A bateria do carro, conhecida como acumulador, é responsável pelos sistemas de partida, iluminação e ignição de um carro. Normalmente, as baterias de carro são de chumbo-ácido, consistindo de células galvânicas que fornecem um sistema de 12 volts. Cada uma das células cria 2,1 volts quando totalmente carregada. A densidade do eletrólito é uma propriedade controlada de uma solução aquosa de ácido que garante o funcionamento normal das baterias.
Composição de uma bateria de chumbo-ácido
O eletrólito de bateria de chumbo-ácido é uma solução de ácido sulfúrico e água destilada. A gravidade específica do ácido sulfúrico puro é de cerca de 1,84 g/cm3, e esse ácido puro é diluído com água destilada até que a gravidade específica da solução seja 1,2-1,23 g/cm 3.
Em alguns casos, a densidade do eletrólito na bateria é recomendada dependendo do tipo de bateria, das condições sazonais e climáticas. A gravidade específica de uma bateria totalmente carregada de acordo com o padrão industrial na Rússia é 1,25-1,27 g / cm3 no verão e para invernos rigorosos - 1,27-1, 29g/cm3.
Gravidade específica do eletrólito
Um dos principais parâmetros da bateria é a gravidade específica do eletrólito. É a razão entre o peso de uma solução (ácido sulfúrico) e o peso de um volume igual de água a uma determinada temperatura. Geralmente medido com um hidrômetro. A densidade do eletrólito é usada como indicador do estado de carga de uma célula ou bateria, mas não pode caracterizar a capacidade da bateria. Durante o descarregamento, a gravidade específica diminui linearmente.
Dado isso, é necessário esclarecer o tamanho da densidade permitida. O eletrólito na bateria não deve exceder 1,44g/cm3. A densidade pode ser de 1,07 a 1,3 g/cm3. A temperatura da mistura será então cerca de +15 C.
Eletrólito de densidade aumentada em sua forma pura é caracterizado por um valor bastante alto deste indicador. Sua densidade é 1,6g/cm3.
Nível de carga
Quando totalmente carregado em estado estacionário e sob descarga, a medição da gravidade específica do eletrólito fornece uma indicação aproximada do estado de carga da célula. Gravidade Específica=Tensão de Circuito Aberto - 0,845.
Exemplo: 2,13V - 0,845=1,285g/cm3.
A gravidade específica diminui quando a bateria é descarregada a um nível próximo ao da água pura e aumenta durante a recarga. A bateria é considerada totalmente carregada quando a densidade do eletrólito na bateria atinge o valor máximo possível. Específicoo peso depende da temperatura e da quantidade de eletrólito na célula. Quando o eletrólito está próximo da marca baixa, a gravidade específica é maior que a nominal, ela cai e água é adicionada à célula para trazer o eletrólito até o nível necessário.
O volume do eletrólito se expande à medida que a temperatura aumenta e se contrai à medida que a temperatura cai, o que afeta a densidade ou gravidade específica. À medida que o volume do eletrólito se expande, a leitura diminui e, inversamente, a gravidade específica aumenta em temperaturas mais baixas.
Antes de aumentar a densidade do eletrólito na bateria, você deve realizar medições e cálculos. A gravidade específica da bateria é determinada pela aplicação em que será utilizada, levando em consideração a temperatura de operação e a vida útil da bateria.
| % Ácido sulfúrico | % Água | Gravidade Específica (20°C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Reação química em baterias
Assim que uma carga é conectada nos terminais da bateria, uma corrente de descarga começa a fluir através da carga e a bateria começa a descarregar. Durante o processo de descarga, a acidez da solução eletrolítica diminui e leva à formação de depósitos de sulfato nas placas positivas e negativas. Nesse processo de descarga, a quantidade de água na solução eletrolítica aumenta, o que reduz sua gravidade específica.
Células de bateria podem ser descarregadas a uma tensão mínima especificada e gravidade específica. Uma bateria de chumbo-ácido totalmente carregada tem tensão e gravidade específica de 2,2V e 1,250g/cm3 respectivamente, e esta célula pode ser descarregada normalmente até que os valores correspondentes não atinjam 1,8V e 1,1 g/cm3.
