LA BATERIA
La batería es un acumulador de energía cuya función principal es poner en marcha el motor del vehículo. La acumulación de energía se realiza por medio de un proceso químico entre dos placas de plomo y un líquido llamado electrolito formado por agua y ácido sulfúrico.
En baterías con mantenimiento es importante comprobar el nivel del electrolito en cada uno de los seis vasos, debe estar un centímetro por encima de la parte más alta de las placas. En caso contrario será necesario añadir agua destilada hasta alcanzar el nivel correcto. Es muy importante no utilizar agua del grifo porque contiene minerales que interfieren en las reacciones químicas y dañan a las placas.
No es necesario añadir ácido porque no se evapora como el agua, sino que permanece en el interior del vaso.
Solamente será necesario añadir ácido si se ha producido un derrame del electrolito de la batería, siempre controlando el proceso con el densímetro para que no se altere su capacidad.
La reacción química que se produce en la batería genera energía eléctrica y además es reversible. Alimentando a la batería con una determinada tensión se consigue recombinar los elementos químicos para regenerar la carga de la batería. Todo este proceso de carga y descarga origina un desgaste de las placas internas. Desgaste que se acelera si el nivel del electrolito desciende por debajo del mínimo, se utiliza la batería con poca carga o se realizan procesos de carga muy rápidos.
El desgaste de las placas crea desprendimiento de material que se deposita en la parte inferior del vaso originando un cortocircuito entre las placas. Esta avería se conoce como vaso comunicado y se detecta al aparecer burbujas en el vaso cuando se somete la batería a un esfuerzo prolongado (arranque del vehículo). El cortocircuito entre las placas origina la rápida descarga de la batería que puede suceder en muy pocos minutos.
BATERIA DE AUTOMOVIL
La batería de arranque es un acumulador y proporciona la energía eléctrica para el motor de arranque de un motor de combustión, como por ejemplo de un automóvil, de un agregado generador de corriente o de la turbina de gas de un avión. Las baterías que se usan como fuente de energía para la tracción de un vehículo eléctrico se les denominan baterías de tracción. Los vehículos híbridos pueden utilizar cualquiera de los dos tipos de baterías.
El arranque de un motor de combustión por medio del motor de arranque requiere durante un breve espacio de tiempo corrientes muy elevadas de entre cientos y miles de amperios. La batería de arranque ha de cumplir este requisito también en invierno a bajas temperaturas. Además el voltaje eléctrico no puede reducirse considerablemente durante el proceso de arranque. Es por ello que las baterías de arranque disponen de una resistencia interior pequeña.
BATERIAS DE TRACCION
Las modernas baterías de tracción tienen sus raíces en el trabajo de científicos como Ritter, Grove, Faraday y Planté, a mediados del siglo XIX. No obstante, entre los años 1.860 y 1.880, las baterías no eran más que interesantes exhibiciones de laboratorio. El descubrimiento en 1.881 del proceso de formación de materias activas de óxidos de plomo aparejados con el dínamo como medio rápido de cargar, dio un gran estímulo a la producción comercial y al uso extendido de las baterías.
En el presente siglo, se han realizado considerables desarrollos en el diseño y la producción de una amplia gama de baterías para aumentar la variedad de aplicaciones, particularmente en los campos del automóvil, tracción y estacionario.
Elementos primarios y elementos secundarios
Una batería eléctrica consiste en un número de elementos conectados que convierten energía química en energía eléctrica. Hay varias clases de elementos usados comúnmente. Estos pueden ser agrupados en dos grupos: elementos primarios y elementos secundarios. Los primarios no se pueden recargar y los, secundarios sí.
Los componentes esenciales de un elemento son los electrodos negativos y positivos. Los electrodos son las placas como comúnmente conocemos, inmersos en electrolito en un recipiente adecuado. Ejemplos familiares son los electrodos de carbón y zinc (pilas) en un elemento primario y las placas de óxido de plomo y plomo del elemento secundario.
El elemento primario más conocido es la pila de transistor, linterna o radio. Los elementos secundarios más conocidos son las baterías.
Los elementos primarios transforman la energía química en energía eléctrica, hasta que las materias activas se convierten en exhaustas. Los elementos secundarios convierten la energía química en energía eléctrica en procesos que pueden ser reversibles. Por ejemplo, pasando una corriente eléctrica a través de ellos transforman la energía eléctrica en energía química. Durante la descarga, la reacción se invierte y la energía se libera en forma de electricidad.
