Nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs SALICRU amplía el rango de potencia de sus SAIs Reportaje especial de SITI/asLAN 2012

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1 Nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs Reportaje especial de SITI/asLAN 2012 SALICRU amplía el rango de potencia de sus SAIs

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4 Sumario En Portada RM electronics Distribuidor oficial de Duracell en España P.I. Can Buscarons Can Buscarons 3, Nave 7 Tel.: Fax: Especial Pilas, Baterías y SAIs 6 RC MICROELECTRÓNICA. Diferencias entre las pilas de litio y las de níquel e hidruro metálico 12 El uso de EcosimPro en las pilas de combustible 15 El SAI SLC Cube3 de SALICRU amplía su rango de potencia 16 SOCOMEC. La última generación en inversores LEM. Mejoras en medidas y análisis: monitorización económica de batería en espera Baterías industriales YUASA, siempre en la vanguardia tecnológica 24 Novedades en pilas, baterías y SAIs Sistemas de videovigilancia de Plustek en el metro de Taiwán Agilent Technologies presenta sus osciloscopios estrella La instalación y el mantenimiento de redes inalámbricas de Anritsu SITI/asLAN 2012 reunió a más de profesionales 48 Novedades del sector 53 Guía de proveedores Ferias 2012 TETRA World Congress Dubai, mayo Medpi Valencia, 5-7 junio Robotik (Feria de Robótica y Automática) Barcelona, junio Ham Radio Friedichshafen, junio Construmat Pekín, julio PMR Summit Barcelona, septiembre SIMO Network Madrid, septiembre Taitronics Taipei, octubre Staff Edita: Editorial Cypsela, S.L. Director Comercial: Oscar Aulesa Redactora Jefe Susanna Garcia Departamento Financiero: Jordi Fandos Diseño y Maquetación: Marc Borrell Colaboradores: Francisco Ramos, Alfredo Borque y Eduard García-Luengo Administración y Suscripciones: Ana Grahit Fotografía: Rafael Tirado Año XXXIII - Fundada en 1979 Nº Abril 2012 ISSN Depósito legal: B-29704/87 Redacción, Administración y Publicidad: C/ Verneda, 13-19, local Barcelona Tel Fax Prohibida la reproducción total o parcial del contenido de esta revista, sin autorización expresa por escrito del editor. Impresión: Prisma Artes Gráficas Distribuidora: Distri-Alpas Precio de la suscripción: - España: 75 euros + IVA - Europa: 165 euros La revista E&C MAGAZINE no se hace responsable de la opinión de sus colaboradores, ni se identifica necesariamente con los mismos, así como del contenido de la publicidad, que corresponde únicamente al anunciante.

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6 Especial Pilas, Baterías y SAIs Què distingue a las pilas de litio y a las de níquel e hidruro metálico? En la actualidad, las baterías de iones de Litio (Li-ión) y de níquel e hidruro metálico (NiMh) son utilizadas en multitud de aplicaciones. Estas tecnologías se descubrieron a principios del siglo pasado, pese a ello, no fue hasta la década de los 80 que empezaron a desarrollarse los primeros prototipos. Desde entonces, han llevado un camino paralelo y se han posicionado en determinados mercados. Si bien parece que la tendencia es hacia un mayor uso del Li-Ión, el NiMh tiene importantes razones para seguir utilizándose. Está justificado siempre el uso del Li-Ión? Qué ventajas puede esgrimir el NiMh para seguir plantando batalla? En el siguiente artículo se desarrolla una comparativa para entender mejor dónde y en qué es mejor cada una de estas dos tecnologías. SEGÚN LA TECNOLOGÍA utilizada se dispone de unas características u otras, esto las hace más adecuadas para determinadas aplicaciones: Así el Li-Ión es una tecnología pensada para aplicaciones que requieran energía por un tiempo del orden de unos pocos días. Según su construcción son capaces de suministrar desde unos pocos W a kw. Por otra parte es posible diseñar baterías finas, ligeras y compactas. Estas características las hacen adecuadas para aplicaciones portátiles. El NiMh es una tecnología pensada para aplicaciones que requieran energía por un tiempo de minutos a semanas, dependiendo del tipo de batería que se escoja y su tasa de descarga. Según su construcción, son capaces de suministrar de W a MW. Por otra parte se caracterizan por su alta fiabilidad y durabilidad a largo plazo y bajo coste. Todo esto junto con una vida útil prolongada y una fiabilidad en el funcionamiento. Estas características las hacen adecuadas para aplicaciones que van desde usos portátiles a grandes aplicaciones industriales, de transporte y de energías renovables. Comportamiento en la descarga con el número de ciclos de carga/descarga Una importante ventaja del NiMh es que su capacidad de descarga se mantiene muy estable con el número de ciclos de carga/descarga, permaneciendo casi estable durante 300 ciclos. Las últimas mejoras en esta tecnología han acercado sus propiedades a las del NiCd, capaz de superar los ciclos. El efecto memoria es posible evitarlo si tras varias descargas poco prufundas se realiza una descarga profunda. 6 E&C nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs

