Automóvel Sistema de Carga 1ª Edição



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Manutenção da Bateria


Verificação do nível de electrólito – Uma pequena diminuição no nível do electrólito da bateria, temporariamente pode ser considerada normal, devido à evaporação da água. Isso ocorre no processo de carga da bateria, que liberta átomos de hidrogénio e de oxigénio que escapam pelos respiros das tampas.

O nível de electrólito da bateria deve ser verificado periodicamente (a cada 15 dias) e se necessário ser reposto. Para isso, deve-se adicionar somente água destilada, até completar 1,5cm acima das placas, não confundir com a altura dos separadores. Muitas baterias trazem na tampa uma marca do nível correcto do electrólito.



Verificação das densidades do electrólito – As leituras das densidades de cada vaso (elemento) não devem variar mais de 50 unidades g/l entre elas. Se isso acontecer, a bateria deverá ser substituída.

Tabela 2 Variação da densidade do electrólito em função da carga da bateria

Neste teste é utilizado um densímetro com cuidado para não danificar o separador existente entre as placas provocando curto-circuito.

Precauções:


  • Os gases liberados durante o período de carga são explosivos. Nunca se deve aproximar chamas ou permitir faíscas próximas ao local de recarga ou de baterias recentemente carregadas. Também não se deve fumar;

  • O ácido sulfúrico usado nas baterias irrita a pele, olhos, nariz e garganta, causando queimaduras. Deve-se, então, evitar respingos ou contactos com a pele, olhos e roupa.

  • É recomendável utilizar luvas de protecção e óculos de segurança resistentes a ácidos; equipamentos comuns de protecção podem ser danificados;

  • É recomendável, também, ter sempre à mão água e sabão, para casos de respingos acidentais. Numa emergência, deve-se neutralizar a acção do ácido, aplicando sobre a parte atingida uma solução de bicarbonato de sódio ou solução básica (alcalina, fraca).

  • É muito importante evitar a inalação de vapores ácidos;

  • Se os olhos forem atingidos, deve-se lavá-los imediatamente com água corrente, durante cerca de 15 minutos;

  • Em casos gerais mais graves, deve-se recorrer a cuidados médicos.

Geralmente estas regras de segurança são identificadas através de símbolos próprios, utilizados internacionalmente.



Figura 84 Simbologia própria utilizada internacionalmente para identificar as regras de segurança aplicáveis na manutenção de baterias de automóveis ([12])

Manutenção de baterias submetidas a longos períodos de inactividade – As baterias, quando em stocks ou instaladas em veículos sem actividade, requerem cuidados especiais de manutenção a fim de evitar a sua deterioração.

Igualmente, a activação e carga de baterias de stocks e o recarregamento de baterias parcialmente descarregadas devem obedecer rigorosamente às normas recomendadas pelos fabricantes a fim de evitar danos causados por processos inadequados.

Cargas insuficientes ou excessivas, aplicadas pelo sistema de carga do veículo ou por equipamentos de recarga, podem danificar a bateria.

As consequências mais prováveis de carga excessiva são:



  • A forte corrosão das placas positivas;

  • Decomposição da água em gases (hidrogénio e oxigénio), os quais tendem a inibir a acção do material das placas e causar o borbulhar do ácido para fora das células;

  • Aumento da temperatura, a qual acelera as reacções químicas normais e danifica placas, separadores, caixa e composto de vedação;

  • Empenamento acentuado e consequente perfuração dos separadores. Este tipo de dano ocorre frequentemente, quando a bateria é submetida a carga excessiva, logo após um período de descarga;

  • Transbordo da solução, causado por aplicação de um valor de carga excessivo.

As consequências mais prováveis de carga insuficiente são:

  • Aumento da densidade do sulfato nas placas, prejudicando as reacções electroquímicas, durante a carga da bateria;

  • Em baterias mantidas parcialmente descarregadas por períodos prolongados, pode ocorrer a formação de partículas de sulfato de chumbo sobre os separadores, provocando curto-circuitos temporários entre as placas negativas e positivas.

Nota: Alguns defeitos atribuídos à bateria podem ser ocasionados por outros componentes do sistema. Assim, possíveis falhas da bateria devem ser pesquisadas cuidadosamente, não só para evitar a indevida substituição de baterias em condições normais de funcionamento, como para evitar trabalhos desnecessários para a eliminação de falhas cuja origem se localiza em outras áreas e que poderia vir a inutilizar a bateria.

