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CONTENIDO GENERALIDADES SOBRE BATERÍAS Qué es una batería? Cómo funcionan? Descripción técnica de la batería Conexionado entre baterías Clasificación de las baterías según su utilización Clasificación de las baterías según su construcción MEDICIONES SOBRE BATERÍAS Medición del nivel de carga mediante la tensión en bornes de la batería Medición del nivel de carga mediante la densidad del líquido electrolítico Medición de la capacidad de corriente de arranque en frío (CCA) CARGADORES: CARACTERÍSTICAS Y OPCIONES Tensión del cargador de baterías Tensión de carga Rango de capacidades de batería recomendado Corriente de carga Curvas de carga de cargadores de baterías Tipos de carga Carga manual Carga automática para baterías líquidas Carga automática para baterías de gel Carga rápida Ripple Free Booster (libre de rizado) VISUALIZADORES Voltímetro analógico Amperímetro analógico Voltímetro digital Amperímetro digital Visualizador electrónico GAMA DE CARGADORES FERVE Cargadores de baterías domésticos Cargadores-comprobadores de baterías Cargadores rápidos Cargadores automáticos Cargadores automáticos DUAL Cargadores automáticos TETRA
GENERALIDADES SOBRE BATERÍAS QUÉ ES UNA BATERÍA? Una batería es un acumulador químico de energía eléctrica continua. Si aplicamos sobre sus terminales una tensión producida por un alternador o por un cargador, se crea una corriente que modifica la composición de sus elementos por el fenómeno de la electrolisis: la batería acumula energía. Cuando la dirección de las reacciones químicas es inversa (es decir, cuando la energía de la batería es consumida), la batería devuelve la carga acumulada como un generador de corriente continua. CÓMO FUNCIONAN? Una batería de V consiste en 6 elementos de 2 V, cada uno unidos en serie y colocados individualmente en las celdas de un contenedor apropiado. BORNE NEGATIVO TAPA DE LA BATERÍA (SELLADO HERMÉTICO) ORIFICIOS DE LLENADO Y CONTROL DEL ELECTROLITO BORNE POSITIVO (MÁS ANCHO QUE EL NEGATIVO) PUENTE DE UNIÓN mento está formado por varias placas de plomo ELECTRODO NEGATIVO cubiertas exteriorme cia activa positiva (óxido de plomo, PbO2) y varias DEPÓSITOS PARA con LOS una sustancia ac CARCASA DE LA BATERÍA RESIDUOS DE LA REACCIÓN poroso, Pb) separadas entre si por separadores para evitar cortocircuitos DIVISIÓN DE ELEMENTOS ELEMENTO Un elemento está formado por varias placas de plomo cubiertas exteriormente con una sustancia activa positiva (óxido de plomo, PbO2) y varias con una sustancia activa negativa (plomo poroso, Pb) separadas entre si por separadores para evitar cortocircuitos. ELECTRODO NEGATIVO ELECTRODO POSITIVO ELEMENTO PLACA POSITIVA SEPARADOR PLACA NEGATIVA El elemento se encuentra en una celda del contenedor hundido en una solución electrolítica compuesta de ácido sulfúrico y agua destilada. Cada elemento genera una diferencia de potencial de 2 V. El proceso de carga y descarga consiste en la migración de cargas eléctricas entre placas, a través de la solución electrolítica. Debido al uso normal de la batería las placas se van gastando y generan un pequeño residuo (sulfato de plomo, PbSO4) que se va acumulando en la parte baja de las celdas. ento se encuentra en una celda del contenedor hundido en una solución esta de ácido sulfúrico y agua destilada. Cada elemento genera una d ial de 2 V. El proceso de carga y descarga consiste en la migración de carg 1 lacas, a través de la solución electrolítica. Debido al uso normal de la bater
DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LA BATERÍA 1 2 PLOMO - CALCIO BATERÍA 52Ah 520A (EN) V 4 1 2 4 Tipo de batería Plomo-líquido, plomo-gel, plomo-antimonio (PbSb), plomo-calcio (PbCa), AGM, etc. Capacidad de la batería Cantidad de electricidad que la batería puede suministrar, expresada en amperios/hora (Ah). Tensión Diferencia de potencial entre los bornes de la batería. Intensidad Cantidad de corriente, medida en amperios (A), que la batería puede suministrar de forma instantánea. Dependiendo del país y del fabricante, esta intensidad se rige por las normas EN, IEC, SAE o DIN. CONEXIONADO ENTRE BATERÍAS CONEXIÓN EN SERIE + + + + 6 V 80 Ah + + + = 6 V 80 Ah 6 V 80 Ah 6 V 80 Ah 24 V 80 Ah CONEXIÓN EN PARALELO + + + + + 6 V 40 Ah 6 V 6 V 6 V + + + 50 Ah 80 Ah 10 Ah = 6 V 00 Ah CONEXIÓN EN PARALELO Y SERIE + V 150 Ah + + + + = V 50 Ah V 100 Ah + + + V 40 Ah V 40 Ah = 24 V 40 Ah + + + + V 40 Ah V V V + + + 140 Ah 60 Ah 100 Ah = V 40 Ah 2