7 En cambio, el Li-Ión, en el mejor de los casos pierde linealmente su capacidad de descarga hasta menos del 80% de su capacidad inicial desde el primer ciclo a los 400 ciclos, aunque su pérdida se mantiene lineal hasta los ciclos. Comportamiento en carga Aunque ambas tecnologías aceptan carga rápida, el NiMh la acepta mejor, obteniendo el 100% de carga en una hora sin mermar sus características. Si es necesario, el NiMh acepta carga super rápida para llegar al 100% en menos de una hora. Eso sí, a costa de reducir sensiblemente su capacidad de descarga a lo largo de su vida útil. Por el contrario, en condiciones óptimas de carga, el Li-Ión necesita casi tres horas para llegar al 100%. La carga super rápida del Li-Ión se basa en alcanzar rápidamente la zona de saturación, donde se deja de cargar a corriente constante (que suele ser al 70%), y pasa a cargar a menos corriente, hasta llegar al 100% en casi 3 horas. Generación de calor durante la descarga El NiMh genera mucho menos calor en descarga que el Li-Ión, este último necesita de un circuito de protección por temperatura. Incluso en aplicaciones que requieran alta descarga, el NiMh genera menos calor. Comportamiento con la temperatura ambiental Ambas tecnologías tienen su mejor funcionamiento a temperatura ambiente. Sin embargo, para aplicaciones afectadas por temperatura climática, y en modo de alta descarga, se comporta mejor el NiMh, sobre todo a baja temperatura. El NiMh responde con una capacidad bastante estable durante las estaciones frías y cálidas. El Li-Ión, por contra, aunque inicialmente presenta un mejor comportamiento a temperaturas cálidas, muestra una pérdida de capacidad a bajas temperaturas. Diseño de packs de baterías La densidad energética de la celda de Li-Ión es mayor que la de NiMh a mismo peso, pero es menor la de Li-Ión que la de NiMh a mismo volumen, lo que se conoce como Net Calorific Value (NCV). El comportamiento del Li-Ión empeora con la vida de la batería debido a su degradación, algo que no pasa con el NiMh que se mantiene estable. Así, para diseñar un pack con Li-Ión es necesario incrementar en 1,6 veces su capacidad respecto al mismo pack en NiMh para obtener el mismo resultado hasta el final de su vida. El lanzamiento a mercado del NiMh es más rápido y barato, ya que no requiere tantas certificaciones de seguridad y transporte como necesita el Li-Ión, además de no requerir de un circuito de protección. Los fabricantes de packs reputados, por otra parte, no facilitarán celdas de Li-Ión sin su correcto circuito de protección. Seguridad en su funcionamiento El NiMh es más seguro que el Li-Ión por varias razones: El NiMh envejece porque el electroli- Especial Pilas, Baterías y SAIs E&C nº 279 7

