domingo, 12 de junho de 2011

Teorema das Malhas

 MÉTODO DAS MALHAS, SUPERPOSIÇÃO, THEVENIN e NORTON


 I.        CIRCUITOS EM SÉRIE – DIVISOR DE TENSÃO

Uma tensão provoca o deslocamento dos elétrons através de uma resistência, parte da f.e.m. disponível é gasta. Essa perda de f.e.m. é chamada de queda de tensão na resistência. As tensões V1, V2, V3, determinadas no circuito abaixo, são conhecidas como quedas de tensão. O seu efeito é de reduzir a tensão disponível a ser aplicado aos demais componentes do circuito. A soma das quedas de tensão em qualquer circuito série é sempre igual à tensão aplicada ao circuito: V T = V1 + V2 + V3


      
 




 

      
 
Ou seja, a tensão total aplicada ao circuito em série é igual a soma das tensões nos terminais de cada resistência do circuito, ou:    V T = V1 + V2 + V3

Embora as equações acima tenham sido aplicadas a circuitos que contêm 3 (três) resistências, elas também se aplicam a qualquer número, isto é:

RT = R1 + R2 + R3 + . . . + RN      e     V T = V1 + V2 + V3+ . . . + VN

A Lei de Ohm pode ser aplicada ao circuito todo, ou em partes separadas de um circuito em série. Quando ela for aplicada a certa parte de um circuito, a tensão através dessa parte é igual a corrente dessa parte multiplicada pela resistência.

Ou seja, para o circuito acima, se quisermos achar a tensão V1 que passa pela resistência R1, que é conhecida, e sabendo o valor de I, teremos que: V1 = I x R1                  
O mesmo para     V2 = I x R3              e       V3 = I x R3

Exercícios: Gussow, Eletricidade Básica (Pg.67)


  II.    CIRCUITOS EM PARALELO – DIVISOR DE CORRENTE
 
Através dos diversos ramos de um circuito em paralelo, a corrente se divide pelos diversos caminhos em paralelo. E ela se divide em proporções inversas, determinadas pelas resistências relativas dos ramos individuais. Assim, quanto menor a resistência de qualquer ramo em relação às resistências dos outros ramos no mesmo circuito em paralelo, maior a parte da corrente total que será observada no mesmo.
Ou melhor, em um circuito em paralelo, os ramos com resistências baixas solicitam mais corrente do que os ramos com resistências altas, porque um pequeno valor de resistência oferece menor oposição à corrente.

Os resistores R1, R2 e R3 estão em paralelo entre si e com a bateria. Cada percurso paralelo é então um ramo ou malha com a sua própria corrente. Quando a corrente IT sai da fonte de tensão V, uma parte I1 da corrente IT flui através de R1, uma outra parte I2 flui através de R2, e a parte restante I3 passa através de R3. As correntes, I1, I2 e I3 nos ramos podem ser diferentes. Entretanto, se for inserido um voltímetro através de R1, R2 e R3, as respectivas tensões V1, V2 e V3 serão iguais. 

V= V1= V2 = V3

A corrente total IT é igual à soma das correntes em todos os ramos:  
                              IT = I1+ I2 + I3

Exercícios: Gussow, Pg. 62










     I.    LEIS DE KIRCHHOFF                       Exercícios: Gussow,  Pg.70)

1ª LEI DE KIRCHHOFF (LKC)

Num circuito em série, a corrente que entra no mesmo é exatamente igual à que o deixa. Esta afirmação deve ser verdadeira quer o circuito seja do tipo série ou em paralelo, ou ainda uma combinação entre ambos.

Assim, a 1ª Lei de Kirchhoff é verdadeira para todos os circuitos. Contudo, ela não se refere ao circuito como um todo, e sim apenas os nós individuais, onde se dá a combinação de correntes no circuito. Ela afirma:

Em um nó (junção) qualquer de um circuito elétrico, a soma de todas as correntes que chegam é sempre igual à soma de todas as correntes que saem.

Suponha um circuito, parte do qual consiste de um nó de 5 (cinco) condutores, e que há corrente nos 5 (cinco) circuitos, nos sentidos indicados na figura abaixo:

I1 + I2 = I3 + I4 + I5

As correntes I1 e I2 são fluxos de elétrons para o ponto P. Portanto, o número de elétrons que deixam o ponto P deve ser igual ao número de elétrons que chegam no mesmo ponto.

Detalhe importante é a indicação dos sentidos das correntes. Desde que seja observada a mesma convenção, não importa que o sentido adotado seja o convencional ou o eletrônico. Neste caso, as correntes que se dirigem para o nó são positivas, e as que dela se afastam são negativas.

I1 + I2 - I3 - I4 - I5  = 0


Para usar a 1ª Lei de Kirchhoff em um circuito, a regra é:
:  Desenhar o circuito;
:  Indicar no circuito, o sentido da corrente através de cada resistência;
:  Determinar as correntes que chegam e que saem, de cada nó, indicando-as no circuito.

