*ACUMULATORII DE ENERGIE ELECTRICA.FUNCTIONARE, EXPLOATARE, MENTENANTACap. I. INTRODUCERE

*UTILIZAREA ACUMULATOARELOR LA NAVEAcumulatorii sunt surse de energie electrica independente, de curent continuu, care inmagazineaza si pastreaza o cantitate de electricitate, introdusa in urma unui proces de incarcare, si pe care o pot furniza sub forma de curent continuu in procesul de descarcare.Acumulatorii de energie electrica constituie in sistemele electroenergetice navale surse de rezerva in caz de avarii sau in unele cazurii sunt utilizati ca surse principale de energie spre exemplu, alimenteaza cu energie propulsoarele submarinelor cand acestea se afla in imersiune.La bordul navelor maritime, alimenteaza ca sursa principala de energie sau de rezerva (avarie), urmatorii consumatori:- ilumunatul de avarie de scurta durata- echipamentele de radiocomunicatii si comunicatii interioare.- aparatele de semnalizari optice si acustice- statia de avertizare si semnalizare incendiu.- pornitoarele motoarelor barcilor de salvare si de urgenta

*UTILIZAREA ACUMULATOARELOR LA NAVE- pornitoarele diesel generatorului de avarie si motopompei de incendiu- luminile de navigatie si de semnalizare ale navei- pornitoarele unor motoare diesel de propulsie si auxiliare- echipamentele de navigatie (GPS, AIS, Navtex, Girocompas, Sonda US)- sistemul centralizat de monitorizare si control computerizat al echipamentelor din compartimentul masini.- sistemul automat de inchidere a usilor anti-foc si a portilor etanse. Acumulatorii de energie electrica, sunt utilizati la bordul navelor ca surse de energie principale sau de rezerva (avarie) in conformitate cu regulile societatilor de clasificare privind echipamentele de siguranta ale navelor.In mod obisnuit la nave se utilizeaza acumulatori cu plumb si acumulatori alcalini.

*Cap. II. ACUMULATORII CU PLUMBPrin acumulator, intelegem un element de acumulator. O baterie de acumulatoare este formata din mai multe elemente legate in serie sau functie de necesitati (tensiuni si puteri), in paralel sau mixt.Elementul de acumulator este format din urmatoarele:- electrozi pozitivi si negativi- puntile de conectare a electrozilor- izolatia dintre electrozi- cuva (vasul) cu capac si orificiile cu dopuri- electrolitulBateria de acumulatori este constituita din:- elementele de acumulatoare- cutia din material electroizolant si reziztent la actiunea acizilor (sticla, ebonita, masa plastica)- puntile de legatura dintre elemente si bornele la care se conecteaza circuittul exterior.

*ACUMULATORII CU PLUMBAcumulatorul cu plumb

*ACUMULATORII CU PLUMBElectrozii se numesc in mod obisnuit placi. Cele negative contin plumb-Pb, iar cele pozitive peroxid de plumb PbO2. Functionarea acumulatorului este determinata de reactia care are loc la suprafata de contact dintre placi si electrolit. Placile trebuie sa fie cat mai subtiri si cu o suprafata cat mai mare si de aceia, un element este format din mai multe placi identice. La parte superioara fiecare placa are o terminatie(ureche) care se sudeaza la o punte, si se formeaza doua grupe de palci, un grup de placi pozitive si unul de placi negative. Puntile au forma unui pieptene si se termina cu o borna de iesire. Intotdeauna, o placa pozitiva se afla pozitionata intre doua placi negative, astfel numarul placilor negative este mai mare cu unu, decat al celor pozitive.Pentru evitarea atingerii intre placi se monteaza separatoare dielectrice perforate, din material plastic neutru la actiunea electrolitului. Elementul de acumulator este introdus intr-un vas din plastic cu capac si orificii cu dopuri de vizita, pentru controlul nivelului si densitatii electrolitului.

