em funcionamento de corrente (denominada de dormir) para abastecer a alguns dispositivos electrónicos (denominados centrais electrónicas) como o relógio ou o alarme.

Danos por falta de uso

Se a batería esta conectada ao veículo e este não se usa em períodos de tempo prolongados, então a batería se descarrega paulatinamente. Durante este processo forma-se sulfato de chumbo nas placas. A simples vista parece uma reacção em forma de pó, mas trata-se de realmente de diminutos cristais. Estes têm uma superfície importante, que fazem possível uma reacção rápida durante o ónus. Por outro lado contam com a desventaja de que os cristais se unem em se. Se o veículo está um tempo prolongado sem funcionamento, então formam-se cristais duros de maior tamanho. Este processo reduz a capacidade da batería, ademais os cristais mal podem se destruir aplicando voltaje. Todo isso implica uma queda drástica da capacidade da batería, que se denomina Sulfatación de cristais grossos, e que à longa supõe o fim da vida da batería. É por isso importante comprovar que a batería esteja o suficientemente carregada. Este problema dá-se especialmente em veículos que só se usam de forma ocasional ou em uma determinada estação do ano, por exemplo motocicletas, caravanas ou lanchas motoras, máquinas quitanieves.

Prevenção

No mercado existem diferentes dispositivos que podem evitar a formação de sulfatación de cristais grossos. O conceito mais frequente é um condensador de grande capacidade que em caso de descarga aplica bicos de corrente elevados. Isto ocorre várias vezes por minuto para prevenir que os cristais se unam. Isto também pode se conseguir aplicando a própria ressonância dos cristais de sulfato.

Em caso que um veículo vá permanecer sem uso durante um tempo, convém-se retirar o pólo negativo (de cor negro) da batería e ligar a um dispositivo de manutenção de ónus. Estes dispositivos tem uma corrente de ónus muito reduzida (aprox. de 50 a 100 mA), a um voltaje de 14,4 V. Esta corrente equilibra a descarga paulatina da batería sem provocar nenhum dano. Existem dispositivos no mercado que funcionam com energia solar e que uma vez ligados já não é necessário retirar o pólo negativo.

Outras baterías, uso em aviões

Em comparação com outras tecnologias de agregado o acumulador de chumbo resulta muito pesado por unidade de capacidade. Em aviões (com motor Otto ou de turbina usa-se a cada vez menos acumuladores de níquel-cadmio e a cada vez mais acumuladores de híbrido de níquel-metal, óxido de prata-zinco e ultimamente também iones de litio na função de batería de arranque.

Tecnologia do automóvel

O termino técnico em inglês para baterías de arranque em veículos pesados é SLI battery (onde as siglas SLI significam Start, Light, Ignition ou Arranque, Luz, Ignição). O acumulador recarrega-se com o motor em marcha graças ao gerador da dinamo.

Este gerador fornece a corrente necessária em casos de que a dinamo não este em funcionamento, ou do estar a baixa velocidade. Esta tarefa é a cada vez de maior importância nos veículos devido à maior quantidade de electrónica destinada ao confort.

Acrónimos e definições

Amperios-hora, Ah

Unidade de capacidade da batería.

Corrente de arranque, CA

Esta corrente é a máxima que pode fornecer uma batería a 0 °C durante 30 segundos com um voltaje na cada uma das células de 1,2 volt.

O termo técnico em inglês para a corrente de arranque é cranking a mps,(da inglês corrente de arranque). Alternativamente também pode se encontrar este termo como MCA (marine cranking a mps)..

Corrente de arranque em frio, CCA

Do inglês Cold Cranking Amps, é a corrente de arranque em frio, proporciona a corrente máxima que pode fornecer a batería a uma temperatura de -18 °C (0 °F) durante 30 segundos, durante a qual o voltaje da cada uma das células tem de ser de 1,2 V. O termo técnico em inglês para a corrente de arranque em frio é cold cranking a mps,(da inglês corrente de arranque em frio). Alternativamente

Exemplo:

Uma batería de 12 volt com 300 CCA fornece uma corrente de arranque em frio de 300 amperios a um voltaje de 7,2 V (6 células a 1,2 volt a cada uma).

Corrente de arranque em quente, HCA

Do inglês Hot Cranking Amps, é a corrente de arranque em quente, proporciona a corrente máxima que pode fornecer a batería a uma temperatura de 26,67 °C (80 °F) durante 30 segundos, durante a qual o voltaje da cada uma das células tem de ser de 1,2 V.

