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LA BATERIA INDICE 1. Definición y tipos de baterías . 2. Historia de la batería de plomo ácido. 3. Principio de funcionamiento. 4. Reacciones químicas . 5. Factores degenerativos en las baterías. Sulfatación de las placas 6. La densidad del electrolito. 7. Empleo del voltímetro para conocer el estado de la carga de la batería 8. Valores más importantes en una batería. Tensión o Voltaje Voltaje Nominal Voltaje en carga Voltaje en descarga CAPACIDAD 9. Medidas utilizadas en las baterías de plomo ácido. AH: Amperios Hora. CCA: capacidad de arranque en frío CA: capacidad de arranque RC: capacidad de reserva Ley de Peukert 10. Tipos de baterías de plomo ácido. a.- Por tipo de placas. b.- Por tipo de aleación. c.- Por Tipo de Mantenimiento Requerido d.- Por Tipo de Electrolito El electrolito líquido El electrolito gelificado El electrolito absorbido es el otro sistema existente para la fabricación de las baterías e.- Según su uso 11. Clasificación según Régimen de descarga. Baterías de arranque Baterías de descarga profunda 1. Definición y tipos de baterías . Se le denomina batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente mediante lo que se denomina proceso de carga. Con el término pila, en castellano, se suele denominar a los generadores de electricidad no recargables. Tanto pila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos de la electricidad, en los que se juntaban varios elementos o celdas — en el primer caso uno encima de otro, "apilados", y en el segundo, adosados lateralmente, "en

batería", como se sigue haciendo actualmente, para así aumentar la magnitud de los fenómenos eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente. De esta explicación se desprende que cualquiera de los dos nombres serviría para cualquier tipo, pero la costumbre ha fijado la distinción. Ahora también existen pilas recargables, que se pueden recargar y volver a usar pero con un número limitado de veces. Generalmente las pilas se pueden dividir en dos grandes tipos, las pilas primarias y las pilas secundarias. Las pilas primarias son aquellas que se agotan y son desechadas, las secundarias son las que pueden recargarse, esta clase de pilas son llamadas baterías. La pila primaria

a pila seca común es la pila primaria más ampliamente utilizada. Se denomina pila seca a causa de que su electrolito no es líquido, sino una pasta húmeda. Si se secara totalmente no sería ya capaz de convertir la energía química en eléctrica. El nombre de pila seca no es pues estrictamente correcto en un sentido técnico. Cuando se combinan dos o más pilas se tiene una batería. En la pila seca se pueden emplear variados metales, y habitualmente carbón como electrodo positivo. El electrolito es agua mezclado con algún ácido o componente salino. Proceso químico de la pila primaria Si existiera algún método por el cual pudiésemos ver el movimiento de los electrones dentro de la pila, podríamos observar que éstos se desprenden de una placa y se desplazan en el electrolito uniéndose después a la otra placa. Como resultado, en una de las placas se acumulará un exceso de electrones, existiendo por tanto una carga negativa, y en la otra placa habrá un defecto de electrones, adquiriendo una carga positiva. Los terminales adheridos a estas placas se denominan, terminal negativo y terminal positivo. La reacción química así desarrollada convierte la energía química en cargas eléctricas, que estarán disponibles entre ambos terminales positivo y negativo en forma de diferencia de potencial. Si estos terminales no están conectados entre si, los electrones se acumularán en la placa negativa hasta que no quepan más, momento en que ambas placas estarán cargadas al máximo, cesando el movimiento de electrones entre ellas.

Los electrones se desprenden de una placa (haciéndola positiva) y se unen a la otra (haciéndola negativa), hasta un momento en que no caben más electrones. En ese instante la pila tiene su máxima carga eléctrica. Ahora, supongamos que unimos los terminales negativo y positivo de la pila mediante un hilo conductor. Observaríamos que los electrones salen del terminal negativo y a través del conductor viajan hasta el terminal positivo. Los electrones que abandonan el terminal negativo dejan ahora más espacio libre en la placa, permitiendo que el electrolito transporte electrones desde el terminal positivo para cubrir esos espacios vacantes, creando así un circuito cerrado.

