[Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Solo discussioni generiche, es: l'additivo per la benzina serve a qualcosa? I fari allo xeno sono utili? Non improvvisatevi mai meccanici!

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[Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Messaggio da ottobre_rosso » 22/12/2008, 13:40

COS'E' LA BATTERIA?

La batteria è un dispositivo che serve ad accumulare energia elettrica per poi erogarla nei momenti di necessità, non a caso viene chiamata anche ACCUMULATORE. Tecnicamente l'accumulo di energia viene effettuato mediante reazioni chimiche reversibili fra il piombo delle piastre e l'acido solforico usato per bagnarne le superfici, reazioni che liberano o assorbono elettroni a seconda che la batteria eroghi corrente oppure venga ricaricata. Il piombo è poi il principale responsabile del peso elevato delle batterie, chiunque ne abbia sollevata una sa quanto gravino.
L'accumulo di energia è necessario per diversi motivi: il più importante è l'avviamento del motore, tutti i motori delle autovetture devono girare ad un regime minimo per poter funzionare autonomamente; serve quindi un motorino elettrico che li "metta in rotazione" facendoli partire da fermi, l'energia per far questo viene pescata proprio dalla batteria. Qualunque dispositivo elettrico funzionante a motore spento assorbirà energia dalla batteria.

Immagine

Nella precedente immagine vediamo lo spaccato di un comune accumulatore con le varie celle e le piastre al piombo e biossido di piombo; non vediamo invece la soluzione di acqua e acido solforico che deve bagnare le piastre. Ogni cella fornisce 2 volt, una batteria automobilistica da 12 volt avrà quindi 6 celle indipendenti messe in serie per una differenza di potenziale, misurata fra polo positivo e negativo, di complessivi 12V.

Le batterie di avviamento sono in grado di sopportare le forti correnti dell’avviamento anche per più avviamenti consecutivi, ma non tollerano scariche profonde.

Vengono identificate con una scritta del tipo 12V – 55 Ah – 420A. La prima cifra indica la tensione della batteria, la seconda la capacità della batteria in 20 ore (C20), la terza la corrente di spunto, cioè la massima corrente che possono erogare all’avviamento per 30 secondi prima di scendere a 7.2 Volt.


Cosa si intende per "capacità" di una batteria?

Il valore di capacità "C20" si ottiene moltiplicando la quantità di corrente che la batteria può erogare continuamente per 20 (ore) prima di scendere a 10.5 Volt (valore convenzionale di batteria completamente scarica).
Nel caso di una batteria con 100Ah (C20), vuol dire che la corrente che si può erogare per 20 ore prima di scendere a 10.50 V è di 5 Ampere (5A x 20h = 100 Ah).

Può capitare che la capacità non venga espressa su 20 ore (C20), ma su cinque (C5) o su cento (C100) ore; in questo caso occorre tenere presente che i due valori non sono direttamente confrontabili, infatti la stessa batteria ha un valore di C20 di 90Ah ed un valore di C5 di 70 Ah.

Le batterie di avviamento non sopportano di essere scaricate oltre il 25-30% della capacità nominale per più di 10 volte: sono state costruite per l’avviamento dove il consumo per ogni messa in moto è di circa 5 Ah.

Quando completamente carica una batteria riesce a fornire la corrente accumulata in un intervallo di tempo più o meno lungo a seconda della capacità per cui è stata progettata. Ad esempio, una batteria 12V-60 Ampere/Ora (Ah) riesce a fornire 60 Ampere per un ora (oppure 30A per due ore o 120A per mezz'ora ecc..), dopodiché la sua tensione scende sotto i 12V e bisogna caricarla.

Queste considerazioni sono vere in teoria mentre in pratica sono progettate per fornire bene e continuativamente una corrente che è il 10-20% della loro capacità massima.

Diverso è il concetto di corrente di spunto. Questa può essere anche maggiore di 6 volte la capacità indicata (es. 60Ah=360Ampere), ma solo per pochi istanti necessari, ad esempio, a far girare un motorino d'avviamento.

