Baterías en paralelo de diferente capacidad

Amigos de Energicentro. Aquí la consulta de un lector, desde el sur del contienente:

Hola soy maferchile de Chile.

Mi pregunta: Al cargar dos baterías en paralelo siendo de diferente ampere, ¿sufre la más pequeña?. Me refiero al caso de recarga conjunta, una de 100 Amperios-hora y la otra de 9 Amperios-hora. 

Aquí mi respuesta:

Buen día Maferchile. Gracias por llegarse a Energicentro.

Se pueden recargar baterías de diferente amperaje en paralelo, no debería haber ningún contratiempo para ninguna de las baterías. La corriente que entrega el cargador, se dividirá proporcionalmente atendiendo a:

1) Estado de descarga de cada batería.
2) Cantidad de Amperios-hora de cada batería.

Todo lo anterior, mas otras características tales como: edad de la batería, densidad del electrolito (ácido) etc., se resumen en la propiedad: resistencia interna de la batería.

Ahora su ejemplo es extremo, una de 100 A-h y otra de 9 A-h. No obstante, no deberían ocurrir contratiempos.

Eso sí, yo no cargaría dos baterías en paralelo, así sean de la misma capacidad (A-h), si una de ellas está extremadamente descargada.

Saludos. Espero esta información sea de utilidad para usted.

Carlos el baterillero

Amperios

(Capacidad de una batería)

Hola amigos. Frecuentemente recibo consultas referentes a los "Amperios" que puede entregar una batería y a los "Amperios-hora" que puede acumular la dicha batería.

Una batería puede seleccionarse básicamente de acuerdo a:

• Tamaño físico: Para cumplir con la ubicación que va tener en el punto de instalación.
• Capacidad: Cantidad de energía que puede almacenar, que se mide en Amperios-hora (A-h)

Bueno hay otros detalles, como: Tecnología de la batería (electrolito líquido o AGM), Posición de Bornes, Poder de Arranque etc.

Me centraré en la característica de acumulación de energía, o sea:  La capacidad. 

La capacidad, es la cantidad de electricidad que puede "guardar" o almacenar una batería. Si queremos conocer, para cuantos minutos nos alcanzará la energía de una batería, mientras está alimentando un televisor de 100 watts de consumo, pues es necesario conocer su capacidad, o sea: Los Amperios-hora de la misma. Si deseo seleccionar la batería mas aparente para una instalación fotovoltaíca o eólica, pues debo conocer el consumo promedio por día de los equipos y la radiación promedio de la zona. Con lo anterior, podre hacer los cálculos y establecer la batería mas conveniente. Nuevamente, el valor que entra en los cálculos es el de los: Amperios-hora.

No puedo basar mi selección en el dato: Amperios o Amperes. Eso es flujo de corriente. Intensidad de consumo en amperios de los equipos conectados a la batería. Una batería dada, puede entregar 0.5 amperios, para un consumo. Pero esa misma batería puede entregar 5 amperios, cuando se le conecta otro consumo.

El "Amperaje" que entrega una batería, ciertamente depende del tamaño de la batería, pero depende mas, de lo que yo le conecto a la batería. Si se pusieran en cortocircuito sus terminales, la corriente que circula es muy alta, solo limitada por la resistencia interna de ella misma. Queda entendido, que la batería se deteriora, ya que sus bornes no están preparados para ese flujo de corriente. No obstante lo anterior, una batería puede suministrar corrientes muy grandes, sin deteriorarse, pero el voltaje que entrega a los equipos, puede no ser de utilidad.

Hay data técnica de algunos fabricantes en las que se especifica la máxima corriente que se le puede extraer a una batería, sin que esta se dañe, pero este valor, no nos sirve para criterios de diseño de cuanta autonomía tendremos con la dicha batería. Lo que nos ayuda a dimensionar el acumulador, es: El Amperio-hora.

Si me plantean: "Quiero una batería, que tenga gran capacidad de reserva, pero que entregue poca corriente", pues hasta lo que se, respondería que no entiendo la pregunta. No hay coherencia en el texto de la misma. Hay una falta de lógica.

