CARICABATTERIE

TIPOS DE BATERÍAS

En el mundo de los cargadores de baterías Telwin todo gira alrededor de las baterías para suministrar energía a los vehículos. A continuación se describen, de forma sintética, las características principales de las tecnologías distintas de construcción de las baterías que se utilizan en el sector Automotor.

Baterías WET de tipo tradicional de ácido libre (flooded)

Las baterías “WET” de tipo tradicional de ácido libre (flooded) son acumuladores del tipo de Plomo-ácido que están constituidos principalmente por los componentes siguientes (véase la foto FIAMM TITANIUM):

 

  • Contenedor (monobloque) de material plástico (polipropileno - PP/PE) en el interior del cual se sacan número 6 celdas idénticas (batería de 12V) aisladas entre ellas.

 

  • Grupo placas formado por un número definido de placas positivas y negativas (electrodos) que varía en función de las dimensiones de la celda y de los datos de placa (capacidad y corriente de arranque en frío) de la batería. Los grupos de placas se encuentran en el interior de cada celda individual y se han conectado entre ellos de forma de formar la batería de 12V.

 

  • Separadores de polietileno (PE) normalmente del tipo de sobre que se interponen entre una placa positiva y una negativa y sirven a evitar el contacto directo entre los dos electrodos de signo opuesto y, por lo tanto, que se genere el cortocircuito que causaría la rotura de la batería.

 

  • Electrolito: se trata de una solución de ácido sulfúrico (H2SO4) diluido con agua, en que se han sumergido los grupos placas, necesario para que ocurra la reacción electroquímica en el interior de las celdas que está a la base del funcionamiento de la batería de Pb-ácido.

 

  • Puentes de conexión de plomo o aleaciones de plomo que sirven a soldar juntas todas las placas del mismo signo y a conectar en serie las seis celdas en una batería de 12V.

 

  • Tapa (monotapa) de material plástico (polipropileno - PP/PE) en el interior del cual se sacan número 6 celdas idénticas (batería de 12V) aisladas entre ellas. La tapa se suelda al monobloque a través de un proceso de termosoldadura que garantiza la retención mecánica perfecta entre los dos componentes. Las tapas pueden ser de tipo de desgasificación centralizada (los gases que se producen durante la fase de carga en el interior de la batería se expulsan al exterior a través de un orificio único de respiradero presente en uno de los dos lados cortos de la batería) o del tipo para tapones simples de tornillo y/o presión, en que la purga de los gases se realiza a través de un orificio que está presente en la parte superior de cada tapón individual.

 

  • Tapones respiraderos: se trata de tapones que pueden ser simples (de tornillos) o múltiples (de presión) y que sirven para cerrar los orificios presentes en la tapa necesarios para el primer llenado de la batería con el electrolito de primera carga. Las funciones principales de los tapones son permitir la desgasificación correcta en el exterior de los gases que se producen en el interior de la batería de carga y de permitir el rellenado con agua destilada, cuando resulta necesario y posible.

 

  • Terminales positivo y negativo: se han colocado en la parte superior de la tapa de la batería, producidos en aleación de Plomo y normalmente de tipo cónico, tienen dimensiones normalizadas y distintas entre el positivo y el negativo, de forma de permitir la conexión correcta de la batería al grupo (carga) externo.

 

Las baterías wet de ácido libre (flooded) en función de la tecnología constructiva de los electrodos (placas positivas y negativas) se clasifican principalmente en tres categorías macro:

 

  1. Baterías de mantenimiento ordinario, que tienen la aleación de ambas rejillas de las placas positivas y negativas de Plomo-Antimonio (PbSb/PbSb) y que necesitan de un control periódico de los niveles de electrolito en el interior de las celdas individuales y del rellenado a través de la añadidura de solamente agua destilada (nunca ácido) a través de los tapones específicos de respiraderos que están presentes en la tapa.

