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Tipos de Bateria e a Célula Chumbo-Ácido
A célula chumbo-ácido e os tipos de bateria de aeronave
IAC-MB8 (parte 8) · FAA-H-8083-31B, cap. 9
Prof. Fabriciu Alarcão Veiga Benini
Professor de Ensino Básico, Técnico e Tecnológico · Área Aeronáutica
Engenheiro Eletricista · Mestre em Sistemas Dinâmicos · Doutor em Telecomunicações
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA SÃO PAULO
Campus São Carlos · Técnico em Manutenção de Aeronáutica em Célula
Baterias de aeronaves · abertura
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Tipos de bateria e a célula chumbo-ácido

A reserva a bordo · definição
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O que é uma bateria de acumuladores

  • A bateria de acumuladores armazena energia química e a converte em energia elétrica quando necessário.
  • Ela é feita de células — a célula é a unidade básica, com eletrodos e eletrólito.
A reserva a bordo · série de células
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Da célula à bateria

  • Uma bateria reúne várias células ligadas em série — a tensão da bateria é a soma das tensões das células.
  • Por isso a tensão se mede por célula: o piso de 1,67 V/célula só faz sentido sabendo quantas células a bateria tem. Lembre: a tensão nominal de cada célula é 2 V; o piso de descarga (1,67 V) é 83% desse valor.
  • Na prática, some as células em série: 6 células × 2 V = 12 V e 12 células × 2 V = 24 V.
A reserva a bordo · recarga
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Recarregável, não descartável

  • Diferente de uma pilha descartável, a bateria de acumuladores é recarregável.
  • A energia pode ser reposta por meio de um carregador externo.
A reserva a bordo · função
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A função na aeronave

  • A função da bateria é fornecer energia elétrica quando o gerador ou alternador não está operando.
  • Nessa condição ela é a fonte de reserva da aeronave.
A reserva a bordo · quando
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Quando a bateria assume

  • Situações em que a bateria entra em ação: partida dos motores, falha do gerador em voo e emergências.
Vocabulário · termos de base
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Vocabulário essencial

  • Eletrodo — placa de chumbo imersa no eletrólito, onde ocorre a reação química que gera a corrente.
  • Eletrólito — solução de água com ácido sulfúrico que conduz os íons entre os eletrodos.
  • Célula — unidade básica da bateria, formada por um par de eletrodos dentro do eletrólito.
  • Acumulador — bateria que pode ser recarregada, porque a reação química é reversível.
  • Densidade — massa específica do eletrólito, usada como indicador do estado de carga.
Três famílias · classificação
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Como se classificam os tipos

  • As baterias de aeronave classificam-se pelo material dos eletrodos e do eletrólito.
  • Três tipos principais: chumbo-ácido, níquel-cádmio (NiCd) e VRLA.
Três famílias · chumbo-ácido
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Bateria chumbo-ácido

  • A bateria chumbo-ácido usa placas de chumbo em um eletrólito de ácido sulfúrico.
Bateria chumbo-acido instalada

Figura 9-32 — Bateria chumbo-ácido instalada no compartimento: observe a caixa, os terminais de ligação e o chicote que sai para os equipamentos.

Três famílias · NiCd
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Bateria níquel-cádmio (NiCd)

  • A bateria de níquel-cádmio (NiCd) usa eletrodos de níquel e cádmio em eletrólito de hidróxido de potássio.
Três famílias · VRLA
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Bateria VRLA

  • A bateria VRLA é selada e não requer manutenção de eletrólito.
  • Possui uma válvula de alívio de pressão que regula a pressão interna.
Três famílias · comparação
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Comparação rápida dos três tipos

  • Chumbo-ácido — 2 V por célula, eletrólito líquido de ácido sulfúrico; barata e de grande capacidade, usada como reserva principal da aeronave.
  • Níquel-cádmio (NiCd) — 1,2 V por célula, eletrólito alcalino; longa vida e boa resistência a descargas profundas, usada em serviços auxiliares e partida.
  • VRLA — 2 V por célula (chumbo-ácido selada), eletrólito imobilizado; não precisa repor água e não vaza, usada onde não há ventilação.
  • Vantagens: o chumbo-ácido é robusto e barato; o NiCd suporta mais ciclos; o VRLA exige menos manutenção.
  • Aplicação típica: chumbo-ácido e VRLA como reserva de emergência; NiCd em partida e emergência.
Capacidade · a unidade
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Capacidade em ampere-horas

