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Conexiones y circuitos de una batería – Estructuras, cargas y fallos

De los diversos elementos que forman el equipo eléctrico del automóvil, a la batería se le destina uno de los trabajos más rudos. La batería es un componente físico-químico capaz de recibir energía eléctrica de su exterior, transformarla en energía química, almacenarla en su interior y expulsandola nuevamente al exterior en forma de energía eléctrica, cuando es solicitada durante el proceso de descarga.

ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LA BATERÍA PLOMO-ÁCIDO

La batería plomo-ácido está constituida por un recipiente que contiene un conjunto de elementos sumergidos en el electrólito, que tienen la propiedad de almacenar energía química y devolverla en forma de energía eléctrica.

La electricidad se almacena en las celdas de la batería, como energía química o electricidad potencial, siendo su capacidad, su tensión y la intensidad de descarga en frío los tres factores que la caracterizan.

Los elementos están formados por placas positivas (grupo positivo), placas negativas (grupo negativo) y separadores intercalados entre las placas positivas y negativas.
Las placas positivas, cuyo material activo es óxido de plomo (PbO2) por una parte, y las placas negativas, que es plomo puro esponjoso por otra, se unen entre sí por las patillas al conector. Del número y del tamaño de placas por elemento depende la capacidad nominal y
la intensidad de arranque de la batería.

1 Conectores
2 Grupo negativo
3 Separadores
4 Grupo positivo
5 Elemento completo

La tira de conexión de las placas positivas del primer elemento, está unida con el borne positivo de la batería (polo +) y el puente de conexión de las placas negativas del último elemento está unido con el borne negativo (polo -).

Para que las placas puedan generar energía eléctrica es necesario que se encuentren sumergidas en el electrolito (solución de ácido sulfúrico diluido en agua), que al combinarse con la materia activa produce la reacción química necesaria para generar dicha energía.

El proceso químico está basado en el principio de electrolisis, de forma que si se colocan dos electrodos metálicos dentro de un recipiente con una solución ácida o alcalina en agua destilada y se conectan los electrodos a un generador de corriente eléctrica, al pasar la corriente desde el electrodo positivo (ánodo) al electrodo negativo (cátodo) a través del electrolito, la corriente descompone el agua en sus elementos básicos (O=) y (2H+). Así, se deposita el oxígeno en el ánodo o electrodo positivo y el hidrógeno en el cátodo o electrodo negativo (polarización), formándose un elemento galvánico capaz de generar una corriente eléctrica, por diferencia de potencial entre sus placas o electrodos.

El electrolito actúa también como conductor de la corriente eléctrica entre la placa positiva y negativa. Esta propiedad juega un papel esencial en los procesos de carga y descarga.
Las placas positivas están conectadas en paralelo, así como las negativas con sus correspondiente separadores, intercalados entre ambas placas. Con cada elemento se consigue poco más de 2V. Para obtener una batería de 12V se conectan en serie seis elementos (uno por celda) en el interior del monobloque.

Cargas de la Bateria

Placas de circuito en batería de Litio

Cuando una batería de plomo-ácido se carga por conexión de una fuente externa, los electrones van en dirección contraria a la que siguen durante la descarga. Para que esto suceda, la fuente de energía externa tiene que generar un voltaje más alto que el

que hay en la batería. Cada celda de plomo-ácido genera aproximadamente 2 V al final de la carga, esto significa que para una batería de automóvil de 12 V, cada celda debe dar 2,2-2,4 V, o un total de 13,2-14,4 V.

Una batería de arranque se carga normalmente por el propio generador del vehículo, pero como sabemos, la batería se puede descargar por muchas razones y ser incapaz de arrancar el coche. Aquí es cuando se necesita un cargador de baterías.
Para cargar una batería es necesario un cargador seguro. Debe de estar siempre equipado con un regulador de voltaje.

Antes de poner bajo carga la batería, se debe comprobar que esté limpia, y el electrolito, a su nivel correspondiente, conectándola al grupo de carga por medio de las conexiones y teniendo en cuenta la polaridad de la misma.
Durante el proceso de carga, las baterías deben permanecer con los tapones quitados y la temperatura del electrolito no debe ser superior a los 50oC, tomada en un caso central. Se debe interrumpir la carga si la temperatura sobrepasa el valor indicado.
Cuando ésta haya descendido, podrá continuarse el proceso de carga a la intensidad recomendada. Un exceso de temperatura es síntoma de final de carga o de batería defectuosa.

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La sobrecarga es un fallo común motivado por seguir cargando la batería, una vez cargada (es decir más allá del punto donde el proceso químico se completa).

La sobrecarga supone que se forme hidrógeno y oxígeno y que esto se escape. Estos gases pueden causar una mezcla explosiva de oxígeno-hidrógeno, por lo cual este tipo de baterías se deben de cargar siempre en un sitio bien ventilado.
Cuando se forma gas en una batería, el agua evaporada del electrolito, reduce su volumen y aumenta su densidad. Es entonces cuando se pueden dañar los electrodos al quedar expuestos. El agua destilada se suele agregar a las baterías convencionales para compensar la perdida producida por la sobrecarga.

Al terminar la carga se debe cortar la alimentación del cargador y posteriormente desconectar las pinzas de los bornes de la batería, para evitar picos de tensión y/o intensidad que pueda deteriorar el cargador, y lo que es más importante, chispas que produzcan explosiones.

Comprobación de Baterias

¿Como encontrar fallos en las baterías?

En la batería, existen factores fácilmente apreciables por el usuario y que son síntomas inconfundibles de anomalías.

Consumo excesivo de agua

Si el consumo de agua es excesivo en todos los vasos, es un síntoma de sobrecargas ocasionadas por el regulador, como consecuencia de tener alta tensión de regulación.

Consumo excesivo de agua en un solo vaso

Si el consumo excesivo de agua se limita solamente a un vaso, probablemente el monobloque tenga una fisura, o bien, el elemento afectado tenga alguna avería.

 Estado de la carga

El estado de la carga de un acumulador depende de la densidad del electrólito y de la tensión eficaz en bornes del elemento, características íntimamente ligadas con el estado de carga; por lo tanto, para comprobar la carga de una batería, se puede utilizar cualquiera de los dos medios:


§ Un densímetro: en la escala del extractor de ácidos se puede leer la densidad
del electrólito en Kg/dm3 (densidad específica del electrólito).

 

 

La densidad del ácido debe ser de 1.24 kg/dm3 como mínimo. Si la densidad es muy baja, se debe cargar la batería. Los valores de medición de las densidades de los diferentes elementos de la batería no deben discrepar entre sí en más de 0.03 kg/dm3.

Un voltímetro-comprobador, desembornando la masa de la batería y dejando transcurrir un tiempo de espera de 2 horas como mínimo, durante el cual no se debe solicitar ni cargar la batería, medir la tensión de la batería.

 

 

 

Mediante la verificación de la batería se obtienen los siguientes valores de tensión mínima, en función de la capacidad de la batería.

Si se obtiene un valor inferior de la tensión mínima, se debe sustituir la batería. La utilización del densímetro resulta más eficaz ya que determina el estado
exacto de carga, mientras que el voltímetro sólo determina las zonas límite de utilización de la batería (carga, media carga, descargada), ya que en su estado
medio de carga las desviaciones de aguja son prácticamente inapreciables manteniéndose en su tensión de utilización.

 

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