*ACUMULATORII CU PLUMBPentru acumulatorii cu plumb se utilizeaza ca electrolit o solutie de acid sulfuric H2SO4 si apa, cu densitatea de 1,24 1,30 g/cm.Acumulatorul este o sursa chimica de energie electrica in care rectiile chimice care se petrec sunt reversibile.Acumulatorul incarcat, are placa negativa formata din Pb, placa pozitiva formata din peroxid de plumb - PbO2 si elctrolitul, format din acid sulfuric si apa. Acidul sulfuric din electrolit, se disociaza in ioni pozitivi si ioni negativi, conform ecuatiei: H2SO4 SO4 + 2H+La descarcare, cand acumulatorul debiteaza curent, sensul curentului este de la plus la minus in circuitul exterior si de la minus la plus in interior. Reactiile care au loc in acumulatori la descarcare sunt urmatoarele: Pb + 2 H2SO4 + PbO2 = 2PbSO4 + 2H2OEcuatia arata ca, la descarcarea acumulatorului plumbul din placa negativa se oxideaza, transformandu-se in sulfat de plumb - PbSO4, in timp ce peroxidul de plumb din placa pozitiva se reduce, transformandu-se de asemeni in sulfat de plumb. In timpul descarcarii electrolitul isi scade densitatea din cauza apei rezultate din reactiile chimice. La finalul descarcarii ambele placi ale acumulatorului ( pozitiva si negativa), contin sulfat de plumb, concentratia electrolitului s-a diminuat, iar acumulatorul nu mai poate debita curent.

*ACUMULATORII CU PLUMBReactii chimice globale la descarcarea acumulatorului

*ACUMULATORII CU PLUMBRezistenta interna a acumulatorilor cu plumb este foarte mica, si ca urmare tensiunea la borne scade foarte putin, chiar in cazul unor curenti de descarcare foarte mari. In medie rezistenta interna a acumulatorilor cu plumb, este de 0,005 . O formula de calcul a acesteia este: Rin = 0,09/Q, unde Q este capacitatea bateriei in Ah. Randamentul bateriei de acumulatori cu plumb este raportul dintre capacitatea de descarcare si si capacitatea de incarcare. amper-ore descarcare = ------------------------------ = 0,84 amper-ore incarcareIntervalul de folosire nominala a acumulatorului este pentru tensiuni de la 2 V, la 1,8 V. Cand tensiunea scade sub 1,8V, descarcarea trebuie intrerupta. La sfarsitul incarcarii tensiunea ajunge la 2,7V pe element.Acumulatorul se considera descarcat cand tensiunea pe element atinge 1,8V, iar densitatea elctrolitului a scazut la 1,117 1,15 g/cm.

*ACUMULATORII CU PLUMBLa incarcarea acumulatorului sensul curentului se inverseaza si circula prin acumulator de la placa pozitiva la la placa negativa, iar ca urmare reactiile chimice sunt inverse ca la descarcare.Ecuatia generala a reactiilor chimice care au loc la incarcarea acumulatorului, este urmatoarea: 2PbSO4 + 2H2O = Pb + 2H2SO4 + PbO2 Din aceasta ecuatie, rezulta ca la incarcarea acumulatorului, plumbul de la placa negativa s-a redus de la sulfat de plumb la plumbul metalic, in timp ce la placa pozitiva s-a oxidat de la sulfat de plumb la peroxid de plumb.Prin incarcarea acumulatorului, concentratia electrolituluio creste de la minim la maxim datorita acidului sulfuric care se produce. Tensiunea la bornele acumulatorului este mai mare in timpul incarcarii decat in repaus, si in repaus mai mare ca in timpul descarcarii.

