Logística/Manutenção de instalações/Manutenção de equipamentos e sistemas eléctricos/Bateria e carregador de bateria

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Uma bateria é um dispositivo, constituído por uma ou mais células, que armazenam energia química que consequentemente poderá ser convertida em energia eléctrica. A sua unidade de medida é o kilowatt hora (Kwh), mas geralmente a saída da bateria é medida em Ampere hora (A.h), porque desta forma é mais fácil medir, com o objectivo de indicar a capacidade de trabalho (Walther, 1995, p. 3-59).

A bateria divide-se em três partes: os eléctrodos, o electrólito e o recipiente. Os eléctrodos podem ser definidos como os condutores de corrente da bateria, o electrólito é a solução que actua sobre os eléctrodos e o recipiente guarda o electrólito e suporta os eléctrodos.

Existem dois tipos básicos de baterias: a bateria primária e a bateria secundária. A bateria primária é aquela em que a reacção química destrói um dos eléctrodos, geralmente o negativo. A pilha primária não pode ser recarregada.

Podemos definir a Acção Electroquímica como o processo de conversão, de energia química em energia eléctrica. O ânodo é o eléctrodo positivo de uma pilha e o cátodo o eléctrodo negativo de uma pilha.

Existem vários métodos para carregar uma bateria:

  • Tensão constante
  • Tensão constante – limite corrente
  • Corrente Constante seguido de Tensão Constante
  • Corrente Constante p/ Tempo Definido
  • Corrente Constante seguido de Tensão Corrigida
  • Corrente Constante seguido de Tensão Corrigida e Queda de Corrente
  • Delta de Tensão Zero ou Negativo
  • Temperatura Máxima

Existem vários tipos de baterias:

Baterias alcalinas - Este tipo de bateria geralmente tem aplicações em lanternas, rádios, entre outros. As vantagens associadas a este tipo de bateria são: baixo custo, são bastante vulgares sendo por isso fáceis de encontrar no mercado, têm elevada durabilidade e potência comparada com o seu peso. Porém, também apresentam desvantagens, pois a grande maioria dos modelos não podem ser recarregados e normalmente é necessária a utilização de suportes para utilização nos diversos dispositivos.

Baterias de chumbo - As baterias de chumbo foram inventadas no século XIX. Estas baterias têm como componentes básicos, o chumbo ou o óxido de chumbo e o ácido sulfúrico. As vantagens destas baterias começam pelo seu custo relativamente baixo, resistência a grandes variações de temperatura e elevada durabilidade. Estas baterias apresentam também desvantagens como o seu elevado peso, tempo de carregamento bastante elevado, descarregam-se com facilidade, sofrem uma diminuição de voltagem durante a sua utilização e não pode ser recarregadas totalmente, com tanta frequência como os outros tipos de baterias. Uma vez que este tipo de bateria é desenhado para ser constantemente carregada e eventualmente descarregada, pode ter aplicações em automóveis, por exemplo.

Bateria de Lítio - A bateria de lítio, ficou reconhecida com o aparecimento de micro circuitos electrónicos, utilizados por exemplo, em relógios, jogos, entre demais. Pode destacar-se entre as demais vantagens da bateria de lítio o facto de esta se descarregar muito lentamente, quando armazenada carregada, em média 10% ao mês, e pelo pouco tempo que necessita para se recarregar. São muito leves, quando comparadas com os outros tipos de baterias, oferecem cerca do dobro da capacidade de uma bateria do tipo níquel hidreto metálico (NiMH) com o mesmo tamanho. Quando comparadas com os outros tipos de baterias, estas têm um tempo de recarga muito rápido. O seu custo elevado constitui uma desvantagem.

Bateria Níquel-cádmio (NiCd) - A bateria de níquel-cádmio (NiCd) foi inventada no século XX. As vantagens associadas a este tipo de bateria são as seguintes: o seu potencial energético é maior do que a de ácido-chumbo, fazendo com que seja 20 a 50% mais leve, proporcionando assim um tempo de utilização superior para o mesmo peso. Outra vantagem da bateria de níquel-cádmio é o facto de durante a sua utilização não sofrer queda de voltagem. Como desvantagens a este tipo de baterias, podemos citar: custo mais elevado comparativamente com a bateria de ácido-chumbo, tóxica para o meio ambiente (devido ao cádmio) e sofre com extremos de temperatura, ou seja, quando a temperatura está muito baixa descarrega-se facilmente e quando a temperatura está muito elevada não se carrega com facilidade.

