ACUMULADORES(batería)

ACUMULADOR

• La batería almacena energía eléctrica para todo el equipo eléctrico de la máquina.

• Cuando se cierra un circuito, la batería entrega corriente continua al componente conectado a sus terminales.

• La corriente de la batería se produce por una reacción química que tiene lugar entre el material activo de las placas y el ácido sulfúrico del líquido, o electrolito.

• La batería se necesita para que realice las tres funciones siguientes:

• Suministrar corriente para el arranque del motor.

• Suministrar corriente cuando la demanda de ésta excede a la que es capaz de entregar el sistema de carga.

• Estabilizar el voltaje del sistema durante el funcionamiento.

CLASES DE ACUMULADORES SEGUN SU CONSTRUCCION

• Los rápidos avances de la tecnología de acumuladores en años recientes han traído consigo la comercialización de acumuladores de diferentes apariencias y características.

• Hay dos tipos de baterías:– cargadas en seco– cargadas con electrolito

• Una y otra se distinguen por la forma en que salen preparadas de fábrica.

BATERIAS CARGADAS EN SECO

• La batería cargada en seco tiene todos sus elementos totalmente cargados, pero no contiene electrolito, que ha de añadírsele cuando se desea ponerla en servicio.

• Por lo tanto, sale de fábrica completamente seca.• Después de activada y puesto en servicio, su

condición es la misma que la de cualquier otra batería.

• Estas baterías se cargan en la fábrica del siguiente modo: la corriente continua se hace pasar por las placas de los elementos de la batería estando sumergidas en una solución diluida de ácido sulfúrico.

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• Una vez cargadas las placas, se sacan del electrolito, se lavan en agua y se secan totalmente. Con estas placas así preparadas, se construye la batería.

• La batería cargada en seco conserva indefinidamente la carga mientras no entre humedad en sus elementos.

• Si se guarda en un lugar fresco y seco se conserva indefinidamente sin deteriorarse

Normalmente, las baterías cargadas en seco se activa del modo siguiente:

– Con el cuidado necesario se llena cada celda, hasta el nivel recomendado, con el electrolito que se entrega con la batería.

– Se mide el peso específico con un densímetro– Déjese la batería en reposo durante unos cuantos

minutos antes de revisar otra vez el nivel del electrolito.

– Como medida de precaución se mide el voltaje de la batería estando el circuito abierto Como regla general, la batería se pondrá en servicio si da una tensión de 12 voltios o más, se cargará antes de ponerla en servicio si la tensión que da es de 10 a 12 voltios y se considerará en mal estado si da una tensión inferior a 10 voltios.

– Como última prueba se mide de nuevo el peso específico del electrolito. Si se comprueba una caída de más de 30 puntos (0.030) en comparación con la lectura previa, se tiene que cargar la batería.

– Es una buena práctica, si el tiempo lo permite, dar una carga lenta a toda batería recién activada. De esta forma puede garantizársele al cliente la recepción de una batería completamente cargada. Siempre que se disponga de una hora antes de la puesta en servicio de la batería recién activada, ésta deberá recargarse.

– La batería en servicio requiere exactamente los mismos cuidados que todas las baterías cargadas con electrolito.

– Las baterías cargadas en seco deben guardarse en lugares frescos y secos. Es necesario que la temperatura se mantenga entre 16° y 32° C (60° y 90° F). Bajo estas condiciones, una batería puede guardarse durante varios años y mantenerse una buena carga. Bajo condiciones adversas, la carga puede perderse en pocas semanas.

• ¿Qué ventajas tienen las baterías cargadas en seco?– La principal es que no se sulfatan ni se

corroen aunque se guarden almacenadas durante mucho tiempo.

• Tienen el inconveniente de que para activarlas es preciso manipular el ácido y de que no es posible probarlas debidamente antes de hacer su entrega al cliente.

BATERIAS CARGADAS CONELECTROLITO

• Las baterías cargadas con electrolito contienen elementos totalmente cargados y se llenan con electrolito en la fábrica. Las baterías cargadas con electrolito en la fábrica, no conservan la carga durante el almacenado y tienen que ser recargados periódicamente. Durante el almacenado y aunque la batería no esté en servicio, se produce una lenta reacción química que hace que la batería pierda parte de la carga. Se habla entonces de la auto-descarga.

• La intensidad con que se produce esta auto-descarga depende de la temperatura del electrolito. Una batería guardada en una habitación a una temperatura de 38 ºC (100º F) se descarga completamente al cabo de 90 días. La misma batería guardada a 16º C (60º F) sólo se habrá descargado un poco al cabo de los mismos 90 días.

• Esta es la razón de que las baterías cargadas con el electrolito se deban almacenar en el lugar más frío posible, siempre que no llegue a congelarse el electrolito.

• La batería completamente cargada no se congela a la misma temperatura a que se congela cuando está descargada. Por ejemplo, una batería descargada cuyo electrolito tenga un peso específico de 1.100 se congela a menos 8º C (18º F) mientras que cuando está completamente cargada y el peso específico del electrolito es de 1.260, no hay peligro de que se congele mientras la temperatura no baje de menos 103º C (-75º F).