 

  1. Baterías de mantenimiento reducido, también llamadas de “Tecnología Híbrida”: que tienen la aleación de la rejilla positiva de Plomo-Antimonio, pero de contenido bajo antimonial (PbSb) y la aleación de la rejilla negativa de Plomo-Calcio (PbCa). Estas baterías presentan un "consumo de agua" en sobrecarga más reducido con respecto al de las baterías de mantenimiento ordinario; por lo tanto el restablecimiento de los niveles de electrolito se realiza sólo cuando sirve y en condiciones especiales de funcionamiento (temperaturas de funcionamiento elevadas, sobrecarga prolongada, etc.). También en este caso el rellenado tiene que realizarse con la añadidura de sola agua destilada (nunca ácido) a través de los tapones de respiraderos correspondientes que están presentes en la tapa.

 

  1. Baterías sin mantenimiento (SM), también llamadas Maintenance Free (MF); en estas baterías las rejillas de las placas positivas y negativas se producen con aleaciones de plomo sin antimonio y pueden ser de tipo Plomo/Calcio/Estaño (PbCaSn) o Plomo/Calcio/Estaño/Plata (PbCaSnAg) para la rejilla positiva y Plomo/Calcio (PbCa) para la negativa. En estas baterías el consumo de agua por sobrecarga es muy bajo y, por lo tanto, y en condiciones normales de uso, no es necesario el rellenado; normalmente también no poseen tapones visibles y pueden inspeccionarse directamente. Las baterías sin mantenimiento a menudo presentan un componente adicional llamado “ojo mágico” (Magic Eye) que normalmente se ha posicionado en la tapa cerca de la tercera celda de la batería y que suministra una indicación aproximada sobre las condiciones de la batería:

 

a)    Color VERDE: batería CARGA

b)    Color GRIS OSCURO: batería DESCARGA

c)    Color BLANCO: Nivel del electrolito muy bajo (hay que sustituir la batería)

Baterías WET de ácido libre de tipo AFB (Advanced Flooded Battery)

Se trata de baterías de Pb-ácido de última generación, cuyo diseño se funda sobre la evolución tecnológica de las baterías de ácido libre tradicionales sin mantenimiento. Estas baterías se han desarrollado durante los últimos años para la aplicación en vehículos Micro Hybrid con sistemas Start&Stop. Las características constructivas principales que diferencian las baterías AFB de las baterías tradicionales de ácido libre son: mayor reserva de electrolito arriba de las placas, placas negativas con aleaciones especiales de las rejillas y materias activas optimizadas para la función específica, separadores de capa doble para aumentar la duración de los ciclos de carga/descarga en modalidad Start&Stop, aumento de la resistencia a la corrosión de los electrodos (placas). Las ventajas principales con respecto a las baterías de ácido libre tradicionales sin mantenimiento son: resistencia elevada a los ciclos de descarga y carga, potencia de arranque especialmente a las temperaturas bajas, ciclo de vida útil mayor (cuando se mide en términos de rendimiento energético), ninguna necesidad de mantenimiento.

 

Véase la foto batería FIAMM Ecoforce AFB.

Baterías VRLA AGM

Las baterías del tipo VRLA (Valve Regulated Lead-Acid battery) con tecnología AGM (Absorbent Glass Mat) son baterías de Pb-ácido con aleaciones de la rejilla positiva PbCaSn y de la rejilla negativa PbCa y son las únicas baterías completamente libres de mantenimiento.

 

La característica principal que caracteriza una batería VRLA AGM con respecto a una batería tradicional de ácido libre es la tecnología de la recombinación de los gases. El principio de funcionamiento de estas baterías se basa en el ciclo de “recombinación del oxígeno”.

 

En una batería tradicional de plomo, de ácido libre, durante la fase de recarga se obtiene la disociación del agua en los dos gases que la constituyen, hidrógeno y oxígeno. Los dos gases salen de los tapones de la tapa y disminuye correspondientemente el nivel del electrolito en el interior de la batería.