Si unimos los terminales positivo y negativo mediante un conductor, lo electrones circulan a través de él hacia la placa positiva, a la vez que el electrolito transporta electrones para cubrir los huecos vacantes Mientras el hilo conductor mantenga unidas las dos placas, el electrolito transporta electrones hacia la placa negativa, la cual se va corroyendo, a la vez que en la placa positiva se forman burbujas. Llegará un momento en que la corrosión disolverá la placa negativa en el electrolito, quedando la pila totalmente agotada. La única forma de restituir la situación sería reemplazar la placa negativa por otra nueva. Por este motivo, a estas pilas se les llama primarias, ya que una vez agotadas no se pueden volver a utilizar si no se reemplazan sus elementos por otros nuevos.

La pila secundaria o acumulador Las pilas secundarias o acumuladores funcionan por los mismos principios que las primarias. Difieren principalmente en que pueden recargarse y los elementos primarios no. Algunos de los materiales que forman las pilas secas se consumen al producir la energía eléctrica, sin embargo en la pila secundaria los materiales son simplemente transferidos de un electrodo a otro durante la descarga. La pila descargada puede ser cargada de nuevo a su estado original, haciendo que una corriente eléctrica procedente de otra fuente recorra la pila en sentido opuesto al de la corriente de descarga. La batería común consiste en un número determinado de elementos secundarios conectados en serie. El tipo más usado es de plomo, que tiene una fuerza electromotriz de 2,2 voltios por cada elemento. Es la más utilizada en los automóviles. En condiciones de carga, los materiales activos son el peróxido de plomo (PbO2), como electrodo positivo, y plomo esponjoso (Pb), como electrodo negativo. El electrolito es una solución de ácido sulfúrico en el agua. Mientras la batería se descarga el ácido sulfúrico reacciona en ambas placas. En la placa negativa el ácido forma sulfato de plomo y deja electrones. En la placa positiva toma electrones y forma sulfato de plomo y agua. Cuando la batería está descargada, ambas placas están recubiertas de sulfato de plomo y el electrolito está convertido casi todo en agua. Cuando se carga la batería, el efecto de la corriente es hacer que el sulfato de plomo de las dos placas vuelva a su estado original de plomo y peróxido de plomo. Al propio tiempo el sulfato es devuelto a la solución donde forma el ácido sulfúrico. 2. Historia de la batería de plomo ácido. La batería de plomo-ácido, tal como la utilizamos en la actualidad, es el fruto de las investigaciones y el desarrollo de muchos científicos e ingenieros en el campo de la electroquímica. Los primeros antecedentes se remontan al año 1800, cuando Alessandro Volta descubre la batería galvánica e inicia esta línea de investigación. Su descubrimiento fue publicado con el título ―Acerca de la electricidad generada por el mero contacto de sustancias conductoras de diferente tipo‖. En el año 1868 Georges Leclanché inventó la pila seca. En 1780, Luigi Galvani, amigo de Volta y científico como él, afirmó haber producido una corriente eléctrica poniendo en contacto dos metales diferentes con el músculo de una rana. Galvani envió un informe de su descubrimiento a Volta, quien argumentó que el músculo de la rana sólo conducía la corriente, y que ésta era producida por los propios metales. En 1800, Volta, profesor de filosofía natural en la Universidad de Pavía, demostró el funcionamiento de su batería eléctrica, o pila voltaica, consistente en láminas de plata y cinc separadas por ácido sulfúrico diluido, que producía una corriente eléctrica.