*ACUMULATORII CU PLUMBReactii chimice globale la incarcarea acumulatorului

*ACUMULATORII CU PLUMBIncarcarea bateriei se face cu curent constant sau tensiune constanta. Curentul de incarcare este recomandat a fi 1/10 din capacitatea Q a bateriei. La incarcare se disting doua faze: prima cu durata cea mai mare, in care se produce o crestere lenta a tensiunii, si a doua la sfarsitul incarcarii de durata mai mica, in care se produce o crestere mai rapida a tensiunii cu degajare de gaze. Aceasta crestere rapida a tensiunii este insotita de degajare de hidroigen la placile negative si de oxigen la placile pozitive.La sfarsitul incarcarii, tensiunea la bornele bateriei trebuie sa fie de 2,8 V, iar densitatea electrolitullui de 1,28 g/cm. Valoarea densitatii electrolitului acumulatorului cu plumb indica starea tehnica a acestuia, dar si nivelul de incarcare. Avand rezistenta interna mica, acumulatorii cu plumb sunt capabili sa descarce curenti mari, in scurt timp. Din acest motiv sunt utilizati cu precadere la alimentarea pornitoarelor electrice ale motoarelor cu ardere interna de la bordul navelor.

*Cap. III. ACUMULATORII ALCALINIAcumujlatorii alcalini se numesc astfel, datorita componentei de saruri alcaline a electrolitului utilizat. Se compun dintr-un bac(cuva) de otel, grupul placilor pozitive, al placilor negative si electrolitul.Acumulatoarele alcaline sunt constituite frecvent din elemente Ni-Cd sau Ni-Fe si se construiesc in doua feluri: cu materia activa pozitiva inchisa in tuburi, iar cea negativa in casete sau cu materia activa atat pozitiva cat si negativa inchisa in casete confectionate din banda de otel perforata.Materia activa pentru placile pozitive ale elementelor Ni-Fe cat si a celor Ni-Cd, este hidroxidul de nichel amestecat cu fulgi de nichel si presate impreuna in tuburi de otel nichelat cu perforatii foarte fine sau presate in casete din acelasi material. Materia activa pentru placile negative ale elementelor Ni-Fe, este hidroxidul de fier, iar pentru elementele Ni-Cd, este hidroxidul de cadmiu.In ambele cazuri, materia activa pentru placile negative este presata in casete din tabla de otel perforata si nichelata.

*ACUMULATORII ALCALINIElectrolitul acumulatoarelor alcaline este o solutie de hidroxid de potasiu (potasa caustica) cu densitatea de 1,2 g/cm la temperatura de +20 C. Daca in aceasta solutie se adauga o mica parte de hidroxid de litiu, durata de functionare a acumulatorului creste de 2 2,5 ori.Placile acumulatorului alcalin sunt confectionate dintr-o rama de otel nichelat in care se fixeaza tuburile sau casetele cu materie activa. Tuburile se plaseaza vertical, iar casetele orizontal.Placile sunt grupate la o punte de otel, prin insurubare sau sudare. Placile pozitive sunt asezate intotdeauna intre placi negative si sunt izolate intre ele cat si fata de vasul din tabla de otel. Izolatia dintre placi se face cu separatoare din plastic, ondulate si perforate. Capacul se sudeaza la vas si este prevazut cu orificii si dopuri pentru aedrisire si umplere. Dopul este prevazut cu un ventil care nu permite patrunderea aerului din exterior, si sta in permanenta inchis. Ventilul se deschide in timpul incarcarii pentru eliminarea gazelor. Ventilul protejeaza acumulatorul la patrunderea bioxidului de carbon din aer, care poate deteriora acumulatorul. Elementele se grupeaza in cutii metalice sau din lemn, si se conecteaza similar cu cele de plumb.

*ACUMULATORII ALCALINIComponenta acumulatorului alcalin

*ACUMULATORII ALCALINIIn timpul descarcarii electrolitul este disociat in ioni pozitivi si negativi. KOH K+ + OH - reactie reversibila. La descarcare sensul curentului coincide cu sensul deplasarii sarcinilor pozitive si este in interiorul acumulatorului de la placa negativa la placa pozitiva. Prezentam mai jos reactiile globale care au loc.

