Términos y Definiciones Relacionados con las Baterías de Plomo Acido

Glosario de términos relacionados a las baterías (acumuladores) de plomo ácido.

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En la serie de entradas previas sobre las baterías de plomo acido se uso una terminología asociada al tema, que para los ajenos puede resultar un poco confusa.

Glosario de Términos Referidos a las Baterías de Plomo-Ácido

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  • A

Autonomía: Tiempo mínimo durante el cual, en caso de defecto de la fuente de alimentación primaria, el S.A.I. asegura la permanencia de la alimentación de la carga, en las condiciones de servicio especificadas, con las baterías totalmente cargadas.

Acido sulfúrico : Ver “Electrolito”.

Acumulador de plomo: Batería recargable, basada en la tecnología de plomo-ácido.

Amperio (A): Intensidad de corriente.

Amperio hora (Ah): Intensidad de corriente medida en amperios y multiplicada por el tiempo (horas) durante el cual la corriente se puede tomar desde la batería.

Antimonio: Material utilizado en aleación junto al plomo, para lograr una resistencia mecánica mayor. El antimonio también mejora las características de los ciclos de las baterías, pero aumenta el consumo del agua. La Optima 850 no contiene antimonio.

Autodescarga: La corriente que se disipa de la batería y que, al cabo del tiempo, puede dejar la batería sin energía.

  • B

Batería: Serie de elementos, conectados de forma tal que en sus terminales extremos presenten una tensión igual a la suma de las tensiones de las unidades que la constituyen.

Batería Abierta: Se denomina así, a la que está constituida por elementos que emiten libremente los gases de electrólisis, motivo por el que se le debe reponer periódicamente el agua consumida en este proceso.

Batería Estacionaria: Es una batería que habiendo sido instalada en un lugar, no es habitualmente movida de un lugar a otro.

Batería regulada por válvula (V.R.L.A.): Batería constituida por elementos regulados por válvula (ver elemento regulado por válvula).

BCI: Consejo Internacional de Baterías.

  • C

Capacidad: Número total de amperio – horas que pueden ser retirados de una batería totalmente cargada, a un régimen de descarga, a una temperatura y a una tensión de corte definidos.

Capacidad inicial (Ci): Capacidad real de la batería descargada a un régimen de 8 h, a 25 °C, hasta una tensión de 1,75 V. Deberá ser por lo menos el 90 % de su capacidad nominal.

Carga de flotación: Carga de baja magnitud aplicada en forma ininterrumpida con el objetivo de compensar las pérdidas por autodescarga, manteniendo la batería en estado de carga plena.

Contenedor: Recipiente de material inatacable por el ácido en cuyo interior se alojan las placas de ambas polaridades y el electrólito.

Coup de fouet (Latigazo): Es el fenómeno transitorio que experimenta un elemento o batería tipo plomo-ácido cuando luego de ser retirado de una carga de flotación es descargado. El mismo se manifiesta en los primeros instantes de la descarga por una merma de la tensión que disminuye hasta llegar un valor mínimo, para ascender luego y normalizarse.

Carga rápida: Recarga parcial de la batería hasta llegar a la carga completa de la misma. Se lleva a cabo en un corto periodo de tiempo y su objeto es mantener la capacidad y compensar la descarga.
CCA (Cold Crancking Amps):
Capacidad de arranque en frío. Corriente de arranque durante 30 segundos a -18ºC con una tensión final mínima de al menos 7,2V

Ciclo: Una carga y descarga.

Conexión en paralelo: Las baterías pueden conectarse tanto en serie como en paralelo. La conexión en paralelo dobla la capacidad y el voltaje permanece siendo el mismo. El esquema de conexión es el de positivas conectadas a positivas y negativas a negativas.

Conexión en serie: Conectar juntas varias fuentes de energía a través de conexiones que unan el positivo al negativo. El objetivo de la conexión en serie es incrementar el voltaje manteniendo invariable la capacidad.

Corrosión: Es el término usual para describir la gradual oxidación de las conexiones, de plomo a óxido de plomo.