Al año siguiente Volta repitió la demostración en París delante de Napoleón Bonaparte, quien le nombró conde. Más tarde, la unidad de fuerza electromotriz recibió el nombre de voltio, en su honor. A pesar de lo interesantes que pudieran parecer estos fenómenos, no se encontraba demasiada utilidad a este tipo de dispositivo de almacenamiento. En efecto, para cargarlo se debían utilizar celdas del mismo tipo o celdas primarias (pilas o celdas no reversibles). No nos olvidemos que todavía no se habían inventado las máquinas eléctricas. Otros experimentadores incursionaron en este campo, pero fue un científico francés de 26 años, Gastón Planté, el primero en desarrollar un dispositivo que sentó las bases de la celda de plomo ácido, tal como la conocemos hoy en día. Su batería constaba de nueve celdas conectadas en paralelo, puesto que el énfasis estaba puesto en la obtención de una corriente importante, cosa que hasta ese momento no se había podido lograr con las celdas primarias, que también conocemos como pilas. A su vez, cada celda consistía en dos hojas de plomo, separadas por cintas de goma. Todo el conjunto se enrollaba en forma de espiral y se sumergía en una solución que contenía ácido sulfúrico diluido al 10% en agua. Además, Planté descubrió que la capacidad de almacenamiento de las celdas se incrementaba sustancialmente cuando se las sometía al proceso que conocemos como ―formación‖ y que, hoy en día, es parte del proceso de producción de cualquier acumulador electroquímico. Después de un período de carga, descargaba la celda y luego repetía nuevamente el proceso de carga. Observó que a lo largo de estos ciclos, la capacidad de almacenamiento se incrementaba significativamente. En el año 1881, el científico francés Faure patenta un proceso para empastar la superficie de las placas con un compuesto de plomo que se transformaba con mucha facilidad en los materiales activos de la batería terminada. Faure aplicó una capa de óxido rojo de plomo a la superficie de placas de plomo puro. Posteriormente enrolló las placas con un separador intermedio de género. Este tipo de celda demostró tener una marcada superioridad en capacidad y tiempo de formación sobre la de Planté. Sin embargo, su punto flojo resultó ser la adherencia del material activo a la placa base de plomo. A partir de estas mejoras sobre los trabajos de Planté, el desarrollo de la batería de plomo-ácido fue muy rápido, debido al menor tiempo requerido para la formación de las placas y, también, es fundamental decirlo, por el desarrollo paralelo de las máquinas para generar corriente eléctrica. Como se comentó anteriormente, mientras no existieron máquinas eléctricas, la formación o la carga de una batería era algo muy difícil (se hacía fabricando pilas que luego se descargaban sobre la batería). A principios del siglo XX, la batería de plomo-ácido ya era un producto ampliamente utilizado en muchas aplicaciones, desde tracción hasta iluminación y telefonía. Pero fue su incorporación como elemento indispensable para el arranque de automóviles lo que llevó al crecimiento notable de la industria de fabricación de baterías.

3. Principio de funcionamiento. El mecanismo que permite la utilización de una batería como una fuente portátil de energía eléctrica es una doble conversión de energía, llevada a cabo mediante el uso de un proceso electro-químico. La primera conversión, energía eléctrica en energía química, tiene lugar durante el proceso de carga. La segunda, energía química en eléctrica, ocurre cuando la batería es descargada. Para que estas conversiones puedan llevarse a cabo se necesitan dos electrodos metálicos inmersos en un medio que los vincule, llamado electrolito. Este conjunto forma una celda de acumulación, cuyo voltaje, en una batería de plomo ácido, excede levemente los 2V, dependiendo de su estado de carga. En el proceso electrolítico cada uno de los electrodos toma una polaridad diferente. La batería tiene entonces un terminal negativo y otro positivo, los que están claramente identificados en la caja de plástico con los símbolos correspondientes (- y +). La batería comercial, para poder ofrecer un voltaje de salida práctico, posee varias de estas celdas conectadas en serie. La Figura muestra la estructura interna y externa de una batería de Pb-ácido para automóvil, donde se observa la conexión en serie de las celdas, las cuales están físicamente separadas por particiones dentro de la caja que las contiene. Cada celda está compuesta de varias placas positivas y negativas, las cuales tienen separadores intermedios. Todas las placas de igual polaridad, dentro de una celda, están conectadas en paralelo. El uso de varias placas de igual polaridad permite aumentar la superficie activa de una celda.

4. Reacciones químicas . El medio electrolítico de una batería de plomo ácido es una determinada concentración de ácido sulfúrico (H2SO4) en agua destilada (H2O), en el que se hallan inmersos un ánodo de plomo esponjoso (Pb) y un cátodo de dióxido de plomo (PbO2). Cuando el elemento se pone en descarga se produce una corriente a través de cambios químicos en la materia activa, el peróxido de plomo cede el oxígeno y se combina con el ácido sulfúrico para formar sulfato de plomo PbSO4. Al mismo tiempo, el plomo esponjoso también se combina con el ácido para formar sulfato de plomo y el oxígeno del peróxido de plomo se combina con el hidrógeno del ácido sulfúrico para formar agua (H20).