Creo que se tiene la errada idea, de que si la batería es muy grande, la cantidad de corriente que entregaría, podría afectar a equipos de poco consumo. Pues no es cierto. Podemos tener un bus, que posee dos baterías de 12 voltios y 200 A-h, con los que atiende las demandas del motor de arranque, faros e iluminación del interior del bus. Bueno, cuando el motor está detenido y todos los consumos apagados, el chofer ubicado en su asiento de comando, puede encender el pequeño ventilador (de menos de 50 watts)  y este funcionará con la energía de las baterías de 200 A-h, sin perjudicarse por que la batería sea grande y pueda entregar mucha corriente.

Recuérdese, las baterías entregan la demanda de corriente que le soliciten los equipos a ella conectados.

Saludos

Capacidad Real

 Hola amigos de Energicentro. Me plantearon la siguiente pregunta:

"Tengo una batería de 12 voltios y deseo saber la "Capacidad Real" que esta tiene. ¿Que debo hacer?"

Amigos, recordemos primero, que entendemos por CAPACIDAD. La definición mas sencilla, es aquella que afirma: "Capacidad, es la cantidad de energía, que almacena una celda o batería, y se mide en Amperios-hora o A-h"

Veamos la definición disponible en la web de VARTA:

Capacidad, es la cantidad de electricidad que una celda o batería puede suministrar. Se mide en Amperios-hora. El valor de la capacidad, se ve influenciado por la temperatura de la batería y por el nivel de corriente de decarga que se usó para su medición. Por tanto, cuando se habla de CAPACIDAD, no solo debe indicarse su valor numérico, sino especificar la temperatura a la que se midió y el valor de corriente de descarga.

Ahora veamos la definición del The American Bureau Of Engineering INC(Año 1922):

Número de Amperios-hora, que una batería plenamente cargada puede entregar, medido a un valor determinado de corriente de descarga. Por ejemplo, sea una batería capaz de entregar 10 amperios de corriente durante 8 horas, hasta quedar totalmente descargada. La capacidad de la batería será: de 80 A-h a un ratio de 8 horas, ya que 10 x 8 = 80.

Es necesario especificar el valor de la corriente de descarga, dado que esta misma batería, descargada a un nivel de 20 amperios, no los entregará por un tiempo de 4 horas. En realidad durará un poco menos, digamos 3 horas. En este caso, el valor de la capacidad será 60 A-h (20 Amperios x 3 horas).

De las definiciones, aprendemos que para la medición del valor de capacidad de una celda o batería, es importante:

1)  Que la batería esté plenamente cargada.

2)  Que la batería sea descargada a un valor constante de corriente.

3) Especificar el número de horas durante las cuales se descarga la batería. Este valor es llamado también ratio.

4) Tener presente la temperatura de la batería. Climas muy calientes, hacen crecer el valor de la capacidad. Climas muy frios, disminuyen el valor de la capacidad. Se usa como temperatura estándar el rango de 20 a 25 grados Celcius. Si la temperatura ambiente está por debajo o por encima del rango, pues la capacidad debe corregirse a la temperatura estándar.

5) Hasta cuanto descargar la batería. Es decir, cuando debe detenerse la descarga de la batería durante la prueba de medición de capacidad. Se conviene a usar como limitante, el valor de voltaje en los bornes de la celda o batería. Cuando una batería va descargándose, el voltaje en sus terminales va disminuyendo. El voltaje límite, recibe el nombre: Voltaje de Fin de Descarga.

Volviendo a la consulta del lector: ¿Que debe hacerse para medir la Capacidad?

Pues antes que nada, asegurarse que esté plenamente cargada. Ajustar el rango de corriente de descarga  y el ratio (número de horas de descarga) dependiendo del valor estimado de capacidad de la batería. La medida de CAPACIDAD es un proceso de laboratorio, que exige un formato para su ejecución. No hay un dispositivo que pueda medir la capacidad, tal como una balanza mide el peso de una batería. Claro, hay instrumentos digitales, muy similares a un voltímetro, que nos determinan la capacidad de una batería, pero este valor no siempre es una lectura confiable.

