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.

Amperios Hora

Capacidad de una batería

Esta es una de las características mas importantes para seleccionar una batería. La capacidad, como bien sabemos es la medida de la cantidad de electricidad que puede almacenar una batería. La capacidad se mide en Amperios-hora (A-h).

Instalación de energía eólica. Foto tomada de la web de cubasolar.

El valor de la capacidad, es el resultado de multiplicar la corriente en amperios que entrega una batería, por el número de horas en que suministra esta corriente. Dimensionalmente, Amperio, es la cantidad de coulumbs que circulan por un conductor en un segundo. O lo que es lo mismo: Amperio = Coulumb / tiempo. Al multiplicar Amperio x hora se obtiene una cantidad cuyas unidades físicas son coulumbs, o sea carga eléctrica.


El valor de la capacidad, se afecta, por la forma en que la batería entrega su energía. A mayor rapidez de descarga (rangos altos de corriente), la capacidad disminuye. A rangos de corriente muy bajos, la capacidad aparentemente. La "rapidez" o "lentitud" de la descarga, es lo que se llama: Ratio o Rate y generalmente se expresa en horas.

¿Pero que significa la capacidad?

Supongamos una batería de 50 A-h de capacidad, medidos a un ratio de 20 horas. Lo anterior significa que esta batería, entrega, 2.5 Amperios durante 20 horas. Esto es:

2.5 Amperios x 20 horas = 50 Amperios-hora

¿La batería puede entregar mas corriente que los 2.5 amperios anotados en el ejemplo?

La respuesta es si.

¿La batería, puede entregar 50 amperios, durante 1 hora?, ya que:

50 Amperios x 1 hora = 50 Amperios-hora.

La respuesta es no. Se obtendrán los 50 A-h, solo para un valor de descarga de 2.5 amperios por hora. Para descargas mayores a 2.5, la batería entrega menos capacidad, ya que la descarga es más rápida. Digamos, a unos 50 amperios de descarga, la batería entregará esta corriente por unos 24 minutos (o su equivalente a 0.4 horas). A este valor de descarga, la nueva capacidad será:

50 Amperios x 0.4 horas = 20 A-h

¿Hay entonces contradicción en el valor de la capacidad de una batería?

No. Lo que ocurre, es que la cantidad de energía que entrega la batería, se ve afectada por la forma de extraer la energía: Altas corrientes o bajas corrientes. Para el ejemplo anterior, 50 amperios es una corriente alta para una batería de 50 A-h y por tanto la capacidad disminuye.

Un ejemplo mas, para entender la consecuencia que tiene la forma en que se extrae energía. En las últimas olimpiadas...las de Beiging o Pekin 2008. Recordemos al atleta Usain Bolt, jamaiquino, quien ganó la medalla de oro para la prueba de 100 metros planos en un tiempo de 9.6 segundos. Recordemos también al atleta keniata Samuel Kamau Wansiru, medalla de oro para la prueba de maratón con un tiempo de 2 horas, 6 minutos y 32 segundos. Aquí tenemos dos ejemplos claros de RATIO. La forma de correr de Usain Bolt, es una alta descarga de energía, en un periodo (ratio) corto. En cambio, la de Samuel Kamau, es descarga de energía durante un ratio largo...ciertamente el keniata, no podría llegar a la meta, si pretendiera correr a una velocidad comparable como la de Usain.

Aunque la comparación es gruesa, nos permite entender como influye la forma en que cada atleta dosifica la rapidez de entrega de su energía. Así también la rapidez de entrega de corriente de una batería influye en el valor de su capacidad.

La capacidad de una batería, debe ser siempre acompañada por el ratio al cual se hace la medida. De no especificarse el valor del ratio, se asume que este es de 20 horas. El ratio, permite comparar las capacidades de las baterías de diversos fabricantes.

¿Cuáles son los valores mas comunes del ratio?

-Para uso automotriz: 20 horas.

-Para uso en motocicletas: 10 horas

-Para aplicaciones fotovoltaícas (energía solar): 100 horas

-Baterías de uso en tracción ("motive power"): 5 horas.

-Watts por celda o vatios por celda: 15 minutos.

El correcto conocimiento de la capacidad, ayuda a seleccionar la batería a usar. Permite además estimar el tiempo de autonomía que puede proporcionar una instalación. Por ejemplo, para un UPS, se podrá calcular, por cuanto tiempo este UPS, alimentará a un equipo durante la ausencia de energía en la red pública.

Nota: Coulumb, es la unidad física para medir la carga eléctrica.

Saludos amigos, espero sus comentarios.