Peso específico do electrólito (densidade) – Deve-se verificar o nível do electrólito em cada elemento. Para que seja conseguida uma indicação fiel do valor de densidade do electrólito devem-se observar os seguintes cuidados:

  • Nunca retirar electrólito de um elemento cujo nível tenha sido recentemente completado, sem que a bateria tenha sido carregada;

  • Nunca efectuar a verificação do peso específico em baterias submetidas recentemente a um regime alto de descarga (tentativas de arranque do motor prolongadas, por exemplo), nem a um regime alto de carga;

  • Nunca transferir electrólito de um elemento para outro;

  • Quando for necessário completar o nível de algum elemento, adicionar unicamente água destilada, aplicando, a seguir, à bateria, uma carga lenta.

  • Verificar a densidade do electrólito e comparar as leituras obtidas, com as da tabela 1 página 26;

  • Calcular a diferença entre o valor máximo e mínimo, obtidos: se inferior a 40 g/l, a bateria deve ser submetida a carga lenta - até que o peso específico atinja 1250 g/l.

Processo de recarga de uma bateria - Antes de submeter a bateria à recarga, deve-se ter em linha de conta alguns cuidados:

  • Verificar o nível do electrólito, completando-o, se necessário, até aproximadamente 1,5cm acima das placas.

  • Ligar os terminais do carregador aos da bateria. As ligações dos equipamentos de teste do sistema eléctrico e baterias devem ser feitas de acordo com as instruções do fabricante do aparelho.

  • Seleccionar o tipo de carga no carregador. Neste instante, a voltagem sobre os terminais da bateria não poderá ultrapassar 14,5V. Valores superiores a 14,5V indicam defeito interno na bateria.



Figura 85 Recarga de uma bateria ([10])

Mantenha as tampas dos elementos removidas durante o processo de carga pois há liberação de oxigénio e de hidrogénio da solução. Mesmo depois de finda a carga, a célula pode acumular hidrogénio, que fica retido no elemento. O hidrogénio, dentro de certa concentração na atmosfera, torna-se altamente explosivo. Por isso, evite realizar esse processo de carga perto de locais que possam ter fogo ou faíscas.



Recarga em paralelo das baterias – Quando são recarregadas mais que uma bateria em paralelo, a tensão fornecida pelo carregador mantém-se ligeiramente superior à tensão de uma única bateria, não podendo ultrapassar 14,5V.

O circuito paralelo consiste na ligação de bornes com a mesma polaridade.





Figura 86 Operação de carga de mais do que uma bateria em paralelo([10])

A corrente total do circuito será a soma da corrente que cada bateria receberá do carregador. Caso uma bateria esteja danificada, a corrente desta irá distribuir-se entre as outras, podendo provocar um excesso de carga; por este motivo, é preferível que a recarga seja aplicada através de um circuito em série.



Recarga em série das baterias – Numa recarga em série, a corrente fornecida a todas as baterias é igual, podendo ser calibrada no carregador.

As ligações devem ser executadas de forma a unir o pólo negativo da primeira bateria, ao positivo da segunda e assim sucessivamente. A garra positiva do carregador deve ser ligada ao borne positivo da primeira bateria; a garra negativa do carregador deve ser ligada ao borne negativo da última bateria.

A tensão fornecida por este tipo de carregador deve ser ligeiramente maior que a soma das tensões das baterias sob carga. Por exemplo: para recarga de 3 baterias em série Vs = 36V.



Figura 87 Operação de recarga de mais do que uma bateria em serie ([10])

Deve-se efectuar, periodicamente, uma inspecção visual da bateria verificando:



  • A fixação ao suporte: a bateria não deve estar mal fixa no suporte, para evitar danos às placas, por vibração, nem excessivamente apertada;

  • Os cabos: verificar a corrosão e desgaste do isolamento;

  • As conexões: verificar a corrosão e limpeza; as partes corroídas - bornes, terminais, cabos, etc. - Devem ser limpas com uma mistura de água + bicarbonato de sódio ou água + amoníaco e uma escova de cerdas duras;

  • Nunca raspar a camada de chumbo dos terminais ou dos cabos;

  • O nível do electrólito deve ser mantido 1,5cm acima das placas.