O valor e o sentido de cada corrente desconhecida poderão ser determinados com esta Lei.

Exercício 1) Encontre, no circuito abaixo, o sentido e o valor de I1.     Exercícios: Gussow,  Pg. 140

Determina-se primeiro o sentido da corrente desconhecida, adicionando-se todas as correntes conhecidas que se dirigem para o nó e todas que dela se afastam, comparando a seguir os dois resultados. Neste caso, a soma das correntes que se afastam do nó (I3 = 6A mais I4 = 3A mais      I5 =2A, dando um total de 11A) é maior do que o valor da corrente conhecida (I2 = 4A) que se dirige para o nó.

Conclui-se que a corrente desconhecida (I1), também deve estar se dirigindo para o nó, ou não poderia existir equilíbrio entre os fluxos de elétrons no nó. Seu valor pode ser determinado, aplicando-se os valores conhecidos na equação de Kirchhoff,     I+ I2 = I3 + I4+ I5

Portanto,  I1 + 4A = 6A + 3A + 2A,      logo: I1 = 7A

Também usando I1 + I2 - I3 - I4 – I5 = 0  \
I1 + 4A – 6A – 3A – 2A= 0,      logo: I1 = 7A

Consideremos agora um exemplo um pouco mais complexo, para exercitarmos o uso da Lei de Kirchhoff, para determinação dos valores e dos sentidos das correntes desconhecidas em um circuito.

Exercício 2) Suponha um circuito formado por 7 (sete) resistores, ligados de acordo com a figura abaixo. Ache as correntes desconhecidas em todas os nós onde apenas uma corrente for desconhecida, usando mais tarde estes novos valores para achar os desconhecidos em outros nós.

1.    Há apenas uma corrente desconhecida no nó A e D, comece por A:
ü Achando I1:
Das três correntes no nó A: I1, I2 e I3, o sentido das correntes I2 e I3 são conhecidas, se afastam do nó. Logo, I1 deve-se dirigir-se para o nó, e o seu valor deve ser igual à soma de I2 e I3.
Logo: I1 = I2 + I3 \I1 = 7A + 3A \   I1 = 10A

ü Achando I4:
Em C, 2 correntes : I2 e I5 são conhecidas e somente I4 é desconhecida. Como I2 flui para C e é maior que I5, que se afasta de C, a terceira corrente I4 deve se afastar de C. Como a corrente que entra é igual à que sai.
Então: I2 = I4 + I5 \7A = I4 + 5A \   I4 = 2A

ü Achando I6:
Agora, o valor e o sentido de I4 são conhecidos, e somente I6 é desconhecida no nó B. I3 e I4 dirigem-se para B, logo a corrente restante I6, deve se afastar de B.
Logo: I6 = I3 + I4 \I6 = 3 A + 2 A \    I6 = 5A

ü Achando I7:
Com I6 conhecida, apenas I7 permanece desconhecida no nó D. Como I5 e I6 fluem para o nó D, a corrente I7 deve se afastar de D, e é igual:
I7 = I5 + I6 \ I7 = 5 A + 5 A \     I7 = 10 A


2.    Agora se conhece todas as correntes do circuito e os seus sentidos através dos resistores.

Exercícios: Schaum Pg 140 – 7.4 a e b



POLARIDADES E QUEDAS DE TENSÃO

Quando há uma queda de tensão através de uma resistência, uma extremidade deve ser mais positiva ou mais negativa do que a outra. A polaridade da queda de tensão é determinada pelo sentido da corrente convencional, isto é, de um potencial positivo para um potencial mais negativo. O sentido da corrente através de R1 é do ponto A – B. Portanto, a extremidade de R1 ligada ao ponto A possui um potencial mais positivo do que o ponto B. Outra forma de se visualizar a polaridade entre quaisquer dois pontos é a seguinte:
ü  O ponto mais próximo do terminal positivo da fonte de tensão é mais positivo;


ü  O ponto mais próximo do terminal negativo da tensão aplicada é mais negativo.


Conseqüentemente o ponto A é mais positivo do que o B, enquanto D é mais negativo do que C.