CLASES DE BATERIAS
Batería alcalina
También denominada de ferroníquel, sus electrodos son láminas de acero en forma de rejilla con panales rellenos de óxido niqueloso (NiO), que constituyen el electrodo positivo, y de óxido ferroso (FeO), el negativo, estando formado el electrolito por una disolución de potasa cáustica (KOH). Durante la carga se produce un proceso de oxidación anódica y otro de reducción catódica, transformándose el óxido niqueloso en niquélico y el óxido ferroso en hierro metálico. Esta reacción se produce en sentido inverso durante la descarga.
En 1866, George Leclanché inventa en Francia la “pila seca” (Zinc-Dióxido de Manganeso), sistema que aún domina el mercado mundial de las baterías primarias. Las pilas alcalinas (de “alta potencia” o “larga vida”) son similares a las de Leclanché, pero, en vez de cloruro de amonio, llevan cloruro de sodio o de potasio. Duran más porque el zinc no está expuesto a un ambiente ácido como el que provocan los iones amonio en la pila convencional. Como los iones se mueven más fácilmente a través del electrolito, produce más potencia y una corriente más estable.
Su mayor costo se deriva de la dificultad de sellar las pilas contra las fugas de hidróxido. Casi todas vienen blindadas, lo que impide el derramamiento de los constituyentes. Sin embargo, este blindaje no tiene duración ilimitada. Las celdas secas alcalinas son similares a las celdas secas comunes, con las excepciones siguientes:
- el electrolito es básico (alcalino), porque contiene KOH
- la superficie interior del recipiente de Zn es áspera; esto proporciona un área de contacto mayor.
Las baterías alcalinas tienen una vida media mayor que las de las celdas secas comunes y resisten mejor el uso constante.
El voltaje de una pila alcalina es cercano a 1,5 v. Durante la descarga, las reacciones en la celda seca alcalina son:
- Ánodo: Zn (S) + 2 OH- (ac) → Zn (OH)2(s) +2 e-
- Cátodo: 2 MnO2 (S) + 2 H2 O (l) + 2 e- → 2MnO (OH) (s) + 2 OH-(ac)
- Global: Zn (s) +2 MnO2 (s) 2H2O(l) → Zn (OH)2(ac) + 2MnO (OH) (s)
El ánodo está compuesto de una pasta de zinc amalgamado con mercurio (total 1%), carbono o grafito.
Se utilizan para aparatos complejos y de elevado consumo energético. En sus versiones de 1,5 voltios, 6 voltios y 12 voltios se emplean, por ejemplo, en mandos a distancia (control remoto) y alarmas.
Baterías alcalinas de manganeso
Con un contenido de mercurio que ronda el 0,1% de su peso total, es una versión mejorada de la pila anterior, en la que se ha sustituido el conductor iónico cloruro de amonio por hidróxido potásico (de ahí su nombre de alcalina). El recipiente de la pila es de acero, y la disposición del zinc y del óxido de manganeso (IV) es la contraria, situándose el zinc, ahora en polvo, en el centro. La cantidad de mercurio empleada para regularizar la descarga es mayor. Esto le confiere mayor duración, más constancia en el tiempo y mejor rendimiento. Por el contrario, su precio es más elevado. También suministra una fuerza electromotriz de 1,5 V. Se utiliza en aparatos de mayor consumo como: grabadoras portátiles, juguetes con motor, flashes electrónicos.
El ánodo es de zinc amalgamado y el cátodo es un material polarizador que es en base a dióxido de manganeso, óxido mercúrico mezclado íntimamente con grafito, y en casos extraños óxido de plata Ag2O (estos dos últimos son de uso muy costoso, peligrosos y tóxicos), a fin de reducir su resistividad eléctrica. El electrolito es una solución de hidróxido potásico (KOH), el cual presenta una resistencia interna bajísima, lo que permite que no se tengan descargas internas y la energía pueda ser acumulada durante mucho tiempo. Este electrolito, en las pilas comerciales es endurecido con gelatinas o derivados de la celulosa.
Este tipo de pila se fabrica en dos formas. En una, el ánodo consta de una tira de zinc corrugada, devanada en espiral de 0.051 a 0.13 Mm de espesor, que se amalgama después de armarla. Hay dos tiras de papel absorbente resistente a los álcalis ínter devanadas con la tira de papel de zinc, de modo que el zinc sobresalga por la parte superior y el papel por la parte inferior. El ánodo está aislado de la caja metálica con un manguito de poliestireno. La parte superior de la pila es de cobre y hace contacto con la tira de zinc para formar la terminal negativa de la pila. La pila está sellada con un ojillo o anillo aislante hecho de neopreno. La envoltura de la pila es químicamente inerte a los ingredientes y forma el electrodo positivo.
