Chumbo ácido

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Estimativa da geração de sucata de bateria de chumbo-ácido como ferramenta de gestão de resíduos eletroeletrônicos

Estimativa da geração de sucata de bateria de chumbo-ácido como ferramenta de gestão de resíduos eletroeletrônicos

A bateria de chumbo-ácido é responsável por fornecer energia para que o veículo comece a funcionar, dando a partida do motor e alimentando alguns de seus acessórios, sendo considerado item fundamental para o funcionamento de carros, motos e embarcações, entre outros (INMETRO, 2012). Segundo a empresa MOURA (2015), apesar da sua importância para o bom funcionamento dos meios de transporte, a sucata de bateria é um resíduo extremamente tóxico para o meio ambiente, quando não descartado de maneira correta, haja vista ser composta por metais pesados, como o chumbo (Pb), solução de ácido sulfúrico (H2SO4), que é uma solução eletrolítica corrosiva, além de componentes plásticos de difícil degradação natural (Polipropileno).
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Análise de sistema eletroquímico chumbo-ácido via modelagem entrópica.

Análise de sistema eletroquímico chumbo-ácido via modelagem entrópica.

A aplicação de metodologias avançadas para análise e otimização é considerada fator decisivo para o crescimento e consolidação de um dado processo industrial. Este trabalho descreve a análise do sistema reativo eletroquímico chumbo-ácido baseado na modelagem entrópica, visando estabelecer uma base para posterior otimização de tais sistemas. A metodologia foi desenvolvida a partir de balanços de massa, iônico, entálpico e entrópico normalmente aplicados à reatores contínuos. Utilizando-se a metodologia desenvolvida nas reações de descarga da bateria é possível observar de que forma a entropia do sistema se comporta e dessa maneira, direcionar as estratégias de otimização do mesmo. O procedimento de modelagem entrópica demonstra ser apropriado, apresentando resultados essenciais e sendo capaz de descrever também sistemas reativos complexos de oxirredução, a exemplo das reações eletroquímicas que governam o desempenho de baterias chumbo-ácido.
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Estudo de fatores que influenciam na macroporosidade de placas de baterias chumbo-ácido

Estudo de fatores que influenciam na macroporosidade de placas de baterias chumbo-ácido

A taxa de reciclagem das baterias chumbo-ácido é elevada e crescente em todo o mundo. Nos países ocidentais, por exemplo, essa taxa se aproxima de 100%: As baterias chumbo-ácido utilizam 85% do chumbo produzido mundialmente e o chumbo reciclado representa 60% dessa percentagem. Isso é devido à facilidade de separação dos componentes contendo chumbo dos contêineres plásticos e do ácido, podendo ser todos esses recuperados e reutilizados através de processos que se utilizam de um consumo relativamente baixo de energia (MAY; DAVIDSON; MONAHOV, 2017). As baterias chumbo-ácido também apresentam vantagem energética de manufatura. Enquanto a manufatura de baterias de íons de lítio, por exemplo, consome 170 MJ/kg, a manufatura de baterias chumbo-ácido consome 30 MJ/kg. Diferenças similares podem ser encontradas nas emissões de CO2 durante a produção de ambas as baterias: Enquanto na produção da bateria chumbo-ácido é liberado 3 kg/kg de CO2, na produção de baterias de íons de lítio é liberado 12 kg/kg. Essas vantagens também são observadas em relação a outros tipos de baterias (MAY; DAVIDSON; MONAHOV, 2017).
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Estudo de caso e aplicação do MASP em uma indústria de baterias de chumbo-ácido

Estudo de caso e aplicação do MASP em uma indústria de baterias de chumbo-ácido

A indústria brasileira de baterias automotivas chumbo-ácido BNDES (2016) corresponde a aproximadamente 80% do consumo de chumbo no país (Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM), 2016), baterias para indústrias em geral e de telecomunicações correspondem a um percentual de 17%, ao que se equivale aos 3% restantes representados pela indústria de construção civil, pesca e munição. O Brasil não possui produção primária (chumbo produzido por meio da extração do recurso natural) de chumbo metálico refinado. A produção deste metal é realizada a partir da reciclagem de material usado, especialmente para o emprego em baterias automotivas de chumbo ácido e uso industriais.
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Avaliação e melhoria no rendimento elétrico de acumuladores chumbo-ácido para motocicletas

