Características Eléctricas de las Baterías de Automoción

1. Capacidad (C)

La capacidad es la cantidad de electricidad que una batería puede suministrar hasta que se descarga totalmente. La unidad estándar es el culombio, pero, al ser una unidad pequeña, se emplea un múltiplo: el Amperio-hora (Ah).

Una batería de 50 Ah de capacidad puede suministrar 50 A durante 1 hora, o 1 A durante 50 horas, o cualquier combinación de corriente y tiempo siempre que el producto de la corriente por el tiempo de suministro sea igual a la capacidad de la batería. La fórmula es: C = I × T.

Factores de los que depende la capacidad:

1. Cantidad de materia activa: Depende de la cantidad de materia activa que posean sus placas, de las dimensiones de las placas, del número de estas en cada compartimento o vaso, y del material del que están constituidas.
2. Régimen de descarga: Es la cantidad de corriente que suministra en relación con un tiempo determinado. La capacidad de las baterías aumenta hasta igualar su capacidad nominal cuanto más bajo sea el régimen de descarga, es decir, cuanta menos corriente suministre durante más tiempo. La capacidad nominal de las baterías se especifica para descargas de 20 horas.
3. Temperatura: La capacidad de las baterías disminuye a medida que desciende la temperatura. La capacidad nominal de las baterías se especifica para temperaturas de 25 °C. Una batería a -18 °C o -20 °C puede perder hasta un 60 % de su capacidad.

2. Tensión

En las baterías existen tres tipos de tensión:

1. Tensión nominal: Es la tensión indicada por el fabricante y depende del número de vasos que tenga la batería, considerando una tensión de 2 V por vaso a plena carga. Las tensiones nominales de las baterías utilizadas en automoción son:
   • 6 V (2 V × 3 vasos)
   • 12 V (2 V × 6 vasos)
   • 24 V (2 V × 12 vasos)
2. Tensión en vacío (Ev): Se denomina así a la tensión medida en los bornes de la batería cuando esta no suministra corriente a ningún circuito. Esta tensión a plena carga es de 2.2 V por vaso. Las tensiones en vacío de las baterías de automoción son:
   • 6.6 V (2.2 V × 3 vasos)
   • 13.2 V (2.2 V × 6 vasos)
   • 26.4 V (2.2 V × 12 vasos)
3. Tensión eficaz (Ee): Se denomina así a la tensión medida en los bornes de la batería cuando esta se encuentra suministrando corriente a un circuito, es decir, cuando la batería está sometida a una descarga. La relación es: Ee = Ev – I × ri (donde ‘I’ es la corriente y ‘ri’ es la resistencia interna).

   Por lo tanto, la tensión eficaz de una batería depende de la caída de tensión que se produce en su interior, siendo tanto menor la tensión eficaz cuanto mayor sea la caída de tensión en la batería. La caída de tensión en las baterías depende de la resistencia interna que posean (cuyo valor se puede considerar constante) y de la corriente que suministra. En consecuencia, las caídas de tensión en las baterías serán mayores cuanto más corriente suministren.

3. Descarga en Frío de una Batería

Se define como la cantidad de corriente que una batería puede entregar cuando se la somete a una descarga constante durante un tiempo de 210 segundos y a una temperatura de -18 °C.

4. Rendimiento

Es la relación que existe entre la corriente que entrega una batería hasta su completa descarga y la corriente que se le suministra para cargarla por completo. En las baterías existen dos tipos de rendimiento:

1. Rendimiento en cantidad de electricidad.
2. Rendimiento en energía.

5. Régimen de Descarga

Se denomina así a la intensidad de corriente que suministra la batería durante la descarga. El valor de esta intensidad puede variar entre límites muy amplios, ya que depende del tiempo que dura la descarga. Se deben evitar regímenes fuertes de descarga, ya que producen una gran cantidad de calor, lo cual ocasiona la deformación de sus placas.

6. Corriente de Cortocircuito (Icc)

Se denomina así a la máxima corriente que puede entregar una batería en un instante determinado. La fórmula es: Icc = Ev / ri (donde ‘Ev’ es la tensión en vacío y ‘ri’ es la resistencia interna).

Características Comerciales de las Baterías

Son las características que el comerciante indica en sus baterías para su venta y especificaciones técnicas.

Asociación de Baterías

Las baterías pueden asociarse de dos maneras principales:

1. En serie: Para conectar varias baterías en serie, se une el borne positivo (+) de la primera con el borne negativo (-) de la siguiente. En estos acoplamientos, la capacidad de las baterías debe ser la misma, ya que, si no fuera así, durante la carga o la descarga, la batería más pequeña en unos casos se sobrecargará y en otros se agotará.
2. En paralelo: Esta asociación se realiza conectando todos los bornes positivos (+) de las baterías por un lado y todos los bornes negativos (-) de las baterías por el otro lado. En este acoplamiento, se requiere que todas las baterías tengan la misma tensión, pues si no fuera así, las de mayor tensión se descargarían a través de las de menor tensión.