Exercícios: Eletricidade Básica Pg.38 – Schaum Pg.69

2ª LEI DE KIRCHHOFF (LKT)

Esta é a lei de Kirchhoff  para a tensão, ou a lei das malhas, que afirma que a tensão aplicada a um circuito fechado é igual à soma das quedas de tensão naquele circuito, visto no circuito em série da seguinte forma:

TENSÃO APLICADA = SOMA DAS QUEDAS DE TENSÃO

VA = V1 + V2 + V3

Outra forma de se enunciar esta lei é: a soma algébrica das subidas ou aumentos das quedas de tensão deve ser igual a zero. Uma fonte de tensão (f.e.m.) é considerada um aumento de tensão, uma tensão através de um resistor consiste em uma queda de tensão. Para facilitar sua identificação, geralmente usam-se:
ü  índices alfabéticos para indicar fontes de tensão e
ü  índices numéricos para indicar as quedas de tensão
Transpondo os termos da direita, da equação acima, para o lado esquerdo, temos:

TENSÃO APLICADA - SOMA DAS QUEDAS DE TENSÃO = 0

VA - V1 - V2 - V3  = 0
Ao acompanhar as quedas de tensão ao longo de um circuito, comece no terminal negativo da fonte de tensão. O percurso do terminal negativo até o terminal positivo passando pela fonte de tensão correspondente a um aumento de tensão. Continuamos a acompanhar o circuito do terminal positivo passando por todos os resistores e voltamos ao terminal negativo da fonte. Na figura ao lado, se começarmos pelo ponto a, o terminal negativo da bateria, e se percorrermos o circuito abcda, atravessamos VA do – para + e VA = +100V. Se partirmos do ponto b e percorrermos o circuito no sentido oposto badcb, atravessamos VA do + para o – e VA = -100 V. A queda de tensão através de qualquer resistência será negativa (-) se a percorrermos no sentido do + para o – .

Assim, na figura acima, se percorrermos o circuito no sentido abcda,            
      V1 = -50 V, V2 = -30 V, e V3 = -20 V.
Portanto, ao percorrermos o circuito no sentido abcda, teremos:
      VA - V1 - V2 - V3  = 0
      100 – 50 – 30 – 20 =0
      0 = 0

Exercícios......Schaum Pg.152 – 7.6 B e 7.7  -  Eletricidade Pg.56

Observações gerais:
ü  Enquanto não encontrar nenhum elemento do circuito entre vários nós (em uma mesma linha), estes nós são coincidentes.
ü  Quando obtiver um resultado negativo ( - ) de corrente, responder assim: “ O sinal negativo ( - ) da corrente significa que o sentido adotado está incorreto, na verdade In está se dirigindo para...”.
ü  Começar sempre pelo terminal – da fonte  para o + da fonte, havendo um aumento de tensão;
ü  Quando há aumento de tensão: de                +,   V  é + positiva;
ü  Quando há queda de tensão: de +              – ,  V é – negativa;





  II.    CORRENTES NAS MALHAS ou LEI DAS MALHAS ou LEI DE KIRCHHOFF (pág.141 Schaum)

As leis de Kirchhoff podem ser simplificadas através de um método que utiliza as correntes nas malhas.
Uma malha é qualquer percurso fechado de um circuito.
Ao se resolver um circuito utilizando as correntes nas malhas, precisamos seguir os seguintes passos:
1º.    Identificar e escolher quais os percursos que formarão as malhas;
2º.    Designar para cada malha a sua corrente: por convenção no sentido horário;
3º.    Aplica-se a Lei de Kirchhoff para a Tensão (LKT) em cada malha;
4º.    As equações resultantes (2 malhas = 2 equações), irão determinar as correntes desconhecidas;
5º.    Pode-se ainda determinar, correntes ou quedas de tensão em quaisquer resistores.

Exercício: No exercício abaixo, iremos calcular as correntes I1 e I2 através do método das Correntes nas Malhas:

1o Passo: Identificar e escolher as malhas, e desenhar as correntes das malhas I1 e I2 no sentido horário.

2o Passo: Indicar a polaridade da tensão através de cada resistor, de acordo com o sentido adotado para a corrente (fluxo convencional: positiva onde a corrente entra).

3o Passo: Aplique a Lei de Kirchhoff para a tensão, å V = 0, ao longo de cada malha. Percorra cada malha no sentido da corrente da malha. Observe que há duas correntes diferentes (I1 e I2) fluindo em sentidos opostos através do mesmo resistor R2, que é comum a ambas as malhas. Por esse motivo aparecem dois conjuntos de polaridades para R2.
Percorra a malha 1 no sentido abcda, obtendo:
Texto explicativo 2: I2 R2  é +, é uma queda de tensão do – para o +.+ VA – I1 R1 – I1 R2 + I2 R2  = 0
+ VA – I1 (R1 + R2) + I2 R2  = 0       x (-1)
        + I1 (R1 + R2) – I2 R2  = VA     Eq. (1)


Texto explicativo 2: I1 R2  é +, é uma queda de tensão do – para o +.


Percorra a malha 2 no sentido adefa, obtendo:
– I2 R2 + I1 R2 – I2 R3 – VB = 0
        + I1 R2 – I2 (R2 + R3)   = VB    Eq. (2)

4o Passo: Calcule I1 e I2 resolvendo as equações (1) e (2) simultaneamente, multiplicando-as por valores que possam eliminar umas das correntes desconhecidas e depois somá-las.
        + I1 (R1 + R2) – I2 R2  = VA     Eq. (1)
        + I1 R2 – I2 (R2 + R3)  = VB    Eq. (2)




5o Passo: Quando as correntes das malhas (I1 e I2) forem conhecidas, calcule todas as quedas de tensão através dos resistores, utilizando a 1ª. Lei de Ohm.