Bateria Níquel Hidreto Metálico (NiMH) - A bateria de níquel hidreto metálico, possui inúmeras vantagens em relação aos outros tipos de baterias. Tem maior resistência a um número de cargas e descargas na sua vida útil, quando comparada com a bateria de Níquel-cádmio, possuindo um potencial energético ligeiramente superior. Tem um menor tempo de recarga e maior resistência às variações de temperatura. Quanto ao peso, este é semelhante ao da bateria de níquel-cádmio e menos agressiva ao ambiente. Podemos definir como desvantagem o custo ligeiramente acima em relação á bateria de níquel-cádmio.

Bateria Zinco Ar - As baterias de zinco-ar foram desenvolvidas recentemente para o armazenamento de energia. O funcionamento desta bateria passa pela extracção de oxigénio, existente no ar, que por sua vez reage com o zinco para produção de electricidade. O seu princípio de funcionamento é semelhante ao das baterias alcalinas. Existem dois tipos de baterias de zinco-ar, as que podem ser recarregadas e as descartáveis. As baterias recarregáveis podem ser utilizadas em veículos eléctricos movidos a bateria. Têm a vantagem da sua durabilidade (tempo de descarga) ser muito elevada, quando comparada com os outros tipos de baterias.

Baterias de Gel - De forma a permitir uma vida mais longa, as baterias de gel vieram a substituir as baterias de chumbo. As baterias de gel não têm evaporação electrolítica, e por sua vez as consequências, como acontece com as baterias ácidas. O facto de não terem evaporação electrolítica, como referido acima, constitui uma enorme vantagem, assim como o facto de terem maior resistência a temperaturas elevadas, choque e vibração. Têm a desvantagem de possuírem um preço mais elevado que as baterias de chumbo (Pilhas, 2010).

É uma boa prática manter as baterias secas e limpas. A limpeza reduz perdas, devido ao contacto de resistência e previne um curto-circuito ou descarga através de sujidades condutoras. Quando uma bateria se encontra limpa, a dissipação do calor é melhorada ajudando assim, a reduzir a temperatura da operação.

As baterias são normalmente operadas entre 6 e 71 ºC.

O congelamento deve ser evitado, pois pode danificar permanentemente a bateria.

Armazenamento ou uso a altas temperaturas irá reduzir efectivamente o tempo de vida. Para uma óptima performance e tempo de vida, as instruções de manutenção e recarga do fabricante, devem ser seguidas á risca.

Quanto às baterias portáteis, estas requerem pouca manutenção, mas tendo sempre o cuidado para se manterem limpas, secas e em ambiente ameno. A manutenção das células primárias é limitada á troca quando existe fuga ou estão descarregadas. Células de energia secundárias portáteis, requerem recarregamento quando se encontram descarregadas e troca quando apresentam fugas. Porque a maioria das células de energia portátil secundárias são de níquel-cádmio, o recarregamento deve ser efectuado após total descarga. Repetidas recargas após descargas parciais irão reduzir a sua capacidade.

Força motriz, arranque do motor e baterias estacionárias requerem limpeza, nível de líquido e carregamento. Aquando da limpeza, o electrólito nas tampas das células ou nas ligações devem ser neutralizadas e lavadas para prevenir corrosão e curto-circuito. A água aprovada para baterias, ou a água destilada, devem ser adicionadas quando necessário para manter o electrólito entre o nível alto e baixo. O nível de electrólito deve estar sempre acima das placas. As bolhas de gás criadas durante a carga deslocam volume causando a subida do nível de electrólito. Por isso mesmo, a água deve ser adicionada quando a bateria está em carga e gaseificada. Se a água for adicionada após o gás se ter dissipado do electrólito, deve ser deixado espaço suficiente para a expansão.

As ligações das baterias e o equipamento de recarga devem ser inspeccionado pelo menos uma vez por mês. Uma ligação solta ou suja pode reduzir a performance ou causar uma explosão. Maus funcionamentos no equipamento de recarga podem resultar numa sobrecarga ou subcarga as quais irão reduzir o tempo de vida de uma bateria. Os registos de manutenção de baterias são proveitosos na calendarização de funções de manutenções periódicas tais como: inspeccionar o equipamento de recarga, manter a bateria limpa e manutenção dos níveis. Os registos podem também ser usados para localizar áreas problemáticas (Walther, 1995, p. 3-63 e 3-64).