Baterías de plomo-ácido. ¿Cómo funciona una batería?
Una batería de plomo ácido funciona mediante un proceso químico reversible de reducción-oxidación, conocido también como redox, mediante el cual uno de los componentes se oxida, perdiendo electrones y el otro se reduce, ganando electrones. El electrodo positivo (ánodo) está compuesto de dióxido de plomo y el negativo (cátodo), de plomo.
Cuando la batería se descarga, la composición química de ambos electrodos se transforma en sulfato de plomo. Al recargar la batería, el sulfato de plomo vuelve a pasar a su estado original, dióxido de plomo en el ánodo y plomo en el cátodo.
Clasificación
- Baterías de arranque (SLI: Starting, Lighting and Ignition): suministran gran intensidad de corriente durante pocos segundos
- Baterías de tracción : suministran corriente durante largo periodo de tiempo soportando gran número de descargas profundas. Formados por conjuntos de elementos (=vasos=celdas) de 2 Voltios cada uno que, unidos en serie, forman combinaciones típicas de 12, 24, 36, 48, 72, 80 y 96 Voltios montadas en cofres. Se utilizan en vehículos y maquinaria eléctricos como maquinaria de manutención (carretillas elevadoras, transpaletas, apliladores), fregadoras y barredoras eléctricas autónomas, plataformas elevadoras, elevadores de tijera, etc.
- Baterías de semitracción: aunque su construcción interna es como la de tracción, se fabrican en forma de “monoblock”, compacta y fácil de manipular ya que las celdas que la componen están montadas unidas en una misma carcasa. Por ello se utilizan en maquinaria y vehículos pequeños como transpaletas, buggies de golf, sillas de ruedas, etc.
- Baterías estacionarias o de reserva: una vez que son instaladas, éstas permanecen en un mismo lugar para diferentes aplicaciones para ser cargadas continuamente conectadas a la red eléctrica o, donde no hay suministro eléctrico, ser cargadas por otras fuentes de energía fotovoltaica y/o eólica. Se utilizan como almacenaje de energía eléctrica en instalaciones o viviendas aisladas, subestaciones eléctricas y también en SAI-s (Sistemas de Alimentación Ininterrumpida = UPS Uninterrumptible Power Supply) para nodos y antenas de telecomunicaciones, bancos de datos, hospitales, etc.
Forma constructiva: las placas de plomo pueden conformarse básicamente por
- Placas planas empastadas
- Placas tubulares
- Placas Planté tipo Gould o tipo Exide Manchester
Aleación. Se fabrican aleaciones de plomo con contenido de
- Antimonio: más económica pero con necesidad de mantenimiento (añadido de agua)
- Selenio: de bajo mantenimiento
- Calcio: empleado para reducir el gaseo y, por tanto, limitar o eliminar la necesidad de aporte de agua
- Líquido
- En forma de gel: se pueden instalar inclinadas, son selladas y libres de mantenimiento. Son más sensibles a la carga y ha de hacerse a menor voltaje.
- Electrolito absorbido en finas esteras de vidrio (AGM: Absorbed Glass Mat.): se pueden instalar inclinadas, son selladas y libres de mantenimiento.
- Abiertas: se puede acceder al electrolito para reponer con agua desionizada (o destilada) y también sirve para medir la densidad del mismo.
- Selladas (SMF: Sealed Maintenance Free): son las que contienen calcio para evitar gaseo para ser libres de mantenimiento, las baterías AGM y de gel
- Cerradas pero reguladas mediante válvula (VRLA: Valve Regulated Lead Acid)
- Con mantenimiento: típico en baterías en las que se procura reducir su coste de adquisición y sus placas tienen aleaciones con antimonio
- De Bajo mantenimiento: cuando contiene plomo-selenio
- Sin mantenimiento: por contener aleación de plomo con calcio
Deterioro
La oxidación de la placa positiva viene provocada por el uso de la batería pero puede ser agudizada por trabajar a alta temperatura, por sobrecargas o exceso de ciclos de operación. Dicha oxidación provoca que la placa positiva se dilate pudiendo llegar a romper la batería.
La sedimentación provocada por el desprendimiento de plomo de las placas es debida a los ciclos de uso de la batería. Poco a poco va desprendiéndose parte del plomo de las placas debido a las reacciones redox que se generan en los procesos de carga y descarga con el ácido sulfúrico del electrolito.
La sulfatación, proceso de deterioro provocado por el simple uso de las baterías y acentuado por dejarlas periodos prolongados sin usar, es uno de los principales causantes de pérdida de rendimiento de las baterías.
La temperatura ambiente superior a 25ºC puede aumentar ligeramente el rendimiento pero reduciendo drásticamente la vida útil de la batería. En las baterías de arranque, lo que más deteriora y reduce la vida de las baterías es el calor por estar próximo al motor, la sobrecarga y la consiguiente pérdida de agua.
La falta de agua o la utilización de agua del grifo suelen afectar negativamente a la duración de las baterías.
Cuando se someten las baterías a sobreesfuerzos, forzándolas con sobrecargas o esfuerzos superiores a los que estás destinadas, provocan el deterioro de las baterías y reducen su vida útil.
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