Tecnología y Mantenimiento de Baterías Automotrices: Tipos, Comprobación y Carga

Definición y Estructura de la Batería

Función Principal

La batería almacena la corriente eléctrica y la suministra a los circuitos que lo necesiten cuando el alternador esté parado.

Constitución

Los principales componentes son:

Carcasa: Forma el recipiente en cuyo interior se alojan todos los elementos de la batería. Se fabrica normalmente en polipropileno.
Elementos:
- Placas positivas (Peróxido de plomo, PbO₂).
- Placas negativas (Plomo esponjoso, Pb).
- Separadores y conectores.
Las placas se unen en paralelo y los vasos en serie mediante los conectores. Los separadores, generalmente tipo bolsa de material aislante, impiden cortocircuitos y el desprendimiento de masa activa.
Tapa Superior: Realizada en polipropileno y termosellada. Contiene orificios para la salida de gases y el rellenado de los vasos. Puede incluir una mirilla para comprobar el estado de carga.
Electrolito: Formado por una disolución de ácido sulfúrico (H₂SO₄) y agua destilada (H₂O). Se añade agua al ácido hasta alcanzar una densidad de 1,28 a 25 ºC. En este estado, está compuesto por un 36% de ácido y un 64% de agua destilada.

Proceso de Carga y Descarga Química

Descarga

Transforma energía química en eléctrica. El ácido se disgrega y se produce un aumento de H₂O. La densidad del ácido disminuye a 1,1 y se genera sulfato de plomo (PbSO₄) en la placa positiva y negativa.

Carga

Transforma energía eléctrica en química. El sulfato de plomo (PbSO₄) y el agua (H₂O) producidos por la descarga se vuelven a transformar en plomo (Pb), dióxido de plomo (PbO₂) y ácido sulfúrico (H₂SO₄). La densidad del electrolito aumenta a 1,28.

Ecuación Química

Cargada: PbO₂ + 2(H₂SO₄) + Pb

Descarga: PbSO₄ + 2(H₂O) + PbSO₄ (Descargada)

Tipos de Baterías Modernas

Baterías Sin Mantenimiento

Se denominan así porque su construcción y los materiales empleados no producen evaporación de agua significativa, y su autodescarga es muy reducida. Poseen características superiores a las convencionales de plomo-ácido (utilizadas en coches híbridos y eléctricos).

Baterías de Calcio-Plata

Se han sustituido los materiales de fabricación en rejillas por calcio o plata, y los separadores por polietileno microporoso. Disponen de un sistema de ventilación de seguridad, pudiendo llevar también válvulas VRLA. Suelen incluir indicadores de estado de carga.

Ventajas de las Baterías de Calcio-Plata

20% más de vida útil.
Eliminan el mantenimiento.
Más resistentes a descargas profundas.
Entregan más corriente a bajas temperaturas.
Mejores arranques rápidos en frío.
Permiten carga rápida.
Aseguran un mínimo nivel de autodescarga.

Baterías de Gel

Similares a las de plomo-calcio, pero el electrolito se encuentra en un estado gelatinoso. No necesitan mantenimiento.

Ventajas de las Baterías de Gel

Robustas y poco sensibles a vibraciones.
Mayor capacidad.
Totalmente herméticas.
Mayor rango de temperatura de funcionamiento.
Mayor intensidad de carga.
Autodescarga muy reducida.
Admiten hasta un 75% de descarga y soportan intensos ciclos de carga y descarga sin afectar sus características.

Baterías AGM (Absorbed Glass Mat)

Representan la última tecnología. Se pueden colocar en cualquier posición sin derrames de electrolito.

Ventajas de las Baterías AGM

No requieren mantenimiento.
Carga más rápida y eficiente.
Resistencia interna casi nula.
Autodescarga mínima.
Pueden descargarse totalmente sin sufrir daños.
Larga vida útil.
Pueden descargar gran cantidad de corriente (hasta 1700 A).

Características Eléctricas de la Batería

Capacidad (Ah)

Cantidad de electricidad disponible en una batería, medida en amperios-hora (Ah). Depende del tamaño de las placas, la temperatura y la corriente de descarga. La norma de descarga se mide en 20 horas. La tensión de la batería no debe caer por debajo de 10,5 V.

Ejemplo: Una batería de 60 Ah (60 Ah / 20 h = 3 A) debe entregar un mínimo de 3 A durante 20 horas sin que su tensión baje de 10,5 V.

Fórmula: C = I x T (Capacidad = Amperios x Horas)

Tensión

Tensión Nominal: Indicada por el fabricante en función del número de celdas, considerando que cada una suministra 2 V.
Tensión en Vacío (Ev): Tensión medida en los bornes cuando la batería está desconectada (circuito abierto). Si la batería está cargada, la lectura debe ser de 12,6 V o más.
Tensión Eficaz (Ee): Tensión medida en bornes que suministra cuando está conectada a un circuito en proceso de descarga. Dependerá del valor de descarga y de su resistencia interna.
Fórmula: Ee = Ev – (I x Ri) (Donde I es la Intensidad en régimen de descarga y Ri es la Resistencia Interna).

Resistencia Interna (Ri)

Conforme se descarga la batería, el ácido en el electrolito disminuye y aumenta la cantidad de agua. Esto incrementa la resistencia eléctrica del electrolito al paso de la corriente. La resistencia interna de la batería es variable en función de su estado de carga, siendo mínima a plena carga y aumentando con la descarga.

Corriente de Descarga Rápida

Indica el máximo de amperios que puede suministrar la batería cuando es sometida a una descarga constante a -18 ºC de temperatura, durante un tiempo, según las normas EN y DIN.

Comprobaciones y Diagnóstico del Estado de la Batería

Uso del Densímetro

Para realizar la lectura, mantenga el densímetro vertical y asegúrese de que el flotador no toque el fondo. La lectura se realizará con la batería en reposo.

Si la diferencia de densidad entre los vasos es mayor de 0,030, se considera que la batería está en mal estado.
Si la densidad es menor de 1,250 (50% de carga), debe cargarse.

Uso del Voltímetro

Se toman medidas de tensión en vacío (circuito abierto):

12,6 V o más: 100% de carga.
12,5 V a 12,45 V: 80% de carga.
12,35 V a 12,25 V: 50% de carga.
12,15 V a 12 V: 25% de carga.

Uso del Descargador Rápido

Equipo que realiza una descarga entre 50 A y 1000 A, midiendo en paralelo la tensión producida durante la descarga. Se colocan las pinzas en la batería durante 6 segundos, y la tensión no debe variar, permaneciendo por encima de 9 V.

Causas que Limitan la Vida Útil de la Batería

Sobrecarga: El exceso de intensidad que recibe la batería estando ya cargada origina: alta concentración de electrolito, corrosión en rejillas y terminales, y deformación de las placas.
Carga Insuficiente o Batería Sulfatada: Se produce cuando la batería ha estado un largo tiempo descargada.
Falta de Agua.

Sistemas de Carga

Sistema Rápido

Solo debe utilizarse en ocasiones de gran necesidad. La batería debe estar totalmente descargada. Es crucial prestar atención a la disminución de H₂O. Durante 1 hora aproximadamente, se carga a la intensidad máxima (Imax) de la capacidad de la batería.

Sistema Lento

Puede ser de intensidad decreciente o intensidad constante. Se recomienda el de intensidad constante, cargando al 10% de la capacidad nominal durante todo el proceso.