6o Passo: Verifique a solução das correntes de malhas percorrendo a malha abcdefa.
       VA – I1 R1 – I2 R3 – VB = 0                                                                                 Exercícios: Schaum, Pg.143

Exercício: Dados: VA = 58 V, VB = 10 V, R1 = 4Ω, R2  = 3Ω e R3 = 2Ω, calcule as correntes I1, I2 e as quedas de tensão no circuito.

1o Passo: Escolha as 2 malhas e mostrar a corrente da malha no sentido horário.

2o Passo: Aplique å V = 0 à malha 1 e à malha  2, e percorra a malha no sentido da corrente da malha.
Malha 1, abcda:
+ 58 – 4 I1 – 3 I1 + 3 I2 = 0  \ 58 – 7 I1 + 3 I2   \   +7 I1  – 3 I2 = 58   Eq. (1)


Malha 2, adefa:
3 I1 – 3 I2 – 2 I2 – 10 = 0     \   3 I1  – 5 I2 = 10         Eq. (2)

3o Passo: Resolvendo as equações (1) e (2) simultaneamente, multiplicando a Eq.(1) por 5 e multiplicando a Eq.(2) por 3, e com as novas Eq.(1a) e Eq.(2ª):
+7 I1  – 3 I2 = 58      x ( 5 )           \        +35 I1  – 15 I2 =   290             Eq. (1a)
   3 I1  – 5 I2 = 10     x (– 3)          \          –  9 I1  + 15 I2 = – 30            Eq. (2a)
Texto explicativo 2: Observe que I1 e I2  passam através de R2 , comum às duas malhas.                                                                    26 I1                     = 260        
                                                                               \ I1 = 260/26   \   I1 = 10 A

4o Passo: Substituindo I1 = 10 A na Eq.(1), obtêm-se I2:
+7 I1  – 3 I2 = 58    Eq. (1)                 \  +7 I1  – 3 I2 = 58    \    7 x 10 – 3 I2 = 58    \   70 – 3 I2 = 58   
\   3 I2 = 70 – 58              \   I2 = 12/3    \   I2 = 4 A

A corrente através do ramo da é:  Ida = I1 – I2 = 10 – 4 \ Ida = 6 A, onde o sentido adotado estava correto.

5o Passo: Calcule todas as quedas de tensão:
V1 = I1 R1 = 10 x 4 = 40 V
V2 = (I1 –  I2) R2 = 6 x 3 = 18 V
V3 = I2 R3 = 4 x 2 = 8 V

6o Passo: Verifique, se os resultados acima estão corretos, aplicando a LKT (Lei de Kirchhoff  para Tensão):
VA – V1 – V3 – VB = 0    \    58 – 40 – 8 – 10 = 0    \    58 – 58 = 0    \    0 = 0    OK!

Normas Técnicas

NORMAS TÉCNICAS - CELPA



Algumas das Normas que utilizamos:

NTD-01: Fornecimento de Energia Elétrica em Baixa Tensão
http://www.gruporede.com.br/media/1139641/ntd-01.zip

NTD-04: Manual Técnico de Compartilhamento de Postes
Estabelece procedimentos técnicos básicos para compartilhamento de infraestrutura de rede de distribuição de energia elétrica, de propriedade da REDE Celpa, em suas respectivas áreas de concessão
http://www.gruporede.com.br/media/209092/ntd-04.pdf
 

quarta-feira, 25 de maio de 2011

ELETROTÉCNICA BÁSICA: Geradores Químicos

GERADORES QUÍMICOS

Nas unidades anteriormente estudadas, vimos que a corrente elétrica só flui através de um resistor caso se estabeleça, entre os seus terminais, uma ddp fornecida por um gerador.
Denomina-se gerador, a um elemento capaz de transformar outra modalidade de energia em energia elétrica.

O gerador na realidade, não gera energia, como se poderia supor pelo seu nome. Ele apenas transforma energia não-elétrica em energia elétrica ao transformar energia mecânica em elétrica (usinas), ou energia química em elétrica (pilhas e bateriais). A sua função básica, é abastecer energeticamente o circuito elétrico, aumentando a energia potencial das cargas que o atravessam.
Encontramos geradores (pilhas) nas lanternas para acender a lâmpada, nas máquinas de calcular, nos rádios portáteis, todos precisam algum tipo de pilha para funcionar.
Nos automóveis, o motor elétrico para arrancar o motor a gasolina e toda sua instalação elétrica, são alimentados por um gerador químico (bateria de acumuladores), que pode ser recarregado durante o funcionamento do automóvel ou através de um aparelho chamado carregador de baterias.
Existem diversas modalidades de energia que  podem ser transformadas em elétrica. Em função disto, para cada tipo de transformação, podem ser encontrados geradores capazes de efetuar estas mudanças.

