{"id":13630,"date":"2023-08-04T15:25:12","date_gmt":"2023-08-04T18:25:12","guid":{"rendered":"https:\/\/hangarmma.com.br\/blog\/?p=13630"},"modified":"2025-08-29T11:33:10","modified_gmt":"2025-08-29T14:33:10","slug":"como-e-a-bateria-de-uma-aeronave","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/hangarmma.com.br\/blog\/como-e-a-bateria-de-uma-aeronave\/","title":{"rendered":"Como s\u00e3o as baterias de avi\u00e3o de n\u00edquel-c\u00e1dmio?"},"content":{"rendered":"

As baterias de níquel-cádmio<\/a> (Ni-Cd) são componentes componentes de aeronaves, reconhecidas pela sua confiabilidade. <\/span>Neste post, exploraremos a construção e operação dessas baterias<\/a>, abordando desde sua tensão nominal até sua capacidade e resistência interna<\/a>. <\/span><\/p>\n

Além disso, discutiremos os procedimentos essenciais de manutenção<\/a>, os desafios associados e a correta instalação na aeronave. <\/span>Acompanhe-nos nesta análise técnica sobre as baterias<\/a> de Ni-Cd e sua importância na aviação.<\/span><\/p>\n

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BATERIAS DE NÍQUEL-CÁDMIO<\/h2>\n

No universo da aviação, cada detalhe é essencial para garantir a segurança, eficiência e confiabilidade das aeronaves. <\/span>Dentre os diversos componentes que compõem um avião, as baterias de níquel-cádmio<\/a> (Ni-Cd) desempenham um papel crucial, principalmente em situações de emergência e na alimentação de sistemas elétricos essenciais quando os motores estão desligados. <\/span><\/p>\n

Como comissário de voo, muitas vezes nossa atenção está voltada para os passageiros e para a operação a bordo, mas compreender os sistemas que nos mantêm não são fundamentais. <\/span>Neste post, vamos aprofundar as características intrincadas das baterias<\/a> de Ni-Cd usadas em aeronaves, abordando desde sua construção e princípios de operação<\/a> até os meticulosos procedimentos de manutenção<\/a> e instalação.<\/span><\/p>\n\n\n

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As baterias<\/a> usadas nas aeronaves, chamadas de baterias de níquel-cádmio<\/a>, são feitas de células que contêm líquido. Uma coisa boa sobre essas células é que elas têm mais energia<\/a> para o peso<\/a> que possuem, comparadas às baterias de chumbo-ácido<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Além disso, a capacidade<\/a> de entregar energia<\/a> de uma bateria<\/a> de níquel-cádmio permanece praticamente a mesma enquanto ela é usada. Embora sejam mais caras do que as baterias<\/a> normais de chumbo-ácido, as baterias de níquel-cádmio<\/a> são usadas nas turbinas das aeronaves.<\/p>\n\n\n\n

Isso porque a energia<\/a> extra que elas fornecem é útil para evitar problemas ao ligar os motores das turbinas quando estão quentes, justificando o custo mais alto. Você pode ouvir elas sendo chamadas de “baterias<\/a> ni-cad”, que é uma abreviação de níquel-cádmio.<\/p>\n\n\n

Construção das células e das baterias<\/h3>\n\n\n

As células de níquel-cádmio<\/a><\/strong> são semelhantes às células de chumbo-ácido e são colocadas em uma caixa de metal isolado ou de plástico na ordem correta. Em seguida, elas são conectadas em série pelos conectores de células. As células finais podem ser conectadas a pontos externos ou a uma unidade de desconexão rápida. <\/p>\n\n\n\n

A Figura acima ilustra uma bateria<\/a> completa. Na maioria das baterias de níquel-cádmio<\/a> para aeronaves, as células possuem tampas ventiladas, como mostrado na Figura abaixo<\/p>\n\n\n\n

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Tampa da célula de níquel-cádmio<\/a> ventilada.<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

As baterias<\/a> são projetadas de forma inteligente. Elas têm um selo de borracha que permite que qualquer gás que se forme dentro delas escape, caso estejam em expansão. Mas se o gás não estiver sob pressão<\/a>, o selo fecha a saída do tampão e mantém o eletrólito<\/a> dentro, prevenindo derrames acidentais durante o voo.<\/p>\n\n\n\n

