Bateria Automotiva: Como ela funciona no seu som

Entenda como a bateria funciona e extraia máxima potência, qualidade e durabilidade no som automotivo, o sistema depende dela para trabalhar corretamente

Temos muitas opções de baterias disponíveis no mercado, como as baterias que exigem manutenção de líquido eletrólito e as seladas.
Todas as opções para o nosso mercado têm a tensão nominal de 12V, as correntes variam de acordo com as características de capacidade.

Ampere (A)
A unidade de medida da quantidade de carga elétrica que passa por um ponto de um circuito em um determinado tempo.

Ampere-hora (A/h)
A quantidade de eletricidade fornecida durante uma hora por uma corrente cuja força média é de um ampere.
O ampere-hora também é usado para quantificar a capacidade de armazenamento de uma bateria através da multiplicação da corrente em amperes pelo tempo de descarga em horas (por exemplo, uma bateria que fornece 5 amperes durante 20 horas: 5 A x 20 h = capacidade de 100 Ah).

Auto descarga
Descreve o fato de que toda bateria se descarrega, mesmo sem que haja nenhum consumidor ligado nela.
Dependendo da tecnologia da bateria, a auto descarga varia de velocidade (por exemplo, baterias com uma tecnologia de cálcio-prata passam por um processo de auto descarga mais lento do que baterias de antimônio).

Bloco de elementos/células
Conjunto de placas positivas e negativas montadas com separadores entre elas.
Um elemento de uma bateria chumbo-ácido possui uma voltagem de 2,1 V. Portanto, uma bateria padrão possui normalmente seis elementos, o que resulta em uma voltagem total de 12,6 V.

Capacidade
A quantidade disponível de eletricidade de uma bateria ou célula medida em ampere-hora.
A capacidade depende da temperatura da bateria e da corrente de descarga.
Por isso, é importante mencionar não apenas a capacidade, mas também a corrente de descarga e a temperatura.

Conexão de baterias em série
Circuito cujas partes estão conectadas de modo serial.
Há apenas uma trajetória para o fluxo de corrente.

As baterias montadas em série são conectadas da seguinte forma:
O pólo negativo da primeira bateria com o pólo positivo da segunda bateria. O pólo negativo da segunda bateria com o pólo positivo da terceira bateria, etc.

Se duas baterias de 12 V e com uma capacidade de 50 Ah são conectadas em série, a voltagem total do circuito é igual à soma das voltagens de cada bateria, o que corresponde a 24 V no exemplo acima.
A capacidade de ampere-hora da combinação é de 50 ampere-hora.

Conexão de baterias em paralelo
Circuito fechado no qual o fluxo da corrente se divide em dois ou mais caminhos antes de se reencontrar para fechar o circuito.
Na conexão paralela de baterias (normalmente, as baterias possuem a mesma voltagem e capacidade), todos os terminais positivos são conectados a um condutor e todos os terminais negativos são ligados a um outro condutor.
Se duas baterias de 12 V e 50 Ah são usadas em uma conexão paralela, a voltagem do circuito é de 12 V e a capacidade da combinação é de 100 Ah.

Capacidade
A quantidade disponível de eletricidade de uma bateria ou célula medida em ampere-hora.
A capacidade depende da temperatura da bateria e da corrente de descarga.
Por isso, é importante mencionar não apenas a capacidade, mas também a corrente de descarga e a temperatura.

Corrente continua (DC)
Corrente elétrica que flui somente em uma direção.
Uma bateria fornece corrente contínua e deve ser recarregada com corrente contínua.

Célula
A menor unidade de uma bateria.
É composta por um eletrodo positivo e um eletrodo negativo, um separador e o eletrólito.
Ela armazena a energia elétrica e é o elemento básico da bateria quando colocada em uma caixa e equipada com conectores elétricos.
A capacidade de uma célula depende do seu tamanho.
A voltagem da célula, porém, depende do sistema eletroquímico do elemento.

Conectores de células
Eles conectam os diferentes elementos em série. As conexões das células individuais são ligadas pelo caminho mais curto, ou seja, diretamente pela divisória da célula.
Isso reduz a resistência interna e o peso da bateria.