Composição eletrolítica
O eletrólito contém uma mistura de ácido sulfúrico e água destilada. Os dados não serão precisos quando medidos se o motorista tiver acabado de adicionar água. Você precisa esperar um pouco para que a água fresca tenha tempo de se misturar com a solução existente. Antes de aumentar a densidade do eletrólito, é preciso lembrar: quanto maior a concentração de ácido sulfúrico, mais denso o eletrólito se torna. Quanto maior a densidade, maior o nível de carga.
Para a solução eletrolítica, a água destilada é a melhor escolha. Isso minimiza o possívelcontaminantes em solução. Alguns contaminantes podem reagir com íons de eletrólitos. Por exemplo, se você misturar uma solução com sais de NaCl, um precipitado se formará, o que mudará a qualidade da solução.
Influência da temperatura na capacitância
Qual é a densidade do eletrólito - isso dependerá da temperatura dentro das baterias. O manual do usuário para baterias específicas especifica qual correção deve ser aplicada. Por exemplo, no manual Surrette/Rolls para temperaturas variando de -17,8 a -54,4oC abaixo de 21oC, subtraia 0,04 para cada 6 graus.
Muitos inversores ou controladores de carga possuem um sensor de temperatura da bateria que se conecta à bateria. Eles geralmente têm um display LCD. Apontar o termômetro infravermelho também fornecerá as informações necessárias.
Medidor de densidade
O hidrômetro de densidade eletrolítica é usado para medir a gravidade específica da solução eletrolítica em cada célula. A bateria de ácido está totalmente carregada com uma gravidade específica de 1,255g/cm3 a 26oC. A gravidade específica é uma medida de um fluido que é comparada a uma base. Esta é a água que recebe um número base de 1.000 g/cm3.
A concentração de ácido sulfúrico na água em uma bateria nova é 1,280 g/cm3, o que significa que o eletrólito pesa 1,280 g/cm3 vezes o peso do mesmo volume de água. Uma bateria totalmente carregada será testada em até1,280 g/cm3, enquanto descarregado contará a partir de 1,100 g/cm3.
Procedimento de teste do hidrômetro
A temperatura de leitura do hidrômetro deve ser ajustada para uma temperatura de 27oC, principalmente em relação à densidade eletrolítica no inverno. Hidrômetros de alta qualidade possuem um termômetro interno que mede a temperatura do eletrólito e inclui uma escala de conversão para corrigir as leituras de flutuação. É importante reconhecer que a temperatura é significativamente diferente do ambiente se o veículo estiver sendo conduzido. Ordem de medição:
- Despeje o eletrólito no hidrômetro com um bulbo de borracha várias vezes para que o termômetro possa ajustar a temperatura do eletrólito e fazer leituras.
- Estude a cor do eletrólito. Uma descoloração marrom ou cinza indica um problema com a bateria e é um sinal de que a bateria está chegando ao fim de sua vida útil.
- Direcione a quantidade mínima de eletrólito no hidrômetro para que a boia flutue livremente sem contato com a parte superior ou inferior do cilindro de medição.
- Segure o hidrômetro na vertical ao nível dos olhos e preste atenção à leitura onde o eletrólito corresponde à escala do flutuador.
- Adicione ou subtraia 0,004 unidades para leitura a cada 6oC, quando a temperatura do eletrólito estiver acima ou abaixo de 27oC.
- Ajuste a leitura, por exemplo, se a gravidade específica for 1,250 g/cm3 e a temperatura do eletrólito for32oC, um valor de 1,250 g/cm3 dá um valor corrigido de 1,254 g/cm3. Da mesma forma, se a temperatura era 21oC, subtraia 1,246 g/cm3. Quatro pontos (0,004) de 1,250 g/cm3.
- Teste cada célula e anote a leitura corrigida para 27oC antes de verificar a densidade do eletrólito.
Exemplos de medição de carga
Exemplo 1:
- O hidrômetro lê 1,333 g/cm3.
- A temperatura é 17 graus, 10 graus abaixo do recomendado.
- Subtraia 0,007 de 1,333 g/cm3.
- O resultado é 1,263 g/cm3, então o estado de carga é de cerca de 100 por cento.
Exemplo 2:
- Dados de densidade - 1,178g/cm3.
- A temperatura do eletrólito é de 43 graus C, que é 16 graus acima do normal.
- Adicione 0,016 a 1,178g/cm3.