Il processo di scarica, durante un normale utilizzo avviene con tempi molto più lunghi, infatti questi alti assorbimenti si verificano solo in fase di accensione del motore. Nell'istante in cui il motorino d'avviamento riceve la corrente scorrono molte decine di Ampere, ma appunto solo per pochi istanti. In quel momento la batteria viene fortemente utilizzata, ma come il motorino inizia a girare la corrente cala vistosamente e se il motore parte subito l'assorbimento diviene bassissimo fino praticamente a terminare nel momento in cui si rilascia lo starter. Da questo momento la batteria comincia ad essere ricaricata dall'apposito circuito di carica che provvede a restituire l'energia persa e quella che verrà successivamente consumata dalle varie utenze. Tra queste la principale è rappresentata dalle lampadine dei fari anabbaglianti e di posizione.

Se l'auto viene utilizzata per un periodo sufficientemente lungo da permettere un bilancio positivo tra la corrente consumata dai circuiti e quella ripristinata dal movimento, in teoria la batteria non ha bisogno di nessuna carica aggiuntiva. La sua carica viene infatti continuamente ripristinata. Se invece i tragitti sono sempre di breve durata, la batteria tenderà inevitabilmente a scaricarsi.

Avviene inoltre anche un normale processo di scarica che lentamente fa scendere la tensione degli elementi e questo è inevitabile e del tutto normale. Questo processo riduce la carica circa dello 0,5-1% giornalmente quindi se si lascia la moto inutilizzata per un periodo molto lungo è bene provvedere con qualche accorgimento per evitare che la batteria si rovini. Controlli periodici sullo stato della batteria poi sono del tutto consigliati in generale per aumentarne la vita.
Mantenere sempre carica la batteria quindi ne aumenta la vita e l'efficienza generale.

PERCHE' UNA BATTERIA SMETTE DI FUNZIONARE?

I motivi possono essere molteplici:

rottura del contenitore: a causa di urti o vibrazioni lo scatolato si fessura lasciando fuoriuscire il liquido elettrolita e quindi una o più celle resteranno a secco;
cortocircuito fra due piastre: ogni cella contiene due piastre che devono restare separate fra loro, rimanendo collegate elettricamente attraverso il liquido che le bagna entrambe. Se le vibrazioni o la rottura dei loro supporti fanno sì che entrino in contatto allora la cella va in cortocircuito e cessa di erogare corrente, la cosa può essere diagnosticata con un semplice tester che in questo caso misurerà ai poli una tensione di 2V inferiore a quella nominale per ogni cella cortocircuitata.
solfatazione: se non utilizzata a lungo e soprattutto se portata a livelli di carica molto bassi (20-30%) la batteria al piombo può "solfatare", ovvero può subire una reazione chimica che crea sulla superficie delle piastre uno strato di solfato di piombo in forma cristallina, dura ed isolante. Una batteria solfatata solitamente non è più recuperabile e va sostituita poichè le reazioni chimiche necessarie alla carica e scarica di corrente non possono aver luogo; l'unico rimedio da tentare senza eccessive speranze è una ricarica "violenta" ad alte correnti in modo da far ribollire il liquido che potrebbe rimuovere parte della crosta superficiale.
autoscarica: le batterie al piombo sono soggette ad una lenta ma costante autoscarica anche se non utilizzate, la corrente "persa" può arrivare al 10% della capacità per ogni mese; l'autoscarica è favorita dalla presenza di impurità e sali minarali, anche per questo per i rabbocchi va usata acqua deminaralizzata;
generazione di fanghi: con il tempo, le vibrazioni, l'utilizzo, le cariche violente l'ossido di piombo delle piastre lentamente si stacca e precipita sul fondo della cella rischiando di creare un collegamento elettrico fra le piastre;
interruzione dei contatti: cattiva manifattura e/o vibrazioni possono causare la rottura dei contatti elettrici fra poli e piastre, in questo caso la misura della tensione darà valore 0;


Come provvedere ad una corretta carica.

Le batterie vengono vendute precaricate, ma è buona norma, prima di utilizzarle, applicare un ciclo di ricarica a bassa corrente per riportarla al 100% della carica.

