Tipos de Baterías y Descripción General

 

Los acumuladores (también llamados “baterías”) son los elementos que se encargan de guardar energía eléctrica para su posterior uso. Consisten en células galvánicas que se componen de dos electrodos de metales (formando ánodo y cátodo) y un electrolito.

Existen muchos tipos distintos de acumuladores pero los más usados (y hasta ahora la mejor elección en cuanto a prestaciones/precio) son de plomo-ácido. Hay muchos diseños distintos de este tipo de batería (batería de arranque, batería de tracción, estacionaria, AGM etc.) y aunque usen los mismos metales y electrolitos, existen grandes diferencias entre un diseño y otro en cuanto a vida útil, profundidad de descarga, intensidades, capacidades etc.

 

También es necesario destacar en que modo y forma se describen las capacidades de una batería, Ah en C5, C10,C20,C100.

A) Capacidad C5 = usado para baterías de tracción detalla la capacidad total en 5 de descarga “Es decir” una batería de (500Ah C5,) permite 100Ah de descarga por hora, con una autonomía de 5 horas

B) Capacidad C10 = usado para baterías estacionarias detalla la capacidad total en 10 de descarga “Es decir” una batería de (500Ah C10,) permite 50 Ah de descarga por hora, con una autonomía de 10 horas. “Ojo” (puede indicar la otra capacidad mayor con descarga en c100) para darle valor comercial. Pero realmente será lo mismo.

C) Capacidad C20 = descarga en 20 horas usado para baterías de arranque, detalla la capacidad total en 20 de descarga “Es decir” una batería de (100Ah C20,) permite 5 Ah de descarga por hora, con una autonomía de 20 horas

D) Capacidad C100 = descarga en 100 horas usado en baterías estacionarias, al igual que c10, teniendo en cuenta que si el valor lo indica en C100 puede poner mas capacidad, pues indica los Ah de descarga en 100 horas.

La conclusión, es dividir la Capacidad de la batería en Ah, entre el numero de horas que indica, C5, C10, C20… Este será el resultado de los ah que puedes descargar en el número de horas indicado.

 

Tipos de acumuladores/baterías:

Los acumuladores se clasifican de dos maneras:

1.) Uso (tracción, estacionaria, arranque)

2.) Diseño (materiales, tipo de placa, grosor de placa, electrolito, cerrado/abierto etc.)

 

Los usos más importantes son:

1.) Arranque (principalmente para alimentar el motor de arranque y la electrónica de vehículos) Este tipo de batería desarrolla una alta potencia en pico, durante un intervalo de tiempo corto, entre 5 y  50 segundos. Una vez  el motor se pone en marcha el alternador se encarga de mantener la batería en carga.

2.) Tracción (Principalmente utilizada en carretillas elevadoras, plataformas elevadoras, traspaletas, apiladores etc.) Este tipo de batería Suelen ser de “Placa positiva Tubular” lo que permite una descarga profunda y una autonomía que permite utilizar la maquinaria durante horas sin tener que recargar.

3.) Estacionarios – aplicaciones aisladas de la red e inmóviles (o para respaldo en caso de que falle la red)

 

El uso que se le suele dar a una batería en instalaciones fotovoltaicas es para vivienda aislada o semiaislada (similar a SAI/”UPS”). Para un uso de vivienda aislada es mejor poner elementos estacionarios (por la mayor eficiencia, menor mantenimiento y vida útil más larga), mientras que para semiaislada es conveniente poner elementos de tracción (tanto por cuestiones económicas como por su capacidad de descargarse en muy poco tiempo. Así se pueden poner para autonomías de un solo día).

 

En cuanto al diseño, dentro de las baterías de plomo-ácido, podemos distinguir principalmente entre:

  • Placa positiva tubular: Son el tipo de placa empleado en baterías estacionarias y de tracción. Dan las ventajas de gran profundidad de descarga (normalmente un 80% de la capacidad nominal se puede considerar capacidad útil), descarga/recarga relativamente rápida (superficie grande de placa), muchos ciclos de carga/larga vida útil
  • Placa positiva plana gruesa (por ejemplo, baterías de Trojan). Ventajas: Muy larga vida útil respectivamente muchos ciclos de carga (según grosor de la placa), coste de fabricación relativamente bajo; desventaja: poca superficie, por lo cual disminuye mucho la capacidad útil para consumos potentes (régimen de descarga de C10 o menos).
  • Placa positiva plana fina tipo esponja: Se emplean en baterías de arranque y dan una superficie muy grande lo que permite una descarga/recarga muy rápida (intensidades muy altas). Desventajas: Admiten pocas descargas profundas ya que entonces las placas se consumen muy rápidamente; pueden dar miles de ciclos para arranques de motores (2% – 5% de descarga) pero no suelen llegar a 100 ciclos profundos (con más del 50% de descarga).
  • Placa positiva de rejilla: Ofrece una superficie grande (capacidad útil disminuye poco con consumos fuertes) y una aceptable profundidad de descarga, pero da pocos ciclos de vida

 

En general se puede decir que una batería va a durar más ciclos cuanto:

 más grosor tienen sus placas positivas (material activo)

– menos profundidad de descarga tienen los ciclos (como se puede observar en el gráfico a continuación)

 

 

grafica descarga-ciclos

Muy importante para la duración de las baterías es también:

  • Temperatura (cuanto más alta la temperatura, más capacidad útil da la batería, pero más rápida va a progresar la corrosión de las placas positivas – por lo tanto va a durar menos ciclos). La temperatura ideal para las baterías se sitúa en torno a unos 20ºC.
  • Mantenimiento adecuado (mantener el nivel de electrolito dentro de lo admisible, prevenir y sanar sulfataciones).

 

Parámetros de carga y descarga adecuados (tensiones e intensidades según recomienda el fabricante; en general se puede decir que tensiones demasiado altas provocan una corrosión acelerada de la placa positiva y tensiones demasiado bajas facilitan la sulfatación de la misma; hay que ajustar la tensión de carga a la temperatura de la batería para maximizar su vida útil).

Existen diferencias en el diseño en cuanto a tamaños, números de células (voltaje), densidad nominal y consistencia del electrolito (líquido, gelificado o AGM), material del contenedor, aleaciones de las placas, etc. Por ejemplo, se usa antimonio para aumentar la resistencia mecánica de las placas. Cuanto más alto es el porcentaje del antimonio, más resistencia mecánica tiene la placa y más va a resistir a intensidades altas de descarga y vibraciones mecánicas. Por otra parte el antimonio aumenta el gaseamiento (esto conlleva mayores pérdidas de agua y menor rendimiento de carga) y la autodescarga.

 

Baterias y Amperios