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2/21
Facultad de Ingeniería y Arquitectura¨Escuela de Ingeniería Electromecánica¨
¨ Acumuladores ¨Plantas y Subestaciones II, IEM-6110-02
Prof.: Cervantes Hernández
Sustentantes:
Jeifry Batista - EJ9126
Juan Carlos Soriano - 100039200
Vladimir Santana – 100084583
Ángel Joel Vásquez – BG4145
Isaac Alejo – AC8582
29 de marzo de 2016
Universidad Autónoma de Santo Domingo, Santo Domingo
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Contenido Introducción .................................................................................................................................. 1
1. Acumuladores ....................................................................................................................... 2
1.1
Función ..........................................................................................................................
2
1.2 Componentes ................................................................................................................ 3
1.3 Tipos de baterías ........................................................................................................... 5
Baterías de plomo‐ácido ....................................................................................................... 5
2. Cargadores ............................................................................................................................ 9
2.1 Tipos de cargadores .................................................................................................... 10
3. Regímenes de carga‐descarga de una batería .................................................................... 11
4. Regímenes de trabajo ......................................................................................................... 16
4.1. Régimen de flotación ....................................................................................................... 16
Conclusión ................................................................................................................................... 17
Referencia ................................................................................................................................... 18
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Acumuladores
1
Introducción
Los acumuladores de energía son esenciales para cualquier instalación y principalmente para el
de una Subestación eléctrica, ya que el buen funcionamiento del sistema de servicios auxiliares
garantiza la seguridad de dicha instalación.
Los diferentes regímenes de trabajo de una batería nos aportarán propiedades diferentes en
los momentos adecuados de uso de cada uno de estos. El régimen de flotación nos aporta la
corriente necesaria cuando la carga exija una mayor demanda.
El electrólito cumple una misión importante en el proceso químico de polarización haciendo de
conductor eléctrico entre el ánodo y el cátodo, para que a través de él se cierre el circuito y
pase la
corriente;
pero
no
todas
las
soluciones
son
conductoras
ni
presentan
las
condiciones
adecuadas para la descomposición iónica, como ocurre con el agua químicamente pura, que
no es conductora en absoluto, a la cual hay que añadir sustancias ácidas o alcalinas para
hacerla conductora y, además, formar un electrólito que resulte de fácil descomposición.
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Acumuladores
2
1. Acumuladores
Los acumuladores o también llamados baterías son dispositivos utilizados para el
``almacenamiento de energía´´, pero no es del todo cierto. A los acumuladores se les asocia un
proceso de
conversión
de
energía
continuo.
Estos
convierten
la
energía
química
almacenada
en energía eléctrica y viceversa. Esto nos quiere decir que la energía almacenada en estos pasa
por un proceso químico que será diferente para cada tipo de acumulador según la función que
vayan a realizar y la necesidad de la instalación donde se vaya a utilizar.
1.1 Función
Las baterías forman una parte importante de las subestaciones transformadoras, ya que tienen
como función principal almacenar la energía que se utiliza en el disparo de los interruptores,
por lo
que
deben
hallarse
siempre
en
óptimas
condiciones
de
funcionamiento.
Dichas baterías forman parte de los servicios auxiliares de la subestación.
El sistema de baterías se utiliza para energizar:
Protecciones
Lámparas piloto
Registrador de eventos
Circuito de
transferencia
de
potenciales
Sistema contra incendio
Equipo de onda portadora
Equipos de microondas
Control de los interruptores de AT y BT
Control de los seccionadores
Alarmas
Iluminación de
emergencia
Sistemas ininterrumpido de energía
En las subestaciones se pueden instalar baterías del tipo ácido o alcalino. Antiguamente se
instalaban en la mayoría de los casos las de primer tipo por ser las más baratas y tenían una
larga vida útil, la cual es ligeramente inferior a las alcalinas. Una ventaja de las del tipo ácida es
su característica constructiva que permite conocer el estado de la carga que almacena la
batería en función de la densidad del electrolito, pero tienen otros inconvenientes, como el
mantenimiento, se
necesita
disponer
de
locales
más
amplios
y que
reúnan
ciertas
condiciones.
