23 noviembre 2010

Opciones de control de carga en baterías plomo ácido con válvula reguladora (VRLA)


Las baterías recargables fueron desarrolladas por el científico francés Gastón Plante. La teoría explorada por Plante fue que las baterías de células primarias eventualmente perdían toda su electricidad cuando se emplean las reacciones químicas. En una batería recargable, se introduce electricidad de otra fuente para invertir estas reacciones químicas, restaurando la carga de la batería. Lamentablemente, la ciencia de las baterías ha progresado poco desde que en 1859 Gastón Plante sumergió placas de plomo en ácido sulfúrico diluido y probó que la corriente pasaba repetidamente.

La célula de Plante usaba dos placas de plomo delgadas separadas por láminas de goma. Enrolló la combinación y la sumergió en una solución de ácido sulfúrico diluido. La capacidad inicial era extremadamente limitada ya que la placa positiva tenía poco material activo disponible para la reacción.
Entre las diferentes tecnologías que han evolucionado de aquellas baterías recargables originales hablamos hoy de las Baterías de Plomo Ácido Reguladas por Válvula (VRLA).
Este tipo de baterías tiene una vida de diseño de 12 años a temperatura ambiente de 20 º C (queda el 80 % de la capacidad restante de C10). Las características de estas baterías son las siguientes:
·         Libre de mantenimiento durante toda la vida en servicio.
·         La construcción de las placas es una aleación de calcio plomo.
·         Muy baja gasificación debido a la recombinación del gas interno.
·         La batería puede permaneces hasta 2 años a 20 ºC sin recarga debido a una tasa de auto descarga muy baja.
·         Transporte de bloques operacionales sin problemas, sin restricciones en carretera, ferrocarril, mar y transporte aéreo (IATA, DGR cláusula A67).
·         Completamente reciclable.
La mayoría de los sistemas de potencia modernos que usan sistema de baterías utilizan células de tipo VRLA.
Temperatura
Además de los cambios en la carga, el factor más importante en el rendimiento de la batería es la temperatura. Las baterías a menudo se instalan en salas mecánicas con otros equipos de mantenimiento. Cuando la compañía crece y requiere nuevo equipo, no es inusual que se instale una nueva caldera, compresor, o bomba en la misma sala de la batería. Todos estos equipos generan un calor significativo, y ello origina que la temperatura ambiental se eleve. Las buenas noticias son que podemos esperar una mayor capacidad de la batería con un incremento en la temperatura. Si se descarga a una temperatura más alta, la batería proporcionará más energía. Sin embargo, mucho más importante que esta ganancia a corto plazo, es la pérdida a largo plazo en vida que resulta de esta temperatura más alta. Es críticamente importante para la vida de una batería regular la temperatura en su ambiente. También es importante considerar las bajas temperaturas, ya que las baterías experimentarán una capacidad reducida cuando la temperatura cae. En este caso, no es la temperatura promedio lo que debe considerarse, sino la temperatura en el momento de la descarga. Debido a esta relación, el dimensionado de la batería es cuestionable si la temperatura de la habitación donde está la batería cambia apreciablemente respecto a la temperatura original. La batería también se verá afectada si hay cambios en las condiciones de calentamiento de invierno, o incluso si el calor de los edificios disminuye los fines de semana por motivos de conservación.
Operación a temperaturas elevadas
En condiciones de temperatura altas, se incrementa la corriente en flotación. Esto causa más calor y gasificación, y por lo tanto se libera más hidrógeno y se incrementan las pérdidas de agua. Adicionalmente, la tasa de corrosión de malla positiva se acelera y es la base de la reducción de la vida de la batería conforme aumenta la temperatura.
Muchos de los equipos de carga más nuevos incluyen compensación de temperatura para reducir los efectos de las temperaturas más altas.
Escapes térmicos
El resultado de voltaje de flotación sin compensación en baterías inundadas que operan a altas temperaturas es la evolución excesiva de gas, pérdida de agua incrementada, desmenuzado excesivo del material activo positivo y corrosión incrementada de la placa positiva. Las baterías VRLA que no están compensadas para altas temperaturas tienen un riesgo de fallo incluso más grande. Las baterías VRLA normalmente operan a temperaturas más altas internamente que en baterías inundadas debido al calor interno de la recombinación del gas, a la masa térmica más baja del elemento y a la transferencia de calor reducida (en comparación con el contenedor de baterías inundadas). La temperatura se elevaría sin que baje el voltaje para compensar, la batería se forzará a generar gas adicional, se recombinaría y añadiría más calor a una batería ya caliente. La batería se forzará a generar gas adicional, lo cual recombinará y añadirá más calor a una batería ya caliente. La batería alcanzará el punto donde el calor se generó internamente más de lo que puede disiparse en el aire circundante, y la batería alcanzará un punto de escape térmico. En este punto, las baterías casi con certeza se dañarán antes que ser reparadas, y pueden generar bastante calor para dañar el equipo circundante. Esto es un ejemplo extremo, pero es importante considerar las ramificaciones que surgen al permitir subir a la temperatura de la habitación, a la vez que no se compensa el voltaje de flotación.
Regulación de voltaje
Si bien no está sujeto a la temperatura, es importante notar la regulación del voltaje. Si se permite a la temperatura de la sala de la batería subir o bajar después de la instalación, es crítico compensar el voltaje de carga.
Bibliografía: Charge control options for valve regulated lead acid batteries. TDI Power
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