CLASIFICACIÓN DE LAS BATERÍAS SEGÚN SU UTILIZACIÓN BATERÍAS DE ARRANQUE: Se utilizan habitualmente en el automóvil (son de bajo precio). Pueden producir intensidades elevadas durante cortos periodos de tiempo (de 100 a 1000 amperios). Estas baterías soportan mal las descargas profundas. BATERÍAS ESTACIONARIAS: Pueden llegar a descargarse hasta un 80% de su capacidad y soportan un gran número de descargas. Por ejemplo, se usan en instalaciones de energía solar fotovoltaica. BATERÍAS DE TRACCIÓN: Resisten fuertes descargas de corriente y largos periodos de tiempo con niveles bajos de carga. Por ejemplo, se utilizan en carretillas elevadoras y apiladores de material.
CLASIFICACIÓN DE LAS BATERÍAS SEGÚN SU CONSTRUCCIÓN Según los materiales empleados, las técnicas de construcción o las políticas de cada fabricante existen muchos tipos de baterías. Sin embargo todas ellas pueden clasificarse en dos grandes grupos: BATERÍAS CON ELECTROLITO LÍQUIDO (LÍQUIDAS) Generalmente se conocen como baterías abiertas. Pierden líquido electrolítico al cabo del tiempo, por lo que requieren mantenimiento (adición de agua destilada). En la actualidad existen baterías líquidas que no requieren mantenimiento gracias a la adición de limitadores de pérdidas de líquido electrolítico. Se consideran de este tipo las de plomo-líquido, plomo-antimonio (PbSb), calcio-plata, etc. BATERÍAS CON ELECTROLITO SÓLIDO (GEL) El líquido electrolítico se encuentra fijado en un gel. No necesitan mantenimiento y pueden ser colocadas en cualquier posición sin que se produzcan pérdidas de líquido. Actualmente son más caras que las líquidas. Son de este tipo las de plomo-gel, AGM (Absorptive Glass Matt), Optima, etc. 4
MEDICIONES SOBRE BATERÍAS MEDICIÓN DEL NIVEL DE CARGA MEDIANTE LA TENSIÓN EN BORNES DE LA BATERÍA Este tipo de medición es el más empleado debido a su sencillez. Para que resulte fiable se debe realizar con equipos especialmente sensibles, dado que una pequeña variación de lectura provoca grandes desviaciones en el resultado. Presenta el inconveniente de tener que realizar la medición sobre el total de celdas de la batería. El principio de funcionamiento consiste en que, a medida que cargamos la batería, aumenta la diferencia de potencial de cada celda. Esta variación en una batería líquida va desde un valor de 1,98 V a 2,11 V. Esta variación de 0,1 V representa en una batería de V (6 celdas) una variación total de: 0,1 x 6 = 0,78 V. La tabla relacional para baterías de y 24 voltios tanto líquidas como de gel es: ESTADO DE CARGA STATE OF CHARGE <20% 25% 50% 75% 100% LIQUID GEL LIQUID GEL V V 24 V 24 V < 11.9 <.1 < 2.8 < 24.2.1. 24. 24.5..5 24.6 25.5.8 25 25.5.7 1 25.4 26 Productos FERVE relacionados: Analizadores de batería, arranque y carga, multímetros y módulos de medida, comprobador de batería y alternador F-814, gama electrónica y voltímetro-amperímetro F-616. MEDICIÓN DEL NIVEL DE CARGA MEDIANTE LA DENSIDAD DEL LÍQUIDO ELECTROLÍTICO El nivel de fiabilidad es más alto mediante este sistema que con el anterior, debido a que se comprueba la batería celda a celda. No obstante tiene el inconveniente de poder resultar peligroso, al tener que trabajar directamente con el líquido electrolítico. Las baterías de gel no admiten este tipo de medición. El principio de funcionamiento es que, a medida que la batería se va cargando, disminuye la proporción de agua (densidad = 1 g/cm ) y aumenta la proporción de ácido sulfúrico (densidad 1,8 g/cm ), obteniendo como resultado un aumento en la densidad del electrolito (de 1,100 a 1,00 g/cm ). La medida de la densidad del electrolito nos da idea del grado de carga de la batería. La relación existente es: DENSIDAD DEL ÁCIDO 1.10 1.16 1.24 1.0-0- -50%- -100- DESCARGADA MEDIA CARGA CARGADA Productos FERVE relacionados: Densímetros F-42, F-425 y F-425C. 5