  • D

Descarga a potencia constante: Descarga en el curso de la cual el producto de la tensión en los bornes por la corriente extraída se mantiene constante.

Descarga: Disipación de energía eléctrica de una batería.

DIN (Deutsche Industrie Norme): Norma industrial alemana.

  • E

Embalaje térmico (Thermal runaway): Condición crítica que se origina durante la carga a tensión constante, en la que la corriente y la temperatura interactúan entre sí generando un efecto acumulativo creciente, que podría derivar en la destrucción de la batería.

Electrolito para baterías plomo-ácido: solución formada por agua destilada o deionizada y ácido sulfúrico, cuya proporción está definida por su densidad.

Electrolito absorbido: está constituido por una solución de ácido sulfúrico que es absorbida mediante el empleo de separadores porosos fabricados con microfibras de vidrio.

Elemento de batería: (También denominado celda) Unidad electroquímica básica, formada por un ánodo, un cátodo y un electrolito, empleada para recibir, almacenar y entregar energía eléctrica. Los elementos de plomo – ácido poseen una tensión nominal de 2 V.

Elemento regulado por válvula: Elemento secundario cerrado bajo condiciones normales, pero que dispone de una válvula que permite el escape de los gases si la presión interna excede un valor predeterminado. Normalmente a su electrolito no se le pueden efectuar adiciones.

Electrólito: El liquido contenido en la batería. Este es el ácido sulfúrico diluido en agua. El electrolito transporta iones entre las placas positivas y negativas.

  • G

Grilla: Soporte conductor utilizado en los elementos de plomo-ácido para sostener la materia activa.

Gas: En los ciclos de carga y descarga de las baterías de plomo-ácido, éstas producen oxigeno e hidrógeno. Como este gas escapa fuera, disminuye la proporción de agua en la concentración del electrolito y debe ser periódica-mente repuesta.
Gases Oxígeno e Hidrógeno:
El gas oxhídrico es una mezcla de hidrógeno y oxigeno en la relación de 1:2. El hidrógeno y el oxigeno son formados por los electrodos negativos y positivos respectivamente. En baterías convencionales abiertas, estos gases se escapan a la atmósfera, pero si se inflaman en el interior de la batería pueden provocar la explosión de ésta.

Gel: En algunas baterías el electrólito está en la forma de gel. Las baterías de gel son de libre mantenimiento.

  • I

IEC: Comisión Electroquímica internacional.

  • L

Libre mantenimiento: Esto significa que no hay nunca necesidad de rellenar la batería con agua y que los electrodos no están sujetos a corrosión.

  • M

Materia activa: Material componente de las placas que reacciona químicamente produciendo energía eléctrica cuando el elemento o batería son descargados y que es vuelto a su estado original durante la carga.

Monobloc: Batería secundaria en la que los elementos son instalados en un contenedor.

  • O

Oxido de plomo: La masa activa contenida en las placas de la batería.

  • P

Pulsar la carga: El cargador de la batería controla y adapta él mismo el estado de la batería. Después de que la carga es completada, la batería es sometida a una carga de mantenimiento que no tiene ningún riesgo de sobrecarga.

  • R

Recombinación: Las reacciones químicas forman hidrógeno y oxigeno en una batería. La recombinación hace reaccionar las moléculas de oxigeno e hidrógeno formando agua.

  • S

Separador: Lámina intercalada entre las placas para evitar los cortocircuitos y retener la materia activa. Por su textura o porosidad permite el pasaje de los iones, la difusión del ácido y el desprendimiento gaseoso. En los elementos de plomo-ácido con electrolito absorbido actúa también como soporte del ácido.

Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (S.A.I.), Uninterruptible Power Systems (U.P.S.): Conjunto de convertidores, interruptores y baterías que componen un equipo capaz de asegurar la continuidad de la alimentación de la carga en caso de falla en la fuente primaria.

SAE: La norma estadounidense de medida, correspondiendo a la norma Alemana DIN.
SEN:
La norma sueca de medida, que se corresponde con SAE y DIN.

Sobrecarga: Se denomina así al hecho de seguir cargando la batería después de estar ésta completamente cargada, lo cual acorta su durabilidad.