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Acumuladores
3
1.2 Componentes
Un acumulador consta con celdas galvánicas o voltaicas de dos diferentes electrodos inmerso
en un material conductor como electrolito o sal fundida. Ya que el metal está inmerso en el
fluido como consecuencia de una reacción química este comienza a ceder iones al fluido o
viceversa, como producto de esto se crea una diferencia de potencial entre el fluido y el metal
y de aquí viene el proceso de carga y descarga del acumulador.
En la Imagen 1 se representa una batería de plomo ácido, donde se distinguen los siguientes
componentes:
Electrolito: Solución diluida de ácido sulfúrico en agua (33,5% aproximadamente) que
puede encontrarse en tres estados: líquido, gelificado o absorbido.
Placas o electrodos: Estas se componen de la materia activa y la rejilla. La materia
activa que
rellena
las
rejillas
de
las
placas
positivas
es
dióxido
de
plomo,
en
tanto
la
materia activa de las placas negativas es plomo esponjoso. En estas últimas también se
emplean pequeñas cantidades de sustancias tales como sulfato de bario, negro de
humo y lignina. Se distinguen las placas Planté y las placas empastadas; éstas últimas
pueden ser planas o tubulares.
Rejillas: La rejilla es el elemento estructural que soporta la materia activa. Su
construcción es a base de una aleación de plomo con algún agente endurecedor como
el
antimonio
o
el
calcio.
Otros
metales
como
el
arsénico,
el
estaño,
el
selenio
y
la
plata
Imagen 1. Batería de plomo ácido.
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Acumuladores
4
son también utilizados en pequeñas cantidades en las aleaciones. Las rejillas se
fabrican en forma plana o tubular.
Los separadores son elementos de material microporoso que se colocan entre las
placas de polaridad opuesta para evitar un corto circuito. Entre los materiales
utilizados en los separadores tipo hoja se encuentran los celulósicos, los de fibra de
vidrio y los de PVC. Los materiales utilizados en los separadores tipo sobre son
poliméricos siendo el más utilizado el PE.
Carcasa: Es fabricada generalmente de PP y en algunos casos de ebonita (caucho
endurecido); en algunas baterías estacionarias se utiliza el estireno acrilonitrilo (SAN)
que es transparente y permite ver el nivel del electrolito. En el fondo de la carcasa o
caja hay un espacio vacío que actúa como cámara colectora de materia activa que se
desprende de
las
placas.
Conectores: Piezas destinadas a conectar eléctricamente los elementos internos de
una batería; están hechos con aleaciones de plomo‐antimonio o plomo cobre.
Terminales: Bornes o postes de la batería a los cuales se conecta el circuito externo.
Generalmente las terminales se fabrican con aleaciones de plomo.
A partir de estas celdas los acumuladores pueden ser:
1. Acumuladores de celdas primarias, son aquellas en la cual el proceso químico
no es reversible, esto es que luego de ser descargado no es posible la carga de este.
2. Acumuladores de celdas secundarias, en estas el proceso químico es
reversible, es decir, que permite la carga y descarga de la batería.
Nuestro campo de estudio será las baterías de celdas secundarias.
Según su composición química pueden ser:
Plomo‐ácido
Alcalinas
Baterías de Níquel‐Hierro (Ni‐Fe)
Baterías de Manganeso (Mn)
Baterías de Níquel‐Cadmio (Ni‐Cd)
Baterías de Níquel‐Hidruro Metálico (Ni‐MH)
Baterías de Litio (Li‐Ion)
Baterías de polímeros de Litio (LiPO)
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Acumuladores
5
Eficiencia
La eficiencia de una batería o lo que es lo mismo, la relación entre la energía suministrada y la
energía recibida puede variar mucho dependiendo de las características de uso. Una pequeña
cantidad de
energía
es
requerida
para
mantenerla
a flote
aún
sin
uso
alguno.
Sin embargo se considera como eficiencia a la relación entre la energía entregada ante un
requerimiento y la energía necesaria para llevar a la batería al estado inicial que tenía antes de
satisfacer dicha demanda.
Este valor de eficiencia puede expresarse de dos maneras, en Ameres‐hora o en Watts‐hora.