Generalmente se emplean equipos, donde se pueden pre-fijar las corrientes de descarga. Estos equipos detienen la descarga, cuando la batería se descargó hasta un límite (generalmente 10.50 voltios o 1.75 voltios por celda). Los equipos cuentan con un controlador de tiempo.

Yo empleo un inversor de salida regulable. Conecto focos incandescentes como carga, para  graduar la corriente de descarga. El inversor, corta la corriente, cuando se alcanzan en los bornes terminales los 10.50 voltios de fin de descarga.

Ejemplo: Valor de Capacidad para la batería GasTon modelo GT12-18HR

Batería Para Moto Acuática

Capacidad:

20 A-h a 10 horas rate.

20.4 A-h a 20 horas rate.

17 A-h a 5 horas rate.

13 A-h a 1 hora rate.


Amigos, hasta aquí llego por hoy.

Saludos

Características Técnicas de una Batería

Parte 1:

Estándares de Perfomance: Battery Ratings, para Baterías de Arranque

Hola amigos. Leía una edición de la revista Battery Magazine sobre medición de estándares de batería y decidí escribir una entrada tocando este tema.

En mi patria Perú, hay una apreciable cantidad de usuarios que identifica la batería que requiere, empleando el criterio de placas por celda. Pero esto está cambiando y ahora se hace necesario especificar la selección de una batería utilizando alguna de las tres características básicas de su comportamiento para la entrega de energía: Amperios-hora, Reserva de Capacidad y Poder de Arranque. Es lo que en inglés se conoce como los "Battery Ratings" y es la data que aparece en los catálogos de los fabricantes. Esta información, permite seleccionar de manera adecuada, la batería idónea para cada aplicación. Conociendo los "Battery Ratings", se logra comparar la perfomance de las baterías de marcas diferentes.

Los "Battery Ratings", son especificaciones logradas en laboratorio. Aplicadas a baterías nuevas y totalmente cargadas.

Amperios-hora (A-h)

Cantidad de energía que entrega una batería, nueva y plenamente cargada. Es el valor numérico del producto de amperios por número de horas. Por amperios, nos referimos a un valor constante de corriente de descarga de la batería. Y por número de horas, la cantidad de tiempo durante las cuales la batería entrega esa corriente constante. Durante toda la prueba de descarga, la batería deberá mantener un voltaje en bornes, igual o mayor a 10.50 voltios.

Estos A-h, son un reflejo de la cantidad de material, con la que está ensamblada una batería. Salvo excepciones, a mayor peso de batería, mayor valor de A-h.

Es importante tener en cuanta la velocidad de descarga. Los técnicos llaman a la rapidez de descarga: Ratio. Usualmente los fabricantes especifican en sus catálogos, un ratio de 20 horas.

Ejemplo: La batería GT12-7 de GasTon, batería de tipo VRLA, tiene una capacidad de 7 A-h. Lo anterior indica que esta batería puede entregar (estando totalmente cargada) 0.35 amperios de corriente, durante 20 horas, ya que: 0.35 A x 20 horas = 7 A-h. Durante el tiempo de descarga, la temperatura ambiente deberá ser de 20 grados C. También, durante todo el tiempo de la descarga, la batería mantiene un voltaje en bornes, mayor o igual a 10.50 voltios.
(Batería GasTon, tipo VRLA, con separador AGM, de 12 V y 7 A-h)

Tener en Cuenta:

• Si la temperatura ambiente es mayor a 20 grados C, el valor de la capacidad de la batería, aumenta ligeramente.



• Si la temperatura ambiente es menor a 20 oC, la capacidad disminuye. Pudiendo ser tanto como 30 o 50% menos, si la temperatura es tan baja como menos 10 oC o menos 20 oC.



• Si la velocidad de descarga, disminuye, es decir se extrae corriente de la batería en forma mas lenta, o dicho de otra manera el ratio no es de 20 horas, sino de digamos 100 horas, entonces la capacidad aumenta (pero solo en forma aparente). Una batería que a un ratio de 20 horas tiene una capacidad de 50 A-h a un ratio de 100 horas, tendrá alrededor de 70 A-h.