MEDICIÓN DE LA CAPACIDAD DE CORRIENTE DE ARRANQUE EN FRÍO (CCA) Indica el poder de arranque en amperios de la batería en función de su capacidad en amperios/hora. Existe una variación sobre este ensayo que no da resultados directos sino un resultado pasa/no pasa. Existen dos formas de realizar esta medición. Una consiste en realizar una descarga sobre la batería y observar la caída de tensión en la batería. La otra forma más compleja realiza una descarga, mide la conductancia y la tensión de la batería y, aplicando la Ley de Ohm, obtiene la corriente de arranque en frío. Productos FERVE relacionados: Analizadores de batería, arranque y carga F-1902, F-19, F-1800, comprobador de batería y alternador F-814. CARGADORES: CARACTERÍSTICAS Y OPCIONES TENSIÓN DEL CARGADOR DE BATERÍAS El valor de tensión del cargador de baterías debe ser igual a la tensión de la batería a cargar. La unidad empleada para expresarla es el voltio. Existen modelos de cargador de baterías con una o dos tensiones de salida. Los cargadores con dos tensiones de salida son más versátiles que los de una, al poder cargar una mayor variedad de baterías, pero tienen el inconveniente de ser algo más caros que los de una única tensión de salida. TENSIÓN DE CARGA La tensión durante la carga de la batería es mayor que la tensión en circuito abierto. Esto es debido a que se debe sumar la caída de tensión producida por la resistencia interna de la batería, así tenemos que: Tensión en carga = Tensión en circuito abierto + (Corriente de carga x Resistencia interna) Al principio de la carga la resistencia interna va aumentando poco a poco para pasar a aumentar con rapidez al final. Se debe ir con cuidado debido a que al aumentar rápidamente este parámetro se pueden llegar a producir gasificaciones en las baterías. En los cargadores de curva este problema se compensa ya que, aunque aumenta la resistencia interna, la corriente de carga disminuye. Los valores de tensión de final de carga recomendados son 15, V para baterías líquidas y 14,7 V para baterías de gel. RANGO DE CAPACIDADES DE BATERÍA RECOMENDADO Existe una tolerancia bastante grande entre la corriente de carga ideal y el rango de capacidades de batería en el que puede utilizarse un cargador de baterías sin ninguna contraindicación. Así, y tomando como ejemplo el modelo F-905 de FERVE, que entrega 5 amperios podemos decir que es el cargador ideal para baterías de 50 amperios/hora pero, sin embargo, está recomendado para un rango de baterías entre 2 y 60 amperios/hora. 6
CORRIENTE DE CARGA El valor de la corriente de carga debe estar expresado en amperios aritméticos. Este es el único valor oficialmente aceptado bajo normas europeas EN 605-2-29. No obstante, muchos fabricantes de cargadores de baterías expresan la corriente de carga de sus productos en amperios eficaces, con lo que incumplen dicha normativa europea. El motivo es que 1 amperio aritmético es igual a 1,4142 amperios eficaces. Así, un cargador de baterías de 8 amperios eficaces en realidad se debe considerar como de 5,66 amperios. Por ello, y a fin de no llevarse a engaño, es necesario saber si el fabricante del cargador de baterías utiliza amperios aritméticos o eficaces al informar de la corriente de carga. FERVE siempre expresa los valores de corriente de carga en amperios aritméticos. La corriente de carga ideal es 1/10 de la capacidad de la batería (ejemplo: 8Apara una batería de 80Ah). Al igual que sucede con la tensión, existen cargadores con varias corrientes de salida. FERVE dispone de cargadores desde una sola corriente de salida hasta cuatro distintas. CURVAS DE CARGA DE CARGADORES DE BATERÍAS La curva de carga de un cargador de baterías expresa la forma en que el cargador de baterías entrega la energía a la batería en un periodo de tiempo. Las curvas