  • Atentar para vestígios de corrosão no suporte; esta característica pode indicar que o electrólito foi derramado e, caso não reposto prontamente, pode ter provocado a sulfatação das placas, aumentando a taxa de descarga da bateria;

  • Verificar a existência de trincas, quebras e deformações na caixa; sujidade em excesso na tampa pode provocar a descarga da bateria;

  • Verificar a existência de quebras nas tampas dos elementos, trincas e obstrução dos tubos de respiro;

  • Verificar a limpeza, pois a taxa de descarga pode ser superior à normal, se uma quantidade considerável de electrólito for derramada ou se a parte superior da bateria não estiver completamente limpa. É importante que a bateria seja mantida limpa.

O tempo máximo de vida útil de uma bateria somente é atingido quando forem tomados os necessários cuidados para a sua manutenção e realizadas as inspecções periódicas recomendadas.

A capacidade de carga de uma bateria não deve ser excedida por sobrecarga excessiva e constante, devendo ser observados os requisitos de carga.

A água é um dos elementos essenciais de uma bateria e o único componente que se consome, em decorrência das condições de carga. O nível recomendado do electrólito deve ser mantido correctamente, para que a sua máxima vida útil seja atingida.

Para a correcta manutenção de uma bateria, deve-se seguir os seguintes passos:



  • Verificar o nível do electrólito, à temperatura normal de funcionamento, não permitindo que fique abaixo das placas, o que acarretaria uma alta concentração do ácido, danificando os separadores e debilitando as placas, além de as expor a um rápido processo de sulfatação, que comprometeria a sua durabilidade;

  • Para um eficiente desempenho, as placas devem ser mantidas completamente cobertas pelo electrólito. O nível correcto do electrólito é de 1 a 1,5cm acima das placas;

  • Ao reabastecer os elementos da bateria, usar somente água destilada; não usar água de chuva ou de nascente;

  • Conservar a bateria com pelo menos 3/4 de sua carga, evitando, assim, que as placas se sulfatizem e percam a eficiência;

  • Evitar sobrecargas: carga excessiva provoca super aquecimento nos terminais, expandindo as placas positivas, podendo ocorrer empenamento ou, até mesmo, quebra. A sobrecarga pode causar, também, distorção da cabeça e deslocamento do composto vedador;

  • A carga rápida causa um aquecimento repentino na bateria: assim sendo, não se deve permitir que temperaturas superiores a 50ºC sejam atingidas, o que poderia danificá-la.

  • Como medida de segurança, alguns equipamentos de carga incorporam um termóstato que desliga a carga rápida automaticamente, quando a temperatura do electrólito alcança 50ºC. O controlo com termóstato assegura a carga máxima, no menor tempo possível;



  • Nunca se deve adicionar ácido sulfúrico ao electrólito de um elemento, quando o nível estiver abaixo do normal, por derramamento. O electrólito usado no reabastecimento deve ter o mesmo peso específico do existente;

  • Nunca retirar o electrólito de um elemento cujo nível tenha sido recentemente completado com água, não tendo, ainda, a bateria sido recarregada;

  • Não efectuar a verificação do peso específico em baterias submetidas a um regime alto de descarga – tentativas de arranque, por exemplo;

  • Nunca transferir electrólito de um elemento para outro.

Para verificar se está ocorrendo fuga de corrente de uma bateria, deve-se:

  • Observar se há depósito de electrólito sobre a bateria, sujidade e substâncias estranhas, pois acarretam uma descarga contínua;

  • Medir a voltagem entre o pólo negativo e a carcaça da bateria com um voltímetro equipado com pontas de prova tipo "BCP" ou de aço inoxidável, ajustado à escala de leitura de tensão mais baixa possível,

  • Manter a ponta de prova negativa em contacto com o pólo negativo e mover a positiva através da superfície isolada da bateria, sem tocar nos terminais das células ou pólo positivo.

Nota:

Se obtiver leituras inferiores a 0,5V – A caixa da bateria está em boas condições, necessitando apenas de limpeza.

Se obtiver leituras superiores a 0,5V – Limpe a superfície da bateria com uma solução de amónia ou bicarbonato de sódio, e depois com água. Seque-a, a seguir, e repita o teste.