  • A capacidade de uma bateria é medida em ampere-horas (Ah).
  • Um ampere-hora é a carga transportada por uma corrente de um ampere durante uma hora.
Capacidade · o que significa
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O que é um ampere-hora

  • Um ampere-hora é carga, não corrente: é o produto da corrente pelo tempo.
  • A mesma carga pode ser entregue em ritmos diferentes — mais corrente em menos tempo, ou menos corrente em mais tempo.
Capacidade · o exemplo
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O ampere-hora na prática

  • Uma bateria de 24 Ah pode fornecer 24 A durante uma hora — ou 1 A durante 24 horas.
  • É o mesmo total de carga, distribuído em ritmos diferentes.
Capacidade · do que depende
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Do que depende a capacidade

  • A capacidade depende do tamanho e número de placas, da quantidade de eletrólito e da taxa de descarga.
Capacidade · o efeito da taxa
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Descargas rápidas rendem menos

  • Quanto maior a corrente de descarga, menor a capacidade efetiva (efeito Peukert).
  • Uma bateria de 24 Ah pode não fornecer 12 A durante duas horas.
Ratings · one-hour e o piso
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One-hour rate e o piso de 1,67 V

  • O one-hour rate é a capacidade medida na descarga de uma hora.
  • A descarga vai até um mínimo de 1,67 V por célula.
Ratings · emergência
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Emergency rate

  • O emergency rate é a capacidade medida na descarga de 30 minutos.
  • Serve para dimensionar a bateria quando ela deve fornecer energia por um curto período, até o gerador ser restabelecido ou a aeronave pousar.
Ratings · resumo
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Resumo dos ratings

  • One-hour rate: descarga de 1 h até 1,67 V por célula.
  • Emergency rate: descarga de 30 min.
Guarda e separação · chumbo-ácido
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Como guardar a chumbo-ácido

  • Baterias chumbo-ácido devem ser armazenadas em local fresco, seco e bem ventilado.
  • Devem ser mantidas carregadas durante o armazenamento.
Guarda e separação · calor
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Temperatura e autodescarga

  • Temperaturas elevadas aceleram a autodescarga e reduzem a vida útil.
Guarda e separação · NiCd
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Como guardar a NiCd

  • As baterias NiCd também devem ser guardadas em local fresco e seco.
  • São menos afetadas pela descarga profunda e podem ser guardadas descarregadas por períodos mais longos.
Guarda e separação · a regra
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Por que separar as baterias

  • Baterias de tipos diferentes não devem ser armazenadas ou instaladas juntas.
  • Motivo: elas têm requisitos de carga diferentes.
Guarda e separação · a mistura
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O risco da mistura

  • Misturar baterias chumbo-ácido e NiCd no mesmo sistema pode resultar em sobrecarga ou subcarga de uma delas.
A célula por dentro · constituição
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A célula: dois eletrodos e um eletrólito

  • A célula chumbo-ácido é composta por dois eletrodos (placas) e um eletrólito.
  • Uma placa é positiva; a outra, negativa.
Elemento simples de bateria

Figura 6-103 — Elemento simples de bateria: dois eletrodos imersos no eletrólito.

A célula por dentro · placa positiva
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A placa positiva

  • As placas positivas são feitas de peróxido de chumbo (PbO₂).
A célula por dentro · placa negativa
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A placa negativa

  • As placas negativas são feitas de chumbo metálico esponjoso (Pb).
A célula por dentro · eletrólito
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O eletrólito

  • O eletrólito é uma solução de ácido sulfúrico (H₂SO₄) em água.
Como funciona · as reações
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Funcionamento: reações reversíveis

  • O funcionamento baseia-se em reações químicas reversíveis entre as placas e o eletrólito.
  • Na descarga, o ácido sulfúrico é consumido e forma-se sulfato de chumbo nas placas.
  • Na carga, o processo se inverte: o sulfato de chumbo é decomposto e o ácido sulfúrico é reformado.
Como funciona · a equação
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A equação da descarga e da carga

  • Descarga: o peróxido de chumbo e o chumbo reagem com o ácido sulfúrico e formam sulfato de chumbo e água.
  • Carga: o processo inverso devolve o peróxido de chumbo, o chumbo esponjoso e o ácido sulfúrico.
  • A equação é apresentada na forma simplificada — não é transcrição literal.
Como funciona · descarga
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Descarga: o ácido circula