de carga empleadas por FERVE son: o 0 A V A Time 0 A V A Time Carga tradicional (1 paso) Paso 1: La corriente decrece y la tensión aumenta. Se debe desconectar manualmente el cargador para evitar sobrecargas. Presenta la ventaja de poder recuperar baterías profundamente descargadas. Cargadores FERVE : todos los no automáticos, gama Dual (modo manual), gama Tetra (modo manual). Carga automática tradicional (2 pasos) Paso 1: La corriente decrece y la tensión aumenta hasta 15, V ( V l íquidas) o 14,7 V ( V gel). Paso 2: El cargador se coloca en modo de vigilancia, y desconecta la carga de la corriente eléctrica hasta que la tensión de la bater ía baja a,5 V ( V l íquidas) o,9 V ( V gel).con la carga o se asegura la máxima vida útil de las bater ías y se evita cualquier riesgo de sobrecarga. Cargadores FERVE : gama automáticos, gama Dual (modo automático), gama Tetra (modo automático), F-990RF. ou IoU V A V A 0 A Time 0 A Time Carga automática con mantenimiento de flotación (2 pasos) Paso 1: La corriente decrece y la tensión aumenta hasta 14,7 V. Paso 2: El cargador pasa a carga de flotación y da una tensión constante (1,6 V) para mantener el nivel de la bater ía y evitar sobrecargas. Cargadores FERVE : F-2201, F-2106. Carga automática a corriente constante y mantenimiento de flotación (2 pasos) Paso 1: La corriente se mantiene constante y la tensión aumenta hasta 14,4 V ( V l íquidas) o 14,7 V ( V gel). Paso 2: El cargador pasa a carga de flotación y da una tensión constante (1,6 V) para mantener el nivel de la bater ía y evitar sobrecargas. Cargadores FERVE : F-29. 7
TIPOS DE CARGA CARGA MANUAL Es el tipo más extendido. El usuario es el encargado de desconectar el cargador de la batería al finalizar la carga. En casos de cargadores de batería muy potentes con respecto a las baterías a cargar, puede existir el riesgo de sobrecargas. Los cargadores manuales presentan la ventaja de poder recuperar baterías profundamente descargadas ya que no necesitan una tensión de referencia para conectarse. Curva de carga asociada: CARGA AUTOMÁTICA PARA BATERÍAS LÍQUIDAS El cargador monitoriza totalmente la carga y puede dejarse conectado durante largos periodos de tiempo. Al llegar al máximo nivel de la batería, el cargador detiene la carga automáticamente y se elimina el riesgo de sobrecarga. Necesita una tensión de referencia para poder ponerse en funcionamiento. Curvas de carga asociadas: o, IoU y ou CARGA AUTOMÁTICA PARA BATERÍAS DE GEL Igual que la carga anterior pero con niveles de parada y conexión adaptados a este tipo de baterías. Curvas de carga asociadas: o, IoU y ou CARGA RÁPIDA La carga rápida consiste en entregar una corriente de carga elevada durante un periodo de tiempo corto. Para evitar riesgos de sobrecargas o sobrecalentamientos, este tipo de carga viene limitada por un temporizador. Este tipo de carga puede resultar interesante en baterías muy descargadas y que se deben utilizar de forma inmediata, por ejemplo antes de efectuar un arranque ( ver Booster). FERVE dispone de una amplia gama de cargadores con función de carga rápida. RIPPLE FREE (LIBRE DE RIZADO) En los automóviles actuales la mayoría de controles de sistemas son electrónicos. Esto hace que a veces, y especialmente en los sistemas más sensibles, la carga tradicional pueda llegar a dañarlos. El motivo es que la carga tradicional es de tipo pulsante (beneficiosa para la batería), pero la carga que devuelve la batería es continua pura. De aquí viene la recomendación de desconectar la batería del vehículo para realizar la carga. Los cargadores Ripple Free disponen de potentes filtros electrónicos gracias a los cuales se evita cualquier posible interferencia con los sistemas del automóvil. Con este tipo de cargadores no es necesario desconectar la batería del vehículo. BOOSTER En muchas ocasiones y sobre todo en talleres especializados se debe arrancar vehículos con baterías descargadas. El sistema Booster consiste en un aporte muy elevado de corriente durante un periodo corto de tiempo, el cual es capaz de arrancar el vehículo. Dependiendo de la potencia de Booster y del estado de la batería del vehículo, antes del arranque es recomendable efectuar una carga rápida de unos 10 minutos. FERVE dispone de cargadores con sistema Booster capaces de entregar desde 150 hasta 600A. 8