Il processo di carica consente alle celle che formano l'accumulatore di immagazzinare lentamente la corrente fornita. Questa corrente di norma deve essere il 10% della capacità indicata della batteria. Quindi una batteria da 60 Ah deve essere caricata con una corrente di 6 Ampere per un tempo massimo di 10-12 ore.

All'inizio la tensione sarà sui 12.6-13 V, poi questa tensione salirà molto lentamente. Quando arriva a 13.5-13.6 V significa che la batteria è quasi completamente carica.
La batteria infatti internamente è formata da 6 elementi di 2,1 Volt l'uno. Per mantenerla carica bisogna fornire almeno 2,3V ad elemento, ottenendo una carica lenta di mantenimento. Questa carica può essere portata a 2,5V per elemento se la batteria viene normalmente utilizzata, con i normali cicli di carica/scarica. Evitare di andare oltre i 15Volt e quindi di fornire molta corrente per abbreviare i tempi di carica.

Così facendo si va incontro al fenomeno detto di solfatazione. Si tratta di un fenomeno sgradito e dannoso che consiste nella formazione all'interno degli elementi, di cristalli di solfato di piombo. Con una carica violenta questi cristalli aumentano e si legano tra loro formando uno spessore sulle piastre interne e conseguente perdita di efficienza ed erogazione. Evitare dunque i carica batterie rapidi che spesso forniscono troppa corrente di carica.


Indicativamente questi sono i valori per una normale ricarica di una decina di ore:
• Batteria normale: 13.4 - 13. 8 Volt


Il fenomeno della solfatazione colpisce la batteria anche quando questa si scarica senza mai ricaricarla. Più si scarica più il fenomeno aumenta fino a rovinare del tutto la batteria. Un'altra causa di solfatazione si verifica quando le piastre della batteria, a causa del basso livello dell’elettrolita, vengono esposte all’aria. Per questo motivo alle batterie a liquido bisogna anche controllare periodicamente il livello dell'elettrolita.

Questo ci dà lo spunto per parlare della densità dell’elettrolito e del Densimetro, lo strumento appunto per misurare la densità delle batterie tradizionali.

Il liquido contenuto nella batteria è una soluzione acida composta di acqua distillata e acido solforico. In una batteria carica la densità a 27°C è maggiore di 1.260 Kg/l. Quando è inferiore a 1.120 la batteria è completamente scarica.

La densità è indicata in Kg/l o Kg/dm3 in certi casi anche in gradi Baumè (scritto Bè)
• Densità 1,265 Kg/l - Bè 30,23 - Carica al 100%
• Densità 1,225 Kg/l - Bè 26,51 - Carica al 75%
• Densità 1,190 Kg/l - Bè 23,04 - Carica al 50%
• Densità 1,155 Kg/l - Bè 19,37 - Carica al 25%
• Densità 1,120 Kg/l - Bè 15,46 - Completamente scarica

Per misurare questi livelli si utilizza un semplice densimetro per batterie che è solitamente formato da una ampolla di vetro e una pompetta per aspirare il liquido. Dentro l'ampolla c'è un peso con un'asta graduata che si alza a seconda della densità del liquido all'interno dell'ampolla. I modelli più semplici sono colorati di rosso e di verde quelli più precisi anche di altri colori. I valori indicati dai colori corrispondono ai vari livelli di densità e quindi di carica. Il verde rappresenta la condizione di carica il rosso di scarica. Le due condizioni si verificano perché, quando la batteria è completamente carica l'acido solforico è in soluzione con l'acqua, quindi l'elettrolito è più denso.

Quando invece è completamente scarica l'acido solforico aderisce alle placche e quindi la soluzione diviene acquosa con conseguente densità e peso minore.

E’ anche possibile verificare il livello di carica misurando la tensione ai capi della batteria (che non deve avere carichi collegati, se connessa elettricamente all'autovettura dovremo spegnere il motore e tutti gli accessori elettrici) dunque si può risalire alla seguente tabella:

Immagine


Al di sotto dei 12V (quindi del 50% circa) la batteria va assolutamente ricaricata pena il forte rischio di solfatazione delle piastre; questa è anche la soglia al di sotto della quale è praticamente impossibile avviare il motore.
La precedente tabella è da considerarsi valida qualora tutte le celle siano nelle stesse condizioni di carica e solfatazione; può però capitare che a vuoto la batteria dia buoni valori di carica ma che la tensione crolli poi verticalmente anche sotto agli 11V applicando un piccolo carico come una lampadina da qualche decina di Watt; in questo caso con tutta probabilità alcune celle sono solfatate ed altre no


Cenni sui caricabatterie.