BATERIAS QUE NO NECESITANMANTENIMIENTO

• Las baterías que no necesitan mantenimiento funcionan en forma similar como las baterías convencionales.

• La construcción es un poco diferente de las otras baterías. Las placas de las baterías que no necesitan mantenimiento son de calcio-plomo, lo que reduce la producción de gas por lo menos 97 % sobre las baterías convencionales de placas de plomo-antimonio.

• Las baterías que no necesitan mantenimiento están ventiladas, pero la mayoría no tiene tapas de ventilación. Esto reduce el derrame de ácido y por lo tanto reduce la potencia de corrosión de los terminales de la batería.

• La mayoría de las baterías que no necesitan mantenimiento con placas de calcio-plomo están activadas, cargadas y pueden ponerse en servicio al salir de la fábrica. Debido al régimen bajo de descarga, tienen más duración que las baterías convencionales cargadas con electrolito. Una batería que no necesita mantenimiento puede tener una duración de 12 meses o mayor, dependiendo de la temperatura de almacenamiento.

CONSTRUCCION DE LA BATERIA

• La batería consta de cierto número de elementos o células, dentro de una caja, Cada célula contiene placas positivas y placas negativas.

• Estas placas contienen el material activo sobre una rejilla plana. Las placas negativas cargadas contienen plomo esponjoso (Pb) que es de color gris. Las placas positivas cargadas contienen peróxido de plomo (Pb 02) que es de color marrón oscuro.

• Cada grupo de placas va soldado a una brida

COMPONENTES DEL ACUMULADOR

1. Material activo2. Celda3. Conectores de celda4. Caja5. Tapa6. Electrolito7. Rejilla8. Placas9. Separadores10. Postes Terminales11. Tapones

Material activo

• Es el material que produce la energía y que se coloca sobre las rejillas. Se requieren dos materiales distintos Peróxido de plomo es el material activo de la placa positiva y plomo esponjoso es el material activo de la placa negativa.

Celda

• Es un ensamble de placas positivas y negativas conectadas, con separadores entre ellas, que cuando se sumergen en el electrolito producen una reacción química que resulta en voltaje.

Conectores de celda

• Conectores de plomo soldados de la Terminal negativa de una celda a la Terminal positiva de la celda adjunta hasta que todas las celdas queden unidas en serie. Estos conectores que pasan a través de las paredes de la celda, como se muestra en la ilustración reducen el recorrido de la corriente y dan como resultado un mayor voltaje Terminal.

Caja

• El recipiente que contiene y protege todos los componentes internos. Está moldeada de una sola pieza. La caja incluye las paredes de la celdas, así como los descansos de los elementos.

Tapa

• Generalmente está hecha de una sola pieza. Se adhiere permanentemente a la caja gracias a la fusión en caliente o por medio de una resina epóxica especial, para sellar el acumulador, con casquillos para los postes terminales.

Electrolito

• Mezcla de ácido sulfúrico y agua. La energía eléctrica se genera por medio de la reacción química entre el material activo de las placas y el ácido sulfúrico en el electrolito.

• El electrolito de la batería completamente cargado es una solución concentrada de ácido sulfúrico en agua. Su peso específico es, aproximadamente, de 1,270 g/ml3 a 27o C, lo que quiere decir que pesa 1,270 veces más que el agua. La solución contiene, aproximadamente, un 36% de ácido sulfúrico (H2SO4) y un 64% de agua (H2O)

Rejilla

• La estructura metálica (o esqueleto) de las placas de acumulador. Sirve como marco para sostener el material activo y conduce el flujo de corriente hacia (carga) y desde (descarga) los materiales activos de las placas negativas y positivas.

Tapones

• Los tapones están diseñados especialmente para evitar que se introduzca polvo en la celdas, disipar gases que se forman cuando el acumulador se está cargando, evitar que el electrolito se derrame, evitar la entrada de flamas con una barrera y permitir el acceso a las celdas para llevar a cabo pruebas o agregar agua.

MEDICIONES A LOS ACUMULADORES

• Con el fin de conocer cómo trabajará el acumulador ya instalado en un vehículo, el Consejo Internacional de Acumuladores (BCI) desarrolló tres métodos básicos para determinar y expresar las capacidades del acumulador. Estos son:– ARRANQUE EN FRIO– CAPACIDAD DE RESERVA– AMPERIOS-HORA (AMP.HR.)

ARRANQUE EN FRIO

• Mide la capacidad que tiene el acumulador para arrancar el motor en condiciones de baja temperatura. Indica el número de amperios de arranque que el acumulador puede entregar a -18°C (0°F) por período de 30 segundos, y mantener un mínimo de 1.2 voltios por celda. Se trata de una medición importante. Entre más corriente se requiera para encender el motor, mayor es la capacidad de arranque requerida.