En el primer caso la eficiencia se encuentra en el orden del 91%. Sin embargo, la tensión
promedio en carga es considerablemente más alta que en la descarga, en una proporción del
17 – 18% suministrando una eficiencia de tensión del 85%. De todo lo expuesto resulta que la
eficiencia expresada en Watts‐hora es de un valor de (0,91 x 0,85) x 100 = 77%
aproximadamente.
Tabla 1. Eficiencias de las baterías según tipología
Eficiencias en % Acida Alcalina
Eficiencia en A‐H 91 71
Eficiencia en volts 85 80
Eficiencia
en
watts
hora
77
57
1.3 Tipos de baterías
Baterías de plomo‐ácido
Estas baterías están formadas por un depósito de ácido sulfúrico (electrolito) y dentro de él
un conjunto de placas de plomo, paralelas entre sí y dispuestas alternadamente en cuanto a su
polaridad (positiva (+) y negativa (‐)). Para evitar la combadura de las placas positivas, se
dispone una placa negativa adicional, de forma que siempre haya una placa negativa exterior.
Generalmente, en su fabricación, las placas positivas están recubiertas o impregnadas de
dióxido de plomo (PbO2), y las negativas están formadas por plomo esponjoso.
Este estado inicial corresponde a la batería cargada, así que el electrolito agregado
inicialmente debe corresponder a la batería con carga completa (densidad 1,280 g/ml). Según
el número de placas, la corriente (intensidad) suministrada será mayor o menor. Debajo de las
placas se deja un espacio para que se depositen eventuales desprendimientos de los
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Acumuladores
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materiales que forman las placas. Para que no haya contacto eléctrico directo entre placas
positivas y negativas, se disponen separadores aislantes que deben ser resistentes al ácido y
permitir la libre circulación del electrolito.
Este tiene
como
ventajas:
Bajo costo
Alto voltaje por celda
Buena capacidad de vida
Proceso de carga (oxidación)
Durante el proceso de carga de la batería la dirección de la corriente fluye a través de
cada celda
en
dirección
contraria
a la
descarga
y se
revierte
la
acción
electroquímica.
Las placas retornan gradualmente a su composición original: dióxido de plomo en la
positiva y plomo esponjoso en la negativa. Luego todo el ácido previamente absorbido
es retornado al electrolito y a medida que aumenta la carga se incrementa lentamente
el ácido en el electrolito y una vez de que todo el ácido es retornado al electrolito
significa que el proceso de carga se ha completado.
Las reacciones químicas son representadas por las mismas ecuaciones observando que
estas deben ser leídas de derecha a izquierda.
Cuando el electrolito del acumulador está completamente cargado es un 36% de ácido
sulfúrico y un 64% de agua.
Reacción en la placa positiva: PbSO4 + H2O + O = PbO2 + H2SO4
Reacción en la placa negativa: PbSO4 + 2H = Pb + 2HSO4
Reacción combinada: 2PbSO4 + 2H2O4 = 2PbO2 + Pb + 2H2SO4
Proceso de descarga (reducción)
Cuando una
celda
está
siendo
descargada,
una
corriente
eléctrica
es
producida
como
consecuencia de la combinación gradual del ácido en el electrolito con el material
activo de las placas. Este se combina con el material activo en ambas placas y lo
convierte en sulfato de plomo. Se forma agua y a la vez es diluido el electrolito. A
medida que avanza la descarga, el ácido adicional es eliminado del electrolito y la
formación de sulfato de plomo y agua continua. Cuando el ácido en el electrolito está
en su nivel mínimo la descarga está completa.
Reacción
en
la
placa
positiva:
PbO2
+
H2SO4
=
PbSO4
+
H2O+O
Reacción en la placa negativa: Pb + H2SO4 = PbSO4 + 2H
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Acumuladores
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Reacción combinada: PbO2 + Pb + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
Como desventajas:
Relativamente pesada
Pobre característica de baja temperatura
No puede dejarse en estado de descarga por tiempo prolongado ya que se puede
dañar.
Baterías de Níquel‐Cadmio (Ni‐Cd)
La batería de níquel‐cadmio (comúnmente abreviado como "NiCd") es una batería
recargable de uso doméstico e industrial (profesionales). Cada vez se usan menos (a favor de
las baterías
de
NiMH),
debido
a su
efecto
memoria
y al
cadmio,
que
es
muy
contaminante).