Cuando un elemento descargado se recarga, el sulfato de plomo de las placas positivas y negativas se convierte en peróxido de plomo y plomo esponjoso respectivamente y la densidad del ácido aumenta respectivamente. Podemos ver estas reacciones de la siguiente forma:

Nótese que cuando el acumulador se está cargando, el cambio que sufre el electrolítico es una transformación del agua en acido sulfúrico. Como consecuencia, la densidad del electrolítico aumenta durante el proceso de carga. En al descarga, el acido sulfúrico disociado reacciona con el peróxido de plomo formando agua. Por ello, durante la descarga, la densidad del electrolítico va disminuyendo. Durante la carga se desprende hidrógeno libre de la placa negativa y oxigeno de la positiva. Debido a la naturaleza explosiva del hidrógeno, cuando una batería está en proceso de carga no debe acercársele ninguna llama. 5. Factores degenerativos en las baterías. Sulfatacion de las placas Existen varios factores que son gradualmente degenerativos que entran a jugar un papel determinante a medida que la batería se va utilizando, y que tienen influencias determinantes sobre la reducción de capacidad, o incluso la destrucción irreversible de la batería. Estos factores son: exceso de temperatura, vibración mecánica, desgaste/agotamiento del material de las placas, y por ultimo la sulfatación de las mismas. La sulfatación de la batería es el mayor problema cuando se usan baterías de plomo ácido con electrolito líquido. El proceso de descarga debido al uso normal forma un depósito de sulfato de plomo en ambas placas. Normalmente, este depósito está constituido por pequeños cristales, que se descomponen fácilmente durante el proceso de recarga, disolviéndose en el electrolito. Sin embargo, siempre hay un leve residuo que se mantiene sobre las placas, y con el pasar del tiempo, después de muchos ciclos de carga y descarga, los residuos de sulfato tienden a acumularse e incrementar el grosor y densidad de la capa acumulada. Este residuo sofoca la batería, la hace difícil de cargar, e imposibilita que la misma pueda entregar la corriente especificada. La razón es que los cristales de sulfato actúan como aislantes, y efectivamente van poco a poco reduciendo el área útil de la placa de plomo que puede ser expuesta a la reacción con el electrolito. Este mecanismo toma lugar, asimismo, en baterías que permanecen en depósito por largo tiempo, sin ser recargadas. La posibilidad de sulfatación de las placas se incrementa, si la carga extraída de la batería no se repone en un periodo de tiempo corto por medio de una carga, y también se acelera cuando la temperatura del electrolito se eleva.

Superficie porosa de una placa nueva

Superficie de una placa cubierta por cristales de sulfato En la imagen de arriba se puede observar una placa que ya esta casi completamente cubierta por cristales de sulfato. Esta batería solo podría de entregar una fracción de su capacidad de corriente, y debería ser reemplazada. El problema es que en una batería típica de plomo ácido, las placas de plomo en sus celdas desean ser ejercitadas. Esto es, que idealmente desean ser recargadas completamente y en el menor tiempo posible después que fueron descargadas, aunque la descarga solo haya sido parcial. Si no se repone inmediatamente y en su totalidad la carga utilizada, o se les deja sin uso en