Alcalinas
- Zinc 14% (ánodo) Juguetes, tocacintas, cámaras fotográficas, grabadoras
- Dióxido de Manganeso 22% (cátodo)
- Carbón: 2%
- Mercurio: 0.5 a 1% (ánodo)
- Hidróxido de Potasio (electrolito)
- Plástico y lámina 42%
Contiene un compuesto alcalino, llamado Hidróxido de Potasio. Su duración es seis veces mayor que la de las de zinc-carbono. Está compuesta por Dióxido de Manganeso, Hidróxido de Potasio, pasta de Zinc amalgamada con Mercurio (en total 1%), Carbón o Grafito. Según la Directiva Europea del 18 de marzo de 1991, este tipo de pilas no pueden superar la cantidad de 0.025% de mercurio.
Este tipo de baterías presenta algunas contras:
- Una pila alcalina puede contaminar 175.000 litros de agua, que llega a ser el consumo promedio de agua de toda la vida de seis personas.
- Una pila común, también llamada de zinc-carbono, puede contaminar 3.000 litros de agua.
- Zinc, Manganeso, Bismuto, Cobre y Plata: Son sustancias tóxicas, que producen diversas alteraciones en la salud humana. El Zinc, Manganeso y Cobre son esenciales para la vida, en cantidades mínimas, tóxico en altas dosis. El Bismuto y la Plata no son esenciales para la vida.
Baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH)
Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de una aleación de hidruro metálico. Cada célula de Ni-MH puede proporcionar un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,8 y 2,3 Ah. Su densidad de energía llega a los 80 Wh/kg. Este tipo de baterías no se encuentran afectadas por el llamado efecto memoria, en el que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada), imposibilitando el uso de toda su energía.
Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd)
Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de un compuesto de cadmio. El electrolito es de hidróxido de potasio. Esta configuración de materiales permite recargar la batería una vez está agotada, para su reutilización. Cada célula de NiCd puede proporcionar un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,5 y 2,3 Ah. Sin embargo, su densidad de energía es de tan sólo 50 Wh/kg, lo que hace que tengan que ser recargadas cada poco tiempo. También se ven afectadas por el efecto memoria.
Baterías de iones de litio (Li-ion)
Las baterías de iones de litio (Li-ion) utilizan un ánodo de grafito y un cátodo de óxido de cobalto, trifilina (LiFePO4) u óxido de manganeso. Su desarrollo es más reciente, y permite llegar a densidades del orden de 115 Wh/Kg. Además, no sufren el efecto memoria.
Baterías de polímero de litio (Li-poli)
Son una variación de las baterías de iones de litio (Li-ion). Sus características son muy similares, pero permiten una mayor densidad de energía, así como una tasa de descarga bastante superior. Estas baterías tienen un tamaño más reducido respecto a las de otros componentes su tamaño y peso las hace muy útiles para equipos pequeños que requieran potencia y duración, como manos libres bluetooth.
Mantenimiento de la batería
Para mantener una batería en buen estado es necesario evitar que el nivel del electrolito descienda por debajo del mínimo. Realizar una carga si presenta síntomas de falta de energía en el momento del arranque del motor. Una batería pierde un 0.24% de su carga cada día que no se pone en marcha el vehículo.
Evitar las cargas rápidas, no debiendo utilizar intensidades mayores del 10% de la capacidad de la batería. Una batería de 12 voltios y 75 Ah deberá cargase a una intensidad máxima de 7.5 amperios.
Otro punto importante en el mantenimiento de la batería consiste en el estado de los bornes de conexión con la instalación eléctrica. Los vapores de ácido sulfúrico pueden llegar hasta los bornes y terminales creando una capa de sedimentos que atacan al material de los mismos. Para eliminar esta capa de sedimentos se recomienda utilizar solamente agua en abundancia. Para prevenir estos depósitos de sulfato, aplicar en los bornes y terminales algún tipo de grasa o vaselina. Habrá que tener especial precaución con el agua que cae en el compartimento del motor porque puede depositarse en algún hueco y atacar a la chapa del vehículo.
La unión entre los bornes de la batería y los conectores de la instalación eléctrica del vehículo debe mantenerse lo más limpia posible para evitar que aparezca resistencia entre ellos. Un pequeño valor de resistencia origina un peor arranque del vehículo y un descenso de la eficacia del sistema de alumbrado y es la causa de importantes fallos en los sistemas electrónicos del vehículo.
Las baterías sin mantenimiento no se pueden abrir fácilmente porque el proceso químico no es idéntico al de las baterías con mantenimiento. El agua necesaria para el proceso químico es generada con los elementos químicos de las placas. Por este motivo los vasos no necesitan agua y la batería no debe ser abierta.