Sin
embargo, poseen algunas ventajas sobre el NiMH, como por ejemplo los ciclos (1 ciclo = 1
carga y descarga) de carga, que oscilan entre los 1.000 y 1.500 ciclos (+ vida). En condiciones
estándar, dan un potencial de 1,3 V (tensión de trabajo nominal 1,2 V).
Para este tipo de baterías deberíamos definir lo que es ciclo, que es el hecho de carga y
descarga de la batería.
Ventajas
Buena característica de baja temperatura
Puede estar herméticamente sellada
Mecánicamente resistente
Larga vida
Desventajas
Costos
Pobre capacidad
de
drenaje
de
luz
en
términos
W
‐h/kg
Contaminante
Carga y descarga
Las baterías de Ni‐Cd se pueden cargar a diferentes razones de carga, dependiendo de cómo se
fabricaron las celdas. La velocidad de carga se mide en base al porcentaje de la capacidad amp‐
hora de la batería, esta se alimenta con una corriente constante durante la duración de la
carga.
Independientemente
de
la
velocidad
de
carga,
más
energía
que
su
capacidad
real
debe
suministrarse a la batería, para tener en cuenta la pérdida de energía durante la carga, con
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carga más rápida será más eficiente. También aumenta exponencialmente el riesgo de
sobrecalentamiento de las celdas y la ventilación debido a una condición de sobrepresión
interna. La desventaja de carga más rápido es el mayor riesgo de sobrecarga, lo que puede
dañar la batería y el aumento de la temperatura de la celda tiene que soportar (que
potencialmente acorta su vida útil).
Durante el uso, se produce la descarga:
Baterías de Níquel‐Hierro
La batería
de
níquel
‐hierro
(batería
de
NiFe)
es
una
batería
recargable
que
tiene
Óxido
de
níquel (III)‐hidróxido en las placas positivas y hierro en las negativas, con
un electrolito de hidróxido de potasio. Los materiales activos se mantienen en tubos de acero
niquelados o bolsas perforadas. Es una batería muy robusta que es tolerante al abuso,
(sobrecarga, descarga profunda y cortocircuitos) y puede tener muy larga vida, incluso tratada
así. A menudo se utiliza en situaciones de copia de seguridad en las que se puede cargar de
forma continua y puede durar más de 20 años. Debido a su bajo consumo de energía
específica,
mala
retención
de
carga
y
el
alto
costo
de
producción,
otros
tipos
de
baterías
recargables han desplazado a la batería de níquel‐hierro en la mayoría de las aplicaciones.
Ventajas:
Largo ciclo de vida
Diseño barato
Alta capacidad de potencia
Desventajas
Baja densidad de energía en altas razón de descargas
Baja eficiencia de carga
Mala auto‐descarga
Poca utilización de materiales activos
Carga y descarga
La
acción
que
tiene
lugar
en
una
celda
de
Edison,
tanto
en
la
carga
y
descarga,
es
una
transferencia de oxígeno desde un electrodo al otro, o de un grupo de placas a la otra, por lo
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tanto, este tipo de celda se denomina a veces una celda oxygenlift. En una celda cargada del
material activo de las placas positivas se súper‐oxida, y la de las placas negativas está en un
estado esponjoso o desoxidado.
En la
descarga,
las
placas
positivas
se
reducen
("desoxidado");
el
oxígeno,
con
su
natural
afinidad por el hierro, va a las placas negativas, oxidándolas. Se permite la descarga de forma
continua en todo caso, hasta un 25% superior a lo normal, y en ocasiones por períodos cortos
a razones hasta seis veces la razón normal. Esta limitación se basa en gran medida en la
experiencia Edison Battery Company, habiéndose comprobado que cuando la velocidad de
descarga normal excede este valor, las caídas anormales de tensión se producirán.
La reacción media al electrodo positivo:
2 NiOH + 2 H2O + 2 e− ↔ 2 Ni(OH)2 + 2 OH−
Y al electrodo negativo:
Fe + 2 OH− ↔ Fe(OH)2 + 2 e−
La descarga se lee de izquierda a derecha, la carga se lee de derecha a izquierda.
2. Cargadores
Son los dispositivos eléctricos (generadores de cd) o electrónicos que se utilizan para cargar y
mantener en
flotación,
con
carga
permanente,
la
batería
de
que
se
trate.