Corrente de partida
A corrente que uma bateria nova e totalmente carregada consegue fornecer em uma determinada temperatura durante um determinado período de tempo até que uma voltagem terminal específica seja alcançada.

Curto circuito externo
Contato elétrico de baixa impedância entre os pólos da bateria.
O curto-circuito externo resulta em temperaturas muito altas no condutor elétrico e na bateria.
A bateria pode ser destruída ou explodir.

Curto circuito interno
As células podem sofrer um curto-circuito interno, no caso de curtos-circuitos finos.
Normalmente, isso resulta em uma alta auto descarga e se reflete em uma redução aguda da capacidade.

Deformação de grade
Deformação da estrutura de placas de grades positivas que resultam da corrosão do chumbo das grades.

Descarga profunda
Estado em que uma célula esteja totalmente descarregada e a sua voltagem caia abaixo da voltagem de descarga final

Desgaseificação
Liberação dos gases de carga através das aberturas das células.

Eletrólito
Em uma bateria chumbo-ácido, o eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico diluído com água destilada.
É um condutor que fornece íons à reação eletroquímica.

Estado de carga
Capacidade remanescente (em %) em relação à capacidade nominal.
O estado de carga pode ser determinado através da medição da força de gravidade específica do eletrólito ou da voltagem do circuito aberto.

Pasta
Mistura de vários componentes (por exemplo, óxido de chumbo, água, ácido sulfúrico) que é colocada como pasta nas grades positivas e negativas.
É feita a distinção entre as pastas positivas e negativas, dependendo da receita.
Em seguida, essas pastas são transformadas em massas curadas positivas e negativas.

Placas
“Componentes achatados, normalmente retangulares, que contêm a massa ativa e uma grade.
Elas exercem uma função elétrica, transportando os elétrons para a massa ativa. As placas são positivas ou negativas, dependendo da massa ativa que elas contêm.”

Formação
Carregamento elétrico inicial para converter as massas ativas em estado carregado. O processo de formação é executado na fábrica.

Gás de oxi-hidrogênio
Mistura gasosa de hidrogênio e oxigênio.
Extremamente inflamável dentro de uma ampla faixa de composição.
O gás de oxi-hidrogênio é gerado durante a sobrecarga da bateria chumbo-ácido.

Gasificação
O desenvolvimento de gás de hidrogênio e oxigênio.
Ocorre ao sobrecarregar a bateria chumbo-ácido.

Grades
Estruturas de liga de chumbo que carregam a massa ativa de uma placa de bateria e que conduzem a corrente.

Resistência interna
Resistência ôhmica da bateria.
A resistência interna é a resistência que pode ser medida contra o fluxo da corrente na bateria.
Ela é expressa como queda da voltagem da bateria proporcional à corrente de descarga.
O valor depende do tipo de construção, do estado de carga, da temperatura e da idade da bateria.

Hidrômetro
Instrumento de medição usado para determinar a densidade do eletrólito da bateria (a concentração do ácido sulfúrico no eletrólito).
Pode ser usado para determinar o estado de carga da bateria.
Quanto mais alta a densidade, maior a concentração de ácido sulfúrico no eletrólito e mais alto o estado de carga.

Separador
Dispositivo usado para a separação física e a isolação elétrica dos eletrodos com polaridades opostas. Em geral, o separador é fabricado de uma folha PP/PE porosa. Em determinados casos, o separador pode também ser usado para absorção do eletrólito. Nesse caso, trata-se de uma manta de microfibra de vidro absorvente.

Interruptor de chamas
Permite que os gases escapem de dentro da bateria, mas também protege a bateria de faíscas de ignição prematura ou chamas e impede, assim, que a bateria exploda.

Sobrecarga
Recarga acima do estado de carga total.
Pode resultar em danos permanentes à bateria (por exemplo, perda de eletrólito, corrosão e danos à grade etc.).

OCV
Abreviação de Voltagem de Circuito Aberto (Open Circuit Voltage).

Sulfatagem
Formação de sulfato de chumbo nos eletrodos do acumulador de chumbo através de um processo de recristalização, que ocorre quando a bateria permanece por muito tempo fora de uso em um estado de descarga profunda.
Um sulfato de chumbo de grãos grossos é produzido, que pode apenas ser recarregado com dificuldade……………

Tampa
Feita de polipropileno. A tampa é encaixada e selada na caixa da bateria após o término de sua produção. A tampa impede o vazamento do eletrólito e a penetração de corpos estranhos.