Figura 88 Verificação da existência de fuga de corrente de uma bateria ([10])

  1. Perspectivas de Futuro


Actualmente os sistemas eléctricos automóveis estão a sofrer mudanças acentuadas devido a vários factores: [12]

  • Devido ao aumento do consumo com acessórios,

  • O cada vez maior numero de dispositivos eléctricos a realizar funções antes accionados directamente pelo motor,

  • A incorporação de dispositivos para reduzir o consumo e assistir o condutor,

  • A incorporação de novos dispositivos de segurança,

  • A premente necessidade de reduzir o consumo de combustível e emissão de poluentes.

  • Todos estes factores implicam um aumento da potência eléctrica exigida pelo conjunto de todos estes equipamentos eléctricos tendo o sistema eléctrico utilizado nos veículos actuais atingido seu limite.

Mas esta tendência deverá acentuar-se ainda mais à medida que aumentam as demandas por itens de segurança, conforto e principalmente à medida que as exigências legais para diminuição da emissão de poluentes se tornam mais rígidas. A diminuição da emissão de poluentes está intimamente ligada à economia de combustível e esta depende da introdução de novas tecnologias, todas dependentes de energia eléctrica.
    1. Sistema Eléctrico 42V


Embora a maioria dos usuários conheça o actual sistema eléctrico dos veículos pela tensão da bateria que utiliza, que é de 12 volts, o sistema é, na verdade, de 14 volts. Os problemas surgem quando se observa que o limite prático deste sistema de 14 volts situa-se ao redor de 3 kW. Acima desse valor, esgota-se a capacidade do velho alternador tipo Lundell e os cabos eléctricos tornam-se muito grossos, de difícil manuseamento e impraticáveis nos reduzidos espaços disponíveis no interior do automóvel.

Para fazer face e estes problemas e conseguir dar respostas as cada vês maiores demandas de energia por parte do sistema eléctrica, tem se pensado na possibilidade do sistema alimentado a 42V, ”Sistema Eléctrico 42V ou Powernet.

A tensão de 42 volts é exactamente o triplo da tensão do sistema actual. Isto significa uma disponibilidade potencial de até 9 kW, suficiente para atender a todas as demandas das tecnologias disponíveis ou em fase de pesquisas. A bateria deverá seguir o mesmo princípio, passando para 36 volts.

A tecnologia 42V permitirá a substituição de sistemas mecânico-hidráulicos, como direcção, ar-condicionado e freios, por sistemas eléctricos, mais eficientes. O alternador e o motor de arranque serão substituídos por um único componente, capaz, além de gerar energia, de prover torque suficiente para mover o veículo. Será a viabilização definitiva dos veículos híbridos. Será possível também a adopção de um sistema de liga/desliga automático do motor, sempre que o veículo parar, economizando combustível e diminuindo a emissão de poluentes.

A tarefa é grandiosa. Afinal, a tecnologia 42V irá implicar mudanças radicais da forma como se produzirão automóveis. Num intervalo de poucos anos, será necessário adaptar milhões de peças, fabricados em inúmeras plantas espalhadas ao redor do mundo. Componentes totalmente novos estão em fase de fabrico e testes. Outros ainda terão que ser criados, a partir de conceitos já definidos, mas cujas técnicas de produção ainda estão na fase de desenvolvimento.

O conhecimento e a tecnologia são as chaves para se participar desse processo, e farão a diferença entre os fornecedores cujos produtos se tornarão obsoletos, e aqueles que se adaptarão às mudanças e ganharão mercado. [13]


    1. Alternogerador


O alternogerador já é considerado a principal inovação tecnológica da indústria automobilística nos últimos anos. É um novo sistema conhecido como alternoarranque, que reúne motor de arranque e alternador numa só peça.

O desenvolvimento do sistema, autêntico ovo de Colombo, formado pela combinação daquelas duas peças numa só, é atribuído à Valeo, grupo industrial francês dedicado à concepção, fabricação e vendas de componentes, sistemas integrados, módulos e serviços para automóveis e veículos comerciais [14].

O alternoarranque viabilizou ainda o sistema liga-desliga ou start-stop, como no Citroen C3, no qual o motor desliga quando o veículo pára e, com a utilização dos sensores nos pedais do acelerador e do travão, e no câmbio, faz com que funcione novamente no momento em que o condutor tira o pé do travão, pisa no acelerador ou engata uma marcha. Quando o veículo estiver parado, todo o sistema eléctrico funciona normalmente com a energia da bateria.


