Informacion General sobre las BATERIAS

BATERIAS

Un acumulador eléctrico es un dispositivo que almacena energía. Una batería está conformada por varios acumuladores o celdas. Las baterías tradicionales para uso automotor usan como electrolito ácido sulfúrico diluido en agua y en ella se producen gases como hidrógeno y oxígeno, además de agua en forma de vapor; por esta razón el interior de una batería tiene comunicación con el medio ambiente para dejar escapar libremente estos elementos tóxicos. Ciertas tecnologías avanzadas, mediante la combinación de los gases y el vapor de agua generados, logran construir baterías herméticas mejor conocidas como selladas o libres de mantenimiento.

La calidad de una batería depende, entre otras cosas, de la pureza química de los elementos usados, de un buen diseño que permita una adecuada resistencia mecánica y excelente fijación de los componentes internos, los cuales la hacen inmune a las vibraciones y golpes propios de todo vehícul... rústico; además del uso de tecnologías que garanticen el cumplimiento cabal de las normas aplicables a su proceso de fabricación y pruebas.

Los valores de una batería varían en función de múltiples factores, por lo cual utilizaremos valores promedios y conceptos definidos en forma sencilla, a manera de facilitar la comprensión de este tema.

VOLTAJE NOMINAL:
Corresponde al valor más estable en el que permanece el voltaje de una batería durante el proceso de descarga. El voltaje nominal de una celda plomo-ácido es 2 voltios, una batería de 6 celdas en serie, como es nuestro caso, tendrá un voltaje nominal entre bornes de 12 voltios.

DESCARGA:
Por lo general decimos que una batería está descargada cuando su voltaje cae a valores muy bajos, de tal forma que no puede operar el encendido del vehícul... o el equipo de audio comienza a distorsionar. En términos técnicos, una batería se considera realmente descargada cuando su voltaje disminuye apenas entre un 13 y un 20 % de su valor nominal, dependiendo de la magnitud de la corriente suministrada. En el siguiente cuadro aparecen los valores del voltaje de descarga, en función de la corriente que suministra una batería de 65 amp-hora de capacidad:

Corriente (Amperios) Descarga (Voltios)
6.5...............................................10.5
11.0...............................................10.2
18.0...............................................10.0
39.0................................................9.6
>40.0...............................................9.0

DESCARGA PROFUNDA (DEEP DISCHARGE):
Consiste en llevar la batería a un nivel de voltaje en términos generales aproximadamente 25% por debajo de su voltaje nominal. El límite máximo de descarga ha sido establecido por las normas como el valor máximo de descarga sin que se produzcan daños irreversibles a la batería.
De lo anterior podemos establecer que toda batería, sin importar el precio, marca o tecnología de construcción no debe ser descargada más allá de 9.8 voltios, valor en el cual cualquier batería se considera descargada.

CAPACIDAD (CAPACITY):
El parámetro que define la capacidad de entrega de energía eléctrica está dado en términos de amper-hora, es decir la cantidad de amperios constantes que una batería puede entregar durante un determinado tiempo; se calcula multiplicando los amperios entregados por el tiempo de operación desde plena carga hasta su condición de voltaje de descarga para la magnitud de corriente entregada. La norma define que este cálculo se realiza a un valor de corriente de descarga tal que permita una operación continua de la batería durante 20 horas, el valor obtenido por este procedimiento se denomina capacidad nominal de carga. Por lo tanto una batería con capacidad nominal 65 amp-hora es capaz de entregar 3,25 amperios durante 20 horas, término de tiempo en el cual su valor de voltaje cae a un nivel en que se considera descargada la batería para esa magnitud de corriente. La capacidad real de carga disminuye a medida que se aumenta la cantidad de corriente que suministra la batería, como se observa en la siguiente tabla:

BATERIA DE 24 AMP-HORA
Tiempo de Descarga.....Corriente Sumin.................Capacidad Real
20 horas...........................1.2 amp............................24 amp-hora
10 horas...........................2.2 amp............................22 amp-hora
5 horas.............................4 amp..............................20 amp-hora
3 horas.............................6 amp..............................18 amp-hora
1 horas...........................14 amp..............................14 amp-hora
25 minutos......................24 amp..............................10 amp-hora
4 minutos......................120 amp................................8 amp-hora

BATERIA DE 65 AMP-HORA
Tiempo de Descarga.....Corriente Sumin.................Capacidad Real
20 horas..........................3.25 amp.......................65 amp-hora
10 horas..........................6.05 amp.......................60.5 amp-hora
5 horas......................... 11.0 amp.........................55 amp-hora
3 horas..........................16.5 amp.........................49.5 amp-hora
1 horas..........................35 amp............................35 amp-hora
25 minutos.....................65 amp............................27 amp-hora
10 minutos...................130 amp............................21.6 amp-hora
4 minutos.....................320 amp............................21.4 amp-hora

El valor de capacidad es muy importante para seleccionar una batería, por ejemplo:

Un vehícul... requiere un suministro de 30 amperios promedio para alimentar un equipo de audio con una autonomía de 3 horas, si multiplicamos el tiempo por el amperaje obtendremos 90 amp-hora, como requerimiento de carga a 30 amper. Si nos ubicamos en la tabla de la batería de mayor capacidad (65 amp-hora) podemos evidenciar que para una corriente de descarga de 35 amper, el cual es el valor más cercano a 30 amp. en esta tabla, la columna de tiempo nos indica que la descarga ocurre en una hora, por lo que una batería de 65 amp-hora no satisface nuestra condición.