estado de carga parcial, el ácido lentamente creara una capa de sulfato que eventualmente causara que la batería se vuelva "débil" debido a la progresiva reducción de área útil en las placas que puede mantenerse en contacto con el ácido. Esta debilidad se manifiesta porque el sulfato de plomo es un aislante bastante efectivo, y a medida que la película de sulfato se va incrementando a través del paso de semanas o meses de desuso, la resistencia interna de la batería va aumentando cada vez mas. Finalmente esta resistencia aumentara al punto donde la mayoría del voltaje de la batería se perderá debido a la resistencia interna y muy poco llegara al punto donde se requiere utilizar, por ejemplo el motor de arranque de un automóvil. Un factor que también contribuye a la destrucción prematura de la batería son los métodos de carga convencionales. La sulfatación al inhibir la capacidad de la batería de recibir y entregar corriente acelera el proceso de destrucción ya que al ser cargada una batería sulfatada, esta se calienta, lo cual incrementa la perdida de agua, que es parte esencial de la mezcla de electrolito. La perdida de agua trae como causa que el sulfato se redeposite sobre las placas en forma de partículas duras y quebradizas. Esto trae como consecuencia la distorsión de la celda, cortos circuitos internos entre los elementos de la celda, y eventualmente daños mecánicos. Los problemas de carga son especialmente aparentes en maquinaria y vehículos industriales eléctricos debido a que se ven sometidos a frecuentes ciclos de carga diarios. Muchos sistemas de carga tienen limitaciones debido a que sus algoritmos son fijos y no toman en cuenta el problema de la sulfatación. Incluso los cargadores "inteligentes" por etapas trabajan de una forma que las baterías son desgastadas prematuramente debido a la acumulación de depósitos de sulfato. 6. La densidad del electrolito. La densidad específica (también llamada gravedad específica) del ácido sulfúrico puro es de aproximadamente 1.835 kg/dm3 y la del agua 1.000 kg/dm3. El electrolito, esto es, la disolución de ácido sulfúrico en agua, suele estar a razón de 36% de ácido, por lo que, en un elemento completamente cargado, podemos deducir la densidad del electrolito (ρ), es 1,270. (Este valor varía de unas baterías a otra y de unos fabricantes a otros). Puesto que durante los procesos de carga y descarga se producen cambios en la proporción de ácido sulfúrico que existe en el electrolito, pues, como hemos visto, los iones sulfato SO4- y los iones de hidrógeno H+ se han combinado con iones de Pb+ de las placas para formar en ellas el sulfato de plomo, podemos deducir el estado de descarga de un elemento de la batería midiendo la densidad del electrolito con un hidrómetro. Hay que tener en cuenta que existe una influencia de la temperatura en el valor de esta medida, valor que hay que tener en cuenta para corregir al alza o a la baja el valor de la densidad obtenido con el hidrómetro. Medir la densidad del electrolito es medir la capacidad de la batería (o su nivel de carga), hemos visto que es necesario corregir este valor en función de la temperatura. Los valores siguientes son típicos para baterías de tracción:

Densidad a 30º C

Tensión a 30º C en voltios % de la carga en la batería

1.295 1.280 1.265 1.245 1.230 1.210 1.190 1.165 1.150 1.130 1.110

2.14 2.13 2.12 2.10 2.07 2.06 2.05 2.03 2.00 1.99 1.97

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

7. Empleo del voltímetro para conocer el estado de la carga de la batería Otra forma de conocer la carga eléctrica de una batería de plomo-ácido es medir la tensión o voltaje (diferencia de potencial) que existe entre sus dos bornes empleando un voltímetro apropiado para esa función, aunque dicha medición es menos precisa o exacta que la proporcionada por un densímetro. Los voltímetros para baterías se diferencian de otros de uso común en que miden solamente tensiones entre 6 y 12 volt de corriente directa (C.D.) . Además, para poder medir con mayor o menor exactitud la tensión almacenada en una batería, éstas incorporan en su circuito una ―resistencia de carga‖ o “shunt” de unos pocos ohm, conectada en paralelo con sus puntas de medición. Gracias a esa resistencia de carga, que hace función de consumidor de corriente, podemos conocer la tensión o voltaje real que aproximadamaente tiene la batería en el momento que realizamos la medición. Para mayor exactitud, la medición de la tensión de una batería se debe realizar 15 minutos después de haberse utilizado por última vez, o sea, contando a partir del momento en que detenemos el motor del coche. Si al efectuar la medición el voltímetro indica que existe una tensión de 13,2 volt, la batería se encuentra completamente cargada. Si la lectura indica 12 volt, la batería se encuentra a media carga, pero es todavía utilizable. Pero si la lectura arroja 9 volt, será incapaz de poner en funcionamiento el motor de arranque y será necesario cargarla de nuevo lo más rápido posible. Por otra parte, en la actualidad se puede disponer de un sencillo instrumento electrónico de medición para comprobador el estado de funcionamiento del sistema eléctrico de coche. Este dispositivo posee tres lámparas tipo “led” de colores verde, amarillo y rojo, que se iluminan de acuerdo con la carga que posea la batería. Cuando conectamos las puntas de medición de este instrumento a los bornes positivo y negativo de la batería y se encienden los tres leds la batería se encontrará completamente cargada (100 % de carga). Si se enciende el rojo y el amarillo, la batería estará a media carga (50 % de carga) y, por último, si se enciende solamente el rojo, la batería estará

descargada (25 % de carga).