  • Na descarga, o ácido sulfúrico reage com as duas placas — a positiva (PbO₂) e a negativa (Pb).
  • Formam-se sulfato de chumbo (PbSO₄) nas placas e água (2H₂O).
  • A água formada dilui o ácido: a concentração de ácido sulfúrico diminui e a densidade cai.
  • A tensão da célula cai até o piso de 1,67 V por célula no one-hour rate.
Como funciona · carga
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Carga: o ácido volta

  • Na carga, uma corrente externa decompõe o sulfato de chumbo.
  • Volta o peróxido de chumbo (placa +) e o chumbo esponjoso (placa −).
  • O ácido sulfúrico é reformado e a densidade aumenta.
  • A tensão da célula sobe até o ponto de corte do carregador.
Como funciona · densidade
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A densidade revela a carga

  • A densidade do eletrólito é um indicador direto do estado de carga da bateria.
  • Quanto maior a densidade, maior a concentração de ácido sulfúrico — e maior a carga.
  • Essa grandeza é chamada de densidade relativa (specific gravity).
Ventilação · o motivo
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Por que ventilar

  • Na carga e na descarga, a chumbo-ácido produz gases: hidrogênio e oxigênio.
  • A ventilação é essencial para remover esses gases.
Ventilação · o perigo
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O hidrogênio é inflamável

  • O hidrogênio é altamente inflamável e pode formar uma mistura explosiva com o ar.
  • Daí o risco de acúmulo de hidrogênio no compartimento da bateria.
Ventilação · o sistema
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O sistema de ventilação

  • O sistema de ventilação consiste em uma entrada de ar fresco e uma saída para os gases produzidos.
Grupo de placas e bujoes de respiro

Figura 6-105 — Grupo de placas e os bujões (vent) de respiro do elemento.

Ventilação · o percurso
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O percurso do ar

  • O ar entra pelo compartimento, passa por cima das células e sai pelo tubo de ventilação.
  • Sai levando o hidrogênio consigo.
Ventilação · a saída
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Onde a saída não pode dar

  • O tubo de ventilação descarrega os gases para o exterior da aeronave.
  • Não pode descarregar dentro: o hidrogênio liberado na carga é inflamável e se acumula em espaço fechado.
Ventilação · o bicarbonato
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O reservatório de bicarbonato

  • O eletrólito da chumbo-ácido é uma solução ácida que pode vazar ou respingar.
  • O bicarbonato de sódio (NaHCO₃) neutraliza derramamentos de eletrólito ácido.
  • Ele evita corrosão da estrutura e lesões ao pessoal de manutenção.
Ventilação · a neutralização
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Como o bicarbonato age

  • O bicarbonato de sódio é aplicado sobre o eletrólito derramado; a reação ácido + base leva a solução ao neutro.
  • Neutralizado, o resíduo deixa de corroer a estrutura e de queimar a pele do mecânico.
Fechamento · o todo
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Síntese: a bateria de reserva

  • A bateria de acumuladores é a fonte de reserva da aeronave: ela assume quando o gerador ou alternador não está operando.
Fechamento · os tipos
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Os três tipos, em uma olhada

  • Chumbo-ácido, níquel-cádmio (NiCd) e VRLA — cada um com requisitos próprios de carga e armazenamento.
Fechamento · a chumbo-ácido
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A chumbo-ácido, em uma olhada

  • Reação reversível entre placas de peróxido de chumbo e chumbo esponjoso em eletrólito de ácido sulfúrico.
  • Na descarga forma-se sulfato de chumbo e água, e a densidade cai; na carga o ácido é reformado e a densidade sobe.
Fechamento · manutenção da bateria
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Pontos de atenção na manutenção

  • Verificar a densidade do eletrólito com o densímetro: ela cai quando a bateria descarrega e sobe quando carrega.
  • Completar o nível apenas com água destilada, nunca com água comum nem com ácido, para não contaminar o eletrólito.
  • Manter os terminais limpos e bem apertados: sujeira e oxidação aumentam a resistência e a queda de tensão.
  • Conferir a tensão por célula durante a carga: uma célula fraca ou desigual encurta a vida de todo o conjunto.
  • Trabalhar em local ventilado: a carga libera hidrogênio, que é inflamável.
  • Evitar descargas profundas e longos períodos descarregada, que sulfatam as placas.
Fechamento · a segurança
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Operar com segurança

  • Ventilação: os gases produzidos na carga e na descarga precisam ser removidos continuamente.
  • Derramamento: o eletrólito ácido é neutralizado com bicarbonato de sódio.
  • Separação: baterias de tipos diferentes não se guardam nem se instalam juntas.
Glossário
Glossário

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Verificação
Exercícios

Verificação de Aprendizado