VISORES Los cargadores de baterías disponen de visualizadores para informar al usuario del estado de la carga. A continuación damos un pequeño repaso a los más empleados. VOLTÍMETRO ANALÓGICO (VA) Comúnmente llamado de aguja. Mide la tensión en bornes de la batería y puede ser utilizado para comprobar el estado de carga de la batería. En los cargadores con curva la aguja va aumentando de valor a medida que nos aproximamos al final de carga. Los tantos por ciento de carga vienen expresados en la parte superior. Se puede utilizar también para comprobar baterías. VOLTÍMETRO DIGITAL () Presenta la medición de tensión de forma digital y es más exacto que su homólogo analógico, además de presentar la ventaja de poder utilizarse con pocas variaciones como amperímetro. En los cargadores con curva la tensión va aumentando a medida que nos aproximamos al final de carga. Se puede utilizar también para comprobar baterías y alternadores. AMPERÍMETRO ANALÓGICO () Comúnmente llamados de aguja. Mide la corriente que entrega el cargador a la batería. En los cargadores con curva la aguja va disminuyendo de valor a medida que nos aproximamos al final de carga. AMPERÍMETRO DIGITAL (AD) Presenta la medición de corriente de forma digital y es más exacto que su homólogo analógico, además de presentar la ventaja de poder utilizarse con pocas variaciones como voltímetro. En los cargadores con curva la corriente de carga va disminuyendo a medida que nos aproximamos al final de carga. VISUALIZADOR ELECTRÓNICO (VE) Representan la información en forma de LED. Los utilizados por FERVE representan la conexión de las pinzas a la batería, el proceso de carga y el final de carga. 9
GAMA DE CARGADORES FERVE Modelo Tensión, V Corriente de carga, A Rango de capacidades, Ah Visor Curvas de carga Baterías líquidas estándar Baterías sin mantenimiento Baterías de calcio plata Baterías AGM Baterías SLA y VRLA CARGADORES DE BATERÍAS DOMÉSTICOS F-204 24-50 VA F-705 6-1,5-10-50 F-90 24-50 VA F-905 5 2-60 VA F-805 5 2-60 VA F-886 4-8 24-0 F-806 4-8 24-0 VA F-807-24 4-8 24-0 CARGADORES-COMPROBADORES DE BATERÍAS F-811 6-45-180 F-8-24 6-45-180 F-8RF -24 6-45-180 F-915-24 8-16 60-205 F-915RF -24 8-16 60-205 F-918-24 10-20 92-250 F-918RF -24 10-20 92-250 F-90-24 15-0 0-60 10
Modelo Tensión, V Corriente de carga, A Rango de capacidades, Ah Visor Curvas de carga Baterías líquidas estándar Baterías sin mantenimiento Baterías de calcio plata Baterías AGM Baterías SLA y VRLA CARGADORES DE BATERÍAS AUTOMÁTICOS F-29 2-6- 10-200 VE IoU F-2106 6 0,75 4-45 VE ou F-2201 0,75 4-45 VE ou F-66 24-50 o F-260 1,5-10-50 VE o F-968 6-4-8 24-0 o F-909-24 4-8 24-0 VE o F-911 6-45-180 o F-77 5-10 2-140 VE o CARGADORES DE BATERÍAS AUTOMÁTICOS DUAL F-205 5 2-60 o F-908 4-8 24-0 o F-210 5-10 2-140 VE o F-2-24 6-45-180 o F-216-24 8-16 60-205 o F-220-24 10-20 92-250 o F-20-24 15-0 0-60 o 11
Modelo Tensión, V Corriente de carga, A Rango de capacidades, Ah Visor Curvas de carga Baterías líquidas estándar Baterías sin mantenimiento Baterías de calcio plata Baterías AGM Baterías SLA y VRLA CARGADORES DE BATERÍAS AUTOMÁTICOS TETRA F-2908-24 8 60-0 o F-2914-24 90-140 o F-2916-24 15 140-180 o F-2920-24 20 180-250 o F-290-24 0 220-60 o Modelo Tensión, V Corriente de carga normal, A Corriente de carga rápida, A (máximo 1 hora) Rango de capacidades, Ah Visor Curvas de carga Baterías líquidas estándar Baterías sin mantenimiento Baterías de calcio plata Baterías AGM Baterías SLA y VRLA Booster, A CARGADORES DE BATERÍAS RÁPIDOS F-92 24 8 6 20-40 10-20 5-150 20-0 150 F-925 24 10 8 5-55 25-5 45-200 5-150 250 F-925RF 24 10 8 5-55 25-5 45-200 5-150 250 F-970 24 10 50-70 5-55 55-250 45-200 450 F-970RF 24 10 50-70 5-55 55-250 45-200 450 F-99RF 24-25-50-100 10-20-5-70 45-1000 45-700 o 600