• A medida que una batería "envejece", va perdiendo capacidad de acumulación de energía. Es decir, luego de recargada, entregará menos capacidad. Lo anterior es su natural comportamiento. Lo que ocurre es que internamente el material se va degradando. Por ejemplo, las rejillas, se van corroyendo y el material activo se desprende de las placas.

(Placa de batería, mostrando desprendimiento del material activo, por efecto de sobrecarga)

Recomendaciones:

• Siempre que sea posible, seleccionar una batería, que exceda los requerimientos de A-h que la instalación demande. Digamos si la instalación requiere de 50 A-h, una opción que asegure autonomía y tiempo de vida de la batería, puede ser atendida instalando una batería de 60A-h.



• No someter la batería a descargas profundas repetitivas. Lo anterior, así se trate de las llamadas baterías Deep Cycle o de Ciclo Profundo.



• Evitar instalar la batería en la vecindad de fuentes de radiación de calor. Una batería bajo el capot de un automóvil puede soportar como máximo temperaturas de hasta 45 o 50 grados C.



• Proteger la batería, de la acción directa de los rayos del sol, ya que se degrada el material plástico de polipropileno con que se fabrica la caja y cubierta.



• Si la batería por razones de uso se descarga, recargarla inmediatamente. Baterías "abandonadas" o en no uso, paulatinamente van perdiendo su cargan hasta volverse inoperativas e irrecuperables.

Saludos amigos, espero sus comentarios.

Fabricación de rejillas en una fábrica de baterías

Aumento de Capacidad

Buen día amigos...aquí nuevamente. Un lector me plantea la siguiente pregunta:

¿Cómo hacer para incrementar la capacidad que de fábrica tiene una batería?

Una respuesta bastante simple, pero no por eso ajena de verdad, es: Pues no se puede modificar la capacidad que de fábrica posee una batería.

La capacidad de una batería, tal como mencioné en posts anteriores, viene dada por:

A) Peso del material al interior de la batería.

B) Peso de la rejilla, comparada con el peso del material impregnado en ella.

C) Características del material activo impregnado en las placas. Hay materiales, que tienen mayor eficiencia en su comportamiento. Entregan mayor cantidad de Amperios-hora por kilo de material.

D) Adecuado balance entre el material activo sólido y el material activo líquido presente en la batería. El material activo líquido es el electrolito.

Todas las anteriores características, parten del diseño y manufactura de la batería.

En lo que los usuarios podemos actuar es en el factor "vida de servicio" de la batería. Para lo anterior es necesario:

1) Seleccionar la batería, de acuerdo al uso al que se va a destinar. Por ejemplo, usar baterías de arranque, para encendido de motores y baterías de uso estacionario, para los equipos UPS por ejemplo.

2) Evitar las descargas profundas repetitivas (mas del 80% de la capacidad nominal de la batería), aun así se trate de una batería Deep Cycle.

3) Mantener siempre la batería en estado de plena carga. Si es una batería para uso cíclico, tal como es el caso de:

-Los equipos de tracción.
-Montacargas.
-Carritos de niño.
-Sillas de ruedas accionadas a batería.

Proceder a su recarga inmediatamente después que el uso del equipo haya agotado la energía de las baterías.

4) La corriente de recarga debe ser la apropiada para el tamaño de la batería. Corrientes excesivas, ocasionan calentamientos que fatigan el material de las baterías.

5) Si el equipo no estará en funcionamiento por largos periodos de tiempo, como por ejemplo las motos acuáticas, que se usan sólo en temporada, proceder a desconectar la batería del equipo y darle una carga de refresco una vez cada tres meses. Lo mismo con el caso de carritos de niños o baterías de equipos electrónicos.

6) Para baterías de uso automotriz, verificar periódicamente el estado del circuito eléctrico del vehículo. Voltajes arriba de 14.50 voltios, dañan irreversiblemente a la batería.

7) Para baterías de tapones removibles, monitorear el nivel de líquido al interior de la batería. Agregar agua de baterías de ser necesario.