As aberturas em cada célula<\/a> são importantes para o caso de a bateria<\/a> ficar sobrecarregada. Somente nessa situação, uma célula<\/a> específica, chamada célula<\/a> ni-cad, pode emitir gás. Normalmente, durante a operação normal, a bateria<\/a> não emite quase nenhum vapor, então a caixa da bateria<\/a> é selada, não precisando de ventilação.<\/p>\n\n\n\n

Os gases que podem ser emitidos pelas células são mantidos dentro da caixa da bateria<\/a>, que é projetada para aceitá-los e retê-los com segurança.<\/p>\n\n\n\n

Cada bateria<\/a> tem células compostas por placas positivas e negativas, separadores, eletrólitos, um invólucro e uma tampa. As placas são feitas de chapas de metal sinterizadas com materiais ativos.<\/p>\n\n\n\n

Para criar as placas, o níquel carbonilo é sinterizado a altas temperaturas em uma base<\/a> de aço niquelado perfurada ou fio de níquel tecido. Isso resulta em material poroso, com 80-85% de espaço vazio e 15-20% de material sólido. <\/p>\n\n\n\n

Essas placas porosas são impregnadas com sais de níquel para as placas positivas e sais de cádmio para as negativas. Uma vez que absorvem material suficiente, as placas são imersas em um eletrólito<\/a> e submetidas a corrente elétrica<\/a>, convertendo os sais em sua forma final. Após serem lavadas, secas e cortadas, um separador de níquel é soldado nas extremidades das placas, conectando-as em grupos.<\/p>\n\n\n\n

O separador<\/strong> em uma célula de níquel-cádmio<\/a> desempenha um papel crucial. Ele consiste em uma fina camada multicamada de nylon poroso, envolto em celofane. A principal função do separador é evitar que as placas positivas e negativas entrem em contato<\/a> direto. Este separador contínuo é posicionado entre as placas, à medida que cada placa<\/a> é adicionada ao conjunto.<\/p>\n\n\n\n

A parte de celofane no separador atua como uma barreira, impedindo que o oxigênio gerado nas placas positivas durante a sobrecarga alcance as placas negativas. Isso é importante porque o oxigênio nas placas negativas pode se combinar com o cádmio, gerando calor<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Esse calor<\/a> excessivo pode levar à fuga térmica, um estado no qual os produtos químicos da bateria<\/a> se aquecem tanto que podem causar danos graves, inclusive a possibilidade de explosão. Portanto, o celofane tem a função crucial de prevenir essa fuga térmica,<\/strong> garantindo a segurança e a integridade da bateria<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

O superaquecimento de uma bateria<\/a> de níquel-cádmio não é bem explicado pela ideia de “fuga térmica” ou “ciclo<\/a> vicioso”. Esse superaquecimento não acontece sozinho e pode ser controlado. A forma como a aeronave carrega a bateria<\/a> faz com que ela fique cada vez mais quente, mas é possível parar esse processo ao isolar a bateria<\/a> do sistema de carga<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

A bateria<\/a> de níquel-cádmio não esquenta excessivamente por si só; algo interno precisa estar causando o aumento de temperatura<\/a>. Geralmente, o superaquecimento acontece devido a erros na manutenção<\/a> ou no uso da bateria<\/a>. Esse uso inadequado ocorre quando a bateria<\/a> é drenada com muita corrente durante várias partidas do motor em um curto período. <\/p>\n\n\n\n

O calor<\/a> que se acumula na bateria<\/a> enfraquece e danifica o material entre as placas positivas e negativas dentro das células. Isso diminui a resistência elétrica<\/a> da célula<\/a>, resultando em menor tensão. O problema se agrava quando a bateria<\/a> recebe uma quantidade excessiva de corrente do sistema de carga<\/a> constante da aeronave, o que gera ainda mais calor<\/a> dentro da bateria<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Os sensores de temperatura<\/a> e sobrecorrente são obrigatórios pela FAA em todas as baterias<\/a> de niquel-cádmio usadas para arranque de motor. Eles são conectados a indicadores de alerta que ajudam o piloto a tomar medidas corretivas se a bateria<\/a> estiver sob muito estresse. <\/p>\n\n\n\n

Se a bateria<\/a> apresentar uma condição de vazamento de calor<\/a>, o piloto precisa desligá-la do sistema elétrico e pousar a aeronave o mais rápido possível. Essas medidas são essenciais para garantir a segurança durante o voo.<\/p>\n\n\n\n