Avaliação e melhoria no rendimento elétrico de acumuladores chumbo-ácido para motocicletas

O relatório visa descrever as atividades realizadas durante o estágio na empresa Konder Moto do Brasil, localizada no município de Sangão, no sul do estado de Santa Catarina. A empresa Konder Moto do Brasil produz baterias chumbo-ácido para uso em motocicletas. A empresa iniciou suas atividades como uma pequena fábrica de baterias para motos que, na época, não exigiam uma bateria de grande eficiência energética, ao contrário do momento atual em que se exige cada vez mais deste dispositivo. As motocicletas equipadas com sistemas eletrônicos complexos com partidas elétricas possuem sistemas elétricos mais exigentes. Por isso o objetivo do estagio foi desenvolver um trabalho de melhoramento dos elementos dos acumuladores, constituídos de placas negativas e positivas, dando ênfase em seus dimensionamentos e ainda comprovando seu melhoramento com alguns testes descritos nas normas NBR10963 e NBR 10964. Possíveis readequações no processo e produto serão analisadas.
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Estudo eletroquímico a partir de traços de íons metálicos encontrados em soluções recicladas de baterias chumbo-ácido.

Estudo eletroquímico a partir de traços de íons metálicos encontrados em soluções recicladas de baterias chumbo-ácido.

Restringindo os estudos aos acumuladores chumbo-ácido automotivos, essas baterias são constituídas por seis cubas, conhecidas como células eletroquímicas, onde são colocadas a solução de ácido sulfúrico e as placas de chumbo que suportam o material ativo. A partir delas, tem-se o circuito em série para diferença de potencial médio de 12 V. Nas cubas as placas positivas e negativas são colocadas paralelas a fim de estruturar a capacidade desejada. Essas placas são separadas por uma membrana de polietileno (separador), para garantir o espaço entre as placas, e ainda, possibilitar a passagem dos íons da solução. Os conjuntos de placas são conectados por poste intercell e as placas são conectadas por streps, via orelhas em conjunto positivas e negativas, separadamente. No final das extremidades das cubas, os postes de borne são conectados por fundição aos terminais condutores, sendo um positivo e o outro negativo.
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Simulação termodinâmica de operações pirometalúrgicas de reciclagem de baterias chumbo-ácido

Simulação termodinâmica de operações pirometalúrgicas de reciclagem de baterias chumbo-ácido

O processo padrão de reciclagem de chumbo no Brasil é o que utiliza um forno revérbero rotativo e o resíduo mais crítico da indústria de chumbo secundário, a escória, é classificada como resíduo perigoso segundo a norma brasileira NBR 10004 da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT, 2004). Na falta de opções mais adequadas, ela tem como destino final a sua disposição em aterros para resíduos industriais perigosos. Através simulação são avaliado aspectos gerais da termodinâmica realacionado com as operações pirometalúrgicas de reciclagem de baterias chumbo-ácido (ustulação, redução e formação da escória-matte), o processo de reciclagem pode ser imaginado simplificadamente como sendo a ustulação do sulfato em óxido, a redução dos óxidos pelo carbono de redutores sólidos (de baixa reatividade) e a captura do enxofre pelo ferro e pelo sódio (adicionados ao processo na forma de sucata e de carbonato de sódio, respectivamente). A capacidade da técnica proposta, bem como suas limitações ficam claramente demonstradas.
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Estudo comparativo da corrosão em grades utilizadas em baterias de chumbo-ácido, formadas em processos de fundição e laminação.

Estudo comparativo da corrosão em grades utilizadas em baterias de chumbo-ácido, formadas em processos de fundição e laminação.