Din ecuatiile reactiilor chimice care au loc la cele doua placi, se observaca electrolitul participa la reactii, dar se reface la placa pozitiva, astfel ca la finalul descarcarii concentratia electrolitului ramane neschimbata.

*ACUMULATORII ALCALINIIn timpul incarcarii acumulatoarelor alcaline hidroxidul de nichel de la placile pozitive se oxideaza trecand intr-un hidroxid superior de nichel, in timp ce la placile negative ale acumulatoarelor NI-Fe, hidroxidul de fier se reduce la fier metalic. La acumulatoarele Ni-Cd, hidroxidul de cadmiu se reduce la cadmiu metalic.Se observa ca la incarcarea acumulatorului alcalin, sensul curentului prin acumulator seinverseaza, si circulatia sarcinilor pozitive va fi de la placa pozitiva la cea negativa. Din reactiile chimice care au loc la cele doua placi pe durata incarcarii se observa ca si in acest caz electrolitul participa la reactii, dar se reface la placa negativa, astfel ca la finalul incarcarii concentratia electrolitului ramane neschimbata.

*ACUMULATORII ALCALINIReactiile chimice la incarcarea si descarcarea acumulatoarelor Cd-Ni, sunt similare cu cele ale acumulatorului Fe-Ni, cu deosebirea ca in locul fierului, Fe, este utilizat cadmiul, Cd.

Tensiunea unui element in stare incarcata la capacitataea nominala este de 1,45 Vpentru Ni-Fe si 1,4 V, pentru Ni- Cd. Incarcarea nominala se poate face cu tensiune sau curent constant, timp de 7 ore.La incarcarea cu tensiune constanta ,se stabileste valoarea tensiunii sursei de alimentare la 1,75 V pe element la acumulatorul Fe-Ni, si la 1,66 Vla acumulatorul Cd Ni.

*ACUMULATORII ALCALINITemperatura maxima in timpul incarcarii, nutrebuie sa depaseasca 45CIn exploatare , la descarcare cu curenti mari se reduce tensiunea acumulatorului. In conditii normale de exploatare bateria nu trebuie sa debiteze un curent superior celui corespunzator descarcarii in 5 ore.Descarcarea este terminata in regim normal de 5 ore, daca tensiunea elementului Fe-Ni este de 1 V sau a elementului Cd-Ni este de o,95 V.Rezistenta interna a acumulatoarelor alcaline este cuprinsa in limitele 0,03 0,06 , functie de capacitatea fiecarui element, adica de 6 12 ori mai mare decat a acumulatorilor cu plumb.Completarea electrolitului se face cu apa distilata, ca si la acumulatotorii cu plumb. Inlocuiurea electrolitului se face dupa 18 36 luni, functie de impuritati.

*ACUMULATORII ALCALINIAvantajele acumulatorilor alcalini in raport cu cei cu plumb- robustete mecanica deosebita- nu se formeaza depuneri de materie activa care sa scurtcircuiteze placile- densitatea electrolitului este invariabila- intretinere usoara si durata mare de exploatare- acumulatorul CdNi, cu performante imbunatatite, la acelasi gabarit poate avea o capacitate de doua ori mai mare decat cel cu plumb - acumulatorul alacalin ZnAg, are perfomante mai bune decat tipurile prezentate.Dezavantajele acumulatorilor alcalini in raport cu cei cu plumb- pret de cost de 2 5 ori mai mare la capacitate egala; acest inconvenient este compensat de durata mare de exploatare.- rezistenta interna mare, care limiteaza valoarea curentilor de descarcare si in consecinta nu pot fi foflositi pentru alimentarea starterelor motoarelor.- limite de variatie mai mari la incarcare si descarcare- dificultatea cunoasterii exacte a starii de descarcare.

