Como testar Pilhas e Baterias (INS047)

O que são

As pilhas e baterias são fontes de energia usadas na alimentação de uma grande quantidade de equipamentos eletrônicos.

As pilhas e baterias podem ser classificadas em dois grupos que exigem procedimentos de testes um pouco diferentes em alguns casos e até cuidados especiais no seu manuseio.

Existem as pilhas comuns (secas, alcalinas, lítio-ion, etc) que não são recarregáveis e as pilhas recarregáveis (Nicad, Chumbo-Äcido) que na verdade são baterias.

Assim, denominamos "célula" a unidade de 1,2 ou 1,5 V e de bateria ao conjunto de células usado para se obter tensões mais altas. Na figura 1 temos os símbolos usados para sua representação assim como os aspectos dos tipos mais comuns.

O teste principal que fazemos numa pilha é verificar se ela apresenta tensão entre seus terminais, mas na prática esse teste não é conclusivo.

Uma pilha pode ter uma tensão alta nos seus terminais, mas estará "fraca" devido ao aumento de sua resistência interna. Isso significa que, ao ser solicitada por uma fonte de maior consumo, sua tensão cai e ela não pode formnecer energia suficiente. Isso é mostrado na figura 2.

Assim, o melhor teste para uma pilha ou bateria é aquele realizado sob condições de consumo, ou seja, quando a bateria está fornecendo uma corrente a uma carga. Veremos como realizar esses dois tipos de teste.

O que devemos testar

De uma forma simples, medimos a tensão em aberto (f.e.m.) para uma idéia geral de estado, mas o melhor teste é medir a tensão nos seus terminais quando ela está fornecendo corrente a uma carga, pelos motivos explicados anteriormente.

Instrumentos Usados no Teste

* Lâmpada de teste

* Multímetro

* Provador de Pilhas

A lâmpada de teste nada mais do que é uma lâmpada "pingo d'água de 1,5 a 1,8 V , como a mostrada na figura 3.

Que Pilhas e Baterias podem Ser Provadas

Qualquer tipo (recarregáveis ou não) de baixa potência de 1,2 a 12 V com correntes máximas até uns 2 A.

Procedimento

1) Prova Simples com o Multímetro

Conforme explicamos essa prova não fornece um grau de confiabilidade grande no caso de pilhas que estejam com problemas de resistência interna. No entanto, ela pode, com certeza, indicar quando uma pilha se encontra totalmente esgotada ou fraca.

a) Coloque o multímetro na escala mais baixas de tensões contínuas (DC volts).

b) Encoste as pontas de prova do multímetro nos terminais da pilha, respeitando a polaridade.

O procedimento é mostrado na figura 4.

Figura 4 - Veja que neste teste o multímetro digital não  é apropriado.

Interpretação dos Resultados:

a) Para pilhas de 1,2 a 1,5 V

Se a tensão estiver abaixo de 0,8 V a pilhas certamente estará esgotada. Para tensões entre 0,8 e 1,3 V no caso de pilhas comuns ou alcalinas, ou 0,8 V e 1,0 V para pilhas de Nicad, teremos uma unidade fraca. Para tensões acima de 1,3 V para pilhas comuns e 1,0 V para pilhas de Nicad, a célula poderá ser considerada boa.

b) Para Baterias de 9 V

Para baterias secas ou alcalinas, uma tensão abaixo de 6 V indica uma unidade esgotada. Para tensões entre 6 e 7,5 V teremos uma unidade fraca e para tensões acima de 7,5 V a bateria poderá estar boa.

Lembramos que alguns tipos de Nicad chamadas de "9 V" por serem indicadas para sua substituição podem, na realidade, ter tensões nominais de 7,2 ou 8,4 V, dependendo do número de células individuais associadas em série internamente. Essas pilhas são formadas por "pacotes" de.6 ou 7 células de 1,2 V ligados em série.

Nesses casos, a faixa de tensões em que elas são consideradas esgotadas ou fracas é outra, com valores menores.

2) Prova com Carga

A prova com carga é feita com a conexão de um resistor em paralelo com o multímetro e a bateria, conforme mostra a figura 5.

O valor do resistor depende da pilha ou bateria testada conforme a seguinte tabela:

Esses valores são os esperados tanto para pilhas comuns como alcalinas. Para as de Nicad (recarregáveis) valores menores são aceitos, pois uma célula de Nicad AA, por exemplo, mesmo quando completamente carregada tem uma tensão de 1,2 V.

Abaixo dos valores indicados teremos as seguintes possibilidades:

1 a 1,3 V para pilhas indicam que elas estão fracas e abaixo de 1,0 V, esgotada.

Para a bateria de 9 V, valores entre 6,5 e 7 V indicam bateria fraca e abaixo de 6,5 V ela estará esgotada.

3) Prova com lâmpada pingo d'água

Esta é uma prova muito simples,realizada com uma lâmpada de 1,5 a 2,1 V, também chamada de "pingo d'água", conforme mostra a figura 6.

O brilho da lâmpada permite avaliar o estado da pilha em teste:

* Apagada ou muito fraca - pilha esgotada

* Brilho médio mas abaixo do normal - pilha fraca

* Brilho normal - pilha boa

4) Baterias de Maior porte

Baterias seladas, do tipo seco, chumbo ácido ou recarrregável com tensões de 9 a 12 V como as usadas em no-breakes, sistemas de iluminação de emergência, aplicações móveis e outros equipamentos podem ser testadas de diversas formas:

* Pela medida da tensão entre seus terminais usando um multímetro, com ou sem carga. O teste com carga pode ser feito selecionando-se um resistor (ou lâmpada) que drene 1/10 do valor da Ah (amperagem-hora) da bateria. Por exemplo, uma bateria de 12 V - 10 Ah, seleciona-se um resistor que drene 1 A com 12 V, ou seja, um resistor de 12 ohms. Sua dissipação deve ser maior do que 12 x 1 = 12 W.

* Com o uso de uma lâmpada incandescente de corrente razoável, avaliando-se sua carga pelo brilho da lâmpada.

Outras Provas

Existem provas profissionais de baterias principalmente do tipo recarregável que envolvem ciclos de carga e descargas sob condições especiais. Esses testes incluem o levantamento das curvas de descarga com diversas correntes, utilizando-se para essa finalidade circuitos especialmente projetados.

Em muitos casos, leva-se também em conta a temperatura ambiente além de outros fatores que podem influir na capacidade de fornecimento de energia.

Observações

Para as pequenas pilhas tipo "botão" que normalmente são fabricadas para fornecer baixas correntes durante intervalos de tempos prolongados (relógios, calculadoras, etc), a prova mais simples consiste na medida da tensão com a ajuda do multímetro. É claro que deve-se conhecer a tensão dessas baterias, as quais podem variar entre 1,2 V a 3,3 V, conforme o tipo.