A bateria de chumbo-ácido tem sido um sucesso de comércio há mais de um século. Sua produção e uso continuam a crescer por causa das novas aplicações para a energia armazenada nas baterias, também por conta do seu uso como energia de emergência, nos veículos elétricos e híbridos e principalmente, por causa do aumento do número de veículos automotivos para os quais ela fornece energia para a partida do motor, ignição e iluminação do veículo. Este sistema de bateria também é usado extensivamente em sistemas de telefonia, ferramentas elétricas, aparelhos de comunicação, sistemas de iluminação de emergência, e como fonte de alimentação para mineração e equipamentos de manuseio de materiais. A ampla utilização das baterias de chumbo-ácido em vários modelos, tamanhos e amperagens é explicada pelo baixo preço e facilidade de fabricação. Esse tipo de bateria é quase sempre a mais barata para qualquer aplicação, enquanto continua a fornecer um bom desempenho (LINDEN e REDDY, 1995).
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Estudo da viabilidade de uso do aço ferramenta AISI D6 para corte de placas de baterias chumbo-ácido.

Estudo da viabilidade de uso do aço ferramenta AISI D6 para corte de placas de baterias chumbo-ácido.

As lâminas de corte são peças fundamentais para o processo de fabricação de placas positivas e placas negativas para a fabricação de baterias chumbo-ácido. Sendo assim, de acordo com a natureza, bem como os mecanismos de desgaste aos quais as lâminas estão expostas (impacto constante), ocasionam por si só o desgaste prematuro destes componentes. Para que se tenha uma ideia da magnitude do problema, as lâminas usadas nesta operação de corte de placas duravam em média de vinte a trinta dias. Estas lâminas eram fabricadas com um aço importado (canadense) fornecidas pelo próprio fabricante do equipamento e sem nenhum controle de qualidade, tanto no quesito de usinagem, especificações dimensionais e na especificação e controle do tratamento térmico.
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Desenvolvimento de um carregador de bateria chumbo-ácido selada 12 V – 5 Ah microcontrolado

Desenvolvimento de um carregador de bateria chumbo-ácido selada 12 V – 5 Ah microcontrolado

Para realizar a montagem do carregador de bateria chumbo-ácido, o seguinte sistema de diagrama de blocos, representado na Figura 16, será usado como referência. Cada etapa do sistema será desenvolvida, com análises, simulações e será implantado em um sistema físico, afim de carregar uma bateria com os conceitos vistos neste trabalho.O carregador que será desenvolvido, terá uma fonte de alimentação de 127/220 V com frequência de 60 Hz, podendo ser ligado na rede comum.

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CARACTERIZAÇÃO E ESTUDO DA LIXIVIAÇÃO DE METAIS DE ESCÓRIAS PROVENIENTES DA RECICLAGEM DE BATERIAS DE CHUMBO-ÁCIDO

CARACTERIZAÇÃO E ESTUDO DA LIXIVIAÇÃO DE METAIS DE ESCÓRIAS PROVENIENTES DA RECICLAGEM DE BATERIAS DE CHUMBO-ÁCIDO

No Brasil, o chumbo metálico é obtido principalmente a partir da reciclagem de baterias de chumbo-ácido utilizando o processo pirometalúrgico, que é acompanhado da geração de uma escória que apresenta elementos como Fe, Si, S, Al, Ca, Zn, Pb. O objetivo deste trabalho foi de estudar a escória gerada no processo através da fluorescência e difração de raios X e de extrações utilizando o método de Tessier seguida da determinação das concentrações dos metais nos extratos por espectrometria de absorção atômica. Com os
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Estudo adsortivo dos íons Cr, Ni, Pb e Zn (eletrólitos de bateria chumbo-ácido) através da argila esmectita e do carvão ativado

Estudo adsortivo dos íons Cr, Ni, Pb e Zn (eletrólitos de bateria chumbo-ácido) através da argila esmectita e do carvão ativado