O líquido dentro de uma bateria<\/a> de níquel-cádmio é chamado de eletrólito<\/a>. Ele é feito de 70% de água pura e 30% de hidróxido de potássio, o que faz com que ele seja mais pesado, com um valor de 1,3. O peso<\/a> do eletrólito<\/a> pode variar um pouco, entre 1,24 e 1,32, em diferentes baterias de níquel-cádmio<\/a>, mas isso não afeta muito como a bateria<\/a> funciona.<\/p>\n\n\n\n

É importante saber que o eletrólito<\/a> não participa na troca de energia<\/a> quando a bateria<\/a> é usada e recarregada. Isso significa que não é possível descobrir o quão cheia ou vazia está a bateria<\/a> de níquel-cádmio ao medir o peso<\/a> do eletrólito<\/a> usando um aparelho chamado densímetro. A densidade<\/a> do eletrólito<\/a> não muda, mesmo quando a bateria<\/a> está sendo usada.<\/p>\n\n\n\n

O recipiente de célula<\/a> é uma estrutura composta por um frasco de células de plástico e uma tampa correspondente, que são permanentemente unidos durante a montagem. Sua principal função é fornecer uma caixa selada para a célula<\/a>, garantindo que não ocorram vazamentos de eletrólito<\/a> ou contaminação. A tampa de ventilação é colocada na parte superior da célula<\/a> e também é feita de plástico. <\/p>\n\n\n\n

Ela possui uma válvula<\/a> feita de um material flexível, como borracha ou plástico, que permite a liberação de gases, especialmente quando a bateria<\/a> está em sobrecarga. A tampa pode ser removida sempre que necessário para ajustar o nível de eletrólito<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

A válvula<\/a> de ventilação fecha automaticamente a tampa para evitar vazamento de eletrólito<\/a>. Na Figura abaixo, há desenhos que mostram como é o núcleo celular e a montagem completa de uma célula<\/a> para uma bateria<\/a> de níquel-cádmio.<\/p>\n\n\n\n

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Componentes de uma célula de níquel-cádmio<\/a>.<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Montagem de uma célula de níquel-cádmio<\/a>. (Marathon Battery Company.)<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

A célula<\/a> completa de níquel-cádmio, como mostrado na Figura acima é montada de forma meticulosa. Primeiro, os separadores das placas são soldados nos seus lugares apropriados nas placas. Em seguida, o conjunto das placas e terminais é inserido no invólucro da célula<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Neste ponto, o defletor, a tampa e a vedação do terminal<\/a> são cuidadosamente colocados para selar a célula<\/a> de forma permanente. As células individuais são agrupadas dentro de um compartimento de bateria<\/a> e conectadas entre si por ligações condutoras feitas de aço inoxidável. <\/p>\n\n\n\n

Tipicamente, cerca de 19 a 20 células são conectadas em série, dependendo da voltagem total requerida. O compartimento da bateria<\/a> é construído principalmente com materiais como aço inoxidável, aço carbono ou fibra de vidro. Em todos os casos, é necessário um isolante interno para evitar curtos-circuitos.<\/p>\n\n\n\n

Para recipientes de aço inoxidável, um revestimento de plástico é utilizado, enquanto os de aço carbono geralmente são revestidos com um epóxi resistente a produtos químicos alcalinos, que possui excelentes propriedades de isolamento elétrico. Um exemplo de um conjunto de bateria<\/a> completo pode ser visto na Figura (Uma típica bateria<\/a> montada (Marathon Power Technologies.)<\/p>\n\n\n

Princípios de operação<\/h3>\n\n\n

O uso de uma bateria<\/a> de níquel-cádmio traz uma vantagem importante: os materiais ativos presentes nas placas da célula<\/a> não passam por mudanças na sua estrutura física, mas apenas em seu estado de oxidação. <\/p>\n\n\n\n

Em outras palavras, esses materiais não se dissolvem no eletrólito<\/a> de hidróxido de potássio. Esse comportamento garante que as células sejam altamente estáveis, mesmo sob cargas pesadas, e que os produtos químicos utilizados durem por um longo tempo antes que a bateria<\/a> precise ser substituída.<\/p>\n\n\n\n

No texto anterior, explicamos que nas baterias de níquel-cádmio<\/a> carregadas, as placas têm materiais ativos diferentes: a placa<\/a> negativa tem cádmio metálico (Cd), enquanto a placa<\/a> positiva tem oxi-hidróxido de níquel (NiOOH). Quando a bateria<\/a> está sendo usada e descarregando, os íons hidróxido (OH) presentes no líquido da bateria<\/a> reagem com o cádmio na placa<\/a> negativa, liberando elétrons. <\/p>\n\n\n\n

