Introducción

Misión: almacenar energía eléctrica.

El generador produce energía cuando el motor está en marcha.

Tipos de pilas

Pilas primarias

Transforman la energía química en energía eléctrica hasta agotar la pila, el estado de carga no es recuperable.

Pilas secundarias (acumuladores)

Reacción reversible.

Principios electroquímicos

Electroquímica: se ocupa de las reacciones redox que producen o utilizan energía eléctrica.

Reacción redox: reacción en la que una sustancia se reduce (disminuye su número de oxidación, gana electrones) y otra se oxida (aumenta su número de oxidación, pierde electrones)

Celda electroquímica: cualquier dispositivo donde se da una reacción electroquímica.

Componentes de una celda electroquímica

• Disolución electrolita: disolución capaz de conducir la corriente eléctrica (electrolito: sustancia capaz de dar una disolución electrolita)
• Electrodos: lugares donde los electrones entran o salen del electrolito:
  • Ánodo: es donde se da la reacción de oxidación.
  • Cátodo: es donde se da la reacción de reducción.

Potencial de reducción: F.E.m. de la semicelula comparada con la semirreacción formada.

Acumuladores de plomo

Los más usados en automoción.

Construidos por electrodos de aleación de plomo en forma de red, recubiertos de plomo elemental o por óxido de plomo.

Dichos electrodos se disponen de forma alternativamente, separados por material aislante y sumergidos en una disolución de ácido sulfúrico al 36%.

Componentes

• Monobloque: recipiente que contiene a los demás elementos, está dividido en varios compartimientos, resistente al ácido y a golpes y vibraciones. Cada celda dispone de un espacio en el fondo, para que sedimente el sulfato de plomo, evitando cortocircuitos.
• Placas: aleación de plomo en forma de rejilla, en cuyos huecos se sitúa la materia activa:
  • Placa positiva: de color marrón oscuro y rellenas de óxido de plomo.
  • Placas negativas: de color gris, rellenas de plomo elemental. (por razones de eficacia siempre hay una placa negativa más)

Placas iguales se unen entre sí en paralelo y los elementos formados en cada una de las celdas se unen en serie.

• Aislante: se interpone entre las placas positivas y negativas, para evitar el contacto electrolito, pero permitiendo la conducción electrolítica. Los nervios de los separadores se colocan al lado de la placa +, reduciéndose al mínimo el contacto con la materia oxidante de dicha placa.
• Tapa: fabricada con el mismo material del monobloque, provista de agujeros de llenado.
• Tapones: permiten la salida al exterior de los gases, sin que pierda electrolito.
• Puentes de conexión: se conectan las distintas celdas en serie.
• Bornes: permiten la conexión externa de la batería, el positivo suele ser más grande que el negativo para evitar una conexión errónea de la batería.

Procesos de carga y descarga

Descarga

La batería está conectada a consumidores de energía eléctrica.

Resultado: la materia activa se transforma en sulfato de plomo, que sedimenta en el fondo de la batería.

Carga

La batería está conectada a una fuente de alimentación externa.

Resultado: el ácido sulfúrico en disolución regenera aumentando la densidad del electrolito, además el plomo y el óxido de plomo se recuperan en las placas. El voltaje de la batería aumenta.

Consecuencias

• La concentración del ácido sulfúrico (por tanto la densidad del electrolito) varía en función de la carga de la batería.
• Si la descarga se prolonga en exceso es posible que al no quedar plomo elemental, se formen sulfatos a costa del armazón (batería sulfatada)
• Si la carga se produce en exceso se produce la electrólisis del agua, generándose hidrógeno y oxígeno, con riesgo de explosión.
• Si la carga es excesivamente rápida, la materia activa regenerada puede no adherirse de forma adecuada a las placas y se pueden desprender (riesgo de cortocircuito)
• La vida útil de la batería puede ser larga, si se mantiene los niveles de electrolito y no se congela.