As baterias eletroquímicas são dispositivos que convertem energia química em energia elétrica, sob forma de energia contínua, quando no processo de descarga. Este trabalho se limita a abordar as baterias de chumbo-ácido, que são recarregáveis e, por ser duráveis, são escolhidas para uso em automóveis. Este tipo de bateria, utiliza o chumbo (Pb) e dióxido de chumbo (PbO 2 ) imersos em uma solução de ácido sulfúrico. As impurezas contidas no eletrólito e no ácido sulfúrico concentrado interagem com o meio através de adsorção, reações de troca catiônica e por complexação. Os adsorventes utilizados, neste trabalho, foram: a argila (Esmectita Verde) e/ou carvão ativado. A solução de bateria com seu tempo de vida esgotado, foi analisada quantificando os metais pesados e o pH. Os metais escolhidos foram: cromo (Cr), níquel (Ni), chumbo (Pb) e o zinco (Zn). Foi preparada uma solução de bateria (chumbo-ácido) “sintética”, contendo um, a combinação de dois, a combinação com três e/ou quatro eletrólitos, simulando a existente nas baterias. Foram construídas as isotermas da cinética de adsorção na T=25ºC e nos pH’s 2,3; 2,4 e 2,5. Enquanto que, no equilíbrio, a isoterma de adsorção foi construída no pH=2,4 e T=25ºC. Estes dados, foram representados graficamente através da relação q (mg.g -1 ) vs t (min.). Procedeu-se à avaliação de sistemas de adsorção monocomponente e multicomponentes, em regime batelada, considerando as abordagens de equilíbrio do carvão ativado, o qual foi escolhido por apresentar uma boa adsorção dos metais e ser economicamente mais favorável. Os metais pesados foram quantificados por Espectrofotômetro de Absorção Atômica. Os resultados experimentais ajustaram-se bem ao modelo de equilíbrio combinado de Langmuir-Freundlich. Constatou-se que a relação Ni/Zn no sistema monocomponente é 0,98 passando para 0,99 para o sistema multicomponente, revelando que as afinidades de ambos os metais pelo carvão ativado é muito semelhante. Além disso, a afinidade em ordem decrescente, no sistema multicomponente (Cr, Ni, Pb e Zn), pelo carvão é: Pb(67,81%) > Cr (21,18%) > Zn (5,62%) > Ni (5,39%). Entretanto, os processos de adsorção multicomponentes são complexos, porque são afetados por vários fatores, assim sendo, mais estudos são necessários para melhor avaliá- los.
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Previsão da autonomia de baterias de chumbo-ácido aplicadas a sistemas híbridos de geração de energia utilizando o método KiBaM

Previsão da autonomia de baterias de chumbo-ácido aplicadas a sistemas híbridos de geração de energia utilizando o método KiBaM

Baterias são utilizadas como forma de armazenamento em sistemas de energia renovável devido à natureza de intermitência do sistema, e mais especificamente as de chumbo-ácido possuem atualmente uma maior penetração devido a uma melhor relação de custo-benefício para o sistema. Com isso é observada uma perda de capacidade nessas baterias devido a uma alta quantidade de ciclos de carga e descarga. Como resultado, é importante conhecer o desempenho da bateria e o custo de investimento significativo necessário para sua instalação, manutenção e substituição, quando necessário. Dentre alguns tipos de modelagem de baterias existentes e com base nos testes experimentais da bateria obtidos na literatura, foi desenvolvido neste trabalho, o modelo empírico KiBaM e estimado seus parâmetros para a bateria estudada. Esse modelo consiste num conceito importante de bateria que reflete a resposta dinâmica de tensão nos seus terminais. Em seguida uma validação foi implementada através do software Matlab/Simulink e comparado como modelo experimental. A partir do resultado da validação verificou-se que o modelo pode estimar com boa precisão as características da bateria. O bom funcionamento de um sistema híbrido com geração de energia renovável depende, sobretudo, do tempo de vida de sua bateria. A importância do estudo em relação a como determinar de forma precisa este tempo de funcionamento, se torna indispensável para quem desenvolve esse tipo de sistema. Uma das maneiras de predizer o tempo de vida de baterias é através do uso de experimentos reais e outra forma é utilizando modelos matemáticos que simulam o processo de descarga.
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Sistema de aquisição de dados de baterias  de chumbo-ácido