Sulfato de plomo: Es el producto de la reacción química entre el plomo y el ácido sulfúrico, que ocurre durante una fuerte carga o descarga. Esto crea una película que cubre las placas y forma una pequeña superficie impermeable.

  • T

Tensión de corte: Es la tensión límite a la que se considera terminada la descarga de un elemento o monobloc.

Tiempo de recarga: Tiempo mínimo necesario para recargar suficientemente la batería del S.A.I. o rectificador, con su propio dispositivo de recarga, después de una descarga que brinde la autonomía requerida, funcionando en las condiciones de servicio especificadas, para asegurar una descarga idéntica a esta.

Tensión latente: El voltaje que posee la batería después de estar desconectada durante 1.620 horas.

  • U

UPS ( Uninterruptible Power Systems): Ver Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (S.A.I.).

  • V

Válvula de seguridad: Válvula autosellante que se activa si la presión de gas en la batería es demasiado alta.
Válvula reguladora de la batería:
Ver Recombinación.

Voltaje de celda: El voltaje que tiene cada celda de la batería.

¿Como Cargar una Bateria Sellada?

Una batería que no se carga correctamente, se degrada químicamente de distintas formas y su desempeño comienza a verse afectado. Si la práctica de cargarla inadecuadamente se prolonga a lo largo de varios ciclos de carga y descarga, el fin de la vida útil se acercará de manera inexorable.

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Una batería que no se carga correctamente, se degrada químicamente de distintas formas y su desempeño comienza a verse afectado. Si la práctica de cargarla inadecuadamente se prolonga a lo largo de varios ciclos de carga y descarga, el fin de la vida útil se acercará de manera inexorable.

¿Qué significa “que no se carga correctamente”?

Nos referimos tanto al hecho de cargarla más o menos de lo necesario. En el primer caso, la sobrecarga conduce a una degradación prematura de las rejillas y la materia activa de las placas. En el segundo caso, la sulfatación producida durante la descarga no llega a revertirse por completo, haciendo de la misma algo permanente. En los dos casos, la batería pierde su capacidad para entregar corriente.

Hasta aquí, todo lo que hemos dicho es válido para cualquier batería y, en el caso de las de plomo–ácido, tanto para las de electrolito líquido como inmovilizado (normalmente llamadas baterias selladas).

¿Pero qué es lo que ha ocurrido en el caso de estas últimas?

En un comienzo, cuando su empleo comenzó a generalizarse debido a las grandes ventajas que tenían frente a las baterías de electrolito líquido, se difundió la información de que solo debían mantenerse a tensión de flote y que, luego de una descarga, esta tensión no debía modificarse, llevándola a un valor más alto (tensión de recarga). Hablando en términos prácticos, se decía que el rectificador de carga debía estar ajustado a una tensión de, por ejemplo, 2,27 V por cada celda (o sea, 13,62 V en el caso de los monoblocks de 12V).

Lo que no se aclaró debidamente es que lo anterior solo es válido para las aplicaciones llamadas estacionarias, es decir, aquellas en las que el rectificador se encuentra alimentando al consumo y la batería durante la mayor parte del tiempo de servicio, digamos más del 95% de ese tiempo. Otra forma de decir lo anterior sería señalar que la batería se descargará muy pocas veces a lo largo de su vida útil.

Sin embargo, ¿qué ocurre cuando una batería de este tipo se emplea en una aplicación donde se ve sometida a reiterados ciclos de carga y descarga? Podría tratarse de una aplicación de tracción (carros de golf, triciclos o bicicletas eléctricas), de una aplicación de energía solar o, sencillamente, de una aplicación donde se supuso que la red sería muy buena y luego resulta que se corta más de la cuenta.

En estos casos, según se puede ver en los manuales de varios fabricantes, es lícito incrementar la tensión de carga hasta 2,4 V por cada celda (o 14,4V en el caso de un monoblock de 12V). En otras palabras, se mantiene el procedimiento de carga (tensión constante con corriente limitada) pero la tensión puede incrementarse hasta el mismo valor que se emplea en cualquier batería líquida.

