Noções básicas sobre bateria
Hoje, vamos mergulhar nas águas desconhecidas dos blogs. Baterias – um tópico nunca antes (ou raramente) discutido neste blog. Até hoje!
Então, vamos falar sobre esse assunto.
Baterias são usadas para garantir que equipamentos elétricos essenciais permaneçam sempre ligados.
Você provavelmente conhece a bateria do seu celular, aquela que você sempre se preocupa em carregar. Sim, ela mesma. Ou as pilhas do controle remoto da sua TV, para que você nunca fique sem Netflix.
Mas as baterias também estão em muitos outros lugares, e você está com sorte porque vamos listá-las para você. Agora mesmo.
Onde as baterias são usadas?
Bem, você encontrará baterias em...
- Centrais elétricas e subestações, para proteção e controle de interruptores e relés
- Sistemas de telecomunicações, para dar suporte ao serviço telefônico, especialmente aos serviços de emergência
- Computadores, para fazer backup de dados (especialmente informações financeiras)
- Aplicações de proteção e controle industrial
- Sistemas de informação empresarial
Graças às baterias de reserva, em caso de queda de energia, os hospitais continuam atendendo, os dados não são perdidos para sempre e os serviços de emergência podem continuar funcionando.
Mas como as baterias funcionam?
Química! Minha matéria favorita.
As baterias armazenam energia química e a convertem em energia elétrica. Dentro de uma bateria, produtos químicos fazem com que os elétrons fluam de um eletrodo para outro, criando um circuito elétrico. Dentro da bateria, você encontrará diferentes eletrodos e eletrólitos – um meio para íons carregados – circulando ao redor. Mas eles não estão apenas circulando; estão gerando diferentes reações químicas. Legal, não?
São essas reações que determinam como uma bateria funciona, bem como a quantidade de energia que ela pode armazenar e a tensão que ela pode fornecer.
Agora, que tipos de baterias existem?
Você está fazendo todas as perguntas certas hoje, não é? Bem, você já sabe que uma bateria é uma célula eletroquímica (ou série de células) – conforme minha explicação anterior – que produz uma corrente elétrica.
Existem dois tipos básicos de baterias – primárias e secundárias – que podem ser expandidas para muitas outras categorias de baterias.
Baterias primárias são pilhas descartáveis, não recarregáveis, como as tradicionais pilhas AA ou AAA de uso doméstico. Elas geralmente são compostas de baterias alcalinas padrão ou de lítio.
As baterias secundárias, por outro lado, são recarregáveis. Em pequena escala, você encontrará baterias secundárias em smartphones, tablets e carros, bem como em maior escala nas aplicações industriais das quais estávamos falando. Essas baterias são normalmente feitas de chumbo-ácido, níquel-cádmio ou íons de lítio.
Agora que você entendeu isso, vamos detalhar ainda mais as baterias secundárias. Não se preocupe, não entraremos muito em detalhes sobre química. Fica complicado, mas tentaremos simplificar falando apenas do tipo mais popular: as baterias de chumbo-ácido. .
Baterias de chumbo-ácido
Existem dois tipos de baterias de chumbo-ácido: inundadas e seladas. Baterias inundadas ou baterias de chumbo-ácido ventiladas (VLA) perdem água durante a reação eletroquímica. Perfeito, não é? Por isso, você precisa adicionar água destilada periodicamente, como se fosse uma planta. Normalmente, essas baterias duram cerca de 20 anos. Ótima vida útil para uma bateria!
Por outro lado, baterias de chumbo-ácido seladas ou reguladas por válvula (VRLA) são seladas. Não é possível adicionar água, em hipótese alguma, pois elas são lacradas. Infelizmente, isso encurta a vida útil delas, então essas baterias duram apenas de 5 a 8 anos com manutenção adequada.
As baterias de chumbo-ácido também podem ser categorizadas por sua aplicação: baterias cíclicas, de reserva ou de partida, de iluminação e ignição.
Baterias cíclicas normalmente são usadas no setor marítimo, bem como em empilhadeiras e carrinhos de golfe. Uma variedade meio estranha de setores, diga-se de passagem, mas vamos nessa. Para essas baterias, são usadas placas grossas de chumbo-antimônio, que ajudam a bateria a suportar os efeitos do aquecimento associados ao carregamento e descarregamento constantes.
As baterias de reserva são projetadas para permanecer em flutuação por longos períodos. Aqui estão mais algumas informações sobre flutuação, caso você precise. Elas não suportam o calor, pois geralmente são feitas de chumbo-cálcio ou chumbo-selênio.
Baterias de ignição e iluminação – ou SLI para abreviar – são baterias de carro comuns. São projetadas para fornecer uma grande quantidade de corrente em um curto período. Se você for como eu, já passou por uma (ou mais) situações de esgotamento da bateria do carro. As baterias SLI não podem ser descarregadas totalmente, então devem ser recarregadas imediatamente nesse caso.
E quanto à falha da bateria? Por que baterias falham?
Bem, temos um livro inteiro que fala muito sobre isso, mas, por enquanto, – como tudo neste blog – vamos conversar sobre o que é mais comum.
A corrosão da grade positiva é uma causa de falha comum em baterias VLA e VRLA. Quando a liga de chumbo se transforma em óxido de chumbo, ocorre a corrosão da grade positiva. Parece que você não vai escapar da química esta semana! Embora isso possa acontecer naturalmente, o aquecimento pode acelerar o processo.
Quando baterias de chumbo-ácido descarregam, pode ocorrer sulfatação de placas. À medida que as placas sulfatam, a impedância, ou resistência interna, aumenta. Felizmente, quando a bateria é recarregada, isso se inverte. Infelizmente, se as baterias não receberem uma recarga total, as placas permanecerão parcialmente sulfatadas e, quanto mais tempo permanecerem assim, mais difícil será recuperar a capacidade perdida.
Vamos em frente. Secagem é outro fenômeno natural nas baterias VRLA. Como você não pode adicionar água, faz sentido que ocorra uma "secagem". Quando a secagem excessiva não é resolvida, os componentes internos das baterias podem derreter, o que basicamente resulta em uma falha catastrófica. Chamamos isso de fuga térmica, outro modo de falha comum.
Quase terminando. Também devemos falar sobre curtos-circuitos – duros e suaves. Curtos-circuitos duros geralmente são causadospor grumos de pasta, que são um defeito de fabricação. Nesses casos, sua bateria provavelmente irá falhar muito rápido. Por outro lado, curtos-circuitos suaves ocorrem quando uma bateria sofre uma descarga muito profunda, fazendo com que o chumbo se dissolva no eletrólito e fique preso no separador, formando dendritos que causam curto-circuito nas placas. Quando a bateria do seu carro fica descarregada e não pega mais carga, é exatamente isso que acontece!
OK, você chegou ao final. Obviamente, não abordamos todos os modos de falha, ou você continuaria aqui por um bom tempo. Se você estiver interessado nisso, aqui está seu último lembrete para baixar nosso Guia para testes de bateria ou talvez falemos mais sobre isso em nosso próximo blog. Acho que você terá que esperar para descobrir.
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