Sistema de aquisição de dados de baterias de chumbo-ácido

As baterias de chumbo-ácido são utilizadas nas mais diversas aplicações, em particular pelo fato de apresentarem boa estabilidade no fornecimento de energia, permitindo um bom número de ciclos de carga e descarga, além de preços moderados. São exemplos de sistemas que utilizam as baterias de chumbo-ácido: centrais de telecomunicação, automóveis, motocicletas, embarcações, sistemas de geração de energia solar e eólica, carros elétricos, cadeiras de rodas elétricas, sistemas ininterruptos de energia (UPS) e entre outros. Muitos desses sistemas são afetados pelo mau desempenho das baterias, no que diz respeito a falhas, envelhecimento e falta de capacidade de retenção de carga (COPETTI. et. al, 2007). A utilização de baterias de chumbo-ácido em sistemas solares, por exemplo, representa grande parte dos custos de implementação de tais instalações (IMHOFF, 2007). Portanto, são de grande importância o conhecimento da qualidade, quantidade e capacidade de retenção de carga das baterias. Uma informação importante sobre as baterias é o seu estado de carga, uma vez que ele representa a quantidade de carga disponível na bateria, dada em porcentagem. Para a determinação do estado de carga existem vários métodos, por exemplo, método de tensão de circuito aberto, determinação da densidade do eletrólito, método da descarga em carga fixa e descarga em corrente constante (COPETTI, 1993).
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Desenvolvimento na indústria de acumulação de energia em baterias chumbo-ácido: processos alternativos de recuperação de chumbo

Desenvolvimento na indústria de acumulação de energia em baterias chumbo-ácido: processos alternativos de recuperação de chumbo

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dois métodos alternativos para  recuperar  chumbo,  Fusão  Alcalina  e  Eletrohidrometalúrgico.  Ambos  oferecem  a  possibilidade de recuperação de outros elementos químicos normalmente perdidos  nas  escórias.  Partindo­se  de  matérias  primas  como  sucata  de  baterias  chumbo­  ácido, resíduos e outras fontes contendo chumbo, a taxa de recuperação foi de 92%  a  99%  em  chumbo  com  pureza  de  99,74%,  quando  utilizado  o  método  da  Fusão  Alkalina. Esta taxa foi de 94% em chumbo de 99,99% de pureza, quando empregado  o  processo  Eletrohidrometalúrgico.  Cumpre  ressaltar  que  os  resíduos  gerados  por  estes  métodos  são  da  ordem  de  6%  a  10%  e  estão  em  uma  forma  química  que  permite  a  recuperação  de  outros  metais.  Pelo  processo  convencional  (pirometalúrgico),  a  taxa  de  recuperação  foi  de  90%  em  chumbo  com  pureza  de  98,5% com quantidade de resíduo que chega a 25% do chumbo total produzido e  cuja  composição  obriga  o  descarte  em  aterros  classe  1.  Este  trabalho  também  desenvolve um método para a obtenção de um aditivo que assegura a formação de  massas ativas eficientes para placas de baterias chumbo­ácido. O aditivo, à base de  sulfato  tetrabásico  de  chumbo  (4BS),  proporcionou  maior  reversibilidade  ao  longo  dos  ciclos,  sendo  que  o  tempo  de  vida  útil  da  bateria  dobrou  e  a  quantidade  de  baterias  rejeitadas  diminuiu  de  10%  para  menos  do  que  0,5%.  Estes  índices  vêm  sendo mantidos durante dois anos em uma empresa do estado de São Paulo, que  produz 1000 baterias por mês. 
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CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA “CARBONOS NO MATERIAL ATIVO DE BATERIAS CHUMBO-ÁCIDO”

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA “CARBONOS NO MATERIAL ATIVO DE BATERIAS CHUMBO-ÁCIDO”

Dentro deste contexto, os veículos a combustão estão incluindo sistemas como, por exemplo: o “start-stop” e os freios regenerativos, com os quais a bateria passa a ser mais requisitada em descargas e cargas em intervalos de tempo curtos. A condição de taxa de descarga da bateria aumenta neste tipo de uso, e toda oportunidade de recarga é usada pelo sistema para carregar a bateria com corrente alta. Isso faz com que ela necessite de uma resposta mais rápida para as recargas realizadas durante o uso do veículo. Esta condição de aplicação chamada PSoC (Partial State of Charge) desafia a melhorar tecnologicamente a bateria chumbo-ácido para atender a estas demandas.
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Preparação e caracterização de células solares de Perovskita CH3NH3PbI3 a partir do Pb reciclado de baterias automotivas de chumbo-ácido