¿Por qué puede hacerse esto sin el riesgo de que la batería se dañe a pesar de ser sellada?

Sencillamente por el hecho de que estamos hablando de un tiempo de carga limitado a unas horas. La batería no permanecerá con el cargador “eternamente” conectado, como en el caso de las aplicaciones estacionarias, sino que, al cabo de su carga, volverá a descargarse.

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Los tiempos de carga pueden acortarse si se incrementa la corriente a la que limita el cargador. Las curvas presentadas en el número anterior correspondían a la corriente típica de 0,1C. Pero este valor puede duplicarse sin que se ocasionen daños a las baterías.

En el gráfico de abajo se ve que al incrementar la corriente límite del cargador de 0,1C a 0,2C se logra una reducción significativa del tiempo de carga. En ambos casos se ha supuesto que la descarga fue completa. Se puede observar que el tiempo para completar la carga se reduce en no menos de seis horas. En ambos casos, la capacidad devuelta es un 105% de la nominal, aproximadamente.

Valores superiores a 0,25 ºC pueden provocar calentamientos excesivos y no se recomiendan. Y no debe dejarse de lado que incrementar la corriente de carga también hace que el cargador sea de mayor potencia y, por lo tanto, más caro.

Los fabricantes de estos productos recomiendan, como mencionamos, el procedimiento de tensión constante con corriente limitada dado que, aún sin atención del usuario, no ocasiona daños en las baterías.

El procedimiento de cargar a corriente constante está totalmente desaconsejado y solo puede utilizarse bajo control de personal especializado dado que puede llevar las baterías a tensiones muy elevadas, provocando un excesiva gasificación. La gasificación es un fenómeno relacionado con la electrólisis del agua que forma parte del electrólito de la batería. Comienza a observarse a una tensión de 2,2 VPC, incrementándose de manera importante por encima de 2,3 VPC. Esto no es contradictorio con la tensión que se recomienda para aplicaciones de ciclado que, según vimos, es de 2,4 VPC. ¿Por qué? Porque las baterías en aplicaciones de este tipo permanecerán un corto tiempo conectadas al cargador y antes de las 24 horas volverán a la situación de descarga.

Hasta aquí, los conceptos que hemos visto se refieren a la carga normal durante la operación de la batería.

Sin embargo, existe otra situación en la que una batería requiere carga: cuando ha estado almacenada durante un período superior a los seis meses o, también, cuando al ponerla en servicio existe la posibilidad de que deba entregar su energía antes de haber permanecido conectada al equipo de carga durante al menos 24 horas. Esta carga se denomina de refresco y su objeto es devolver a la batería la carga perdida debido a su propia auto-descarga.

Las baterías selladas se construyen utilizando aleaciones de plomo-calcio por lo que su auto-descarga es muy inferior a la de las antiguas baterías con aleación de plomo antimonio. Un valor típico de auto-descarga para estos productos es 3% a una temperatura 20 ºC en el depósito donde se encuentren almacenadas. Las temperaturas mayores incrementan esta tasa de autodescarga.

¿Cómo se realiza una carga de refresco en una batería sellada?

De la misma manera como se procede a cargar la batería después de una descarga normal: aplicando tensión constante (la recomendada es de 2,4VPC) con corriente limitada a los valores ya mencionados y durante un tiempo que depende del tiempo de almacenamiento. Consultando el manual de la serie CP de baterías Vision, encontramos la siguiente información:

  • Hasta 6 meses de su fecha de fabricación (o si se la ha retirado de servicio y permaneció almacenada durante ese tiempo), el tiempo de carga debe ser de 20 hora.
  • Entre 6 y 12 meses de la fecha de fabricación (o si se la ha retirado de servicio y permaneció almacenada durante ese tiempo), el tiempo de carga debe ser de 24 horas.

La fecha de fabricación se encuentra grabada en la tapa del monoblock mediante un código alfanumérico que varía de fabricante en fabricante.