GERADORES QUÍMICOS – TIPOS
As pilhas/baterias estão em todos os lugares: carros, computadores, notebooks, MP3 players e telefones celulares. Uma pilha/bateria é essencialmente uma lata cheia de produtos químicos que produz elétrons. As reações químicas que produzem elétrons são chamadas de reações eletroquímicas.
Pilha é um tipo de gerador químico, isto é, transforma energia química em energia elétrica. Dependendo do tipo, a pilha pode ser recarregável ou não. A alcalina, por exemplo, não é recarregável. É formada por 2 eletrodos, um positivo (cátodo) e um negativo (ânodo) em que a corrente elétrica vai do (-) para o (+).
A primeira pilha elétrica foi criada em 1800 pelo cientista italiano Alessandro Volta. Ele construiu um equipamento capaz de produzir corrente elétrica continuamente, chamada de a pilha de Volta. Alternando discos de zinco e de cobre, separando-os por pedaços de tecido embebidos em solução de ácido sulfúrico, Volta notou entre as placas da base e as do alto, uma diferença de potencial (ddp) que dava origem a fenômenos elétricos. A denominação de pilha é devida a disposição dos discos empilhados uns sobre os outros. Este foi o ponto de partida para a construção das pilhas elétricas.
A ddp que obtemos com esse gerador, é da ordem de 1 V. Ela surge porque as placas metálicas se dissolvem no ácido, enviando íons de cobre e zinco para a solução.
A placa de cobre se dissolve mais que a de zinco, ficando assim com um potencial mais elevado. Por esse motivo o seu terminal é o pólo positivo e o do zinco é o pólo negativo.
Conceitos Iniciais:
Eletrodo conhecido comumente por pólo, de maneira geral é o terminal utilizado para conectar um circuito elétrico a uma parte não metálica.
Eletrólito é toda a substância que dissociada ou ionizada origina íons positivos (cations) e íons negativos (ânions), pela adição de um solvente ou aquecimento. Desta forma torna-se um condutor de eletricidade.  AB <===> A+ + B-
Eletrólise é o processo químico que ocorre devido a passagem de uma corrente elétrica através de um eletrólito.
Neste processo são utilizados dois eletrodos mergulhados numa solução eletrolítica ligados a um circuito externo que contem uma fonte de corrente elétrica. Estes eletrodos permitem uma troca de elétrons entre os eletrodos e a solução eletrolítica. Dependendo do sentido em que ocorre a transferência de elétrons o eletrodo é denominado catodo ou ânodo.
Ânodo ou pólo positivo é o eletrodo que recebe os elétrons dos ânions da solução (oxidação). No sentido convencional, é aquele que apresenta o maior potencial elétrico dos dois eletrodos, portanto, conduz a corrente elétrica para a solução.
Catodo ou pólo negativo é o eletrodo que entrega os elétrons para os cations da solução eletrolítica (redução). Entre os dois eletrodos é o que apresenta o menor potencial, conseqüentemente, é através dele que a corrente elétrica sai da solução.
A pilha é um sistema que converte energia química em energia elétrica, ou seja, é um processo na qual uma reação química produz eletricidade. De modo simples, a pilha é um dispositivo constituído por dois eletrodos geralmente de materiais diferentes mergulhados num eletrólito.
Dentro da bateria, uma reação química produz os elétrons. A velocidade da produção de elétrons por esta reação química (a resistência interna da bateria) controla quantos elétrons podem fluir entre os terminais.
Os elétrons fluem da bateria para dentro do fio e passam do terminal negativo para o terminal positivo para que a reação química aconteça. Esta é a razão pela qual a bateria pode ficar em uma prateleira por um ano e ainda estar cheia de energia. Uma vez conectado o fio, a reação começa.

TIPOS DE PILHAS
Entre os vários tipos de pilhas destacam-se as pilhas secas (comuns), as úmidas, as alcalinas e as recarregáveis.
1.   Pilhas secas ou pilha comum: são pilhas cujos eletrodos, zinco e carvão, fornecem voltagem de 1,5V, e são extensivamente usadas em lanternas, rádios portáteis, gravadores, brinquedos, flashes, etc. O eletrodo que funciona como ânodo (pólo positivo), é formado de zinco, e é a própria caixa da pilha. E separado das demais espécies químicas presentes na pilha por um papel poroso. O cátodo (pólo negativo) é o eletrodo central. Este consiste de grafite coberto por uma camada de dióxido de manganês (Mno2), carvão em pó e uma pasta úmida contendo cloreto de amônio (NH4Cl) e cloreto de zinco (ZnCl2). Esta pilha tem caráter ácido, devido a presença de cloreto de amônio. A ação química dessa massa sobre os eletrodos (zinco e carvão) é responsável pela liberação da energia elétrica que se obtém nos terminais da pilha. Os eletrodos são de zinco (negativo) e de carbono (positivo).
Curiosidade: a expressão “pilha seca” é apenas uma designação comercial que foi criada há muitos anos para diferenciar este tipo de pilha (revolucionário na época) das pilhas até então conhecidas, que utilizavam recipientes com soluções aquosas, como a pilha de Daniell.