Voltímetro apropiado para medir de forma. aproximada la carga de una batería. Este dispositivo de medición (como el que ve en la foto de arriba y de la izquierda) incluye también la posibilidad de poder comprobar, de forma complementaria, el estado de funcionamiento del alternador y del regulador de tensión o voltaje del coche. Voltímetro de comprobación de tensión o voltaje para uso. específico en baterías. Este tipo de voltímetro, además de. la tensión de la batería, permite medir también otros. parámetros de funcionamiento del sistema eléctrico del. coche.

8. Valores más importantes en una batería. Tensión o Voltaje Voltaje Nominal El voltaje nominal de un elemento de plomo ácido, independientemente del número de placas positivas y negativas o de su capacidad, es de 2 V. Este valor se toma habitualmente cuando nos referimos a voltaje de la batería. Por ejemplo, una batería de 12V tiene 6 elementos conectados en serie y una de 24 V. tiene 12 elementos conectados en serie. En la práctica, el voltaje del elemento depende del estado de carga, de la temperatura, de la corriente de carga o descarga y de la edad del elemento. Voltaje en carga El voltaje de una batería en carga es más alto que el voltaje en circuito abierto, no solamente debido al voltaje opuesto a la batería, sino también a la caída de tensión debida a la resistencia interna, cuando la corriente fluye. Así:

VOLTAJE EN CARGA = VOLTAJE EN CIRCUITO ABIERTO + (INTENSIDAD X RESISTENCIA INTERNA) Mientras la carga va continuando, la subida de voltaje debida a la resistencia interna aumentará poco al principio, pero a partir de un determinado punto, ésta aumenta rápidamente. Este punto se conoce como el de "gaseo" y es el principio del desprendimiento del oxígeno y del hidrógeno en forma de burbujas de las placas positivas y negativas, respectivamente. Este punto, normalmente corresponde a una tensión de 2,35 a 2,40 V. Al final de la carga, el elemento estará entre los 2,60 y 2,70 V. Voltaje en descarga El voltaje en descarga es menor que el voltaje en circuito abierto. Hay una caída de voltaje debido a la resistencia interna del mismo elemento. Mientras la batería se descarga, la resistencia aumenta y el voltaje se reduce. CAPACIDAD El parámetro más importante a la hora de especificar una batería industrial es la capacidad. También es el más conocido. Sin embargo, y a pesar de ambas razones, el concepto de capacidad no termina de ser bien comprendido y esto lleva a muchas confusiones cuando se comparan productos de diferentes fabricantes. Definamos qué entendemos como capacidad de una batería. En términos sencillos, diremos que es la cantidad de electricidad contenida en ella y que podemos aprovechar para entregar corriente a una carga durante un cierto tiempo. Se la simboliza con la letra ―C‖. La unidad que se utiliza en la práctica es el Amperio hora, que se abrevia Ah. 1 Ah = 3600 Coulomb. Esta definición de capacidad y su medición en Ah fue la primera y continúa siendo la más utilizada debido a su practicidad: en la mayoría de las aplicaciones la corriente es el factor importante y sujeto a control. La cantidad de amperios hora de una batería viene indicada con la propia batería y suele venir acompañada de un valor que indica la cantidad de horas en los que la batería puede entregar esa cantidad de amperios, este valor es muy importante en las baterías estacionarias y de ciclo profundo, suele darlo el fabricante como C5, C10, C20, C100,..que, respectivamente, indicarían: 5 horas, 10 horas, 20 horas, 100 horas. Cuanta más alta es la descarga, menor es la capacidad disponible. Por ejemplo, una batería con una capacidad de 500 Ah. en cinco horas (C5) puede dar 100 A. cada hora. Si la misma batería es descargada a 200 A., solamente suministrará corriente durante dos horas, es decir, tendrá una capacidad de 400 A. en dos horas. La razón de esto es que a altos regímenes, la caída de voltaje es más rápida y, en consecuencia, el voltaje final de carga se consigue más rápidamente. En baterías de tracción es típico dar el valor en C5 o C6, en otro tipo de baterías estacionarias como VLA o AGM, como hemos señalado antes, esto es más complejo puesto que hay que determinar un valor mínimo de tensión por celda ya que la batería