Saludos amigos

Carlos el baterillero

Placas de Batería

¿Por que en una batería hay mas placas negativas que positivas?

Esta es una pregunta a la que todavía no he podido encontrar una respuesta que me satisfaga plenamente. Es mas, consulté con otros colegas del gremio de baterías y no he percibido consenso técnico.

Yo tengo mi respuesta y es la que ahora voy a compartir con mis lectores. Esperaría sus comentarios, opiniones, preguntas, puntos de vista diferente etc.

1) Acumulación de Energía en una batería

Una batería es un dispositivo para acumulación de energía. La batería almacena energía, debido a que existen reacciones químicas entre el material impregnado en las placas y el medio ácido. Este último técnicamente llamado electrolito.

Al material impregnado en las placas, se le conoce como: Materia Activa Sólida. Existe en la placa positiva, la matería activa positiva, que es de color café y su nombre químico es protóxido de plomo. La matería activa de la placa negativa es de color gris y recibe el nombre de plomo esponjoso.

A más cantidad de Matería Activa, mayor capacidad de almacenamiento ó sea más cantidad de amperios-hora (A-h).

Importante:No siempre se cumple que a mayor número de placas, se va a lograr mayor cantidad de A-h de almacenamiento en la batería.

(Tomado de: mecanicavirtual.iespana.es)

2) Balance Energético

Es cierto que a más Matería Activa, más acumulación y por tanto más A-h. Pero más cantidad de material, requiere también de más medio ácido (electrolito) para que ocurra una reacción química eficiente.

Es decir, se llega a un balance entre el componente sólido de material activo y el componente líquido. Si hay exceso de uno de ellos, ese exceso no reaccionará y por tanto no se logrará mas cantidad de A-h.

Es como endulzar un café. Podemos echarle tantas cucharadas de azucar como el volumen de líquido sea capaz de disolver. El exceso de azucar, no hará mas dulce al café. Eso si se depositarán en el fondo de la taza gránulos sólidos no disueltos.

3) Placas Positivas y Placas Negativas

Hemos visto que debe existir balance entre el peso de material activo sólido y el material activo líquido (ácido). Pero también debe existir balance (ó llamemos también equilibrio) entre la cantidad de material activo positivo (protóxido de plomo) y el material activo negativo (plomo esponjoso). Si hay exceso de uno de ellos, el exceso no entrará en la reacción.

4) Conclusión

De todo lo anterior, concluimos que la cantidad de materia activa sólida presente en una batería, deberá seguir los criterios de un adecuado balance, para que no exista exceso de un tipo de material sobre el otro. Es decir debe existir tanta cantidad de "protóxido de plomo" suficiente como para reaccionar con la cantidad de "plomo esponjoso" presente en la batería.

Cantidad de Material Por Placa de Batería

La cantidad de material por placa de batería, depende de:

• Dimensiones físicas de la placa, esto es ancho, altura y espesor.
• Geometría del reticulado de la placa.
  

Pero: ¿Por qué mas placas negativas que positivas?

Si la batería estuvo adecuadamente diseñada en su manufactura, entonces hay balance entre el material activo positivo y el material activo negativo. Supongamos que la celda de una batería tiene 9 placas positivas y 10 negativas, o sea 19 placas por celda. Entonces la suma de materia activa de las nueve placas positivas va a reaccionar eficientemente con la suma de materia activa de las diez placas negativas.

¿Quiere decir, que el número de placas siempre debe ser impar?

No necesariamente. Hay baterías que se ensamblan con número par de placas por celda, es decir igual número de positivas y negativas en cada celda. Por ejemplo, recuerdo el modelo N50MF de AC-Delco, ensamblada en Korea, batería de 12 voltios y 50 A-h.

¿Entonces, cual es la razón técnica de una placa negativa, más que una positiva?

Lo que ocurre es tradición...perdón pero no se me ocurre mejor término. Es que la maquinaria para ensamble de baterías, se estandarizó con este criterio. Y es que hasta hace muy poco, por necesidades de manufactura, las placas positivas eran ligeramente mas gruesas que las negativas. Por lo tanto cada placa positiva, tenía mas peso de materia activa que una negativa y no era necesario "igualar" el número de postivas con el de negativas, ya que con el arreglo estándar se lograba el balance en peso de ambos tipos de materia activa.