Características eléctricas

• Tensión nominal: es el producto de la tensión de un elemento por el número de celdas conectadas en serie.
• Capacidad nominal: es la cantidad de energía capaz de suministrar cuando está totalmente cargada (energía almacenada). Se mide en Ah. Y se determina sometiendo a la batería a una descarga durante 20h a 25ºC y calculando la intensidad máxima que permite el valor final de la tensión sea 1,75 v por elemento. Depende de:
  • Dimensión de las placas
  • Número de las placas.
  • Cantidad de materia activa.
  • Volumen y densidad del electrolito
  • Temperatura.
• Descarga rápida: indica la densidad máxima de descarga que puede suministrar la batería (en el momento del arranque).

  Se calcula sometiendo a la batería a dos descargas consecutivas

  • 30s = VF 1,5v
  • 150s = VF 1,0v
• Rendimiento: relación entre la capacidad y la energía suministrada para cargar la batería, se mide en %.

Ejemplo: 12v 90Ah 300A

Mantenimiento

1. Si el nivel de electrolito está bajo, rellenar con agua destilada hasta que el nivel esté 1cm por encima de la placa
2. Nunca rellenar con ácido.
3. No añadir agua en exceso ya que puede arrastrar ácido, y dañar zonas externas de la batería.
4. Mantener limpios los respiraderos.
5. Bornes limpios y engrasados, evitando la solidificación de las sales.

Cargadores

Constituido por un transformador cuyo primario se conecta a la red, y secundario está formado por distintas bobinas para conseguir distintos voltajes. Unos diodos rectifican la corriente, y un potenciómetro permite seleccionar la intensidad de carga.

Procedimientos de carga

Carga lenta

Se realiza a baja intensidad distinguiéndose entre:

• Régimen constante: durante todo el tiempo de carga se mantiene a la misma intensidad, que corresponde al 10% de la capacidad nominal.

Carga rápida

Se carga durante aproximadamente una hora a una intensidad próxima a la intensidad nominal. Transcurrido ese tiempo la carga se reduce al 10% de la intensidad nominal

Requisitos:

• Batería en perfecto estado
• Temperatura máxima 50ºC
• Intensidad siempre por debajo de la nominal.

Precauciones:

• Sala ventilada.
• Nunca acercar una llama a la batería en carga.
• Temperatura siempre menor a 50ºC.

Auto descarga

Las baterías que no están en uso van perdiendo carga con el tiempo esto es debido a que se forma una celda electroquímica con el plomo y el antimonio de la rejilla.

Medidas de densidad y tensión

Densidad: densímetro, constituido por una probeta de cristal en la parte superior una pera de succión y en el interior un flotador con una escala graduada.

Nuevas tecnologías

Baterías de gel

En ellas el ácido se encuentra inmovilizado en el interior añadiendo al ácido una sustancia gelatinosa, Los gases emitidos en la carga se recombinan en su interior, no necesitan mantenimiento

• El electrolito en gel es muy viscoso y durante los procesos de carga puede desarrollar grietas o huecos, repercutiendo en la eficiencia.
• Durante la carga el gel se licua y puede tardar alrededor de una hora en volver a estado gelatinoso, tiempo durante el cual el ácido es susceptible de moverse o incluso de salir al exterior si la batería tiene algún escape.

Ventajas:

• Permiten disponer de una reserva de energía superior a la de una batería tradicional.
• Su ciclo de vida útil es más largo.
• Están totalmente libres de mantenimiento.

Baterías AGM

Incremento de seguridad, eficiencia y durabilidad respecto a las anteriores, En estas baterías el ácido se encuentra absorbido en finas esteras de fibra de vidrio de manera que es imposible que fluyan de un sitio a otro

• La recombinación de los gases es muy eficiente entorno al 99%

Ventajas:

• No necesitan ningún mantenimiento
• La recarga es más rápida y eficiente.
• Cualquier posición de colocación

Averías

• Internas
• Externas
• Mecánicas

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