(grupo de celdas) suele estar conectado como solución de emergencia a un equipo que requiere un mínimo de voltaje para funcionar. 9. Medidas utilizadas en las baterías de plomo ácido. AH, CCA, CA, y RC son las medidas que nos podemos encontrar cuando leemos las especificaciones de una batería. AH: Amperios Hora. Como ya hemos visto antes, es una medida muy útil ya que nos permite hacernos una idea de la capacidad de la batería. Por ejemplo, una batería de 45AH, sería teóricamente capaz de suministrar 45A durante una hora. La capacidad nominal es la capacidad definida en condiciones normalizadas de los tres parámetros básicos de los que ella depende. Estas condiciones están establecidas en varias normas nacionales e internacionales, como las IEC, IEEE, DIN, BS, JIS, etc. Por ejemplo, en la norma IEC 60896, las condiciones normalizadas que se fijan para una batería estacionaria son las siguientes: descarga en 10h hasta 1,8 VPC (Volt por celda) a una temperatura ambiente de 20ºC. En cambio en la norma IEEE 450, las condiciones para el mismo producto son 8h hasta 1,75 VPC a 25ºC. En las baterías monoblock pequeñas, como las NP de Yuasa o las CP de Vision, la descarga se normaliza para un tiempo más largo: 20h. En los últimos años, sin embargo, cada vez más, la capacidad de las baterías se especifica también en Wh (Watt x hora). Esto se debe a la aparición de los equipos UPS, que mantienen en operación no interrumpida a equipos informáticos. Dado que una UPS debe entregar una determinada potencia, es razonable que la batería que la alimentará también se especifique de esa manera. Las descargas en Wh suelen darse para tiempos inferiores a una hora (un valor típico es 15 minutos). CCA: capacidad de arranque en frío, ―Cold Cranking Amps‖ en Inglés. Es la cantidad de corriente que la batería puede suministrar a -18 ºC, durante 30 segundos y sin bajar de 7,2v (para baterías de 12 voltios) Un CCA alto es muy importante en climas fríos. CA: capacidad de arranque, ―Cranking Amps‖ en Inglés. Es la cantidad de corriente que la batería puede suministrar a 0 ºC, durante 30 segundos y sin bajar de 7,2v. RC: capacidad de reserva, ―Reserve Capacity‖ en Inglés. Es una medida muy importante, ya que nos indica el tiempo (minutos) que una batería completamente cargada puede suministrar 25A antes de que su voltaje baje de 10,5v. Ley de Peukert: describe el hecho de que la capacidad de una batería varía según el ritmo de descarga. Una batería descargada rápidamente, entregará menos amperios hora que otra descargada más lentamente. 10. Tipos de baterías de plomo ácido. Las baterías Plomo-Acido pueden subdividirse teniendo en cuenta distintos criterios de selección. Sin intentar cubrir todas las alternativas, los criterios de selección más importantes son: 

Por tipo de placas.

   

Por tipo de aleación. Por tipo de mantenimiento requerido. Por tipo de electrolito. Por el uso.

a.- Por tipo de placas. Existen dentro de las baterías de Plomo-Acido 3 tipo de placas básicas:   

Placas Planas empastadas. Placas Tubulares. Placas Planté.

b.- Por tipo de aleación.   

Aleaciones de Plomo-Antimonio Aleaciones de Plomo-Selenio Aleaciones de Plomo-Calcio

c.- Por Tipo de Mantenimiento Requerido    

Mantenida: Si es de alto contenido de antimonio. Bajo mantenimiento: Si es de plomo-selenio. Libre mantenimiento: Si es de Plomo-Calcio. Sin atención: Si es sellada.

d.- Por Tipo de Electrolito Existen dentro de las baterías de Plomo-Ácido tres tipos de estados del electrolito, el cual es siempre una solución de ácido sulfúrico diluido en agua destilada. El electrolito puede estar en estado:   

Líquido. Gelificado. Absorbido.

