¿Como medir la Capacidad de un Banco de Baterias de Plomo?

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Recientemente ha tenido gran repercusión el ensayos de bancos de baterías por el método de la impedancia debido a que permite analizar las celdas selladas actuales a las que no se les puede medir densidad de electrolito.

La determinación precisa del estado de un banco de baterías estacionarias, es uno de los rubros que genera mayor incertidumbre a los encargados del aérea; más aún si los mismos no son especialistas en este tema, y además tienen también a su cargo el resto de las instalaciones eléctricas de una empresa.

Al realizar un ensayo para medir la capacidad de un banco de baterias de plomo-acido logramos dos objetivos:

  • Conocer el estado actual de nuestro sistema de baterías.
  • Elaborar una tendencia de degradación con respecto al tiempo (tendencia predictiva).

Antiguamente la única forma era efectuar realizar ensayos de cargas completas. Los ensayos cíclicos son costosos, insumen mucho tiempo y requieren personal técnico capacitado. Hoy en día los responsables del área tienen un nuevo y efectivo método de análisis de datos denominado método de impedancia.

Metodo de Impedancia para Medir la Capacidad de una Bateria

Existe un concepto muy importante y que debemos conocer:

El aumento de la impedancia interna de una batería es directamente proporcional a la disminución de la capacidad de retención de carga (Ah)

El método de impedancia permite a los ingenieros de ensayo “mirar por dentro” de los contenedores sellados y evaluar la condición de la celda o batería en funcionamiento. Esto ha demostrado ser un excelente camino para descubrir problemas que pueden conducir a fallas catastróficas.

La Impedancia brinda una medida de la resultante entre la resistencia y la reactancia de una celda electroquímica. El aumento de la impedancia a través del tiempo, aporta una referencia sobre cambios en las uniones internas y soldaduras de placas a bornes. También, y lo que es más importante, pone de manifiesto los efectos de la reducción del área efectiva de las placas, debido a la sulfatación.

La Resistencia brinda una medida de la calidad de las conexiones internas entre el terminal positivo y el negativo, incluyendo la resistencia de la solución electroquímica. Esta medición es sensible a cambios en las uniones entre placas.

La Reactancia es una medida de las características inductivas y capacitivas, las cuales son una función de las dimensiones físicas constructivas de una batería.

La Conductancia nos ofrece una medida relativa al estado superficial de las placas (sulfatación). La conductancia no es generalmente la inversa de la impedancia, ya que los métodos de medición son diferentes y a diferentes frecuencias; y sus conclusiones no son de la misma calidad o exactitud.

Circuito Interno de una Batería de Plomo Ácido

Es fácil deducir que si el circuito interno de una batería es el de la figura siguiente, un ensayo predictivo que analice todas estas variables al mismo tiempo (Ra + Rm + Ri + Cb), brindará en forma integral una información precisa del sistema.

Todo otro método de evaluación unitaria o parcial de esta cantidad de variables, brindará una información limitada sobre el estado de una batería. La figura muestra en forma simple los elementos que constituyen la magnitud impedancia.
impedancia bateria plomo acido

Rm = Es la resistencia “metálica” que abarca a las uniones entre placas y bornes.

Ra = Es la resistencia electroquímica, aportada por el electrolito y separadores de placas.

Cb = Es la capacidad formada por las placas en paralelo con un valor promedio de 1,3 a 1,7 faradios por cada 100 AH de capacidad de carga.

Ri = Es una resistencia no lineal que se origina entre las placas y el electrólito.

Medicion de la Impedancia de una Bateria de Plomo-Acido

La impedancia de una batería en buen estado, puede variar entre un ± 20% de la línea de base de impedancias, se define como línea de base de impedancia al promedio de las impedancias de todas las baterías que forman nuestro sistema (estacionario).

La única posibilidad de medir una impedancia es valiéndonos de la inyección de una corriente alterna de frecuencia y magnitud determinada en los bornes de la celda, la cual se superpone y no es influenciada por la corriente continua propia. Esto implica no tener la necesidad de desconectar la carga que en ese momento alimenta al sistema y aún el cargador que lo respalda. Esto se logra solamente si el equipo de ensayo tiene poder como para anular o ignorar el ripple (componente de alterna) de la fuente. Cada valor de impedancia de cada celda es almacenado como dato al igual que su tensión (CC).

El promedio de todos estos valores, es calculado automáticamente para crear una línea de base. Adoptando el parámetro práctico del 20% o según la IEEE en sus documentos 1187-88-89, la cual recomienda un máximo de desviación del 30%, se puede detectar cuales son las celdas defectuosas que superarán esta barrera o la tendencia al aumento de otras para fines predictivos. El incremento de la impedancia es el principal indicador de degradación paulatina.

Periodicidad de los Ensayos

Basándonos en las recomendaciones de la IEEE para batería selladas y ventiladas, surge la siguiente tabla

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Más Información sobre las Baterías de Plomo Ácido

Etiquetas
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