Vida de serviço
A duração do desempenho satisfatório medida em anos ou ciclos de carga/descarga.

Voltagem de circuito aberto
A voltagem medida de uma bateria livre de consumidores
watt (w) Unidade do sistema internacional de medida de potência elétrica. 1 W = 1A x 1 V.

Voltagem da célula
A voltagem de célula é a diferença entre os potenciais que são gerados entre as placas positivas e negativas no eletrólito. Esses potenciais dependem dos materiais das placas, do eletrólito e de sua concentração. A voltagem de célula não é um valor constante, mas depende do estado da carga (densidade do eletrólito) e da temperatura do eletrólito.

Voltagem nominal
No caso das baterias chumbo-ácido, a voltagem (teórica) nominal de uma única célula é definida em 2 volts.
A voltagem nominal da bateria como um todo resulta da multiplicação das voltagens das células individuais pelo número de células conectadas em série.
A voltagem nominal das baterias de partida é de 12 V. Os 24 V necessários para os sistemas elétricos dos caminhões são fornecidos através da conexão em série de duas baterias de 12 V.

Voltagem de circuito aberto
A voltagem de circuito aberto (ou tensão fora de carga, tensão sem carga) é a voltagem da bateria sem carga.
A OCV muda após o término dos processos de carga ou descarga devido à polarização
e efeitos de difusão.
Após um determinado tempo, quando a OCV atinge um valor estável, pode-se medir a chamada OCV de estado estável.
A voltagem é obtida através da adição dos valores das voltagens específicas de cada célula.

Para seis células, o seguinte se aplica:
Como no caso da voltagem das células, a OCV depende do estado de carga da bateria e da temperatura do eletrólito.
Se uma OCV for medida pouco tempo depois do processo de carga ou descarga, não será possível obter o verdadeiro estado de carga.
A bateria precisa repousar às vezes até 24 horas, até que um estado estável tenha sido atingido.
É mais recomendado medir a densidade do eletrólito para determinar o estado de carga, mas isso apenas pode ser feito em modelos de baterias mais antigos, que possuem tampas de rosca.

Capacidade disponível
A capacidade é a quantidade de potência elétrica que a bateria consegue fornecer em determinadas condições.
Ela é o produto da corrente e do tempo (ampere-hora, Ah).
Porém, a capacidade não é um parâmetro fixo.
Ela depende dos seguintes fatores, entre outros:
Nível da corrente de descarga.
Densidade e temperatura do eletrólito.
Processo de descarga em função do tempo (a capacidade é maior quando é feita uma pausa durante a descarga do que quando o processo de descarga estiver contínuo).
Idade da bateria (devido à perda do material ativo
das placas, a capacidade Ah diminui quando a bateria se aproxima do fim de sua vida útil).
Se a bateria for movimentada durante o uso, ou se ela permanecer estacionária (estratificação do eletrólito).
A corrente de descarga desempenha um papel especialmente importante. Quanto maior a corrente de descarga, menor a capacidade disponível.

Capacidade nominal
Para poder comparar as baterias de partida entre si, suas capacidades nominais são definidas da seguinte forma:
A capacidade nominal é uma medida para a energia que pode ser armazenada por uma nova bateria.
Essa capacidade depende da quantidade do material ativo usado na bateria e da densidade do eletrólito.

Desempenho de partida a frio
Para uma bateria que fornece energia elétrica ao motor de partida, a capacidade de partida em temperaturas baixas é muito importante.
A corrente de partida a frio ou os amperes de partida a frio são a medida da sua capacidade de partida, uma vez que eles representam uma drenagem de corrente em temperaturas baixas.
Ao selecionar a bateria de partida correta para um carro, a capacidade e o desempenho de partida a frio devem estar corretos, o que significa que a bateria não deve ser pequena demais.
Caso contrário, se a bateria tiver o tamanho errado, há um risco de que ela não tenha energia suficiente para dar partida no motor.
O desempenho de partida a frio é indicado em amperes.
Ele depende muito da área de superfície total do material ativo (número de placas, área de superfície das placas), pois quanto maior for a área de contato entre o material de chumbo e o eletrólito, mais alta será a corrente que pode ser fornecida por um curto período.
O espaçamento entre as placas e o material do separador são duas variáveis que afetam a velocidade do processo químico do eletrólito e que também determinam os amperes da partida a frio.