2.   Pilhas úmidas: são assim chamadas, porque os eletrodos de cobre e zinco são colocados dentro de uma solução ácida, básica ou salina.

3.   Pilhas Secas Alcalinas: semelhante a pilha seca comum, possui as seguintes: sua mistura eletrolítica que contém hidróxido de potássio ou de sódio (bases), ao invés de cloreto de amônio (sal ácido), e o ânodo é feito de zinco altamente poroso, que permite uma oxidação mais rápida em relação ao zinco utilizado na pilha seca comum.
As pilhas alcalinas fornecem voltagem de 1,5 V, e não são recarregáveis. Comparando-as com as pilhas secas comuns, as alcalinas são mais caras, mantêm a voltagem constante por mais tempo e duram 5 (cinco) vezes mais. Isso ocorre porque o hidróxido de sódio ou potássio é melhor condutor eletrolítico, resultando uma resistência interna da pilha muito menor do que na pilha comum e o meio básico faz com que o eletrodo de zinco sofra um desgaste mais lento, comparado com as pilhas comuns que possuem um caráter ácido.

4.   Pilha Recarregável uma pilha convencional é descartada quando sua carga acaba ou fica em nível insuficiente de energia (“fraca”). Com uma pilha recarregável, basta utilizar um aparelho adequado para que sua carga de energia seja restabelecida. Com isso, a pilha pode ser utilizada novamente.
É importante frisar que uma pilha (ou bateria) convencional não pode ser recarregada. Embora haja aparelhos para isso, a composição química desse tipo de pilha não é preparada para recargas. Como conseqüência, pode acontecer vazamentos (e intoxicações oriundas), mau-funcionamento do dispositivo e até explosões! As pilhas recarregáveis são capazes de receber recarga, porém não de maneira infinita. A validade padrão dessas pilhas depende de se u tipo e do seu bom uso.

Alguns Tipos de Pilha Recarregável: O mercado oferece 3 (três) tipos de pilhas recarregáveis mais comuns (já existem outros): NiCd, NiMH e LiIon.
1.   NiCd (Nickel Cadmium): também chamadas de Níquel Cádmio, esse é o tipo de pilha recarregável que surgiu primeiro. São aplicadas principalmente em telefones sem fio, walkie-talkies, equipamentos médicos, ferramentas elétricas. As baterias de NiCd podem sofrer de um problema chamado "efeito memória". Quando isso ocorre, a pilha deixa de ser carregada totalmente, porque sua composição química dá sinal de que a carga está completa. O efeito memória acontece quando resíduos de carga na pilha induzem a formação de pequenos blocos de cádmio. A melhor maneira de evitar o problema é não fazer recargas quando a bateria está parcialmente descarregada. É melhor esperar até a pilha descarregue a ponto de não conseguir mais utilizá-la em seu aparelho, para então recarregá-la. As pilhas NiCd estão cada vez mais em desuso, pois além do efeito memória, de terem menor capacidade e menor tempo de vida útil, esse tipo de bateria é muito poluente, já que o cádmio é um elemento químico altamente tóxico e prejudicial ao meio ambiente.

2.   NiMH (Níquel-Metal Hydride): também denominadas de Níquel Metal Hidreto, mais utilizadas em telefones celulares, câmeras digitais, notebooks câmeras digitais, ou aparelhos eletrônicos que consomem sempre muita energia, as pilhas NiMH são o tipo mais usado atualmente, pois oferecem maior capacidade, maior tempo de vida, suportam mais recargas se comparado ao NiCd (dependendo do fabricante, isso pode não ser verdadeiro) e são menos poluentes, já que não utilizam materiais pesados, como o cádmio. Outra vantagem desse tipo é a não existência do efeito memória. Com capacidades de 120mAh e 3000mAh (Panasonic).

3.   LiIon (Lithium Íon): também conhecido como Lítio Íon, alta densidade de energia combinada com um peso muito reduzido faz desta bateria a fonte ideal de energia para câmeras fotográficas e para placa mãe. Baterias que usam esse padrão são as mais vantajosas, pois possuem tempo de vida útil maior e podem ter maior capacidade de carga, porém são mais caras e é difícil encontrar pilhas nos formatos AA e AAA com essa tecnologia. Com capacidades de 750mAh e 1300mAh.