Immagine

le esigenze di ricarica e la necessità di controllare la corrente porta direttamente alla scelta del caricabatteria, visto che non sono tutti uguali, anzi; ritornando alla precedente immagine con i diversi modelli, diciamo che il "TIPO 1" sarebbe tendenzialmente da evitare per la mancanza sia dell'amperometro (la lancetta che ci dice quanta corrente stiamo infilando dentro alla batteria) che del selettore di corrente (alta o bassa), presenti invece in un caricabatteria "TIPO 2" che si distingue per la presenza di alcuni selettori sul pannello. Il "tendenzialmente" è da considerarsi tale poichè se noi abbiamo una batteria da 50 Ah e il caricabatteria "TIPO1" eroga non più di 5A allora non avremo bisogno di selettori che limitino la corrente, siamo già a posto così. Un "TIPO2" è comunque più flessibile adattandosi a più tipi i batterie come voltaggio che come capacità, ad ogni modo dobbiamo sapere che il caricabatteria da usare/acquistare va scelto in base alla batteria che dovremo trattare.
Una scelta più costosa (circa il doppio di un "TIPO 2" ma efficace prevede piuttosto l'acquisto di caricabatteria automatici e di mantenimento: questa tipologia prevede il controllo della carica mediante microprocessore in modo da non superare mai voltaggi e correnti dannose per la batteria; questi caricatori sono poi eccellenti nel caso vi siano batterie da mantenere efficienti in mezzo a lunghi inutilizzi (è il caso di vetture lasciate per mesi senza avviamento, motociclette o imbarcazioni lasciate a riposo durante l'inverno) poiché si autoregolano in base alla tensione rilevata sulla batteria da ricaricare. I più raffinati possono poi seguire diversi programmi di ricarica tentando pure il recupero di batterie solfatate.
Nel caso si debba lasciare l'auto all'aperto sempre per lunghi periodi esistono da poco anche dei pannelli solari da posizionare sul cruscotto e da collegare alla batteria mediante la presa accendisigari (se sempre in tensione) oppure mediante i morsetti; la scelta può essere valida poichè la corrente erogata durante il giorno contribuisce a compensare l'autoscarica dell'accumulatore.
Come fare in pratica: riepiloghiamo cosa fare per la ricaricare un accumulatore:
• apriamo il cofano motore e verifichiamo il livello del liquido batteria, eventualmente rabbocchiamo;
• se abbiamo dei dubbi verifichiamo i llivello di carica;
• scolleghiamo i poli;
• colleghiamo i due morsetti del caricatore ai due poli della batteria RISPETTANDO RIGOROSAMENTE LA POLARITA' (+ con +, - con -), verifichiamo i settaggi di voltaggio e corrente nel pannello e infine accendiamo il caricabatteria;
• durante la carica lasciamo aperta la finestra del garage per disperdere gli eventuali gas prodotti dal processo di ricarica;
• a carica conclusa (la lancetta dell'amperometro segnerà 0 corrente fornita alla batteria) spegnamo il caricatore, scolleghiamo i morsetti e ricolleghiamo i poli batteria all'auto.
• ricordiamoci di verificare nuovamente il livello del liquido che potrebbe esser diminuito durante la ricarica.


Per riassumere i processi di carica e manutenzione:
• Mantenete la batteria sempre carica. Se non utilizzata ricaricatela ogni 2 settimane o utilizzate un caricabatterie automatico
• Controllate, dove possibile, il livello e la densità dell’elettrolito per controllare che tutto sia normale
• Mantenetela pulita, controllate i morsetti e se necessario dopo averli serrati ingrassateli con vaselina.
• Caricate con 1/10 della corrente indicata dal costruttore (60Ah=6A)
• Evitate ricariche violente per ridurre i tempi previsti ma al contrario preferire ricariche lente.