Constitución de la Batería de Plomo-Ácido

Una batería de plomo-ácido se compone de los siguientes elementos:

1. Monobloque (Caja o Recipiente): Forma la caja o recipiente. Normalmente consta de tres o seis celdas independientes, en cuya parte inferior se disponen apoyos donde descansan los elementos y que impiden que se produzcan cortocircuitos a través de sedimentos. Debido a que tiene que soportar temperaturas extremas, así como las vibraciones del vehículo, se fabrican de polipropileno (plástico altamente resistente a las temperaturas y al ácido del electrolito). Antiguamente se realizaban de ebonita (caucho vulcanizado, mezclado con negro de humo y otros elementos de relleno).
2. Tapa: Cierra la caja o recipiente por su cara superior. Se fabrica del mismo material que el recipiente. Incorpora unos orificios en forma de torreta, destinados a la salida de gases, por donde se introduce el agua destilada. La tapa incorpora un agujero en cada extremo por el que salen al exterior los dos bornes del acumulador (positivo y negativo). Los orificios de llenado van provistos de un tapón con un pequeño orificio central por el que salen los gases que se producen en el interior de la batería debido a las reacciones químicas. El tapón está diseñado de tal forma que, con la salida de los gases al exterior, no sea arrastrado el líquido electrolítico.
3. Placas: Las placas, que pueden ser positivas o negativas, están compuestas por una rejilla en forma radial a modo de soporte del material activo.
   • Las rejillas de las placas positivas se fabrican de plomo con bajo contenido de antimonio; este último elemento aumenta su rigidez y resistencia. Posteriormente, se empastan con peróxido de plomo como materia activa.
   • Las rejillas de las placas negativas se han estado fabricando en plomo-antimonio. Actualmente, en las baterías de bajo mantenimiento (o sin mantenimiento), se fabrican en plomo-calcio, minimizando el consumo de agua y la autodescarga. Como materia activa se emplea plomo esponjoso (Pb) para formar la placa.
4. Separadores: Tienen la misión de impedir el contacto físico entre placas de distinta polaridad, evitando cortocircuitos. Su forma es ondulada o ranurada para permitir el libre paso del electrolito por toda la superficie de la placa. Se pueden fabricar de diferentes materiales, tales como plástico poroso, caucho microporoso, etc.
5. Elementos: Los elementos están constituidos por un conjunto de placas unidas entre sí por conectores. Tenemos dos tipos de elementos: positivos y negativos, y entre ambos grupos se intercalan los separadores. Los elementos de un vaso se conectan en serie con los elementos del vaso contiguo a través del tabique de separación. Este sistema mejora las características del sistema antiguo, que unía los elementos a través de la tapa exterior.
6. Electrolito: Las baterías de plomo-ácido emplean como electrolito una solución de ácido sulfúrico (H₂SO₄), con una densidad de 1.83 g/cm³, diluido en agua destilada (H₂O), con una densidad de 1 g/cm³, hasta alcanzar una densidad, con la batería totalmente cargada, de 1.27 a 1.29 g/cm³, medida a 25 °C. El electrolito está formado por un 36 % de ácido y un 64 % de agua destilada. Estos valores se refieren a cuando el acumulador está totalmente cargado. Cuando se descarga, la densidad del electrolito baja, ya que una parte del ácido sulfúrico pasa a las placas.

Comprobación del Estado de Carga de una Batería

El estado de carga de una batería se puede comprobar de dos maneras diferentes:

1. Por medio del densímetro: Mediante este aparato, se comprueba midiendo la densidad del electrolito.
   1. Introducir el densímetro dentro del vaso y aspirar, mediante su pera, una cantidad de electrolito suficiente para que su flotador interior se despliegue del fondo del densímetro.
   2. Poniendo el densímetro a la altura de la vista, se comprobará con qué división del flotador coincide el nivel del electrolito de su interior.
   3. Se comparará la densidad leída en la tabla de densidades de carga.

   Consideraciones:

   • Si la densidad en dos vasos de la batería presenta una diferencia superior a 0.03 g/cm³, se considera que la batería está defectuosa (averiada).
   • Cuando la medida se realiza a una temperatura inferior a 25 °C, se le restará al valor obtenido 0.0035 g/cm³ por cada 5 °C de diferencia, siendo el valor resultante la densidad real que tiene el electrolito. Si es superior a 25 °C, se le sumará 0.0035 g/cm³ por cada 5 °C de diferencia.
2. Mediante voltímetro: Se verifica la tensión en vacío que tiene y se compara con la tabla de tensión-carga.