8 Especial Pilas, Baterías y SAIs El Li-Ión necesita más normativas y permisos que el NiMh para ser transportado. En concreto, el Li-Ión, requiere de certificados de material peligroso, para viajar por mar, aire y tierra entre países. Además, para conseguir los certificados, el Li-Ión ha de cumplir unas determinadas condiciones exigentes. Por otra parte, todas estas certificaciones tienen un elevado coste que ha de asumir el pack, que lo encarecen y que lo hacen menos interesante para producciones que no sean muy grandes, a diferencia del NiMh. Por último, estas certificaciones ralentizan el lanzamiento al mercado. to, que es de base acuosa, se seca. El Li Ión envejece porque el electrodo se corroe, y puede ocasionar explosión o fuga del electrolito. El NiMh genera menos temperatura en su descarga. El Li Ión se calienta más y requiere de un circuito de protección PTC que desconecte las celdas para que no se inflame. Existe una mayor probabilidad de cortocircuito interno en el Li Ión por su amplia área de ánodo y cátodo y por su delgadez en la separación entre ellos. Esta separación es 6,5 veces mayor en el NiMh. El Li Ión es más inestable, dado que en caso de cortocircuito interno o incremento de temperatura entra en una cadena que hace reaccionar al electrolito, descomponerse y arder. Necesita una PTC que rompa esta cadena al llegar a una temperatura y antes de que reaccione el electrolito. La batería ha de estar muy bien diseñada y ser segura. Normativas El NiMh sólo necesita disponer del certificado de materia peligrosa (desde enero de 2012), y sólo aplica actualmente para transporte marítimo. Conclusiones A lo largo de este artículo se ha intentado explicar, que el NiMh tiene unas características que lo hacen idóneo, más si cabe que el Li-Ión, para algunas aplicaciones. Lejos de ser una tecnología en progresiva obsolescencia, los fabricantes continúan investigando el NiMh para obtener mejores prestaciones, como el alargamiento de su vida útil o la eliminación casi total del efecto memoria. Resumiendo sus características, el NiMh dispone de: Una mayor capacidad de descarga a lo largo del número de ciclos, sobre todo los primeros 300. Una carga más rápida y segura. Menor disipación de temperatura en la descarga. Mejor comportamiento a baja temperatura. Diseño de packs más rápido, económico y seguro. Mejor disponibilidad para el transporte internacional. 8 E&C nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs

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12 Especial Pilas, Baterías y SAIs El uso de EcosimPro en el campo de las pilas de combustible Por Eusebio Huélamo, Jefe de Sección de Simulación Termohidráulica de Empresarios Agrupados (EA) Una de las áreas que despierta mayor interés en el campo de la energía son los avances en todas aquellas tecnologías que se basan en combustibles alternativos, como las pilas de combustible que funcionan con hidrógeno. La tecnología española se ha empleado para el desarrollo de proyectos internacionales de referencia, como el estudio del comportamiento dinámico de celdas de combustible alcalinas previstas para el vehículo espacial Hermes, de la Agencia Espacial Europea o la planta experimental de pilas de combustible que se construyó en San Agustín de Guadalix. PARA CONSEGUIR nuevos adelantos en el campo de las energías alternativas, aspectos como la simulación desempeñan un papel primordial, ya que permiten diseñar procesos óptimos para la obtención del hidrógeno. En este contexto, el uso de herramientas matemáticas como EcosimPro ha sido aplicado en diversos proyectos tecnológicos de referencia, como el estudio del comportamiento dinámico de celdas de combustible alcalinas previstas para el vehículo espacial Hermes, de la Agencia Espacial Europea (ESA). Descripción del sistema Para la confección de este modelo hubo que realizar la programación de componentes específicos para las celdas de combustible propiamente dichas y para los separadores de membrana. El sistema seleccionado para dicho modelo está basado en celdas alcalinas de electrolito inmóvil. Composición del sistema seleccionado Componente principal Lazo de hidrógeno Circuito de refrigeración Lazos de control Pilas de celdas de combustible Separador de membrana Compresor centrífugo Compresor de chorro Tuberías Bomba Intercambiador de calor Calentador eléctrico Válvulas Tuberías Uniones o bifurcaciones Sensores térmicos Controladores PID Sistemas de control En cada una de las celdas que forman la pila el hidrógeno y el oxígeno reaccionan para generar corriente eléctrica, produciendo agua y generando calor. El hidrógeno se circula mediante el compresor de chorro, ayudado, a bajas velocidades, por el compresor. El agua producida en las celdas de combustible es arrastrada por el hidrógeno, en forma de vapor, y extraída, parcialmente, en el separador de membrana. La bomba está encargada de mantener el flujo del circuito de refrigeración que, a su vez, es el encargado de extraer el calor producido en la pila de celdas de combustible. El agua pasa por un intercambiador de calor que forma parte del Sistema de Control Térmico del vehículo espacial Hermes. Existe un controlador que sirve para regular la temperatura del agua en su punto de funcionamiento óptimo, por el procedimiento de derivar parte del flujo del agua fuera del intercambiador de calor. Hay, además, un segundo lazo de control que sirve para regular la temperatura del hidrógeno a la salida del separador de membrana, de forma que se asegure que la concentración del electrolito en las celdas que forman la pila esté dentro de límites aceptables. Al iniciarse la secuencia de arranque lo normal es que las temperaturas del 12 E&C nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs

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14 Figura 1. Esquema de la instalación de pila de combustible alcalina La operación en esta situación es muy ineficiente, produciéndose una gran cantidad de calor, lo que ayuda a que las temperaturas crezcan muy rápidamente; el hecho de haber derivado completamente el intercambiador de calor implica que no se pueda extraer agua de la corriente de hidrógeno, lo que puede llevar a una concentración en el electrolito que lo haga inoperativo; si la concentración llegase a ser demasiado baja, el electrolito podría pasar al lazo de hidrógeno, lo que supondría un fallo de la pila. Quiere con esto decirse que la fase de arranque es relativamente crítica y, por tanto, su estudio es de gran interés. Y es aquí donde la aplicación de herramientas de matemáticas de cálculo se hace imprescindible. Figura 2. Esquema del modelo de celda alcalina sistema estén por debajo de los puntos normales de operación; durante esta fase el agua de refrigeración no pasa por el intercambiador de calor, derivada en su totalidad, y, además se precalienta con ayuda del calentador eléctrico que, a su vez, está alimentado por la energía producida en la propia pila. Conclusiones Los modelos de simulación reproducen correctamente el comportamiento real de todos los parámetros relevantes de los sistemas. Los resultados permiten un estudio fácil y rápido de la respuesta de los sistemas durante las fases críticas de la operación, así como el análisis del impacto y de las interacciones entre ellos. 14 E&C nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs

15 Especial Pilas, Baterías y SAIs El SAI SLC Cube3 amplía su rango de potencia para adaptarse a las necesidades del mercado Concebida con criterios de máxima eficiencia y ahorro energético, la serie SLC Cube3 de Salicru amplía su rango de potencias, pasando de un rango de 7,5 a 80 kva a uno de 7,5 a 200 kva, capaz de dar respuestas a las necesidades cada vez mayores de protección y seguridad de una gran tipología de instalaciones. LOS NUEVOS SAI TRIFÁSICOS de tecnología on line de doble conversión de Salicru tienen un formato muy compacto, que facilita en gran medida su ubicación y cuenta con más del 60% de materiales reciclables en su composición. Asimismo, para instalaciones muy críticas o con necesidades de crecimiento, los equipos son configurables en sistemas paralelo-redundantes de hasta cuatro unidades sin necesidad de ningún hardware adicional. Salicru, siempre fiel y comprometida con los avances tecnológicos, ha ido más allá y ha concebido un equipo totalmente flexible y adaptable a cualquier entorno de trabajo. La incorporación de la tecnología PWM-tranformerless aporta una mayor fiabilidad y seguridad, adaptándose fácilmente a las cargas más diversas y complicadas, como las no lineales (sistemas IT), fuertemente inductivas o capacitivas. A su vez, esta tecnología permite diferentes aplicaciones como pueden ser lámparas de descarga o motores de inducción. Más que ventajas Al mismo tiempo, incorpora como principales ventajas una muy baja distorsión armónica, control mediante DSP de última generación, funcionamiento Eco-Mode, configuración flexible (cualquier combinación de entrada y salida monofásica/trifásica hasta 60 kva) y un amplio abanico de posibilidades de comunicación, accesorios opcionales para la customización de cada equipo y soluciones en autonomía. Otra de las ventajas que presentan estos equipos es su sistema Batt-Watch, que alarga la vida de la baterías, reduciendo los costes de mantenimiento, y las recarga en un tiempo mínimo, por lo que redunda en seguridad. Todas estas prestaciones redundan en el ahorro de energía, evitan que las perturbaciones puedan afectar a las cargas, mejoran la fiabilidad, alargan la vida de las baterías y reducen los costes de instalación, explotación y climatización. La mejor opción en protección y seguridad La gran flexibilidad y adaptabilidad de la serie SLC Cube3 de Salicru la convierten en la mejor opción de protección y seguridad para un amplio abanico de instalaciones: centros de datos (centros de computación, sistemas centralizados de venta/distribucion, hosting, housing, ); IT-networks (server farms, redes informáticas locales, switches y hubs de red ); servicios financieros (oficinas bancarias, cajeros automáticos, sistemas de autorización de pago vía tarjetas, ); procesos industriales (sistemas productivos y de control, maquinaria industrial, sistemas de emergencia y alumbrado, ); telecomunicaciones (redes de voz y datos, sistemas de radio y TV, estaciones repetidoras ), y un gran número de infraestructuras (hospitales, aeropuertos, túneles, ). 15 E&C nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs

16 Especial Pilas, Baterías y SAIs Dispone de tecnología de última generación? El uso del término tecnología de última generación es muy común tanto en la industria del SAI como en otros sectores. El propósito de este artículo es proporcionar una visión general del inversor de 3 niveles, una gran innovación en el diseño de los Sistemas de Alimentación Ininterrumpida (SAI s, que proporcionará una mejora en la eficiencia global del SAI, así como una menor ocupación de espacio en sala de éste. SI ANALIZAMOS LAS características básicas de los inversores de 2 y 3 niveles (de nueva generación) veremos los beneficios de éstos últimos. Comparativa de los inversores de 2 y 3 niveles (nueva generación): Figura 1. Tensión Fase-Neutro en inversor de 2 niveles (izq.) y 3 niveles (dcha.) Dichas mejoras aportan beneficios tangibles a los usuarios en lo que se refiere a aspectos como un diseño más compacto (menor ocupación de espacio) y una mayor eficiencia del SAI. filtro justo aguas abajo del inversor, y aguas arriba de los terminales de salida del SAI. El objetivo es transformar las ondas cuadradas (ver Figura 1) en una onda senoidal adecuada para la carga. Las dimensiones totales de los filtros son proporcionales al THD a ser eliminado. Lo cual significa básicamente que es necesario un filtro más grande para alimentar una carga si el inversor es de 2 niveles en lugar de 3 niveles. Cuánto espacio se ahorra? Puede llegarse hasta un 30%. Este ahorro en espacio ocupado, puede incidir simplemente en tener un SAI más pequeño, o este espacio libre puede ser usado por ejemplo para poner baterías en el interior del SAI. Beneficios de un inversor de 3 niveles Si nos preguntamos cuáles son los beneficios concretos de la forma de onda generada por un inversor de tres niveles, veremos que lo más relevante es que se reducen muy considerablemente los armónicos (ver figura 2) y una mejor eficiencia en el proceso de conversión (DC-AC). Figura 2. Espectro de armónicos de la corriente de inversor para (a) Circuito de dos niveles con filtro(reactancia) a 0.05-p.u. (b) Circuito de 3 niveles con filtro(reactancia) a 0.05-p.u. Diseño compacto Considerando que el THD puede ser tolerado por las cargas en sus terminales, es siempre necesario instalar un Alta eficiencia del SAI La eficiencia de un SAI depende de varios aspectos, uno de los más importantes son las pérdidas de conmutación. Las pérdidas en los IGBTs (transistores bipolares) cuando se encienden y se apagan (abren/cierran) son proporcionales al cuadrado de la tensión (U2) en los terminales del semiconductor. Esta relación es también cierta para pérdidas en las bobinas. 16 E&C nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs

