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Sistema Elétrico de Carga e Partida

SUMÁRIO

Apresentação

I - BATERIA (ACUMULADOR DE ENERGIA)

Introdução

Ao diversos circuitos eletrônicos dos veículos necessitam de uma fonte de energia para alimentá-los.Esta energia pode ser conseguida de duas maneiras distintas. Pelo alternador, acoplado ao motor térmico ou pela bateria.

A bateria é um dispositivo de armazenamento de energia química que tem a capacidade de transformar essa energia em energia elétrica quando solicitada.

Logo, ao contrário do que comumente se acredita, as baterias não são depósitos de energia elétrica, mas sim de energia química, até que um circuito seja conectado em seus pólos dando origem a uma reação química que ocorre em seu interior, convertendo essa energia química em elétrica que é então fornecida ao circuito.

1.1 As principais funções das baterias.

  • Fornecer energia para fazer funcionar o motor de partida;

  • Prover de corrente elétrica o sistema de ignição e injeção durante a partida;

  • Suprir de energia as lâmpadas das lanternas de estacionamento, e outros equipamentos que poderão ser usados enquanto o motor não está operando;

  • Agir como estabilizador de tensão para o sistema de carga e outros circuitos elétricos;

  • Providenciar corrente quando a demanda de energia do automóvel exceder a capacidade do sistema de carga.

1.2 As partes principais da bateria

    1. Caixa a prova de ácido (feito de borracha rígida ou plástico);

    2. Elementos da bateria

  1. Placas positivas

  2. Placas negativas

  3. Separadores

    1. S

      3

      olução de Bateria ou eletrólito (mistura composta de ácido sulfúrico e água)

1

c

b

a

1.3 Princípio de Funcionamento

O princípio de funcionamento da bateria consiste de placas positivas e placas negativas compostas de metais quimicamente ativos, moldados sobre uma chapa.

Construção dos elementos

Cada elemento é composto essencialmente de jogos de placas positivas e negativas, separadores e de partes necessárias para a montagem e conexão.As placas são construídas em forma de chapas, semelhantes a uma peneira grossa,cobertas com material ativo. Essa peneira grossa, também chamada de grade, é composta de uma liga de chumbo e antimônio nas baterias úmido-carregadas (com manutenção).

Nas placas positivas , de cor marrom escuro, o material ativo é o dióxido de chumbo (Pbo2), e nas negativas o material ativo é o chumbo esponjoso(Pb), de cor cinza claro.Nas baterias seco –carregadas(sem manutenção), também chamadas de híbridas, a grade positiva é feita de uma liga de antimônio ( PbSb) e placa negativa de liga de chumbo-cálcio(PbCa), que propicia maior vida útil e baixíssimo consumo de água, não exigindo manutenção.

Material Ativo

Placa

Essas placas são agrupadas e ligadas em paralelo, formando uma parte do elemento (conjunto positivo e o conjunto negativo).

Conector das placas

Jogo de placas

Para a montagem do elemento entrelaça se as placas positivas e negativas introduzindo entre elas separadores isolantes, o que impede que ocorra curto entre as placas.

Esses jogos de placas montadas são chamados elementos da bateria e estão apoiados sobre pontes, sem tocar no fundo da caixa.

Separadores isolantes

Deve se deixar um espaço para a sedimentação de resíduos que se fragmentam das placas, o que evita um curto circuito entre elas.

Esses conjuntos são ligados entre si, em série, por uma tira metálica, sendo que os últimos pólos dos conjuntos externos projetam-se para fora da caixa e vão constituir os pólos positivo e negativo da bateria.

Distingue se o pólo negativo do positivo:

  • Pelo tamanho, o pólo positivo geralmente é maior que o negativo;

  • Pelas marcas "+" (positivo) e "-" (negativo) estampadas na tampa superior ou nos próprios pólos;

  • Ou ainda, pela coloração dos pólos: escuro (+), claro (-).

Esse conjunto de placas (elementos) é imerso em solução de ácido sulfúrico e água (eletrólito) que vai provocar a reação entre metais ativos das placas.

Quando a bateria está totalmente carregada a solução fica com aproximadamente 36% ácido e 64% água (por peso) e é dito que sua densidade é de 1,260g/cm3 à temperatura de 26,5° C.

Densidade, de um líquido é igual à razão entre a massa e o volume deste liquido.

ρ = Onde :

m = Massa, em gramas(g).

V = Volume em (cm3).

ρ = Densidade, em gramas por centímetros cúbicos( g/cm3).

Assim quando a bateria está com carga total, o eletrólito é 26% mais pesado que a água.

Porém à medida que a bateria vai se descarregando, a quantidade de ácido sulfúrico (H2SO4) vai diminuindo, enquanto aumenta a quantidade de água.Desta forma a densidade do eletrólito também diminui durante o processo de descarga.

A medida da densidade da solução de uma bateria é um teste básico do seu estado e carga, pois a densidade do eletrólito diminui quando a bateria está descarregada.

Densidade a 26,5° C

Estado de carga

1,260 – 1,280g/cm3

100%

1,230 – 1,250 g/cm3

75%

1,200 – 1,220 g/cm3

50%

1,170 – 1,190 g/cm3

25%

1,140 – 1,160 g/cm3

Baixa capacidade

1,110 – 1,130 g/cm3

Descarregada

Funcionamento

Entre o peróxido de chumbo das placas positivas, o chumbo das placas negativas e o eletrólito ocorre uma reação química que provoca um desequilíbrio de cargas entre as placas, tornando as carregadas, uma positivamente e outra negativamente e assim permanecem até que possa ocorrer o equilíbrio através de um circuito externo.

Quando um circuito externo é conectado, entre os pólos da bateria inicia se um fluxo de corrente que desloca os elétrons das placas negativas até as positivas, até que haja o equilíbrio elétrico..

Enquanto isso está se processando uma reação química de descarga:

Pb02 + 2H2S04 + Pb PbSO4 + 2H20 + PbSO4

Os sulfatos (SO4) vão para as placas enquanto que os óxidos vão para o ácido.

Diz se então que a bateria está descarregando. Enquanto isso ocorre, uma parte do eletrólito rompe as ligações, desprende-se e deposita se sobre as placas formando uma cobertura de sulfato de chumbo, que será tanto maior quanto maior for a corrente que flui através da bateria.

A esse fenômeno dá se o nome de Sulfatação da Bateria.

SULFATAÇÃO: Formação de rígidos cristais de sulfato de chumbo sobre as placas, quando as baterias são descarregadas.

Eventualmente essa sulfatação pode inibir as reações químicas, quando a bateria é dita descarregada.

A característica mais importante da bateria é sem dúvida a capacidade de reversão das reações químicas.

Desde de que haja um gerador de corrente elétrica, um dínamo ou alternador ligados em paralelo com a bateria que provoquem o fluxo de corrente no sentido contrário, acontecerá a reação química reversa que irá provocar uma diferença de potencial entre as placas, quando estiverem devidamente carregadas.

Cada elemento acumula aproximadamente 2,1 volts. Se conectarmos em série, 6 (seis) elementos teremos uma bateria de 12,6 volts quando estiver totalmente carregada, e nesse caso, a densidade do eletrólito, será de 1,260.

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