Esse processo transforma o cádmio em hidróxido de cádmio (Cd(OH)2). Ao mesmo tempo, os íons hidróxido da placa<\/a> positiva migram para o líquido da bateria<\/a>, carregando consigo elétrons adicionais. Isso faz com que os elétrons saiam das placas positivas e vão para as placas negativas durante a descarga da bateria<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

A solução líquida da bateria<\/a>, chamada eletrólito<\/a>, permanece contendo hidróxido de potássio. Isso ocorre porque os íons hidróxido são adicionados ao eletrólito<\/a> tão rapidamente quanto são retirados dele. <\/p>\n\n\n\n

Essa constante adição e remoção de íons hidróxido mantêm o peso<\/a> específico do eletrólito<\/a> praticamente inalterado, independentemente do nível de carga<\/a> da bateria<\/a>. Portanto, não é possível usar o peso<\/a> específico do eletrólito<\/a> como um indicador<\/a> confiável do estado de carga<\/a> da bateria<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

Durante o carregamento de uma bateria<\/a> de níquel-cádmio, ocorre um processo importante. Os íons de hidróxido migram da placa<\/a> negativa para o eletrólito<\/a>, fazendo com que o hidróxido de cádmio na placa<\/a> negativa se transforme novamente em cádmio metálico.<\/p>\n\n\n\n

Ao mesmo tempo, no eletrólito<\/a>, os íons de hidróxido se combinam com o hidróxido de níquel presente nas placas positivas. Isso resulta em uma mudança no material ativo das placas, levando-o a um estado de maior oxidação chamado de oxi-hidróxido de níquel. <\/p>\n\n\n\n

Esse processo continua até que todo o material ativo das placas seja transformado. No entanto, se a carga<\/a> continuar por muito tempo, a bateria<\/a> entrará em sobrecarga. Isso pode levar à decomposição da água do eletrólito<\/a> por eletrólise<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Esse processo gera hidrogênio nas placas negativas e oxigênio nas placas positivas, e essa mistura de gases pode ser perigosa, podendo até explodir. Por isso, é extremamente importante tomar precauções para evitar qualquer chance de ignição<\/a> dos gases durante a operação.<\/p>\n\n\n\n

Durante a sobrecarga, a água se perde do eletrólito<\/a> devido à eletrólise<\/a>, um processo onde a água é decomposta em hidrogênio e oxigênio. Também ocorre perda de água por evaporação e captura de partículas durante a ventilação dos gases na célula<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

Teoricamente, a cada 3 horas de sobrecarga, cerca de 1 centímetro cúbico de água é perdido devido à eletrólise<\/a>. No entanto, na prática, essa perda não é tão alta, pois ocorre algum reagrupamento de hidrogênio e oxigênio dentro da célula<\/a>, reduzindo a perda total de água.<\/p>\n\n\n\n

O separador posicionado entre as placas tem duas funções principais. Primeiro, ele fornece isolamento elétrico, impedindo o contato<\/a> direto entre as placas positivas e negativas, o que poderia causar curto-circuito<\/a>. Segundo, atua como uma barreira de gás, especialmente o celofane, que impede que o oxigênio alcance as placas negativas. <\/p>\n\n\n\n

Isso é importante porque o oxigênio atingindo as placas negativas causaria aquecimento excessivo, resultando em danos às placas, como já mencionado anteriormente. Portanto, o uso de materiais como tecido de nylon e celofane desempenha um papel fundamental na prevenção de problemas e na manutenção<\/a> adequada do funcionamento da célula<\/a>.<\/p>\n\n\n

Tensões nominais<\/h3>\n\n\n

A Tensão de Carga<\/a> Alcalina (TCA) de 1,28 V é a mesma para todas as células de níquel-cádmio<\/a> com ventilação, não importando o quão grande seja a célula<\/a>. A TCA pode mudar um pouco com a temperatura<\/a> e o tempo desde a última vez que a bateria<\/a> foi carregada. <\/p>\n\n\n\n

Logo após o carregamento, a TCA pode ser mais alta, alcançando 1,40 V, mas rapidamente cai para um valor entre 1,35 e 1,28 V. Por exemplo, uma bateria<\/a> 20-ni-cad poderia ter uma TCA entre 25,6 e 27 V. A tensão imediatamente após o carregamento geralmente é um pouco mais alta do que a TCA média. <\/p>\n\n\n\n

