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.

(Batería ensamblada en celda de material transparente, comercialmente llamada OPZ, dibujo tomado de la web tpscrail.com)

Recarga de una Batería

El valor C

La cantidad de energía que acumula una batería se conoce como capacidad y se expresa en Amperios-hora (A-h).

Si bien la capacidad, depende de la cantidad de material activo que en su construcción tiene una batería, su valor también se ve influenciado por la manera como se mide.

Por ejemplo la batería de plomo, marca GasTon, modelo GT12-26, tiene una capacidad nominal de 26 A-h a 20 horas rate. Lo anterior significa que esta batería, nueva y totalmente cargada, entregará 1.3 amperios de corriente durante 20 horas, manteniendo en todo momento un voltaje en bornes igual o mayor a 10.50 voltios. Esto es: 1.3 Amperios x 20 horas = 26 A-h

El valor 20 horas, es lo que se conoce como RATIO, que es indicador de la velocidad de descarga de la batería. Si la descarga es a mas velocidad (o sea en menor tiempo), la capacidad disminuye. Por ejemplo para un ratio de 5 horas, la batería tiene una capacidad de 22.1 A-h. Esto es: 4.42 amperios x 5 horas = 22.1 A-h.

En buena cuenta, el valor de la capacidad, se obtiene como el producto de la corriente constante que puede entregar una batería, durante un determinado número de horas, manteniendo un voltaje mínimo en bornes (usualmente 10.50 voltios).

Generalmente los fabricantes expresan la capacidad en un ratio de 20 horas, para baterías de uso estacionario o automotriz. Las baterías para uso fotovoltaico, se expresan con la capacidad en un ratio de 100 horas.

Es importante tener en consideración el valor del ratio, ya que eso nos permite comparar la perfomance de baterías de distinta marca. Ciertamente, deben compararse las capacidades, siempre que se expresen en el mismo ratio de horas.

Ahora, en la literatura sobre baterías, se conoce a la capacidad como: C y este valor ayuda a especificar también la corriente a la que se descarga o a la que se recarga una batería. Por ejemplo si se afirma que una batería entregará una corriente de C/20, estamos indicando que si su capacidad es de 80 A-h, la corriente de descarga será de 4 amperios, ya que 80/20 = 4. Lo mismo si decimos que una batería entregará energía a un valor de 2C, lo que equivale para el ejemplo citado, que se descargará a 160 amperios (ya que 2 x 80 = 160).

La llamada corriente de flotación a la que se somete una batería, se relaciona también con C. Usualmente el valor que aconsejan los fabricantes es de C/100. Para el mismo ejemplo de una batería de 80 A-h, el valor recomendable de la corriente de flotación será de 0.8 amperios ú 800 miliamperios.

Se recomienda que toda batería de plomo, se recargue con una corriente inicial que no sea mayor a 0.1C. Lo anterior evita la fatiga de los materiales con los que se ensambló la batería, permitiendo obtener de esta, la máxima vida de servicio.

Saludos

Carlos el baterillero