 

En cambio, en las baterías VRLA AGM de recombinación, el ácido se retiene en un separador especial microporoso de microfibra de vidrio (Absorbent Glass Mat) impregnado con una cantidad controlada de electrolito durante la fase de producción. El oxígeno liberado por la placa positiva después de la disociación del agua, durante la fase de recarga puede migrar hasta la placa negativa, de donde se fija para luego recombinarse con el hidrógeno, restableciendo el agua que se había disociado.

 

Así se instaura un ciclo electroquímico cerrado, que en principio y en condiciones normales de uso no genera ninguna emisión de gas al exterior y/o de consumo de agua.

 

En caso de sobrecarga de la batería y consiguiente fuerte desarrollo de gas en su interior, el exceso se elimina a través de la apertura de una válvula de seguridad que se ha colocado en el interior de la tapa en cada celda. Esta válvula se ha diseñado para abrirse a presiones de unos 0,2 bar en batería nueva, pero en condiciones de uso normal resulta cerrada ya que tiene que impedir la entrada de aire en el interior de la batería (el oxígeno descargaría la placa negativa). Es el motivo por el cual estas baterías se identifican como VRLA (Valve Regulated Lead-Acid Batteries; baterías de plomo-ácido reguladas mediante válvulas) con tecnología AGM (Absorbent Glass Mat; de electrolito absorbido).

 

Por lo tanto es claro que nunca hay que intentar abrir la tapa para evitar dañar las válvulas.

 

 

Las baterías VRLA AGM se precian de una mayor resistencia a las temperaturas extremas, a los ciclos de descarga y de carga y a las vibraciones y a los choques mecánicos, son completamente libres de mantenimiento, además tienen una mejor característica de aceptación de la carga, especialmente de la de tipo dinámico, y una potencia mayor de arranque con respecto a las baterías tradicionales de ácido libre.

 

Estas baterías son muy aptas para la aplicación en vehículos Micro Hybrid con sistemas Start&Stop + B.E.R. y ésta es la razón de su gran difusión durante los últimos años.

 

Véase la foto batería FIAMM Ecoforce AGM.

 

 

Baterías GEL

Las baterías de GEL representan una de las dos tecnologías de producción de las baterías de Pb-ácido de tipo VRLA. La diferencia sustancial entre las baterías AGM y GEL es que en estas últimas el electrolito no se presenta de forma líquida, sino es contenido en un gel de sílice especial en que se sumerge el grupo de las placas, mientras que en las baterías AGM el electrolito se absorbe completamente en el separador especial de microfibra de vidrio.

 

Las baterías de GEL normalmente no se utilizan para aplicaciones de arranque en el sector automotor porque las temperaturas elevadas de trabajo en el interior del compartimiento del motor de los vehículos de motor térmico generan un aumento significativo del volumen del gel con repercusiones sobre las prestaciones eléctricas y sobre la duración de vida de la batería. Por otra parte las temperaturas muy bajas causan una concentración del GEL en el interior de la celda que causa un aumento de la resistencia interna de la batería, y eso afecta negativamente la corriente de arranque en frío (-18ºC) que se reduce significativamente con respecto a la de las baterías con tecnología AGM o de ácido libre.

 

 

Las baterías de GEL por lo tanto resultan más aptas a aplicaciones de energía que de potencia, y se utilizan en aplicaciones industriales donde se requiere una resistencia elevada a los ciclos de descarga y carga y/o de vida en tampón. También se utilizan para la alimentación de los servicios de bordo en el sector de la náutica y del tiempo libre (caravanas) como alternativa a las baterías AGM.

 

 

 

Se agradece FIAMM S.p.A. por las imágenes y el apoyo que ha prestado exclusivamente para la realización para la parte relativa a la tipología de baterías. Las marcas y las imágenes son propiedad de FIAMM S.p.A. y se excluye cualquier cesión a terceros de licencias o derechos; finalmente se excluye el uso de la marca y de las imágenes por fines extraños al presente documento.