El mantenimiento de estas baterías se reduce a la comprobación del estado de sus bornes y a evitar su carga rápida.
En caso de no utilizar el vehículo durante un largo periodo de tiempo se recomienda desmontar la batería y realizar cargas periódicas (una cada mes) para evitar que se descargue completamente. Una descarga completa de la batería origina un rápido deterioro de las placas, reduciendo su vida útil.
PARTES DE LA BATERIA
La batería tiene un determinado numero de celdas, unidas por medio de barras metalicas, cada celda acumula algo mas de dos voltios. Las baterías para automóviles tienen 6 celdas, que unidas dan un total de 12 voltios.
Cada celda, consta de dos juegos de placas, o electrodos inmersos en una solucion de agua y acido sulfúrico llamado electrolito. Un juego de placas esta hecho de peroxido de plomo y el otro, de plomo poroso.
Al funcionar la celda, el acido reacciona y convierte la energía química en energía electricen las placas de peroxido de plomo se genera carga positiva (+) y en las de plomo poroso carga negativa (-).La corriente eléctrica, que se mide en amperios circula por el sistema eléctrico desde un terminal de la bateria hasta el otro, activando el electrolito.
Conforme continua la reacción química, se forma sulfato de plomo en la superficie de ambos juegos de placas, y el acido sulfúrico se diluye gradualmente.Cuando la superficie de ambos juegos de placas se cubre completamente con el sulfato de plomo, se descarga la batería. Al recargarlo con una corriente eléctrica, las placas vuelven a su estado original, y el acido sulfúrico se regenera.
Con el tiempo, las baterías dejan de funcionar, y no se pueden recargar, debido a que las placas están cubiertas, con una capa de sulfato, tan gruesa que la carga no pasa a través de ellas; o bien las placas se desintegran; o hay fugas de corriente entre las placas de la celda, lo que puede provocar un cortocircuito.
La energía eléctrica se almacena y se produce por dos placas metálicas sumergidas en una solución química (electrolito) a mayor superficie de las placas se almacena mas energía
FALLAS
Una de las fallas mas comunes en las baterías, sin importar si estas sean nuevas o usadas, es la siguiente:
Cuando usted quiere activar el motor de arranque, solo escucha un chasquido y despues de intentarlo varias veces, el motor de arranque reacciona y da vueltas.
Usted piensa que el motor de arranque no sirve y lo hace reparar o lo cambia por uno nuevo, pero se da cuenta que el problema persiste.[Tome nota que este problema, tambien lo puede estar originando, el cable principal de tierra demasiado usado]
Pero; lo ultimo que se le puede ocurrir es que la bateria no sirve; es mas; si lo lleva a la refacionaria donde lo compro le diran que usted esta loco, porque la bateria esta en perfectas condiciones.
En conclusion, si usted encuentra este tipo de falla en su vehiculo,intente con otra bateria; y si usted nota que con otra bateria desaparece el problema, agarre la bateria de su vehiculo; y aun siendo nueva haga que se la cambien
Es dificil detectar esta falla en las baterias; debido a que cuando se activan desaparece el problema; que solo se presenta cuando el sulfato de plomo cubre la superficie de las placas.
DENCIMETRO
Un densímetro, es un instrumento que sirve para determinar la densidad relativa de los líquidos sin necesidad de calcular antes su masa y volumen. Normalmente, está hecho de vidrio y consiste en un cilindro hueco con un bulbo pesado en su extremo para que pueda flotar en posición vertical.
El densímetro se introduce gradualmente en el líquido para que flote libremente. A continuación se observa en la escala el punto en el que la superficie del líquido toca el cilindro del hidrómetro. Los hidrómetros generalmente contienen una escala de papel dentro de ellos para que se pueda leer directamente la densidad específica, en gramos por centímetro cúbico.
En líquidos ligeros, como queroseno, gasolina, y alcohol, el densímetro se debe hundir más para disponer el peso del líquido que en líquidos densos como agua salada, leche, y ácidos. De hecho, es usual tener dos instrumentos distintos: uno para los líquidos en general y otro para los líquidos poco densos, teniendo como diferencia la posición de las marcas medidas.
| Cargadores de Baterias |
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Funciones básicas del cargador de baterías de un grupo electrógeno:
-
Mantener el estado de la carga de la batería.
-
Cargar la batería después de iniciado el arranque.
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Suministrar la energía que consumen los circuitos de protección, alarmas, medida, regulación, control y otros dispositivos que estén asociados al circuito de la batería y dependan de ella para su alimentación. |
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Los cargadores de baterías powerGEN manejan 12 y 24 Voltios a 5 Amperios y 24 Voltios a 10 Amperios. |
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