El
cargador
se
conecta en paralelo con la batería o el banco de baterías.
La capacidad de los cargadores va a depender de la eficiencia de la batería, o sea, del tipo de
batería que se adquiera. Para una misma demanda impuesta a la batería, se requiere un
cargador de mayor capacidad, si es alcalina, por tener esta una menor eficiencia, tal como se
muestra en la tabla 1.
Selección de un cargador. Para seleccionar un cargador es necesario fijar su capacidad de
salida en amperes. Para ambos tipos de baterías, la capacidad se determina según la siguiente
expresión
En donde:
= eficiencia de la batería en ampere‐horas
= ampere‐horas que se necesita devolver a la batería
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= eficiencia de la batería en ampere‐horas
= tiempo de recarga en horas
= corriente de demanda nominal en amperes
En la Imagen 2 se muestra la curva de demanda que soporta una batería, con base en la cual se
selecciona el cargador adecuado.
Imagen 2. Curva de demanda de una batería a un cargador
2.1 Tipos de cargadores
Cargador Sencillo
Un cargador
sencillo
trabaja
haciendo
pasar
una
corriente
continua
‐o tensión,
entre
otras,
por
ejemplo para la tecnología de plomo‐ constante por la batería que va a ser cargada. El
cargador sencillo no modifica su corriente de salida basándose en el tiempo de carga de la
batería.
Cargador con temporizador
La corriente de salida de un cargador de este tipo se corta tras un tiempo predeterminado.
Estos cargadores fueron los más comunes para baterías Ni‐Cd de alta capacidad a finales de la
década de 1990.
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Los cargadores basados en un temporizador tienen también el inconveniente de provocar
sobrecargas en pilas que, aun siendo las adecuadas, no están totalmente descargadas cuando
se ponen a cargar.
Cargador inteligente
La corriente de salida depende del estado de la batería. Este cargador controla el voltaje de la
batería, su temperatura y el tiempo que lleva cargándose, proporcionando una corriente de
carga adecuada en cada momento. El proceso de carga finaliza cuando se obtiene la relación
adecuada entre voltaje, temperatura y/o tiempo de carga.
Cargador rápido
Un cargador rápido puede usar el circuito de control de la propia batería para conseguir una
carga rápida de ésta sin dañar los elementos de sus pilas. Muchos de estos cargadores
disponen de un ventilador para mantener la temperatura controlada.
Cargador por pulsos
Algunos cargadores usan tecnología de carga por pulsos en la cual se aplica un tren de pulsos
de corriente continua a la batería, cuyo tiempo de subida, período, frecuencia y amplitud son
controlados con gran precisión. Empleando la carga por pulsos se pueden aplicar picos de alto
voltaje sin
sobrecalentar
la
batería.
En
una
batería
de
plomo
‐ácido,
esto
descompone
los
cristales de sulfato de plomo, extendiendo la vida útil de la batería.
Cargador inductivo
Los cargadores inductivos hacen uso de la inducción electromagnética para cargar las baterías.
Una estación de carga envía energía electromagnética por acoplamiento inductivo a un
aparato eléctrico, el cual almacena esta energía en las baterías. La carga se consigue sin que
exista contacto físico entre el cargador y la batería. Es el sistema de carga más utilizado en
cepillos de dientes eléctricos; debido a que no existe contacto eléctrico no hay peligro de
electrocución. Cada inductancia está referida al campo magnético generado.
3. Regímenes de carga‐descarga de una batería
Por preferencia los bancos de baterías para los servicios auxiliares son en plomo‐ácido debido
a su alta eficiencia en comparación a las alcalinas tal como se muestra en la tabla 1.
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Aunque se dice que el valor del voltaje de una celda del acumulador de plomo es de 2 voltios,
este es solo un valor nominal ya que en realidad este valor cambia desde 1.9 en la máxima
descarga hasta algo más de 2.2 al final de la carga.
El siguiente gráfico representa los valores de voltaje de un acumulador de plomo en los
procesos
de
carga
y
descarga,
en
él
la
curva
en
rojo
corresponde
al
proceso
de
descarga
y
la
curva en azul al de carga.