Avviamento con auto di soccorso...


• a motori spenti collegare mediante il cavo i poli positivi delle due batterie.
• avviare il motore dell'auto di soccorso
• collegare il secondo cavo prima al negativo della batteria dell'auto di soccorso, poi alla carrozzeria dell'auto in panne, magari vicino al motorino di avviamento (comunque lontano da sostanze infiammabili: potrebbe nascere qualche scintilla)
• avviare il motore dell'auto in panne, con l'altro motore un pò su di giri. Lasciare stabilizzare il motore appena avviato
• staccare i cavi in ordine rigorosamente inverso: prima il negativo dalla carrozzeria dell'auto ricevente, poi il cavo positivo.


Riguardo l'avviamento tra due auto è opportuno far notare che:

• anche se eseguito correttamente presenta sempre una piccola parte di rischio specialmente sulle vetture con molta elettronica, pertanto è preferibile, sempreché possibile, farlo con un booster oppure con una batteria scollegata dall'altra macchina (nel secondo caso, ovviamente, deve essere di amperaggio almeno al pari di quella della vettura da far partire);
• particolare attenzione và prestata alla qualità e dimensione dei cavi: per vetture a benzina fino 2000cc e diesel sotto i 1500cc si consigliano cavi di sezione da 15mm²; per vetture di motorizzazioni superiori sono consigliati, invece, cavi di sezione da 25mm²





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fonti:

by ottobre_rosso and ciccio1987

Cogliamo l'occasione per ringraziare zambor e rover per la consulenza fornitaci.


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Re: [Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Messaggio da stefanonegri » 12/02/2009, 16:12

Mille grazie a chi ha scritto questo topic

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Re: [Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Messaggio da SicurAUTO » 16/04/2009, 16:49

Grazie a te per l'apprezzamento.

Ottobre_rosso, ha fatto proprio un bel lavoro! :ok
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Re: [Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Messaggio da mariopagnanelli » 07/04/2010, 23:28

Non si finisce mai di imparare !! Grazie!

Mi sento di fare solo una piccola aggiunta:
non fidarsi troppo delle batterie "senza manutenzione"... (ultimamente sono un pò più onesti e hanno cominciato a scrivere
"a ridotta manutenzione")

Per quanto più lentamente, l'elettrolito cala come in tutte le altre.

A inizio e fine estate controllare, e se necessario, rabboccare, il livello.

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Re: [Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Messaggio da ciccio1987 » 13/07/2010, 20:41

Oggi ho misurato con un multimetro la batteria della mia auto, batteria che ormai ha 4 anni.
A veicolo spento la tensione è di 12.7v, in moto 13.8v, mentre con il quadro acceso ma vettura spenta mi segna 11.4v finquando non interviene il relais che stacca le candelette passando alla tensione di 12.4.
E' normale che con le candelette accese la tensione si abbassi così tanto (pur sapendo che le candelette assorbono parecchia energia )? Lo chiedo perchè alcune volte la vettura stenta a partire, non a freddo ma a caldo.
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Messaggio da Federico Autotecnica » 21/07/2010, 19:23

Fai una misurazione in fase d'avviamento :ciao
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Messaggio da ciccio1987 » 23/07/2010, 19:32

Federico Autotecnica ha scritto:Fai una misurazione in fase d'avviamento :ciao
Ho effettuato la misura durante l'avviamento e la tensione risulta essere tra i 9.5 - 9.8V, quindi ciò significa che la batteria mi sta lasciando?
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Re: [Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Messaggio da Federico Autotecnica » 23/07/2010, 21:27

mhmmm direi di si, troppo basso il voltaggio :ciao
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Messaggio da ciccio1987 » 23/07/2010, 21:35

Ok, metto in preventivo quest' altra spesa :D
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Re: [Batterie] tutto quello che c'e' da sapere...

Messaggio da ciccio1987 » 24/07/2010, 15:50

Federico, ma la tensione in avviamento quanto dovrebbe essere?
La batteria comunque è del settembre 2006 ed ho sempre controllato il liquido dell'elettrolita e solo un paio di volte l'ho rabboccata con acqua distillata.
:ciao
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