30 agosto 2012

El proceso de carga y descarga de las baterías visto en detalle (2ª PARTE)



Ver 1ª PARTE

Mantenimiento y precauciones tomadas por una batería de plomo ácido

Los siguientes pasos deben ser tomados en el mantenimiento de una batería de plomo ácido:


1.       La batería debe recargarse inmediatamente cuando se descarga.
2.       El nivel del electrolito debe mantenerse por encima de la parte superior de las placas de forma que las placas quedan completamente sumergidas.
3.       No se superará la tasa de carga y descarga especificada por los fabricantes.
4.       La gravedad específica del electrolito debe mantenerse entre 1,28 y 1,18.
5.       La pérdida de agua debida a evaporación y gaseado debe reponerse usando solamente agua destilada.
6.       Los tapones de conexión se mantendrán limpios y apropiadamente apretados.
7.       No se descargarán hasta que su voltaje caiga por debajo de 1,8 V.
8.       Cuando no se usen, deben mantenerse completamente cargadas y almacenarse en un lugar frío y seco.
9.       No se mantendrán durante demasiado tiempo en condición descargada. De otra forma PbSO4 se convierte en una sustancia dura que es difícil de quitar y cargar. Esto se denomina sulfatación. La sulfatación debe ser evitada.
10.   La temperatura de la batería no superará los 45 ª pues se deterioraría rápidamente.
11.   La superficie del contenedor siempre debe estar seca.
12.   No se añadirá ácido sulfúrico hasta no estar seguros que la gravedad específica baja se debe a una subcarga y no a la sulfatación de las placas.
13.   El ácido debe ser puro sin impurezas ni pérdidas de color.
14.   Cualquier llama debe mantenerse alejada de la batería.

Procedimiento de ensayo de una batería de plomo ácido

Uso del hidrómetro
El ensayo con un hidrómetro básicamente consiste en el control de la gravedad específica de ácido sulfúrico. Puede controlarse por el uso de un hidrómetro. El hidrómetro consiste en un flotador de vidrio con un vástago calibrado colocado en una jeringa. Las lecturas del hidrómetro se muestran en la siguiente figura con la que abrimos este artículo.
Usando un ensayador de célula
Otro método de ensayar una batería es el ensayo de alta descarga o ensayo de cortocircuito. El ensayador de célula se usa para estos ensayos. Consiste en un voltímetro de 0-3 V con una resistencia en bypass. El shunt de baja resistencia se conecta entre dos pinzas. Las pinzas presionan contra los terminales de la célula. Una corriente de descarga alta fluye a través de la baja resistencia y el voltaje de la célula es indicado por el voltímetro.
La batería con carga completa, sin sulfatación, muestra una lectura apropiada en el voltímetro. Pero la batería que se sulfata, muestra otras indicaciones de plena carga que mostrarían una lectura del voltímetro baja. Este es un método fiable para ensayar baterías de plomo ácido.
Si la lectura del voltímetro da menos de 1,8 V, la batería necesita carga mientras que si da más de 2,5 V está sobrecargada. De acuerdo con la lectura de gravedad específica se añadirá agua destilada para llevar la gravedad específica a su valor normal.
Aplicaciones
Las diferentes aplicaciones de las baterías plomo ácido son:
1.       En sistemas de iluminación de emergencia.
2.       En automóviles para arranque.
3.       Sistemas de suministro de energía ininterrumpido.
4.       Señalización de ferrocarril.
5.       Subestaciones eléctricas en estaciones de potencia.
6.       Para caídas del alimentador de compensación en caso de cargas pesadas.
7.       Como fuente de energía en minas.
8.       En aplicaciones de energía fotovoltaica.
Aparte de estas aplicaciones, las baterías de plomo ácido se usan en otras áreas como sistemas de telefonía, aeronaves, aplicaciones marinas, etc.

Capacidad de la batería

La capacidad de la batería se especifica en amperios-hora. Indica la cantidad de electricidad que una batería puede suministrar a la tasa de descarga especificada, hasta que su voltaje cae a un valor especificado.
Para una batería de plomo ácido, la tasa de descarga se especifica como 10 horas u 8 horas mientras que el valor del voltaje al que cae se especifica como 1,8 v.
Matemáticamente el producto de la corriente de descarga en amperios y el tiempo de descarga en horas hasta que el voltaje a un valor específico es la capacidad de una batería.
Donde:
·         ID = Corriente de descarga en amperios.
·         TD = Tiempo de descarga en horas hasta que el voltaje cae a un valor especificado.
A veces se especifica también como vatios-hora (Wh). Es el producto del voltaje promedio durante la descarga y la capacidad en amperios hora de una batería.
La capacidad de una batería depende de los siguientes factores,
1.       Tasa de descarga. Cuando la tasa de descarga se incrementa, la capacidad de la batería decrece.
2.       Gravedad específica del electrolito: Cuanto mayor es la gravedad específica del electrolito, mayor es la capacidad de la batería ya que decide la resistencia interna del anonimato.
3.       Temperatura. Cuando la temperatura se incrementa, la capacidad de la batería se incrementa.

Eficiencia de la batería

Principalmente la eficiencia de la batería se define como el ratio de salida durante la descarga respecto a la entrada requerida durante la carga, para reganar el estado original de la batería.
Se define de muchos modos como:
1.       Eficiencia de amperios-hora o eficiencia de cantidad.
2.       Eficiencia en vatios hora o eficiencia de energía.

Eficiencia de amperios hora

Se define como el ratio de salida en amperios hora durante la descarga respecto a la entrada en amperios-hora durante la carga.

Eficiencia de vatios hora

Se define como el ratio de salida en vatios-hora durante la descarga respecto a la entrada en vatios-hora durante la carga.

Puedes verse que el voltaje promedio durante la descarga es menor que el voltaje promedio durante la carga, la eficiencia en vatios hora es siempre menor que la eficiencia en amperios hora.
Para las baterías plomo ácido, el rango de eficiencia en vatios hora va del 70 al 80 %.
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