Como Substituir Pilhas por Baterias Recarregáveis
Na esmagadora maioria das aplicações, é possível substituir pilhas não recarregáveis por baterias recarregáveis equivalentes, com tensão (Volts) e capacidade (mAh) semelhantes.
As baterias recarregáveis são em média de 3 a 5 vezes mais caras que as pilhas não recarregáveis. Porém as baterias recarregáveis podem ser usadas de 500 a 1000 vezes.
Considerando os custos com o carregador de baterias e com a energia elétrica usada para recarregar a bateria, a economia é da ordem de 50 vezes quando se utilizam baterias recarregáveis no lugar de pilhas.

Carregadores
Como o nome indica, carregadores são aparelhos responsáveis por recarregar as pilhas. O procedimento para isso freqüentemente é simples: basta colocar um ou dois pares de pilhas recarregáveis no dispositivo e encaixá-lo em uma tomada da rede elétrica.
O processo de recarga de pilhas consiste em passar uma corrente elétrica por elas de forma que a energia seja "capturada" e armazenada. Quanto maior a corrente (carregadores mais rápidos), menor é o tempo de recarga. No entanto, a maior "velocidade de trabalho" faz com que a geração de calor aumente, motivo pelo qual deve-se escolher um carregador capaz de identificar quando a pilha está totalmente carregada para cortar a corrente. O super-aquecimento pode fazer a pilha vazar e, na pior das hipóteses, explodir.

Como Escolher um Carregador de Baterias
Para Baterias Cilindricas de NiCd e NiMh, é necessário saber:
·   Tensão de Alimentação do Carregador- 110 ou 220 volts
·   Tamanho da Bateria ( ver se a bateria cabe no carregador )
·   Composição Química - NiCd ou NiMh - o carregador deve ser adequado ao tipo de bateria
·   Tempo Desejado de Carga em horas - (T)
·   Capacidade da bateria em miliampére-hora - (C)
·  

Tipos AA  e  AAA
 
Corrente do Carregador ( aproximada ) = 1,4 x C / T (em mA)



Tipos D  e  C
 


TAMANHOS:
Grande (D), Média (C), Pequena (AA), Palito (AAA), Bateria 9V.
Como escolher e identificar as características de uma pilha
Para escolher uma bateria é necessário saber:
ü Tensão da Bateria (V) - Volts
ü Capacidade da Bateria: medida em mAh (miliampère-hora)
ü Tamanho da Bateria: D, C, AA, AAA
ü Composição Química - NiCd, NiMH, Li-Ion, Chumbo    e     Tipo de Conector
Pilhas falsas
Com o uso crescente de pilhas recarregáveis, a indústria pirata não se limitou a falsificar pilhas convencionais. Dependendo do lugar, é muito mais fácil achar baterias falsas do que verdadeiras. O motivo de tamanha distribuição é a oferta por um preço bem mais em conta.
 As pilhas falsificadas, sejam elas convencionais ou recarregáveis, podem trazer transtornos. Esse tipo de pilha deve ser evitado, entre outros, pelos seguintes motivos:
ü  Freqüentemente possui menos capacidade do que informa a embalagem;
ü  Utiliza tecnologia inferior à anunciada, por exemplo, NiCd ao invés de NiMH;
ü  Pode ter qualidade inferior e vazar mais facilmente;
ü  Pode possuir tempo de vida útil mais curto que o normal.
Os falsificadores de pilhas se mostram muito habilidosos nessa "arte". Mesmo assim, é possível descobrir quando uma pilha é falsa observando uma série de características. Por exemplo, é comum piratas anunciarem que uma pilha AA tem 3600 mAh quando, na verdade, o máximo que já se conseguiu (até o fechamento deste artigo) é 2600 mAh.
Por isso, é recomendável comprar pilhas em lojas ou sites renomados. Na dúvida, você pode entrar em contato com um fabricante ou distribuidor oficial para saber quais estabelecimentos ou sites vendem o produto. Pode ser um pouco mais caro adquirir o original, mas ao menos você não estará comprando "gato por lebre".

PERGUNTAS E CURIOSIDADES
ü Depois que a pilha comum para de funcionar (descarrega) ela pode ser recarregada e voltar a funcionar novamente?
R.: Não. Porque a pilha comum não é recarregável (semi-reação de redução irreversível). A pilha cessa seu funcionamento quando todo o dióxido de manganês é consumido.
ü Por que será que ocorrem alguns vazamentos nas pilhas comuns, causando muitas vezes estragos nos equipamentos?
R.: Porque esta pilha não funciona totalmente a seco, ocorrem paralelamente, lentas reações redox, causando ruptura do cilindro de zinco e vazamento da pasta ácida corrosiva, por isso é importante não deixar pilhas sem uso dentro dos equipamentos durante longos períodos.
                                                           