Imagen 3. Histéresis del proceso de carga y descarga de una batería
Observe que durante la carga el voltaje se mantiene algo por encima de 2 voltios durante
mucho tiempo correspondiendo a la formación de los materiales activos (recargado) luego al
final el voltaje se incrementa más rápidamente hasta un valor que supera los 2.2 voltios. Esto
se debe a que una vez agotada la posibilidad de la reacción química de formación de los
materiales activos,
comienza
la
electrólisis
del
agua
del
electrólito
con
la
consecuente
generación de oxígeno e hidrógeno en las placas, lo que significa la formación de una nueva
pila, en este caso de los dos gases generados, que agrega un voltaje adicional al acumulador.
Este voltaje es transitorio y solo existe si se mantiene la carga o un tiempo corto después,
debido a la absorción de los gases por el material activo esponjoso, pero finalmente se auto
extingue pues los gases terminan escapando al exterior.
En el
proceso
contrario,
la
descarga,
sucede
que
muy
rápidamente
el
voltaje
de
más
de
2.2
voltios obtenidos al final de la carga se reducen rápidamente a casi 2, manteniéndose así o
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disminuyendo ligeramente durante todo el proceso hasta que finalmente comienza a
descender con rapidez, una vez agotado el material activo.
En este punto el acumulador está completamente descargado.
Estas curvas
representan
el
tiempo
de
carga
y descarga
de
los
acumuladores.
Curvas de carga (25 0C)
Imagen 4. Curva de carga de una batería Plomo‐ Ácido
Curvas de descarga (25 0C)
Imagen 5. Curva de descarga de una batería de Plomo‐ Ácido
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Gaseo
La energía final de carga produce la disociación del agua por electrólisis obteniéndose sus
gases componentes, hidrógeno y oxígeno. El oxígeno es liberado en las placas positivas y el
hidrógeno en las negativas.
Cuando la batería está cargada, toda la energía suministrada es consumida en la electrolisis. El
gaseo comienza cuando la tensión de celda alcanza los 2,30 a 2,35 Vpc y aumenta a medida que
progresa la carga.
Al final de la carga la cantidad de hidrógeno liberado es de alrededor de un pie cúbico que
equivale a 0,0283 m³ o 28,3 Litros por celda por cada 63 Ah de entrada. Si se tiene en cuenta
que más de un 4% del contenido de hidrógeno en el aire puede ser peligroso, el valor anterior
puede ser utilizado para definir el tamaño de la sala o la cantidad de aire que se debe renovar
por hora.
Auto‐descarga o acción local
Este término es utilizado para denominar a las pérdidas internas que se producen cuando una
batería está a circuito abierto o en carga de flote. Esta descarga se debe a la acción química
local entre las partes componentes de las placas, y especialmente de las negativas. El material
activo negativo, plomo puro y el antimonio de la rejilla reacciona con el electrolito como una
celda produciendo
una
autodescarga.
Esta
acción
local
es
disminuida
drásticamente
con
el
uso
de rejillas negativas de aleación plomo calcio.
Todo tipo de impurezas aumentan la resistencia interna de la rejilla, por lo que se debe tener
especial cuidado en el agua que se utiliza, ya que esta puede agregar al sistema hierro y cloro
que produce autodescargas, por lo tanto deberá utilizarse agua destilada que cumpla con las
especificaciones adecuadas para uso en baterías.
El grado de acción local, puede ser expresado tanto por la pérdida en porcentaje mensual de
capacidad en el circuito abierto, como por la cantidad de corriente requerida en carga a flote o
de mantenimiento para mantener la batería totalmente cargada. Esto como otros parámetros
varían con la temperatura, siendo mayor a temperaturas más elevadas.
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Acumuladores
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Imagen 6. Curva de auto descarga de una batería
Cargas de igualación
Generalmente, los cargadores/rectificadores permiten dos tipos de carga, flotación e
igualación (también llamada profunda o boost), permitiendo esta última, cargar la batería en
un tiempo más reducido. Esta carga se aplicara cuando se detecten tensiones dispares entre
elementos, superiores a 0,05V, estando la batería en flotación. También se realizara una carga
de igualación después de una descarga y con el fin de disponer lo antes posible de las baterías
cargadas. Asimismo, se realizara una carga de igualación después de cada rellenado de
electrolito para asegurar la homogeneidad del electrolito en todo el elemento.