Taxa de capacidade de reserva
A taxa de capacidade de reserva é o período de tempo em minutos durante o qual uma bateria nova e totalmente carregada consegue fornecer 25 A em 27º C, mantendo uma voltagem de terminal de 1,75 V ou maior por célula (10,5 V para uma bateria de 12 V). Essa taxa representa o período de tempo durante o qual a bateria consegue operar acessórios essenciais se o alternador do veículo falhar.

Auto descarga
Todas as baterias com ácido se auto descarregam, estejam elas usadas ou armazenadas. Mesmo que nenhum consumidor esteja ligado à bateria, as reações químicas continuam a ocorrer, como em um circuito elétrico interno fechado. A auto descarga é causada por impurezas.
O antimônio, usado como liga para endurecer as grades de chumbo, é uma dessas impurezas metálicas que causa a auto descarga. Nas baterias que utilizam esta tecnologia, uma quantidade relativamente alta de antimônio é usada, o que resulta em uma alta taxa de auto descarga.
Nas baterias de partida mais modernas, o conteúdo de antimônio é bem menor, pois ele foi substituído por outras ligas como, por exemplo, cálcio.
Consequentemente, a taxa de auto descarga das baterias mais modernas é inferior a 0,1 % da capacidade da bateria por dia.
Além do conteúdo de antimônio (a tecnologia da bateria), a taxa de auto descarga depende principalmente dos seguintes fatores:

Temperatura
Uma temperatura mais alta acelera os processos químicos na bateria chumbo-ácido, o que aumenta a taxa de auto descarga.

Idade da bateria
Quanto mais velha for a bateria, maior será a taxa de auto descarga.

Umidade
Uma alta umidade resulta em uma taxa de auto descarga maior.
Os dois fatores mais importantes de auto descarga são a temperatura média de armazenamento e a tecnologia de grades.
Durante o processo de auto descarga, bem como durante a descarga normal, sulfato de chumbo é formado nas placas positivas e negativas e distribuído de maneira fina nelas. Mas, quanto mais tempo a bateria for deixada no estado descarregado, mais os finos cristais de sulfato de chumbo irão se desenvolver em cristais maiores e estes dificilmente poderão ser transformados de volta em dióxido de chumbo ou chumbo puro. Esse fenômeno é chamado de sulfatagem e ele influencia negativamente no desempenho e na vida útil da bateria…….

Composição da Bateria Chumbo Ácido
Uma bateria de partida de 12 V contém seis células individualmente separadas e conectadas, em série, em uma caixa de polipropileno.
Cada célula contém um elemento (bloco de células) que é composto por um bloco de placas positivas e negativas.
Por sua vez, o bloco é composto por placas de chumbo (grade de chumbo e massa ativa) e material com micro poros de isolação (separadores) entre as placas de polaridade oposta.
O eletrólito é ácido sulfúrico diluído que permeia os poros das placas e separadores e que enche os espaços livres das células.
Os terminais, as conexões das células e das placas são feitas de chumbo.
As aberturas das conexões das células nas divisórias são seladas.
Um processo de vedação em alta temperatura é usado para selar a tampa permanentemente à caixa da bateria, o que resulta na selagem superior da bateria. Nas baterias convencionais, cada célula possui seu próprio bujão de enchimento. Ele é usado para o enchimento inicial da bateria e a saída de gás oxi hidrogênio durante o processo de recarga.
Em muitas vezes, as baterias sem manutenção parecem estar totalmente seladas, mas elas também possuem furos de ventilação e, às vezes, tampas com roscas, mas estas não podem ser acessadas.

