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Baterias de Plomo y Acido

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En el mundo de hoy, la energía eléctrica es un elemento tan importante que nos cuesta imaginar la vida sin ella. Los trastornos causados en las grandes ciudades por los cortes eléctricos son un ejemplo bastante ilustrativo de esto. La energía eléctrica puede generarse de muchas maneras, pero independientemente de esto, se nos presenta de dos formas principales, como Corriente Alterna (llamada comúnmente “AC”), y como Corriente Continua (llamada comúnmente “DC”).

La AC es la que todos conocemos, ya que hace funcionar prácticamente todos los electrodomésticos de nuestras casas, la iluminación en general, etc. La DC es otra forma de administrar la energía eléctrica, que entre otras cosas, es posible almacenar, como si habláramos de cajas o latas. ¿Almacenar? Sí. En ingenios comúnmente llamados Baterias, aunque la denominación general más apropiada es la de Acumuladores Eléctricos.

Los acumuladores eléctricos tienen la característica de recibir y almacenar la energía eléctrica, siendo capaces de entregarla cuando sea requerida.

A pesar del gran esfuerzo realizado en investigación de los diferentes tipos de materiales los acumuladores o baterias de plomo-acido son las preferidas e insuperables por el amplio rango de aplicaciones que tienen. El plomo es abundante y no demasiado caro y es por esta razón es idóneo para la producción de baterías de buena calidad en grandes cantidades.

Las baterías de plomo acido están presente muy frecuentemente en nuestras vidas , ya que arrancan millones de automóviles todos los días, brindan energía de emergencia a los sistemas de maniobras de las centrales eléctricas que iluminan nuestras casas y dan energía a nuestras fabricas, mejoran la calidad y confiabilidad de las telecomunicaciones, funcionan como backup de energía de las computadoras, brindan iluminación de emergencia, son el corazón de los sistemas de alarmas, intervienen en la energía necesaria para el funcionamiento de ferrocarriles, subterráneos y aviones, empujan a miles de auto elevadores eléctricos en plantas industriales, arrancan grupos electrógenos Diesel, proveen para señalamiento y balizamiento marítimo, almacenan energía solar y eólica para su posterior uso, entre otras aplicaciones que sería muy largo de enumerar.

Esta monografía sobre las Baterías (acumuladores) de Plomo Ácido fue realizado para la cátedra de Tecnología Electronica, la consigna era investigar y defender ante todo el curso una tecnología en particular, no necesariamente sobre electrónica pura, y al encontrarnos en ese momento realizando el diseño de un circuito electronico para el control y carga (mediante paneles solares) de un sistema de baterías para aplicaciones en area rurales nos pareció oportuno ahondar sobre este tema.

A continuación el índice de los artículos:

Más Información sobre las Baterías de Plomo Ácido


Tipos de Aleaciones en Placas de Baterias de Plomo Acido

Generalmente las distintas rejillas que forman las placas de una batería están fabricadas con aleaciones de Plomo. Esta aleación del Plomo con distintos elementos aseguran que la rejilla tendrá una mayor capacidad de tolerar el ataque de agentes externos, como ser el Ácido Sulfúrico y la corriente, con respecto a una rejilla de Plomo puro, y le dará a la misma la rigidez mecánica necesaria.

En una aleación de Plomo intervienen muchos elementos, sin embargo, se reconocen a las aleaciones con el nombre de alguno de ellos. Así se tiene:

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

Aleaciones de Plomo-Antimonio

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La aleación de Plomo-Antimonio es una de las más antiguas dentro de la fabricación de baterías. El porcentaje de Antimonio puede variar para distintos usos, estando entre el 10 al 2.5 %. A medida que el Antimonio se acerca a valores del 10 % se aumenta la posibilidad de ciclado de la batería, pero también aumenta la gasificación y el consumo de agua.

Este tipo de baterías son de alta resistencia interna y alta corriente de flote, la cual aumenta a medida que envejece la batería, debido al envenenamiento que se va produciendo en la placa negativa, producido por la migración del ión Antimonio desde la placa positiva. No es factible fabricar baterías de libre mantenimiento y mucho menos sellada con este tipo de aleación y su uso es recomendado únicamente a baterías de ciclado profundo, como ser: para auto-elevadores, energía solar y eólica.

La evolución tecnológica con sistemas cada vez más automáticos y en la búsqueda de reducir el mantenimiento y la contaminación ambiental, obligó a los fabricantes de baterías a buscar alternativas de bajo y libre mantenimiento, llegándose a las baterías de Plomo-Selenio y Plomo-Calcio respectivamente.

Aleaciones de Plomo-Selenio

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La aleación conocida como Plomo-Selenio es una aleación de Plomo-Antimonio entre el 1 y 2 %. En este tipo de aleación, la única función que cumple el Selenio es lograr que la baja cantidad de Antimonio presente en la aleación se encuentre de manera uniforme, cosa que no sería viable sin su aporte, y traería como consecuencia una rejilla quebradiza y sin las propiedades físicas y eléctricas necesarias.

Las baterías fabricadas con este tipo de aleación tienen menor gasificación que una fabricada con alto contenido de Antimonio, y soportan menos ciclados. Existe gran confusión sobre si las baterías de Plomo-Selenio son de libre mantenimiento o no. La respuesta es una de las más utilizadas en Ingeniería: “depende”.

Si la batería de Plomo-Selenio se utiliza en un auto, en donde la batería recibe la carga de un alternador 2 ó 3 hs. al día, entonces, esta batería se comportaría como una batería de libre mantenimiento ya que no requerirá agregado de agua. Se puede decir que en un uso automotriz promedio, la batería de Plomo-Selenio es una batería de libre mantenimiento. Cuando esa misma batería es aplicada a un uso estacionario como ser, iluminación de emergencia, alarma, UPS u otras aplicaciones en donde la batería recibe corriente de mantenimiento de carga durante las 24 hs del día, este tipo de batería pasa a ser de bajo mantenimiento quedando como única alternativa de libre mantenimiento la batería de Plomo-Calcio.

Aleaciones de Plomo-Calcio

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En la aleación de Plomo-Calcio no existe la presencia de Antimonio, el cual es suplantado por una proporción mucho menor por el Calcio, dándole a la placa las mismas propiedades mecánicas. Esta aleación es óptima para baterías que estarán funcionando como sistemas de emergencias, en donde la mayor parte del tiempo se encuentran en una condición de carga de flote con auto-descarga más baja que cualquier otra aleación, por lo que la corriente de flote por cada 100 Ah de capacidad, en 8 hs se mantiene en valores de unos pocos mili-Amperes, reduciendo la gasificación a valores despreciables. Además, al no haber presencia de Antimonio en la batería, no se produce el envenenamiento de la placa negativa a lo largo de su vida, por lo que la resistencia interna y la corriente de flote permanece invariable durante toda la vida útil de la batería.

Estas propiedades de la aleación de Plomo-Calcio son las que la hacen imprescindibles para la fabricación de baterías selladas de gel o electrolito absorbido, ya que cualquier aleación con una mínima presencia de Antimonio provocará, durante su vida útil, un progresivo aumento de la gasificación deteriorando las relaciones estequiométricas necesarias para la recombinación gaseosa que debe llevarse a cabo en el interior de la batería, con la consecuente pérdida de capacidad y expectativa de vida de la misma.

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