Probemos ahora analizando el caso de dos baterías en paralelo, con lo cual cada una de ellas entregará sólo la mitad de la corriente total requerida, es decir 15 amperios durante 3 horas. Al situarnos en la columna de corriente el valor más cercano a 15 es 16,5, a este valor corresponde en la columna de tiempo un tiempo de descarga de 3 horas, que es lo requerido; por lo que dos baterías de 65 amp-hora conectadas en paralelo resuelven el problema. Es importante hacer notar que en este caso una sola batería da una autonomía de una hora, pero dos baterías conectadas en paralelo suministran tres horas de autonomía.

Otro ejemplo: Plantearemos la necesidad de alimentar un Winche eléctrico que consume 120 amperios, en carga media con el motor del vehícul... apagado (ver artícul... sobre el winche eléctrico, en No. 3 de nuestra revista). Si queremos asegurar una autonomía de 10 minutos en esta condición, qué batería necesitamos. Primero determinaremos la capacidad requerida multiplicando el tiempo en fracciones de horas por la corriente, esto es un sexto de hora por 120 amperios nos da 20 amp-hora, con una corriente promedio de descarga de 120 amperios. Buscamos el valor más cercano a 120 amp. en la tabla de la batería de 24 amp-hora y observaremos en la columna de tiempo que éste es sólo de 4 minutos, por lo que una batería de 24 amp-hora no resuelve el problema. Nos ubicamos ahora en la tabla para baterías de 65 amp-hora, en la columna de corriente el valor mayor más cercano a 120 es 130 amp., al cual le corresponde en la columna de tiempo, un lapso de descarga de 10 minutos; es decir, esta batería sí satisface nuestra necesidad.

Ahora bien, es preciso tomar en cuenta que luego de este tiempo de uso la batería queda técnicamente descargada, requiriendo no menos de dos horas para adquirir nuevamente su condición de operatividad con toda su capacidad. Si durante este tiempo de recarga, en caso de uso extremo, creemos necesario operar nuevamente el winche, aun por pocos minutos, le produciríamos un serio deterioro a nuestra batería, por lo que en este caso es conveniente una batería adicional de reserva, que se pueda utilizar eventualmente, o colocarla en paralelo con la principal para aumentar la capacidad del sistema, permitiendo resolver aun el caso donde se requiera utilizar el winche a su máxima capacidad.

CARGA:
Se define como carga el proceso mediante el cual se le suministra corriente eléctrica a una batería para que ésta la almacene. Se considera cargada una batería cuando aumenta su voltaje entre unos 13,8 a 15 voltios. Cuando una batería se somete a una sobredescarga (deep discharge), requerirá para su recarga hasta dos veces el volumen de carga que en condiciones normales de descarga requiere.

En uso automotor el proceso de carga se realiza por alto volumen de corriente a voltaje constante. Un exceso de corriente en el proceso de carga puede deteriorar y acortar la capacidad y vida útil de una batería, por lo que es muy importante observar las condiciones en que se encuentre el alternador del vehícul.... Las baterías para uso automotor están diseñadas para carga rápida en término de dos a tres horas, aunque con una hora de carga pueden reponer más de un 85% de su carga.

Si su batería está descargada evite conectarla en paralelo a otra batería, pues la batería cargada suministrará en forma repentina una cantidad de corriente extremadamente alta.

Si usa doble batería, aisladas por RELAY, no active el relay que las conecta en paralelo si una de ellas fue profundamente descargada; para ello utilice un sistema adecuado que primero cargue las baterías, y luego de que sus voltajes más o menos se equilibren, las puede conectar en paralelo.

CICLOS DE VIDA:
La vida de una batería se mide en número de ciclos de carga y descarga. Esto significa que para una batería que tiene una vida útil de 150 ciclos el fabricante garantiza que en condiciones óptimas de operación es capaz de soportar 150 descargas, con sus respectivas cargas. Este número de ciclos se acorta a medida que las descargas sean más profundas o que su uso sea inadecuado.

CAPACIDAD DE RESERVA:
Define el tiempo de descarga de una batería a una corriente de magnitud aproximada al 40% del valor de su capacidad; por ejemplo una batería de 65 amp-hora de capacidad si entrega unos 26 amperios, o lo que es lo mismo 40% de su capacidad, el tiempo que le toma para llegar a su condición de descarga corresponderá a su capacidad de reserva. Si este tiempo fuese de 120 minutos, ésa sería su capacidad de reserva en tiempo.