Capacidade de reserva, RCM / RC

Do inglês Reserve capacity minutes, também denominado reserve capacity (RC), é a propriedade da batería a almacener um determinado ónus eléctica. É o tempo em minutos que uma batería com ácido de chumbo pode fornecer 25 amperios a uma temperatura de 27 °C dantes de que o voltaje caia de 10,5 V.

Tamanho da batería, BCI

Do inglês Battery Council International é um grupo de trabalho que especifica as dimensões físicas (longitude, largura e fundo) da batería.

Voltaje nominal

O voltaje real do autocarro de dados dos automóveis situa-se durante a condução sobre o voltaje nominal da batería, já que esta se carrega quando o veículo está em marcha. O processo de ónus depende da temperatura. No caso de baterías de 12 V encontra-se a 14,4 V. No entanto normalmente costuma-se outorgar ao voltaje do autocarro de dados o mesmo que a batería (12 V para turismos e 24 V para camiões, enquanto carros mais antigos como o escarabajo de VW ou motocicletas precisam normalmente de 6 V.

Capacidade

O dado referente à capacidade Q tem Amperios hora (Ah) por unidade, por exemplo, 20 horas de tempo de descarga T a 27 °C. Uma batería de arranque carregada por completo com uma capacidade nominal de Q = 36 Ah pode fornecer uma corrente média de I = 1,8 Amperios a uma temperatura de 27 °C durante 20 horas. Por médio da fórmula Q = IT e conhecidos a capacidade e o tempo pode-se averiguar a corrente média'I = Q/T, isto é:

{Q} = 1{,}8\, \mathrm{A} \cdot 20\, \mathrm{h}

Se a corrente de descarga é conhecida, então pode-se averiguar o tempo máximo:

T = \frac{Q}{I}

com:

I:Corrente
Q:Capacidade
T:Tempo

Em caso de correntes maiores, temperaturas menores ou avançado deterioro da batería então é a capacidade real menor que a nominal. Durante a descarga a uma corrente constante a velocidade com a que diminui o voltaje da batería variasse. O valor médio do voltaje durante o tempo de descarga possibilitaria calcular a energia ou trabalho em watts hora (Wh) , mas este valor não vem detalhado.

Exemplos da capacidade de diferentes baterías

A capacidade necessária determina-se segundo a cilindrada e o tipo de motor. Os motores diésel precisam normalmente mais corrente durante o arranque que motores equivalentes de gás ou gasolina devido aos maiores valores de compressão com os que trabalham. Também a existência de dispositivos eléctricos e/ou electrónicos de maior consumo requer uma capacidade superior, já que a batería de arranque faz a função de reserva quando a dinamo (hoje em dia habitualmente o alternador) funciona a baixas revoluções e o consumo de corrente é alto. É por isso que alguns dos fabricantes que oferecem o ar acondicionado de série também proveen baterías de maior capacidade.

Manutenção, cuidado e inspecções

No seguinte exemplo assumiu-se a densidade mais frequente que é 1,28 g/cm³ a ónus completo: Se a batería esta completamente descarregada a densidade baixa até 1,10 g/cm³, com uma densidade de 1,23 g/cm³ só a metade da batería esta carregada. Quem trabalha com um densímetro consegue uma boa informação sobre o grau de ónus, mas para isso há que abrir as células e retirar uma mostra do electrolito. Este método recomenda-se sozinho para pessoal qualificado.

Outra possibilidade é medir o voltaje da batería. Para isso não se precisa desensamblar a batería, basta com ligar o dispositivo aos pólos da batería. É importante saber que estas medidas só podem se realizar se a batería tem repousado’’, isto é, ao menos 2 horas após ter estado em funcionamento ou se ter carregado descarregado. Uma batería nessas condições tem 12,65 V quando esta totalmente carregada. Não deveria estar por embaixo de 12,53 V (aprox. 85% do ónus total) Com 12,25 volt a batería este médio carregada e com 11,9 V praticamente descarregado. Em caso que o voltaje baixe desse valor, a batería já não poderá carregar à capacidade original. Controle da capacidade: O voltaje não provee informação sobre a capacidade. Uma batería usada atinge, estado totalmente carregada, o voltaje nominal, mas não a corrente momentánea ao arrancar (400 bis 600 A). As baterías usadas podem ligar a uma resistência de aquecimento (de baixa resistência) ou bem se arranca para medir então o voltaje. O voltaje não baixa tanto como em uma batería usada (que pode chegar a zero). Há baterías livres de manutenção nas que não se pode rechear com água destilada. As células são uma mistura de ácidos de azufre (aprox. do 37 %) e recheados com água destilada. A descomposição electrolítica pode provocar que a água se gasifique em oxigeno e hidrógeno, isto não ocorre em baterías que não requerem manutenção (estão herméticamente selladas). As baterías abertas devem de rechear-se com água destilada para equilibrar a perda de água. Água impura (ej. Água corrente ou mineral) chegaria a destruir a batería em pouco tempo devido a cortocircuitos entre os electrolitos. Reguladores de voltaje da dinamo em más condições favorecem a descomposição da água e requerem uma maior manutenção da batería.