ü Será que a pilha comum dura mais se intercalar períodos de uso e de repouso?
R.: Sim. Pois ao utilizar continuamente a pilha, os gases formados: hidrogênio e gás amônia impedem o fluxo de cargas elétricas fazendo com que a corrente caia. Retirando a pilha do aparelho, após certo tempo, ela irá funcionar, pois as bolhas gasosas formadas serão desfeitas.
ü Se colocarmos uma pilha gasta na geladeira ela é recarregada?
R.: Não, ela volta a funcionar durante algum tempo, porque a baixa temperatura faz com que o gás amônia seja removido, o que não significa que ela foi recarregada.
ü E na água quente a pilha é recarregada?
R.: Recarregada não, mas o aumento de temperatura irá favorecer a perda de elétrons, fazendo com que ela funcione por mais algum tempo.
ü Por que uma pilha fica gasta?
R.: Na medida em que as substâncias químicas reagem entre si dentro da pilha, elas se desgastam e a sua quantidade diminui até um ponto em que não podem fornecer elétrons suficientes para o equipamento funcionar. A capacidade da pilha cai substancialmente, e essa perda é permanente. É nesse momento em que a pilha precisa ser substituída.
ü Posso misturar pilhas novas e usadas no mesmo aparelho?
R.: Não. Quando substituir uma pilha gasta, troque todas as pilhas do aparelho. A performance do aparelho fica limitada à energia da pilha mais fraca, mesmo que todas as outras pilhas sejam novas. Conforme a pilha mais fraca se esgota, ela forçará as outras pilhas a terem descargas em níveis baixos ou negativos de voltagem / drenagem excessiva, o que pode provocar vazamentos e estragar seu aparelho.
ü Posso misturar tipos ou marcas de pilhas diferentes no mesmo aparelho?
R.: Não. A mistura de marcas ou tipos de pilhas (químicas diferentes, como Comum + Alcalina) num mesmo aparelho aumenta o risco de vazamento, além de diminuir o tempo de funcionamento do equipamento. O fator principal é o desequilíbrio de capacidade entre as pilhas instaladas. Para evitar problemas, use sempre os mesmos tipos e marcas de pilhas.
ü As pilhas podem permanecer durante muito tempo num aparelho?
R.: Não. Se seu aparelho ficará desligado mais de 5 dias, remova as pilhas de dentro dele. Pilhas sem uso durante muito tempo podem vazar e danificar seu equipamento.

ü Onde devo armazenar minhas pilhas?
R.: Em lugares secos, ventilados e frescos. Evite temperaturas extremas. O calor ou o frio excessivos podem causar rupturas e vazamentos, danificando as pilhas. Mantenha as pilhas em sua embalagem original até o momento de usá-las. Evite o contato das mesmas com objetos metálicos (clipes e moedas), pois há risco de curto-circuito.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DAS BATERIAS
Algumas das baterias mais utilizadas hoje:

  1. Chumbo-Ácido: é a bateria mais econômica quando o problema do peso pode ser desprezado. É bastante usada em equipamentos hospitalares, cadeira de rodas elétricas, luz de emergência e no-breaks.

Baterias de Acumuladores
As baterias mais antigas precisam ter seu nível verificado e completado semanalmente com água destilada, mas hoje em dia, com as baterias seladas, quase não há preocupação, pois elas não precisam de qualquer tipo de manutenção.
Bateria para automóveis: as mais modernas possuem elementos secundários que podem ser recarregados. O eletrólito é de ácido sulfúrico e os eletrodos de chumbo. Recarregar uma bateria ácida de chumbo é converter energia elétrica em energia química. O gerador de um  automóvel é uma bateria que resulta de uma associação em série de 3 ou 6 acumuladores conforme ela seja de 6 V ou 12 V, respectivamente. Cada acumulador mantém uma ddp de 2 V entre seus terminais. Esses acumuladores têm, geralmente, as suas placas de chumbo parcialmente imersas em solução aqüosa de H2SO4 (ácido sulfúrico).
·       uma bateria de 120 A-h é capaz de fornecer uma corrente de 1A durante 120 horas.
·       Exemplo de bateria utilizadas:
o   Fusca (Volkswagen) – 45 Ah
o   Hilux 4 x 4 (Toyota) – 80 Ah
o   Ônibus (Mercedes Benz) – 200 Ah

OBS: Tanto a bateria (acumulador) como a pilha seca, são geradores eletroquímicos que estabelecem correntes contínuas entre seus terminais.

Capacidade (em mAh)
A capacidade de energia das pilhas é medida em miliampéres por hora (mAh). Assim, é necessário conhecer o consumo de cada aparelho para medir o tempo de duração de uso da pilha no dispositivo.
Exemplo: um MP3-Player que utiliza uma pilha do tipo AAA e consome 200 mA. Se a pilha tiver capacidade de 1000 mAh, sua duração será de:
1000 / 200 = 5 horas
É claro que esse cálculo não é preciso, já que outros fatores e características do aparelho podem aumentar o consumo.