*ACUMULATORII ALCALINIAcumulatorii Zn-Ag, sunt construiti dintr-un vas de masa plastica in care sunt ampalasati electrozii pozitivi, negativi sai electrolitul.Materia activa pentru electrodul pozitiv este oxidul de argint, iar pentru electrodul negativ, zincul poros.Electrolitul este o solutie de apa cu hidroxid de potasiu KOH, la densitatea de 1,4 g/cm.Tensiunea unui element este de 1,5 V.Acumulatorul Zn-Ag, asigura obtinerea unor curenti de descarcare mari in scurt timp si de aceia se poate folosi la pornirea electrica a motoarelor.Utilizarea acumulatorului Zn-Ag este mai rar intilnita, datorita pretului de cost foarte ridicat al acestuia.Acumulatorii Zn-Ag, au un gabarit de 3 ori mai mic decat cei cu olumb.

*Cap. IV. EXPLOATAREA SI MENTENANTA ACUMULATORILORAcumulatorii cu plumb sau alcalini se amplaseaza in compartimente speciale. Nu se recomanda ampalsarea acumulatorilor de plumb in acelasi compartiment cu acumulatorii alcalini.Compartimentul acumulatorilor trebuie sa aiba acces din exterior. Functie de capacitatea bateriilor de acumulatori instalate, compartimentele trebuie sa dispuna de un sistem de ventilatie naturala sau fortata. Bateriile cu o putere de la 0,2kW pana la 2 kW, se pot aseza in cutii sau dulapuri(chesoane) in interiorul corpului navei. Chesoanele trebuiesc prevazute cu tuburi de aerisire cu comunicare exterioara compartimentului.Bateriile de acumulatoare trebuie sa fie bine fixate. Materialele cutiilor si stelajele acestora trebuie executate din materiale care sa nu fie atacate de acizi. Temperatura in compartimentul acumulatoarelor, se va mentine la peste 5C, prin instalarea unor surse de incalzire(radiatoare cu apa sau abur). Usile compartimentului sau a chesoanelor vor fi marcate conform destinatiei si cu avertizari privitor la pericolul de explozie.

*EXPLOATAREA SI MENTENANTA ACUMULATORILORIn incaperile pentru acumulatoare nu se admite instalarea altui echipament electric decat a corpurilor de iluminat in constructie antiexploziva, si a cablurilor pentru corpurile de iluminat. Intrerupatorul va fi plasat in afara compartimentului.Bateriile trebuiesc astfel construite, incat electrolitul sa nu se scurga la inclinari ale navei cu 40 intr-un bord sau altul.Pentru incarcarea bateriilor care alimenteaza instalatiile speciale, se prevad echipamente de incarcare calculate sa efectuieze incarcarea bateriilor in maximum 8 ore. Instalatia de incarcare trebuie sa fie prevazuta cu misloace de masurare a tensiunii la bornele bateriei si a curentului de incarcare, iar pentru sursele de energie de avarie si a curentului de descarcare.Bateriile de pornire a motoarelor trebuie sa fie prevazute cu posibilitatea de incarcare de la o instalatie alimentata printr-un circuit separat din TPD sau TDA, chiar daca este prevazuta posibilitate de incarcare de la un generator antrenat de motor.

*EXPLOATAREA SI MENTENANTA ACUMULATORILORIn compartimentul acumulatorilor trebuie sa existe cel putin un densimetru, un ampermetru/voltmetru cu furca pentru masurarea curentului si tensiunii pe elementii acumulatorilor,o cana gradata din sticla, bastonase din sticla pentru masurarea nivelulului electrolitului pe element, un recipient ermetic cu apa distilata si altul cu electrolit pentru tipul de acumulatori.Periodic, se vor masura si inregistra nivelul electrolitului in baterii si densitatea acestuia pe fiecare element. Completarea nivelulului se va face cu apa distilata. In cazuri speciale se adauga electrolit.Bornele acumulatorilor si puntile exterioare se vor mentine gresate cu vaselina speciala pentru evitarea coroziunii.In timpul lucrarilor de intretinere a acumulatorilor, ventilatia trebuie safie activata, si se va utiliza echipamentul de protectie, format din ochelari de protectie, manusi si sort din materiale rezistente la acizi.