Veamos ahora qué ocurre ante una descarga accidental de mucha profundidad (también denominada sobre-descarga). Por ejemplo, esto ocurre si el sensor de mínima tensión de un equipo no funciona bien y la descarga continúa por debajo del valor mínimo recomendado por el fabricante, por ejemplo, 1,75VPC.

Cuando una batería se descarga por completo, a) la utilización de ácido sulfúrico del electrólito es total y el electrólito ahora se compone solo de agua. Durante la recarga, esta condición puede producir dendritas metálicas que pueden penetrar el separador y ocasionar un cortocircuito en la celda.; b) la sulfatación de las placas y la resistencia interna asumen sus máximos valores.

Una batería, normalmente, puede tolerar esta situación si la misma se produce una o dos veces en el transcurso de su vida útil.

La batería se debe cargar a tensión constante de 2,27VPC, con la corriente limitada a los valores que hemos mencionado en los números anteriores, es decir, cómo máximo a 0,25C. La recarga de la batería debe realizarse durante un mínimo de 24 horas . También, puede ocurrir que, debido a la profunda sulfatación y gran resistencia interna, la batería al principio del proceso de recarga no tome corriente. Se debe tener paciencia y esperar y, salvo que la sulfatación ya sea irreversible, se observará, al cabo de unos 30 minutos, que la corriente comienza a incrementarse hasta llegar al valor máximo ajustado en el cargador.

placas sulfatadas mal carga descarga

La fotografía muestra un paquete de placas (en posición vertical), con sulfatación debido a descarga excesiva o carga inadecuada. Se observa el sulfato de plomo (en las placas retiradas, en posición horizontal). El sulfato está disuelto en el electrolito, pero termina precipitando sobre las placas y les da el aspecto blanquecino que es característico cuando está cristalizado y fuertemente adherido a la superficie. El sulfato incrementa la resistencia interna.

¿Cómo saber si la batería se ha recuperado al cargarla?

La única forma de saberlo, a ciencia cierta, es realizando una descarga a corriente constante, según alguna de las curvas que suministra el fabricante. En general, conviene elegir la curva que más se acerca a nuestra aplicación.

Si el resultado del ensayo anterior es que la batería tiene entre un 70 y un 80% de la capacidad nominal, se puede intentar realizar un nuevo ciclo de carga-descarga para ver si la recuperación es todavía mayor. El proceso puede repetirse hasta que ya no se obtenga ninguna mejora adicional en el desempeño. Con baterías que tenían poco uso antes de sufrir la sobre-descarga es frecuente que se logre una buena recuperación, a veces, de hasta el 90% de la capacidad nominal.

Más Información sobre las Baterías de Plomo Ácido

¿Como Alargar la Vida Util de una Bateria?

Los fabricantes de baterias suelen proveer en las hojas de información la expectativa de yida util de una bateria, pero la puede alargarse el tiempo de funcionamiento óptimo de una batería siguiendo unos simples pasos:

  • Mantenimiento periódico. Verificar el nivel de agua y limpiar los bornes.
  • Chequear periódicamente el sistema de carga del automóvil o vehículo (alternador y regulador de voltaje) para evitar sobrecargas y descargas.
  • Evitar que la batería permanezca sin recibir carga por períodos prolongados, ya que el proceso de auto-descarga, propio de todas las baterías, terminará por dañarla en forma irreversible.

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Tiempo de Recuperación en Inversa del Diodo

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Generalmente, seamos honestos, cuando diseñamos circuitos electrónicos rara vez prestamos atención a todos los parámetros que vienen en la hoja de datos, esto es asi porque “lo mismo funciona” ¿para que perder tiempo considerando todo?.

¿Pero que sucede cuando trabajamos con circuitos mas complejos, de alta potencia (alta en serio por ej 750A) y con frecuencias elevadas? ahhh… la cosa ya no es tan simple,  hay que prestar atención al minimo detalle.

Uno de estos parámetros es el Tiempo de Recuperacion Inversa de un Diodo. Cuando trabajamos en conmutación es muy importante tener presente este tiempo, ya que una mala elección del diodo seguro que nos trae problemas al punto tal de que el circuito directamente no funcione.

Analicemos que es este tiempo y a que hace referencia…

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