Por exemplo, uma bateria<\/a> de níquel-cádmio pode chegar a 27,5 V imediatamente após o carregamento, o que seria 1,5 V por célula<\/a> para uma bateria<\/a> com 19 células. <\/p>\n\n\n\n

Perto do final do processo de carregamento, a mesma bateria<\/a> pode alcançar 28,5 V, desde que continue recebendo corrente de carga<\/a>. No entanto, essa tensão diminui rapidamente assim que a bateria<\/a> é desconectada do carregador e logo chega perto de 25 V.<\/p>\n\n\n\n

A Tensão de Corte Final (TCF) de uma bateria<\/a> de níquel-cádmio de célula<\/a> ventilada está normalmente entre 1,2 e 1,25 Volts. Essa medida de tensão não é fixa, pois pode variar conforme diferentes fatores. <\/p>\n\n\n\n

Esses fatores incluem a temperatura<\/a> da bateria<\/a>, quanto tempo passou desde a última vez que ela foi carregada e também a quantidade de energia<\/a> retirada da bateria<\/a> (corrente de descarga). <\/p>\n\n\n\n

Quando a bateria<\/a> está sendo usada moderadamente, a TCF se mantém relativamente constante, até que a bateria<\/a> esteja quase completamente descarregada. Na Figura 3-32, você pode ver uma representação gráfica da TCF em relação a uma célula de níquel-cádmio<\/a>.<\/p>\n\n\n\n

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Uma típica bateria<\/a> montada (Marathon Power Technologies.)<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Capacidade e resistência interna<\/h3>\n\n\n

A bateria<\/a> de níquel-cádmio é poderosa e fornece mais energia<\/a> do que uma bateria<\/a> de chumbo-ácido do mesmo tamanho e peso<\/a>. Isso ocorre devido à grande quantidade de energia<\/a> instantânea que pode ser produzida por essa bateria<\/a>, o que a torna excelente para dar partida em motores de turbina. <\/p>\n\n\n\n

A capacidade<\/a> da bateria<\/a> depende do tamanho total das placas dentro dela, ou seja, quanto maior a área da placa<\/a>, maior será a capacidade<\/a> da bateria<\/a>. <\/p>\n\n\n\n

A maioria das baterias de níquel-cádmio<\/a> <\/strong>é projetada para sistemas de 24 volts e tem uma capacidade<\/a> que varia de 22 a 80 ampères-hora (Ah). O valor da corrente por hora é medido em uma taxa de descarga de 5 horas, a menos que haja indicação em contrário.<\/p>\n\n\n\n

A capacidade<\/a> de uma bateria<\/a> depende em parte da sua resistência interna<\/a>. A resistência interna<\/a> das baterias de níquel-cádmio<\/a> <\/strong>ventiladas, como as de ventilação, é muito baixa, sendo inferior a 1 miliôhmio por célula<\/a>. Isso significa que essas baterias<\/a> podem liberar uma corrente de descarga alta e manter uma tensão adequada.<\/p>\n\n\n\n

A resistência interna<\/a> baixa também permite recarregar rapidamente essas baterias<\/a>. Esse baixo nível de resistência acontece principalmente porque essas baterias<\/a> possuem uma grande área de superfície de materiais ativos, graças ao uso de uma placa<\/a> muito porosa.<\/p>\n\n\n\n

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Curva típica de descarga sob carga<\/a> moderada. (Marathon Power Technologies.)<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Relação entre a temperatura<\/a> e a capacidade<\/a> disponível. (Marathon Power Technologies.)<\/strong><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Uma bateria<\/a> de níquel-cádmio produz energia<\/a> de forma estável, mesmo em situações difíceis, como temperaturas muito baixas. A temperatura<\/a> ideal é de 60 a 90 °F. Fora dessa faixa, a capacidade<\/a> total da bateria<\/a> diminui um pouco, como mostrado na Figura acima.<\/p>\n\n\n

PROCEDIMENTOS DE MANUTENÇÃO DA BATERIA DE NÍQUEL-CÁDMIO<\/h2>\n\n\n

A bateria<\/a> de níquel-cádmio precisa de cuidados especiais para funcionar bem. Sempre siga as instruções do fabricante ao fazer manutenção<\/a> nela. As dicas a seguir mostram como geralmente se cuida dela e como anotar tudo direito. Cada bateria<\/a> deve ter um registro próprio de manutenção<\/a>. Isso ajuda a encontrar problemas e a manter a bateria<\/a> funcionando bem.<\/p>\n\n\n\n