17 Solamente esta reducción de la tensión permite el uso de IGBTs de 600 V en lugar de los de 1200 V requeridos por la tecnología de inversor de 2 niveles, con los beneficios mostrados en la Figura 3. La topología de 3 niveles castiga menos los semiconductores y bobinas que la topología de 2 niveles y así permite, unos ahorros muy importantes. Los SAIs que incorporan la tipología de 3 niveles en el inversor, alcanzan eficiencias de entorno al 96%. Cómo saber si su SAI incorpora tecnología de 3 niveles? La forma principal y más fácil de averiguar si su SAI incorpora esta tecnología es preguntarlo directamente al fabricante. Desafortunadamente no existe ninguna legislación que inste a los fabricantes a indicar la topología usada en las fichas de características técnicas, excepto la clasificación tecnológica definida en la norma EN (VFD, VI y VFI). En esta norma VFI es la comúnmente llamada Tecnología on line doble conversión (Voltage and Frequency Figura 3. Pérdidas de encendido para IGBTs de 1200 V y 600 V Independent; la tensión y frecuencia generada en la salida del SAI es independiente de la tensión y frecuencia en la entrada del SAI). Varios parámetros (sus niveles) pueden ser clave para detectar la tecnología utilizada por los fabricantes de SAI-niveles de eficiencia del 96%, dimensiones reducidas o altos niveles de autonomía entre otras consideraciones equivalentes. Conclusiones La topología de 3 niveles es la primera herramienta en las manos de los fabricantes de SAI s para aumentar la eficiencia y reducir las dimensiones de los equipos y proteger completamente la carga en modo de doble conversión on-line (VFI). Cualquier otra solución, puede afectar a la perfecta protección de la carga y no vamos a reducir la ocupación de espacio. Por ejemplo, el modo de funcionamiento off line conocido como ecomode. Esta solución proporciona alimentación a la carga directamente desde la red, exponiéndola a interferencias y solamente compensando los cortes de suministro. En comparación con la anterior tecnología de 2 niveles, la de 3 niveles es la única tecnología capaz de asegurar la máxima protección con ahorros energéticos y de planta: hasta un 2% de mejora en eficiencia y un 30% de reducción de planta. Agaradecimientos: E. K. Sato, M. Kinoshita, Y. Yamamoto and T. Amboh Redundant High-Density High-Efficiency Double-Conversion Uninterruptible Power System, IEEE Transactions on industry applications, Vol. 46, No. 4, July/August

18 Especial Pilas, Baterías y SAIs Las mejoras en la medida y el análisis aportan una monitorización económica de la batería en espera Udo Skrabal, LEM La infraestructura que sustenta la sociedad actual debe trabajar con una fiabilidad muy elevada. A diferencia de las avanzadas tecnologías desplegadas en los centros de almacenamiento de datos, los centros de servidores de Internet y las oficinas centrales de comunicaciones, en su mayoría dependen casi en un 100% de su tiempo de funcionamiento, o disponibilidad del sistema, de una tecnología muy madura: baterías de plomo-ácido. ES UNA PRÁCTICA HABITUAL suministrar a estos nodos críticos y muchos otros servicios esenciales una alimentación de reserva. La primera capa de esta reserva consiste generalmente en un inversor conectado a bancos de células de plomo-ácido reguladas por válvula (Valve-Regulated Lead-Acid, VRLA) o bien a baterías herméticas de tipo similar de gel de célula. lo que señala su nombre: se mantienen a plena carga a la espera de que se produzca un fallo de la fuente de alimentación primaria. Esto se logra manteniendo continuamente una pequeña carga flotante. Si la corriente de carga flotante está por debajo de un cierto límite se recombinarán los gases producidos por electrólisis en el interior de la célula. En estas condiciones, las células se pueden dañar si la tensión de carga flotante es tan solo un poco más elevada que el valor estándar de 2,27 V por célula. Una pequeña sobretensión provocará que el electrólito produzca más gas del que puede aceptar la recombinación Baterías con célula de gel Esta venerable tecnología se sigue utilizando de forma generalizada por diversas razones, pero sobre todo porque es económica y ofrece una excelente fiabilidad; excelente, pero no perfecta. Las células VRLA tienen una vida finita (su diseño suele ser para una vida operativa de 12 años) y en un uso normal para la alimentación en espera de sistemas críticos se han de cambiar periódicamente. Por qué fallan las células? Pueden producirse fallos y de hecho, ocurren. En una típica alimentación en espera, las células hacen exactamente 18 E&C nº 279 Especial Pilas, Baterías y SAIs