El electrolito líquido puede tener distintas densidades entre 1.215 gr/cm3. y 1.300 gr/cm3 . El valor de densidad está definido por la conjunción de varios factores, pero unos de los más importantes es el volumen del contenedor. Dado que para una cantidad de material activo determinada hace falta una cantidad definida de ácido absoluto, en función del volumen total disponible para el electrolito se definirá la densidad necesaria del mismo. Otros factores que entran en consideración son las temperaturas y el uso. El electrolito gelificado es uno de los dos sistemas que existen para la fabricación de baterías selladas. Cabe destacar que una batería es sellada, no por el empleo del electrolito gelificado (el que permite que se realice la recombinación gaseosa), sino por el uso de la aleación de Plomo-Calcio, que dado el bajo nivel de gasificación, permite que se pueda realizar dicha recombinación. El gel se logra a través de la mezcla del electrolito con una sílica amorfa dando como resultado un compuesto de la consistencia de un gel.

Las celdas de Gel son similares a las de electrolito absorbido, ya que el electrolito también se encuentra suspendido. Sin embargo, en las baterías de electrolito absorbido el electrolito sigue siendo líquido. Por el contrario, el electrolito de una batería de Gel, tiene un aditivo de sílice (desecante) que hace que el electrolito se solidifique. Los voltajes de carga para las baterías de Gel, son algo menores que para el resto de las baterías de plomo-ácido y además son muy sensibles a la sobrecarga. Si no se utiliza el cargador adecuado, la capacidad de la batería se reducirá significativamente y el fallo prematuro está asegurado. Estas baterías son ideales para llegar a una profundidad de descarga muy alta y tienen una duración algo mayor en climas calurosos. El electrolito absorbido es el otro sistema existente para la fabricación de las baterías selladas. En este caso, el electrolito esta absorbido por el separador, el cual está compuesto por una fibra de vidrio microporosa que mantiene suspendido el electrolito, y permite la recombinación gaseosa. En realidad, las baterías de electrolito absorbido son una variante de las baterías VRLA selladas (Valve Regulated Lead Acid – plomo ácido regulado por válvula). Se consigue la mayor eficiencia si se carga la batería antes de llegar a una profundidad de descarga del 50%. e.- Según su uso En este tipo de clasificación tendremos:  

  

Baterías de arranque destinadas al arranque de motores. Baterías de tracción para entregar energía utilizada directamente para dar movimiento a un equipo, como ser una carretilla eléctrica, una locomotora de minas, un carro de golf, etc. Baterías para energía solar y eólica. Almacenan energía eléctrica como resultado de la transformación de la energía solar o eólica. Baterías estacionarias para usos en comunicaciones, señalamientos, alarmas, iluminación , accionamiento, etc. Baterías para U.P.S. para altas corrientes instantáneas o descargas menores de 60 minutos.

11. Clasificación según Régimen de descarga. Básicamente, hay dos tipos de baterías: de arranque y de descarga profunda (ésta última también denominada de ciclo profundo). Las baterías de arranque están diseñadas para entregar grandes cantidades de energía en muy poco tiempo. Las placas son más finas pero hay más cantidad, además tienen una composición química ligeramente diferente. Estas baterías no admiten una gran descarga y por lo tanto deberíamos mantenerlas siempre con el máximo de carga. Las baterías de descarga profunda, no pueden suministrar tanta energía instantánea como las de arranque, pero son capaces de aguantar descargas de mucha mayor duración. Este es el caso de las baterías de tracción utilizadas en maquinaria de manutención como carretillas, elevadores, etc,.. y las baterías estacionarias. Una

batería para uso estacionario es la que se mantiene permanentemente cargada mediante un rectificador auto-regulado. Este rectificador puede, también, alimentar a un consumo, como en el caso de las centrales telefónicas, o a otro equipo de conversión de energía, como en el caso de las UPS (el equipo en cuestión es el inversor que alimenta al consumo). En los sistemas de iluminación de emergencia, en cambio, el rectificador solo alimenta a la batería. En cualquier caso, lo importante es que la batería se descarga con muy poca frecuencia y el rectificador debe recargarla, luego de una descarga, y mantenerla perfectamente cargada, compensando la auto-descarga interna. Estas baterías han sido especialmente diseñadas para operar en ciclado de profundidad superior a 50%. No se debe utilizar una batería de propósitos generales cuando los ciclos son profundos (por ejemplo, en un carro de golf). Las baterías de ciclo profundo poseen placas reforzadas para evitar su agotamiento prematuro y poder soportar mejor la exigencia del ciclado. Las baterías conocidas como ―de doble propósito‖, no son más que un compromiso entre las de arranque y las de descarga profunda, teniendo peores características que las específicamente diseñadas para una de las dos funciones.