Un paréntesis: Tradición es también la manufactura de separadores con venas (nervaduras) y que estas venas, estén en contacto con las placas positivas...en otro post, hablaré mas a este respecto.

Se argumentaba también , que la placa positiva estaba mas sujeta a corrosión y por tanto requería mas espesor. Ahora la manufactura permite obtener placas cuya rejilla ha sido moldeada en frio, y por lo tanto ya no existen los riesgos de corrosión por porosidad que frecuentemente aparecen en las rejillas de plomo obtenidas por un proceso de fundición y enfriamiento dentro de un molde.

Se dice también que la reacción química entre las placas positivas y negativas, se lleva mayormente entre el material existente en las caras. Es decir, al haber mas placas negativas que positivas, se logra que todas las caras de las placas positivas, tengan su cara de placa negativa, para que reaccione con ella. Si hubiera un número par, una cara de la placa positiva, no tendría su "par" de cara de placa negativa para reaccionar. Lo mismo se puede decir para cuando se ensamblen baterías con más placas positivas que negativas.

Y hasta aquí llego por hoy. Estoy a la espera de sus comentarios.

Nota: El dibujo con el signo de interrogción, es de canasto.es

Saludos

Carlos el baterillero

Interconexion de Baterías

Hola amigos lectores. En anterior post, tratamos el tema de la interconexión de baterías. Aprendimos que las baterías pueden conectarse en:

• Serie: El voltaje de la conexión, es la suma de los voltajes de cada batería. Si tenemos por ejemplo tres baterías de 12 voltios y 100 A-h, la conexión en serie, dará un arreglo de 36 voltios y 100 A-h
• Paralelo: El voltaje de la conexión, es el mismo de cada batería. Lo que se incrementa es la capacidad. Si tenemos las mismas tres baterías del caso anterior, al conectarlas en paralelo se obtendrá 12 voltios y 300 A-h.

(Banco de Baterías. Imagen tomada de itrafik net)

Existen si recomendaciones a seguir cuando se trata del conexionado de baterías:

1. Se deben interconectar baterías del mismo voltaje y la misma capacidad.
2. No deben mezclarse baterías nuevas, con baterías usadas.
3. Previo al conexionado, verificar el estado de carga de cada batería.

¿Se pueden interconectar baterías de diferente edad de servico y/o de diferente capacidad?

En casos de necesidad puede ser la única alternativa, pero usualmente no es recomendable. Al conectar baterías "viejas" con nuevas, es muy común que durante el servicio, las baterías nuevas asuman mayor porcentaje de trabajo y por tanto terminen deteriorándose mas rápido de lo esperado.

Al interconectar baterías de diferente capacidad, el arreglo obtenido será influenciado por las características de la batería de menor capacidad.

Ejemplo 1: Si conectamos en serie dos baterías de 12 voltios y 220 A-h, con una batería de 12 voltios y 200 A-h, lo que se obtendrá es una batería de 36 voltios y 200 A-h. Cuando este grupo se someta a recarga como conjunto (es decir cuando se usa un cargador apropiado para 36 voltios) sólo se cargará adecuadamente la de 200 A-h. Las otras dos baterías de 220 A-h, se recargarán parcialmente. Si a estas últimas las queremos cargar plenamente, entonces estaríamos sometiendo a sobrecarga a la batería de 200 a-h.

Ejemplo 2: Si tenemos dos baterías para conectar en paralelo, una de 12 voltios y 200 A-h y otra de 12 voltios y 60 A-h, lo que se obtiene es un arreglo de 12 voltios y 260 A-h. Cuando estas baterías se sometan a recarga, la batería de más capacidad, abosorverá más corriente. El problema de sobrecargar a la batería de menor tamaño, no es tan severo como en el caso de baterías de diferente capacidad conectas en serie.

Saludos amigos y espero sus comentarios.

Carlos el baterillero.