Las pruebas en las baterías como una herramienta para el mantenimiento preventivo.


Un programa de mantenimiento puede garantizar que las baterías estén en buenas condiciones, prolonga su vida útil y encuentra el momento óptimo para el reemplazo. Un programa que incluya inspección, medición de impedancia y pruebas de capacidad es la manera de dar seguimiento al estado de la batería. La degradación y las fallas se encontrarán antes de que se vuelvan serias y asi se pueden evitar inconvenientes operativos.

Breve historia de las baterías

Una batería eléctrica, o acumulador eléctrico es un dispositivo eléctrico activo que consiste en una o más celdas electroquímicas que convierten la energía química en corriente eléctrica en nivel DC. Cada celda consta de un electrodo positivo (+) o cátodo y un electrodo negativo (-) o ánodo. También contiene un electrolito que permite que los iones se muevan entre los electrodos, permitiendo que la corriente fluya fuera de la batería para llevar a cabo su función, alimentar a un circuito eléctrico.

Las baterías se presentan en muchas formas y tamaños, desde las celdas en miniatura que se utilizan en los audífonos y relojes de mano, a los bancos de baterías estáticas de grandes dimensiones que proporcionan energía electrica a computadores, centros de datos y sistemas de telecomunicaciones.

El 20 de marzo de 1800, Alessandro Volta comunica su invento de la pila que actualmente lleva su nombre. Tres años después, en 1803, Johann Wilhelm Ritter construyó su acumulador eléctrico; como muchos otros que le siguieron, era un prototipo teórico y experimental, sin posible aplicación práctica. Ya en 1836 John Frederic Daniell inventa la pila Daniell, a partir de la pila de Volta, pero que evita la acumulación de hidrógeno. Poco después, en 1844, William Robert Grove inventa su propia pila, que representa una evolución y aumento de potencia respecto de las anteriores. En 1860, Gastón Planté construyó el primer modelo de batería de plomo y ácido con pretensiones de ser un dispositivo utilizable, lo que no resultó más que relativamente cierto, por lo que no tuvo éxito. A finales del siglo XIX, sin embargo, la electricidad se iba convirtiendo rápidamente en artículo cotidiano y, cuando Planté volvió a explicar públicamente las características de su acumulador, en 1879, tuvo una acogida mucho mejor, de modo que comenzó a fabricarse y ser utilizado casi inmediatamente.

Batería de Varios Tamaños Comerciales.

Tipos de baterías.

Existen en la actualidad varios tipos de baterías de acuerdo a su composición química, su construcción, el estado de los materiales en su interior asi como también su tipo de encerramiento. Normalmente se pueden ubicar baterías secas, húmedas, selladas, abiertas, con aperturas para mantenimiento y tambien otras que son libres de mantenimiento.

Dentro de los principales tipos tenemos:

Baterías de plomo ácido recargables.

Plomo ácido de ciclo profundo: Con placas de plomo gruesas, con alta densidad de pasta electrolítica y separadores más gruesos. Adicionalmente las aleaciones de las placas pueden contener más Antimonio que en el caso de las baterías de arranque.

Plomo Acido de Arranque: Con placas de plomo delgadas, densidad electrolítica standard y separadores delgados. Proveen una alta corriente momentánea para el arranque. Por ejemplo para el arranque de carros y plantas eléctricas.

  • Tipo inundado/húmedo (FLA)

  • Tipo sellado regulado por válvula (VRLA): Plomo calcio y plomo antimonio selenio.

  • Tipo VRLA Gel

  • Tipo VRLA Vidrio Mate Absorbido AGM

  • Placa Plana

  • Placa Tubular

Baterías de níquel cadmio recargables.

  • Tipo inundado/húmedo (FLA)

  • Tipo Sellado

  • Placa de Bolsillo

  • Placa Plana

Diagrama de Bloques Batería de Plomo Ácido.

Por qué probar los sistemas de baterías.

Existen tres razones principales para efectuar pruebas a las baterías individualmente y también como sistema de baterías:

  • Para garantizar que el equipo que representa la carga este adecuadamente respaldado.

  • Para evitar cualquier falla inesperada en el sistema de baterías que impida el adecuado respaldo, por ello es necesario darle seguimiento a la salud de la batería.

  • Para prevenir el final de la vida útil de las batería.

Existen tres preguntas básicas que los usuarios de baterías se plantean:

  • Cuál es la capacidad y el estado de carga de la batería actualmente?

  • Cuándo será necesario reemplazarla?

  • Qué se puede hacer para mejorar su calidad de funcionamiento y no reducir su vida útil?

Las baterías están compuestas de elementos químicos complejos y de varias partes y piezas, por lo que podríamos afirmar que conforman un sistema complejo. Dentro de los componentes más importantes de la batería tenemos la rejilla, placas de ánodo (Terminal negativo), placas de cátodo (Terminal positivo), los separadores y conectores conformando estos últimos la celda, el electrolito, elementos de soporte de las celdas, el espacio para los sedimentos, aperturas de llenado de electrolito en el caso de baterías con venteo o del tipo inundado/húmedo, el elemento de agarre o sujeción manual de la batería y finalmente la carcasa metálica o plástica de la batería.

Una batería implica dos materiales metálicos de diferente electronegatividad inmersos en un electrolito. El electrolito permite la transferencia de iones desde el polo negativo al polo positivo de la batería. De hecho se puede colocar un pedazo de Zinc y otro de Cobre con valores de Electronegatividad Pauling-Werte Zn(1.65) y Cu(1.90) dentro de una papa, un limón o una toronja y se puede tener una diferencia de potencial en terminales. La papa contiene ácido fosfórico y el experimento funciona bastante bien. De hecho hirviendo las papas por ocho minutos mejora la efectividad eléctrica al utilizarla como electrolito solido de una batería. Aun asi para que una batería funcione bien, tiene que ser mantenida adecuadamente. Un buen programa de mantenimiento de la batería puede evitar, o al menos reducir los costos y daños a los equipos críticos debido a pérdidas de la alimentación eléctrica principal.

Batería de papa. La papa funciona como electrolito entre los electrodos de zinc y cobre.

Visión general del plomo-ácido.

La reacción química dentro de una batería de plomo ácido durante la descarga con terminales de plomo (PbO2) en un electrolito de ácido sulfúrico (H2SO4), ambos terminales se convierten en sulfato de plomo (PbSO4), y el electrolito pierde parte de su ácido sulfúrico y se convierte en agua. El proceso de descarga es regido principalmente por la conducción de electrones desde la placa negativa hacia la placa positiva a través de un circuito externo.

Descarga Reacción en la Placa Negativa (Pb) con la liberación de dos (02) electrones le da al electrodo una carga neta negativa