- O resultado é 1,194g/cm3, 50% de carga.
| STATUS DE CARGA | PESO ESPECÍFICO g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabela de densidade de eletrólitos
A seguinte tabela de correção de temperaturaé uma maneira de explicar as mudanças abruptas nos valores de densidade eletrolítica em diferentes temperaturas.
Para usar esta tabela, você precisa saber a temperatura do eletrólito. Se a medição não for possível por algum motivo, é melhor usar a temperatura ambiente.
A tabela de densidade do eletrólito é mostrada abaixo. Esses dados são baseados na temperatura:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Como você pode ver nesta tabela, a densidade de eletrólitos na bateria no inverno é muito maior do que na estação quente.
Manutenção da Bateria
Estas baterias contêm ácido sulfúrico. Óculos de segurança e luvas de borracha devem sempre ser usados ao manuseá-los.
Se as células estiverem sobrecarregadas, as propriedades físicas do sulfato de chumbo mudam gradualmente e são destruídas, o que interrompe o processo de carregamento. Portanto, a densidade do eletrólito diminui devido à velocidade lenta da reação química.
A qualidade do ácido sulfúrico deve ser alta. Caso contrário, a bateria pode ficar rapidamente inoperante. Níveis baixos de eletrólitos ajudam a secar as placas internas do aparelho, impossibilitando a restauração da bateria.
Baterias sulfatadas podem ser facilmente reconhecidas observando a mudança de cor das placas. A cor da placa sulfatada fica mais clara e sua superfície fica amarela. Tais células mostram uma diminuição no poder. Se a sulfonação ocorrer por muito tempo, irreversívelprocessos.
Para evitar esta situação, recomenda-se carregar as baterias de chumbo-ácido por um longo tempo a uma baixa taxa de corrente de carga.
Há sempre uma grande possibilidade de danos nos blocos de terminais das células da bateria. A corrosão afeta principalmente as conexões aparafusadas entre as células. Isso pode ser facilmente evitado garantindo que cada parafuso seja vedado com uma fina camada de graxa especial.
Quando a bateria está carregando, há uma grande possibilidade de spray ácido e gases. Eles podem poluir a atmosfera ao redor da bateria. Portanto, é necessária uma boa ventilação perto do compartimento da bateria.
Esses gases são explosivos, portanto, chamas abertas não devem entrar no espaço onde as baterias de chumbo são carregadas.
Para evitar que a bateria exploda, o que pode causar ferimentos graves ou morte, não insira um termômetro de metal na bateria. Você precisa usar um hidrômetro com um termômetro embutido, projetado para testar baterias.
Vida útil da fonte de alimentação
O desempenho da bateria diminui com o tempo, seja usado ou não, também diminui com ciclos frequentes de carga e descarga. A vida é a quantidade de tempo que uma bateria inativa pode ser armazenada antes de se tornar inutilizável. Geralmente acredita-se que isso seja cerca de 80% de sua capacidade original.
Existem vários fatores que afetam significativamente a vida útil da bateria:
- Vida cíclica. Tempoa vida útil da bateria é determinada principalmente pelos ciclos de uso da bateria. Normalmente 300 a 700 ciclos em uso normal.
- Efeito Profundidade de Descarga (DOD). A renúncia a um desempenho superior resultará em um ciclo de vida mais curto.
- Efeito de temperatura. Este é um fator importante no desempenho da bateria, vida útil, carregamento e controle de tensão. Em temperaturas mais altas, ocorre mais atividade química na bateria do que em temperaturas mais baixas. Para a maioria das baterias, a faixa de temperatura recomendada é de -17 a 35oC.
- Tensão e velocidade de recarga. Todas as baterias de chumbo-ácido liberam hidrogênio da placa negativa e oxigênio da placa positiva durante o carregamento. Uma bateria só pode armazenar uma certa quantidade de eletricidade. Como regra, a bateria é carregada a 90% em 60% do tempo. E 10% da bateria restante é carregada cerca de 40% do tempo total.
Boa duração da bateria é de 500 a 1200 ciclos. O processo de envelhecimento real leva a uma diminuição gradual na capacitância. Quando uma célula atinge uma certa vida útil, ela não para de funcionar repentinamente, esse processo se estende ao longo do tempo, deve ser monitorado para se preparar a tempo para a substituição da bateria.