19 El circuito equivalente Randles Cada elemento del circuito Randles (Figura 2) modeliza un proceso físico y/o un modo de fallo de una célula electroquímica. Figura 1. La impedancia interna de la célula no es necesariamente un buen indicio de un fallo inminente. La forma exponencial de la curva significa que es difícil detectar un fallo en una fase temprana, pero más tarde el declive de las prestaciones se produce de forma rápida. química y se escapará a través de la válvula. Las temperaturas excesivas de la célula, incluso con una tensión de carga correcta, también provocarán una pérdida del electrólito. También pueden fallar por una sulfatación precipitada, una mala conexión entre los postes y las rejillas, entre las rejillas y las placas, la estratificación del electrólito y una corrosión acelerada de la rejilla. Otra causa de fallo poco frecuente pero catastrófico es el embalamiento térmico, que es propio de las baterías VRLA y de gel y que puede ocasionar un incendio o una explosión. La única forma de detectar su aparición es monitorizar la temperatura de la célula interna. Es necesario monitorizar la tensión de la célula? Es bien sabido que la simple monitorización de la tensión de la célula ofrece muy poca información sobre la disminución de la capacidad de una batería de plomo-ácido. Una célula averiada presentará a menudo la tensión nominal hasta que se le exija una corriente significativa, momento en el cual mostrará una capacidad muy reducida y una caída en picado prematura de la tensión en sus terminales. Conocer el estado de la batería midiendo la gravedad específica del electrólito no es posible con una VRLA hermética o de gel. Pues, a menudo, la única forma de verificar la capacidad es descargar por completo la batería bajo condiciones controladas, lo cual exige ponerla fuera de servicio. Una descarga profunda también reduce la vida de las células de plomo-ácido; en una instalación donde se realicen habitualmente pruebas de descarga de sus baterías, y en las que la fuente de alimentación primaria tenga una elevada fiabilidad, el régimen de test será el factor dominante para determinar la vida de servicio de la batería. Métodos más avanzados Los métodos electrónicos no intrusivos más avanzados de monitorización continua pueden detectar fallos serios en cada una de las células, ahorrando así costes y manteniendo la completa disponibilidad del sistema. Las primeras versiones de estos sistemas medían habitualmente parámetros como la tensión de célula o monobloque (término utilizado en el sector de las baterías para múltiples células en una sola carcasa), pese a las limitaciones conocidas, además de la corriente de carga/descarga y temperatura ambiente. Algunos sistemas intentan, con diversa fortuna, medir o deducir las resistencias internas de las células. Figura 2. Circuito equivalente Randles de una célula electroquímica Rm es la resistencia metálica y representa la resistencia del metal y la unión entre componentes. Re es la resistencia de electrólito: la pérdida de electrólito puede ser una de las principales causas de fallo prematuro. Cdl es la capacidad de doble capa, que depende del área de placa efectiva y de la fuerza del dieléctrico del electrólito. Rct es la resistencia de transferencia (de Faraday) que aumenta debido a limitaciones en la cinética de reacción química de la conexión placa/electrólito. Wi, la impedancia de Warburg, es representativa del proceso de transporte de masa por difusión. Es un componente de baja frecuencia, no presente durante la descarga. Después de separar todos estos componentes del circuito equivalente, cada uno de cuales representa algún factor que limita las prestaciones, la fuente de energía de la célula se muestra como un elemento de generación de corriente puro que puede eliminarse durante el proceso de test. Sistema Sensitel de LEM: el pionero El sistema Sentinel de LEM fue pionero en la transición desde las medidas sencillas analógicas de parámetros básicos y ahora está en su tercera generación. Utiliza una combinación de técnicas analógicas y digitales implementadas en un único circuito integrado a medida de tipo SoC (System on Chip). Este dispositivo, instalado en un módulo que mide la tensión en el terminal, temperatura de célula interna y la impedancia interna, es un elemento clave en el diseño de un sistema que pueda proporcionar medidas precisas dentro de un presupuesto asequible para la mayoría de configuraciones de sistemas en espera. Las temperaturas de célula y/o los valores de la resistencia interna, que aumentan de forma exponencial (Figura 1) indican un fallo inminente y un sistema de registro de datos que monitoriza las tendencias de los datos a lo largo del tiempo identificará, potencialmente, un fallo inminente. Cada módulo Sentinel III tiene una sonda o conexión externa para medir la temperatura, y que se aplica directamente a la carcasa de la Especial Pilas, Baterías y SAIs E&C nº

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