¿Por qué fallan las baterías y qué podemos hacer para prolongar su duración? (4ª PARTE)

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EL PROCESO DE CARGA DE LAS BATERÍAS Y SUS COMPLICACIONES

Las complicaciones en el proceso de carga de las baterías surgen porque a menudo hay más de un dispositivo cargando a la batería, y porque la corriente de carga neta no es conocida, pues varía el consumo conectado a la batería.

Cargar con un voltaje limitado es la mejor forma de eliminar la influencia de los consumidores en todo lo posible. Y trabajando con límites de voltaje de 2 voltios, el voltaje de flotación y absorción se limita como veremos posteriormente.

Carga a granel

Cuando comienza a cargarse una batería, el voltaje inmediatamente salta a aproximadamente 2.1 V/celda (12.6 fara una batería de 12 v y 25.2 para una batería de 24 c) y luego se eleva lentamente hasta que se alcanza el límite de voltaje. Ésta es la corriente limitada o fase a granel del ciclo de carga, durante el cual la batería aceptará la corriente de carga disponible total.

Para grandes bancos de baterías es aconsejable limitar la corriente a C/5 o, incluso mejor, lo cual significa que entre el 10 y el 20 % de la capacidad total se carga por hora. Por ejemplo 100 A a 200 A para una batería de 1000 Ah. Si usamos un banco de baterías más pequeño y menos caro se cargará más a menudo, pero esto puede reducir la vida útil, a mayor velocidad, por ejemplo C/3.

Una batería profundamente descargada aceptará una corriente de este orden de magnitud hasta que cargue aproximadamente al 80 %. De ahí en adelante, en vez de absorber toda la corriente que se está ofreciendo, la aceptación de la carga se reduce rápidamente. Por lo tanto este primer límite de voltaje es el voltaje de absorción y la fase subsiguiente del ciclo de carga la fase de absorción.

Una tasa de carga alta calentará la batería, se incrementa la gasificación y se incrementa el tiempo de absorción necesario para cargar completamente la batería. En otras palabras: una alta corriente de carga solamente acortará el tiempo de carga a una extensión limitada.

La carga de absorción

Cuando se ha alcanzado el límite del voltaje de absorción pre-configurado, la carga se limita a la cantidad de corriente que la batería absorberá a este voltaje.

Durante la fase de absorción la corriente decrecerá firmemente cuando la batería alcanza su estado completamente cargado.

El proceso de difusión en realidad explica mucho sobre las baterías cargando y descargando:

• Cuando una batería se somete a una descarga rápida pero poco profunda, poca difusión profunda en el material activo tiene lugar y la reacción química está limitada a las superficies de las placas. Para recargar se necesitará muy poco tiempo de absorción. Para recuperarse de una larga descarga profunda, se necesitará un largo periodo de absorción en orden de reconvertir el material activo profundo en el interior de las placas.

• Las baterías de arranque de placa fina necesita menos carga de absorción que las baterías para trabajos exigentes de placa tubular o espesa.

• La absorción está relacionada con el voltaje (incrementando el voltaje se producirán campos eléctricos más fuertes que incrementarán la velocidad de difusión) y el tiempo. Aplicando un voltaje alto sin embargo se calentará la batería, se incrementará la gasificación a un nivel donde el material activo se empuje fuera de las placas y, en caso de baterías VRLA, causarán un venteo que secará y destrozará las baterías.

La carga en flotación

Después de que las baterías esté completamente cargada se mantiene en un voltaje constante para compensar la auto descarga, es decir, se mantienen completamente descargadas.

Si se mantiene durante largos periodos de tiempo (varios meses) el voltaje de flotación puede desviarse más de un 1 % del voltaje recomendado por el fabricante, después de la compensación por temperatura.

Un voltaje excesivo resulta en un envejecimiento acelerado debido a la corrosión de las placas positivas. La tasa de corrosión de la placa positiva aproximadamente se doblará cada 50 mV de incremento en el voltaje de la celda (0.3 V y 0.6 V respectivamente para baterías de 12 V y 24 V. Si el voltaje es insuficiente la batería no se mantendrá lo suficientemente cargada, lo cual eventualmente originará sulfatación.

Ecualización

Cuando no están cargados suficientemente, las baterías se deteriorarán debido a las siguientes razones:

• Sulfatación.

• Estratificación (sólo baterías inundadas).

• Desequilibrio de celdas.

Las baterías alcanzarán su estado completamente cargado, incluyendo ecualización, durante la carga de absorción o cuando la flotación se alcance durante un prolongado periodo de tiempo.

Si se han usado en estado parcial del modo de descarga durante algún tiempo, se recuperarán por:

• Ciclos y carga repetitivos con voltaje y tiempo de absorción apropiados.

• Carga de flotación absorción durante un largo periodo de tiempo.

• Carga de ecualización real.

La carga de ecualización se hace primero cargando la batería de la forma usual, y luego continua cargando con baja corriente (3 al 5 % de su capacidad Ah, es decir, 3 a 5 A para una batería de 100 Ah) permitiendo que el voltaje se incremente a 15 – 16 V (30 – 32 V para una batería de 24 V) hasta que pare de incrementarse la gravedad específica. Esto empleará de 3 a 6 horas y luego todas las celdas darán la misma lectura. Debe estarse seguro que se aísle la batería de todas las cargas para provocar un sobre-voltaje en ese periodo.

Especialmente las baterías de tracción para deberes pesados pueden necesitar una carga de ecualización periódica.

Compensación de la temperatura

Como ya hemos indicado la temperatura es de especial importancia cuando se cargan baterías. El voltaje de gasificación y consecuentemente los voltajes de absorción y flotación son inversamente proporcionales a la temperatura.

Esto quiere decir que en caso de un voltaje de carga fija una batería fría estará insuficientemente cargada y una batería estará sobrecargada.

Ambos efectos son muy perjudiciales. Las desviaciones de más de un 1 % de la correcta (temperatura dependiente) del voltaje de flotación pueden resultar en una considerable reducción de la vida de servicio (de acuerdo con algunos estudios hasta el 30 % cuando la batería está cargada en flotación durante largos periodos de tiempo), particularmente si el voltaje es demasiado bajo y la batería no alcanza o permanece al 100 % de la carga, por lo que las placas comienzan a sulfatarse.

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