CAPACIDAD DE RESERVA

• Esta medición se expresa en minutos y sirve para medir la capacidad del acumulador para proporcionar energía de emergencia para la ignición, luces , etc., en caso de que se presente una falla en el sistema de recarga del vehículo. Esta prueba se realiza con una descarga constante a una temperatura normal. La Capacidad de Reserva se define como: El número de minutos en que se puede descargar un acumulador completamente cargado a una temperatura de 28°C (80°F) y a un promedio de 25 amperios y mantener un voltaje mínimo de 1.75 voltios por celda. Una capacidad de reserva más alta proporciona un mayor margen de seguridad.

AMPERIOS-HORA (AMP.HR.)

• Unidad de medida para la capacidad del acumulador, obtenida al multiplicar el flujo de corriente en amperios por el tiempo en horas durante el cual fluye la corriente. Esto se expresa generalmente como una Capacidad de 20horas. Ejemplo: Un acumulador que se descarga a 5 amperios por espacio de 20 horas se dice que tiene una capacidad de 100 amperios-hora (5 amperios x 20 horas = 100 amperios-hora).

CAUSAS COMUNES DE FALLAS EN EL ACUMULADOR

1) TIEMPO DE USO

2) POBRE MANTENIMIENTO

3) USO DE UN ACUMULADOR DE MENOR CAPACIDAD

4) VIBRACION

TIEMPO DE USO

• El deterioro normal es consecuencia del tiempo de uso.

• La repetición del ciclo de carga y descarga desgasta lentamente el material activo de las placas, hasta que se llega al punto en que la superficie de la placa disponible para que se Ileve a cabo la reacción con el electrolito no es suficiente para restaurar al acumulador su capacidad total.

POBRE MANTENIMIENTO

• a) Niveles de electrólito bajos (perdida de agua): Un nivel de electrólito permanentemente bajo (originado por la perdida de agua) causa un rápido deterioro de material activo en la parte superior de las placas no cubiertas por el electrolito. Esto reduce y eventualmente acaba con la capacidad del acumulador para producir la energía requerida para suministrar la descarga necesaria.

• b) Sobrecarga o insufiencia de carga: Un excesivo o insuficiente suministro de corriente de carga puede causar serios daños al acumulador. Esto se aplica tanto para el sistema de generación del vehículo como para las fuentes externas de energía, como los cargadores para acumuladores.

• La sobrecarga provoca:– 1. Rápida corrosión en las placas positivas.– 2. Calor, lo que intensifica la reacción química

normal originando un envejecimiento prematuro de todos los componentes.

– 3. Deformación de las placas positivas y daños a los separadores.

– 4. Derramamiento de ácido, lo cual reduce el nivel de electrolito y ocasiona daños por el ácido en los postes, cables y partes aledañas al acumulador.

– 5. Pérdida excesiva de agua, por lo tanto mayor concentración de ácido que daña el material activo de la placa negativa.

• La insufiencia de carga provoca:– 1. Grandes depósitos de sulfato en las

placas, lo que afecta en la reacción electro-química que debiera ocurrir cuando el acumulador está siendo cargado.

– 2. Acumulación de depósitos de plomo en los separadores, lo que origina cortos circuitos entre las placas positiva y negativa.

– 3. Bajo contenido de ácido en el electrólito, lo que incrementa las posibilidades de congelación en temperaturas muy bajas.

– 4. Un acumulador descargado.

USO DE UN ACUMULADOR DE MENOR CAPACIDAD

• Instalar un acumulador con una capacidad menor a la especificada por el fabricante causa inevitablemente frecuentes descargas, incapacidad para funcionar en condiciones muy frías y falla prematura del acumulador.

VIBRACION• Muchas de las fallas prematuras en el acumulador se deben

a una vibración excesiva. En la mayoría de los casos, el daño por vibraciones es el resultado de mala fijación del acumulador a su base o por conducir en terrenos accidentados o sin pavimentar. La vibración sacude el material activo de las placas, provocando su desprendimiento y su acumulación en la parte

• baja del acumulador.• Eventualmente, la acumulación de material alcanza el punto

en que se pone en contacto con la parte inferior de las placas, originando corto circuito y fallas en el acumulador. Las tuercas del sujetador para el acumulador deben de estar lo suficientemente apretadas para evitar su movimiento. Si las tuercas están excesivamente apretadas, pueden causar puntos de tensión, lo que a su vez tiene como resultado tapas y cajas rotas.

CAUSAS COMUNES DE DESCARGA DE ACUMULADORES

• Muchas veces, un sistema eléctrico defectuoso puede acabar con un acumulador. Un acumulador en buenas condiciones que está constantemente descargado es un problema que puede deberse a una o más de las situaciones siguientes:– Banda del generador o alternador

desgastada, suelta o muy tensa.– Generador o alternador defectuoso.– Corto circuito en el sistema eléctrico del

vehículo.

– El vehículo no se ha utilizado por largos períodos.

– Regulador de voltaje defectuoso o ajustado indebidamente.

– Accesorios eléctricos que se dejaron encendidos.

– Corto circuito en el sistema de luces.• No culpe al acumulador hasta que se

haya hecho una revisión• completa de estos aspectos.