CAPACIDAD DE ARRANQUE (CRANKING):
Este término corresponde a la corriente que puede ceder la batería en condiciones de máximo esfuerzo. En promedio su magnitud es unas 12 veces el valor de su capacidad nominal, en esta condición la descarga ocurre en unos 2 segundos.

El valor de esta corriente de arranque es bajo y se hace crítico para bajas temperaturas por lo cual este valor es importante en países donde sus temperaturas pueden llegar a varios grados bajo cero. La corriente de arranque de la batería no es determinante en la capacidad real de trabajo de un motor de arranque o de un winche eléctrico, siempre y cuando esté por encima del mínimo requerido, ya que el circuito eléctrico de estos aparatos y el conexionado producen restricciones que limitan el valor máximo de arranque.

Por otra parte, las nuevas tecnologías en motores de arranque requieren de corrientes iniciales mucho más bajas que en los antiguos motores de arranque; también debe considerarse que mientras más esfuerzo se oponga al giro del motor eléctrico que se quiere alimentar mayor será la corriente de arranque requerida, como sería el caso de motores diesel o un winche de gran capacidad al arrancar bajo carga.

Todo exceso en el valor de este parámetro al elegir una batería no presta beneficios para el carro, PERO SI ES IMPORTANTE PARA EQUIPOS DE CAR-AUDIO. Es el parámetro expreso que comunmente se acostumbra a usar como "modelo" de batería: 600A 800A, 1000A.

ENVEJECIMIENTO:
Con el tiempo de uso y, en general, a partir de la mitad de su vida útil, dada en meses o años, se produce una disminución de sus valores característicos originales por un proceso natural irreversible, denominado envejecimiento. El tiempo de envejecimiento varía con la calidad de la batería. Nuestra mejor recomendación es: al adquirir este componente imprescindible para nuestros vehículos sólo el cuidado y correcta operación les permitirán obtener y disfrutar las mejores prestaciones, durante el tiempo de vida ofrecido por el fabricante. Para seleccionar adecuadamente una batería para un uso distinto al asignado originalmente por el fabricante de su vehícul..., exija a su proveedor de baterías la información técnica adecuada.

CONEXIÓN EN PARALELO:
Consiste en enlazar los terminales positivos entre si y los terminales negativos entre si, quedando de ese modo un polo positivo y uno negativo en todo el arreglo. Cuando las baterías se conectan en paralelo, se logra el promedio del voltaje de todas las baterías del circuito, se suman las Capacidades (A-h) y el Poder de Arranque (CCA) de cada batería individual.

Ejemplo: Si una batería tiene como características:
- Voltaje: 12V
- Capacidad: 60 A-h a 20 horas rate.
- Reserva de Capacidad: 150 minutos.
- Poder de Arranque: 800 amperios.

Si conectamos dos de estas baterías en paralelo, tenemos como resultante un arreglo de las siguientes características:
- Voltaje: 12V
- Capacidad: 60 + 60 = 120 A-h
- Reserva de Capacidad: 150 + 150 = 300 minutos.
- Poder de Arranque: 800 + 800 = 1600 amperios.

Cuando estas dos baterías en paralelo se conectan a un cargador y leemos en el amperímetro del cargador una corriente de carga digamos de 10 amperios, entonces cada batería está recibiendo 5 amperios.

Para conectar dos baterías en paralelo es importante que se usen::
1. Baterías de la misma "edad".
2. Baterías de la misma capacidad.
3. Baterías del mismo voltaje.
4. Cables de igual diámetro y material
5. Conectores o bornes de similar conductividad

BATERÍAS TRADICIONALES:
La batería tradicional de plomo y agua, está básicamente compuesta por una placa positiva, una placa negativa, un medio electrolítico que permite el intercambio iónico entre la placas positiva y negativa. El electrolito es una solución de ácido sulfúrico rebajado con agua destilada. Es la batería de uso común en el área automotriz.

BATERÍAS DE GEL:
Usan una tecnología en la que el electrolito tiene consistencia pastosa o espesa que se logra con la adición de compuestos de silicona a la solución ácida. Por su conformación y por no contener líquido que se evapore le permite una vida útil de entre 4 y 10 veces más que las tradicionales.

Otras ventajas son:
- Es de menor tamaño, ocupa menos espacio en el vehícul....
- Son selladas y libres de mantenimiento.
- No emana gases al exterior. Los gases generados en la electrólisis se licuan y se remezclan dentro de la batería
- No se derrama, puede usarse inclinada, ladeada o volteada, sin problema.
- Puede realizar descargas al 100% de su capacidad sin sufrir daños.
- Permite mantener su más alta tensión en un ciclo de descarga más prolongado (cranking), entre 4 y 6 segundos versus 2 segundos de la tradicional
- Puede almacenarse cargada durante un año sin perder capacidad.
- No se sufre efectos apreciables por bajas o altas temperaturas
- Es más resistente a las vibraciones.