Construcción de Baterías - Resistencia Interna

(Parte 1)

Hola amigos de Energicentro. Hoy con un post sobre análisis de construcción de baterías. Este tema lo he abordado con anterioridad, pero en esta oportunidad deseo hacer incapie en el rubro: Resistencia Interna, mas que en el proceso de manufactura del acumulador.

La palabra Batería, indica conjunto, agrupación, reunión, grupo. Una batería es un conjunto de celdas electroquímicas, diseñada para proveer mas voltaje o mas corriente que la que pudiera entregar una celda individual.

El símbolo que representa una celda, es muy sencillo. Consiste de dos pequeñas lineas paralelas. Una mas larga que la otra.  Cada linea tiene un hilo conector con su respectivo signo. En cambio una batería, usualmente es la yuxtaposición de dos símbolos de celdas,  puestas una a continuación de la otra, digamos en serie.

El voltaje que puede producir una celda, depende únicamente de la particular reacción electroquímica que ocurre al interior de ella. El tamaño de la celda, no influye en el nivel de voltaje que entrega. Para lograr voltajes mayores, es necesario interconectar en serie varias celdas. El voltaje de la batería será la suma de los voltajes individuales de las celdas. Para una batería de auto, que tiene seis celdas y en la que cada celda suministra 2 voltios, tendremos que como voltaje nominal entregará 6 x 2 = 12 voltios.

Las celdas de una batería automotriz, están contenidas dentro de una caja monobloque, en cuya cubierta están insertados los bornes terminales. Bueno hay también excepciones, como el caso de baterías con terminales en el lado frontal de la caja.  La interconexión de las celdas se hace mediante el soldado de pequeñas "barras". Cada celda se ubica en un compartimiento estanco. En cada compartimiento, van las placas (técnicamente electrodos) intercaladas entre si (positivas y negativas), y llevan insertos unos hojas de material permeable: los separadores, que impiden el contacto entre placas de diferente polaridad. Todo inmerso en el elemento conductor: electrolito ácido.

Volviendo a los símbolos, por simplificación, una batería de muchas celdas, se representa a lo mas con un set de dos lineas largas y dos cortas. Si se quiere hacer notar que se trata de una batería con un inusual número de celdas (baterías de voltaje alto), pueden dibujarse cuatro o mas sets de lineas largas y cortas.

Aprendimos que el tamaño físico de una celda, no influye en el voltaje que entrega. Entonces:

¿Que afecta el voltaje que entrega una celda?. 

Respuesta: La resistencia interna, afecta la máxima cantidad de corriente que una celda puede entregar. 

Toda celda electroquímica posee una resistencia interna, ocasionada por la conductividad de las placas,  conductividad del electrolito, y por el área de contacto entre placas y el medio electrolítico. Mientras mas grande sea una celda, pues mayor será el área de contacto entre placas y electrolito y por tanto menor la resistencia interna.

Yo trabajaba en una planta de baterías y de pronto alguien planteó la pregunta: 

¿Que batería, tiene menor resistencia interna: Una de 9 placas y 50 A-h o una de 27 placas y 180 A-h?

Yo respondí que una de 27 placas por celda, tiene menor resistencia interna y esa es una de las razones por las que puede entregar grandes cantidades de corriente, manteniendo un voltaje constante en sus terminales.  Recuerdo que había compañeros que opinaban en sentido contrario. Ellos afirmaban que una de 9 placas tiene menos resistencia interna, debido a que la corriente eléctrica debe "recorrer" menos placas, o sea menor camino.

Yo solía experimentar las relaciones entre corrientes y voltajes al interior de una batería. Contaba con un cargador de bajo voltaje (15 voltios), pero de gran "amperaje" (llegaba hasta unos 500 amperios). Tenía además una cuba para carga de placas, que contaba con ranuras, donde yo iba deslizando las placas. En la parte inferior de la cuba había unos estribos de plomo. Un estribo era positivo y el otro negativo. La cuba tenía entonces ranuras para placas positivas y para placas negativas. El ensamble así formado era una celda.

Bien, comenzaba mi experiencia llenando la cuba con electrolito. Insertaba 17 placas. Ocho positivas y  nueve negativas. Prendía el cargador y fijaba la corriente en 30 amperios. Luego, con el cargador prendido, añadía una placa positiva y una placa negativa. La corriente se elevaba. Introducía por decir tres placas positivas mas y tres placas negativas mas y el amperímetro registraba un aumento en la corriente. Recuérdese que yo no variaba la posición del regulador de salida del cargador. Mi conclusión fue: Al no variar la posición del regulador, el voltaje que ingresaba a la celda por parte del cargador, era el mismo. Si había una mayor corriente de carga, se debía a que el incremento de placas, disminuía la resistencia interna de la celda. Osea a mas placas, menos resistencia interna.

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Es decir, si en el interior de una batería, había mas superficie de placas en contacto con el electrolito, pues la resistencia interna de la batería reducía su valor.

Hasta aquí llego por hoy. Saludos