La duración de la carga de igualación dependerá del estado de carga/descarga de la batería, de
la corriente de carga, de la temperatura y de la tensión a la que se realiza. La manera más
fiable para determinar el fin de la carga, consiste en medir la densidad del electrolito del
acumulador y que esta permanezca constante durante al menos 3 horas a una temperatura
inferior a 45ºC (38ºC para el tipo Plante).
Tensiones de
carga
superiores
y especialmente
con
temperaturas
elevadas,
reducirán
la
vida
de la batería.
Cargas de compensación
Esta se utiliza para suplir la corriente de auto‐descarga. En caso de que la batería vaya a
permanecer inactiva por mucho tiempo se debe cargar con una corriente de 0.5 a 2
miliamperios durante 14 horas. Cuando no existe la facilidad de la carga de compensación se
debe dar una carga completa cada 15 días.
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4. Regímenes de trabajo
4.1. Régimen de flotación
En este caso la batería permanece permanentemente conectada en paralelo con el
rectificador y con
la
carga
manteniendo
una
tensión
constante.
En
estas
condiciones
el
rectificador asume el suministro de la corriente para la carga más una pequeña corriente de
compensación para mantener la batería plenamente cargada., los picos de corriente que
ocasionalmente se producen por pequeños instantes de tiempo son cubiertos por el
acumulador.
Cuando se produce una falla en el suministro de energía eléctrica las baterías asumen el
control de la carga hasta que se descargue o hasta que se establezca el circuito, una vez se
restablece el
servicio
se
ajusta
manualmente
el
cargador
para
que
supla
los
requerimientos
de
la carga y de las baterías.
Cuando se ha alcanzado el voltaje de flotación se ajusta manualmente el rectificador para
asegurar un voltaje continuo de 2.2V por elemento.
Voltaje de flotación es la tensión a la que una batería se mantiene después de haber sido
completamente cargada para mantener esa capacidad mediante la compensación de auto‐
descarga de la batería. La tensión podría mantenerse constante durante toda la duración de la
operación de la célula (por ejemplo, en una batería de automóvil) o puede ser considerado
para una fase particular de la carga por el cargador. La tensión de flotación adecuada varía
significativamente con la química y la construcción de la batería y la temperatura ambiente.
Con la tensión adecuada para el tipo de batería y con compensación de temperatura
adecuada, un cargador de flotación se puede mantener conectado indefinidamente sin dañar
la batería.
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Conclusión
Es necesario distinguir entre baterías recargables o acumuladores y baterías desechables
o pilas La diferencia entre ambos tipos está en que las baterías recargables permiten revertir la
reacción química
que
se
ha
producido
durante
la
descarga
mediante
la
aplicación
en
sus electrodos de una corriente eléctrica de procedente de un generador externo. Por dicha
razón ya vimos la conveniencia de las baterías o acumuladores de celdas secundarias y las
desventajas que cada tipo de estas nos ofrecen.
Por la necesidad de uso de las baterías estas adoptan sus dos diferentes regímenes de
operación la cual nos brindan propiedades importantes.
Vimos como el efecto de auto‐descarga afecta la carga de la batería por período de tiempo, y
por dicha razón se adopta el régimen de flotación. La cual es muy importante ya que este nos
brinda la corriente necesaria demanda por la carga cuando el cargador no puede suplir la
corriente en
dicho
período.
La necesidad de un acumulador en una Subestación es indispensable y esto nos lleva a hacer
una rigurosa investigación en el momento de elegir el acumulador necesario para una
subestación.
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Referencia
1. Carlos Felipe Ramírez, Subestaciones de alta y extra alta tensión (segunda edición),
Mejía Villegas.
2. José Raúl Martin, Diseño de Subestaciones, McGraw Hill.
3. Agustín Riu, Tratado Práctico de Acumuladores Eléctricos,
4. https://en.wikipedia.org/wiki/Float_voltage
5. http://www.ti.com/lit/an/slua055/slua055.pdf
6. http://www2.elo.utfsm.cl/~elo383/apuntes/InformeBaterias.pdf
7. http://todoproductividad.blogspot.com.es/
8. http://www.enersystem.com/Graficanews/abr07/ITBATIND%203‐4.pdf