Figura 89 Alternogerador e respectiva unidade de controlado [17].

O alternoarranque não exige mudanças significativas no motor. O sistema eléctrico convencional do automóvel é constituído basicamente do alternador, que gera a corrente, e o motor de arranque, que acciona o volante do motor no momento do arranque. O alternoarranque é um alternador que continua a agir como gerador de corrente mas também funciona como motor de arranque. Ao receber a informação por meio do sensor electrónico de que a partida é accionada, o rotor do alternador gira e, mediante transmissão por polias e corrente dentada, acciona o virabrequim [17].

Com o alternoarranque deixa de existir motor de arranque e mecanismo de engrenamento com a coroa do volante do motor do veículo, além de eliminar quase completamente o tradicional ruído de motor ao ser colocado a funcionar – o que tornou exequível o sistema liga-desliga.

Com este sistema ao parar o veículo no semáforo, o motor também pára por completo. O sistema tem pelo menos duas grandes vantagens: nas cidades grandes, onde se gasta praticamente a metade do tempo parado nos semáforos ou em congestionamentos, o veículo não consumirá combustível e tampouco emitirá poluentes e ruído. A economia de combustível e redução de emissões de dióxido de carbono (CO2) chega a 10% no ciclo urbano.


7. Conclusão


Concluindo, o sistema de carga constitui um elemento essencial num automóvel. Efectivamente, a história automóvel tem vindo a provar que cada vez há mais elementos de natureza eléctrica a seu cargo.

Não será difícil prever que a tendência futura será a substituição progressiva do motor alimentado com combustíveis fósseis por alternativas mais ecológicas e eficientes. Neste leque de alternativas, uma das mais promissoras é sem dúvida a do veículo eléctrico. Esta transição tem vindo a ser feita com o aparecimento dos veículos híbridos, equipados já com os dois motores, em que o eléctrico para além de substituir o sistema de carga convencional também permite circular a velocidades mais baixas.

Na evolução tecnológica, no mundo automóvel, o sistema de carga foi assumindo uma importância sempre crescente. São cada vez mais os dispositivos a consumir energia eléctrica cuja alimentação está dependente deste sistema.

Referências Documentais


[1] S.T.C.P., Motor de carro eléctrico (fotografia tirada pelo autor), Museu do Carro Eléctrico, Porto, Portugal, 1996. 

[2] A. Tranter, Manual de Electricidade das Motos, Edições CETOP, Portugal, 1995. 

[3] Softkey Multimedia Inc., AutoWorks, Automotive CD-ROM, 1995. 

[4] Autoshop Online, http://www.autoshop-online.com/auto101.html, EUA, 1997.

[5] H. M. Chollet, Mecânicos de Automóveis - O Motor e Seus Acessórios, Hemus Editora, Brasil, 1996. 

[6] Miguel de Castro, Manual do Alternador, Bateria e Motor de Arranque, Plátano Edições Técnicas, Portugal, 1991. 

[7] Autosite, http://www.autosite.com/garage/subsys/bachar02.html, EUA, 1997.

[8] FIAT Auto Portuguesa, Electricidade Automóvel, Formação Assistencial, Portugal, 1996.

[9] General Motors, http://www.gmev.com/evsite/go/specs.htm, EUA, 1997.

[10] Trip Adler, Jared Friedman, Tikhon Bernstam , http://www.scribd.com , EUA, 2008

[11] Escola SENAI, http://www.sp.senai.br/bdifusor/AUTO, Portugal, 2008

[12] Oficina o cia, http://www.oficinaecia.com.br/bibliadocarro, Portugal, 2008

[13] Prof. Eduardo Medeiros, Prof. Horacio Duarte, Introdução à tecnologia automotiva, http://www.demec.ufmg.br/port/d_online/diario/Ema141, Portugal, 2008

[14] Revista Webmotors, http://www.webmotors.com, Portugal, 2008

[15] Dr. Ing. K. G. Burger, Electricidad y electrónica del outomóvil - Alternadores, Robert Basch GmbH, Portugal, 2000

[16] Dr. Ing. K. G. Burger, Electricidad y electrónica del outomóvil - Baterias, Robert Basch GmbH, Portugal, 2000



[17] Bosch, http://www.autoaftermarketnews.com/produtos.php?cat=19&marca=80, nl.,n Portugal, 2008

 - do autor

 - disponível no ISEP



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