O voltaje do regulador deveria situar-se entre 13,8 e 14,4 V. De ser maior a perda de água incrementa-se inclusive para baterías selladas, o que reduz seu ciclo de vida. Em caso de um voltaje menor que os 13,8 volt a batería não chegaria a se carregar por completo o que dificultaria o arranque e reduziria o ciclo de vida da batería. Em caso que a batería requeira demasiada capacidade, corre-se o perigo de que se descarregue por completo e se produza sulfatación.

As baterías de arranque não deveriam se deixar durante meses sem carregar, em caso que isto seja necessário a batería deveria se carregar previamente por completo. As baterías usadas descarregam-se por se mesmas com maior facilidade, ademais corre-se o perigo de que a batería se sulfate se não se recarrega. Em qualquer caso o voltaje de uma batería de chumbo de 12 volt sem uso não deveria baixar de 11,8 V.

No caso de que a batería não se vá usar durante um tempo prolongado é útil aplicar um voltaje de manutenção com uma corrente pequena que compense a descarga própria da batería.

O voltaje de ónus deveria situar-se entre 14,2 e 14,4 V a uma temperatura dentre 15 e 25 °C. A corrente de ónus de dispositivos sem regulador deveria situar entre um décimo e um quinto da capacidade da batería e em caso de ónus rápida não mais de um terço do valor da capacidade. Em dispositivos com regulador não é necessário limitar a corrente de ónus.

O voltaje de gasificación situa-se em uns 14,4 V e não deveria se superar em baterías que não requerem manutenção.

O voltaje dos terminais pouco depois de recarrega-a completa de uma batería de arranque cairá até os 13,2 V e desde aí pouco a pouco até 12,7 V.

A capacidade aproximada pode-se estimar a partir do voltaje dos pólos. Para isso se mede o voltaje da batería durante horas sem ónus alguma:

Estimativa da capacidade segundo o voltaje
Voltaje dos conectores Capacidade aproximada
12,65 V 100 %
12,45 V 75 %
12,24 V 50 %
12,06 V 25 %
11,89 V 0 %


O processo provee um valor mais ou menos fiável se a batería não tem uma resistência interna elevada e se por médio de cortocircuito das células o voltaje em repouso está em média por embaixo da nominal. Uma batería com uma resistência interna alta identifica-se já que carrega-se (já não aceita corrente) de forma muito rápida mas o voltaje (inclusive com correntes reduzidas) cai rapidamente muito cedo, enquanto uma batería em boas condições deveria poder fornecer durante uns segundos aprox. três vezes a corrente nominal.

Para as baterías que requerem manutenção (por exemplo com abertura de rosca) se pode usar também um elevador da acidez com densímetro para comprovar a capacidade.

Estimativa da capacidade segundo a acidez
Densidade do ácido Capacidade aproximada
1,28 kg/dm³-
1,24 kg/dm³ 50 %
1,10 kg/dm³ 0 %

Outro problema que pode motivar a descarga da batería é a corrente de fuga bem como a corrosão dos conectores. Correntes de fuga podem-se produzir se a superfície da batería ou bem os pólos estão sujos (por exemplo por agentes externos como a sujeira ou a humidade). Se os pólos estão corroídos as resistências internas aumentam de valor e dessa forma influem negativamente o arranque da batería. Ademais impedem que a dinamo carregue a batería de forma regular. É por isso, que se deve de ter cuidado que as conectores estão limpos e que o pólos estão firmemente unidos a eles.

A gordura para os pólos oferece protecção contra a corrosão.

Conselhos para a segurança:

Veja-se também

Referências

Enlaces externos

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