A Caixa da Bateria
A caixa da bateria é feita de material de isolação resistente a ácido (polipropileno). Normalmente, ela possui trilhos na parte inferior externa, que são usados para a sua montagem.
As paredes de separação dividem a caixa da bateria em células, que representam o elemento básico de uma bateria.
Elas contêm os blocos de células, com as placas positivas e negativas e seus separadores.
As células são conectadas em série por meio de conexões de células, que estabelecem a conexão através dos orifícios encontrados nas paredes de divisão.
As caixas das baterias de partida modernas não são mais equipadas com nervuras.
Dependendo do espaço disponível e do layout do equipamento no veículo, baterias com diferentes dimensões e configurações de terminais são exigidas. Esses requisitos podem ser cumpridos através do arranjo apropriado das células (instalação longitudinal ou transversal) e de suas interconexões.
A figura a seguir fornece uma visão geral dos planos de conexão mais comuns. Consequentemente, o desenho técnico da caixa da bateria varia de modo correspondente.

Tampa e Indicador de Carga
Todas as células são cobertas e seladas por uma tampa.
Essa tampa é selada de forma permanente à caixa através de um processo de vedação realizado em alta temperatura.
Ela é equipada com orifícios acima de cada célula para o preenchimento inicial do eletrólito.
Há um canal central de desgaseificação (especialmente para as baterias sem manutenção).
Todas as células são conectadas a esse canal central de gás e as cargas gasosas escapam por um orifício central de ventilação.
A bateria possui dois orifícios de ventilação, o que permite uma instalação mais flexível nos diferentes veículos.
Um orifício de ventilação é fechado com uma pequena tampa, o outro é ligado a um tubo de ventilação. Isso permite que a bateria seja instalada dentro do veículo, pois os gases nocivos são conduzidos para fora do veículo pelo tubo de ventilação.

Separadores
Uma vez que as considerações acerca do peso e da economia do espaço são importantes para o desenvolvimento das baterias de automóvel, as placas positivas e negativas são posicionadas muito próximo umas das outras.
Elas não podem encostar umas nas outras, nem quando são dobradas e nem quando partículas se desprendem de suas superfícies.
Caso contrário, a bateria é imediatamente destruída pelo curto-circuito resultante.
Divisórias (separadores) são instaladas entre as placas individuais dos elementos para garantir que haja espaço suficiente entre as placas da polaridade oposta e que elas permanecem eletricamente isoladas umas das outras. Porém, esses separadores não devem impedir a migração dos íons, devem ser resistentes ao ácido e serem feitos de material poroso pelo qual o eletrólito possa circular livremente.
Esse tipo de estrutura microporosa impede que as fibras de chumbo muito finas penetrem nos separadores e causem curtos-circuitos.
Hoje, uma folha de polietileno que não oxida e que resiste ao ácido é usada como material separador.
Ela vem em forma de bolso e envolve (e separa) as placas negativas e positivas.
Ela impede que o material ativo se desprenda das placas e impede os curtos-circuitos na parte inferior e nas bordas laterais das placas.
O diâmetro médio dos poros é 10 vezes menor do que aquele dos separadores convencionais, o que é uma medida eficiente para impedir curtos-circuitos através do separador, reduzindo também a resistência elétrica.

Cuidados no Preparo do Circuito de Carga
Posicionar as baterias para que haja um espaçamento entre elas de, no mínimo, 20 mm.
Colocar no mesmo circuito somente baterias de mesma capacidade e mesmo estado de carga. Isso evita que as baterias pouco descarregadas sofram sobrecarga quando ligadas no mesmo circuito de uma bateria que necessite maior tempo de recarga.
As baterias devem sempre ser ligadas em série, ou seja, o pólo positivo de uma bateria deve estar ligado ao pólo negativo da bateria vizinha, ficando, portanto, sempre aberto o pólo positivo da primeira e o pólo negativo da última bateria.
Todas as baterias para recarga deverão ter a sua densidade e/ou tensão em aberto checadas, de modo que seja possível classificar as baterias em grupo
(estado de carga), para que estas sejam colocadas em um mesmo circuito no processo de recarga.

Cuidado: nunca conecte o pólo positivo com o pólo negativo de uma mesma bateria ou da mesma série, pois isso ocasionará curto-circuito.
Verificar se as conexões (cachimbos) estão com bom contato, aplicando uma pequena torção nas mesmas, pressionando-as contra o pólo.

Equipe Rede Classic

Fonte: http://www.somautomotivobrasil.com.br/noticia/bateria-automotiva-como-ela-funciona-no-seu-som/

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