Preparação e caracterização de células solares de Perovskita CH3NH3PbI3 a partir do Pb reciclado de baterias automotivas de chumbo-ácido

Inicialmente coletadas as placas metálicas dos eletrodos da bateria de chumbo-ácido automotiva. Os materiais foram raspados dos coletores de corrente, separadamente e lavados com solução de HCl (0.1M) e depois em água. O ácido sulfúrico foi coletado e neutralizado com hidróxido de sódio antes de seu descarte. Os eletrodos e parede interna da bateria foram enxaguados várias vezes com água e a seguir expostos as condições ambientes por 3 dias para secagem. A seguir a bateria é desmontada e cerrada pelas laterais para retirar as placas dos eletrodos. As baterias que foram utilizadas neste trabalho são da marca Heliar ® e foram
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Desenvolvimento e caracterização de ligas de chumbo visando aplicação em acumuladores industriais do tipo chumbo-ácido

Desenvolvimento e caracterização de ligas de chumbo visando aplicação em acumuladores industriais do tipo chumbo-ácido

Em contrapartida, o chumbo é um material de baixa resistência mecânica, dificultando a sua aplicação em estruturas. Por volta de 1950, o material aplicado às grades de acumuladores eram ligas eutéticas de chumbo-antimônio, com concentração em torno de 11% de antimônio, que garantia uma boa resistência mecânica à liga. Durante o uso do acumulador, o antimônio difundia da placa positiva para a placa negativa provocando o excesso de geração de hidrogênio por decomposição da água. Desse modo, era necessário realizar a reposição de água em curtos períodos de tempo. A indústria para eliminar a manutenção (reposição da água no acumulador), decidiu eliminar o uso do antimônio e buscar alternativas para o desenvolvimento dos acumuladores chumbo-ácido livre de manutenção. (LINDEN e REDDY, 2002; RAND et al, 2004; PAVLOV, 2011; DANIEL e BESENHARD 2011)
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Caracterização das escórias provenientes da reciclagem de baterias de chumbo-ácido

Caracterização das escórias provenientes da reciclagem de baterias de chumbo-ácido

A reciclagem de baterias, prioritariamente de baterias de chumbo-ácido, tanto no Brasil como no resto do mundo, é a principal fonte de matéria-prima de chumbo metálico secundário, representando 95%. O percentual de reciclagem de chumbo no mundo está em torno de 60%. Esses números devem-se a propriedade do metal, a possibilidade de ser reciclado inúmeras vezes, sem perder suas características físico-químicas. O chumbo é um dos metais mais utilizados no mundo, mas possui uma toxidade muito elevada e apresenta risco aos seres humanos e ao meio- ambiente. Dada à necessidade de controlar a utilização do chumbo, devido ao seu poder contaminante, a reciclagem torna-se uma alternativa econômica, sustentável e ecologicamente correta, com tecnologias de processo de fusão e controles de resíduos disponíveis, que garantem uma operação ecologicamente segura. A constante procura por tecnologias e formas de produção sustentáveis, aliadas às já conhecidas e importantes possibilidades de utilização, trazem a este metal excelentes perspectivas e oportunidades de crescimento e desenvolvimento de mercado (ICZ, 2010).
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Sistema de gerenciamento para carga e descarga de baterias (chumbo-ácido) e para...

Sistema de gerenciamento para carga e descarga de baterias (chumbo-ácido) e para...

A bateria é um elemento que armazena energia elétrica na forma eletroquímica. Uma bateria não produz energia, somente armazena (COELHO, 2001). Em baterias recarregáveis, o processo de carga e descarga pode ser repetido por algumas centenas de vezes, nos quais para uma bateria de chumbo-ácido o número de ciclos de carga e descarga é inversamente proporcional à profundidade da descarga, ou seja, o quanto a bateria é descarregada antes de ser carregada novamente (Figura 2.1). A situação de operação mais danosa para uma bateria de chumbo-ácido é quando a mesma opera sob temperaturas elevadas, o que reduz sua vida útil (Figura 2.2) e aumenta sua capacidade de armazenamento (Figura 2.3) (MOURA, 2011; YUASA, 1999).
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