¿Las baterías de plomo-ácido pueden ser competitivas actualmente?


bateria_plomoLa respuesta es SÍ. La batería de plomo-ácido es la más antigua recargable que existe en la actualidad. Inventado por el físico francés Gaston Planté en 1859, era la primera batería de plomo-ácido recargable para uso comercial. 150 años después, todavía no tenemos alternativas rentables para los coches, sillas de ruedas, scooters, carros de golf y los sistemas de UPS. La batería de plomo-ácido ha mantenido una gran cuota de mercado en determinadas aplicaciones, si la química de la batería fuese más reciente sería demasiado caro. La batería de Plomo-ácido no se presta a la carga rápida.

El tiempo de carga habitual es de 8 a 16 horas. Una carga periódica completamente saturada es esencial para prevenir la sulfatación de la batería, siempre se debe almacenar en un estado de carga. Dejar la batería en una condición de alta carga hace que aparezca la sulfatación y e imposibilita la recarga.

Encontrar el límite ideal de tensión de carga es crítico. Una de alta tensión (por encima de 2.40V/celda) produce un buen rendimiento de la batería, pero acorta la vida util debido a la corrosión de la rejilla en la placa positiva. Un límite de baja tensión está sujeto a la sulfatación en la placa negativa. El dejar la batería en carga de flotación por un tiempo prolongado no causará daño.

A la batería de plomo-ácido no le gustan los ciclos de descarga de profundidad. Una descarga completa causa tensión adicional y cada ciclo le roba vida a la batería en algunos servicios. Este desgaste hacia abajo característica también se aplica a otras baterias químicas en diversos grados. Para evitar que la batería se estrése a través de descargas profundas repetitivas, es recomendable una batería más grande. La batería de plomo-ácido es barata, pero los gastos de funcionamiento puede ser mayores que un sistema basado en niquel-cadmio si se requieren repetitivos ciclos completos.

Dependiendo de la profundidad de la descarga y la temperatura de funcionamiento, las baterías selladas de plomo-ácido proporcionan de 200 a 300 ciclos de descarga/carga. La razón principal de su ciclo de vida relativamente corto es la corrosión de la rejilla del electrodo positivo, el agotamiento de la materia activa y la expansión de las placas positivas. Estos cambios son más frecuentes a temperaturas de funcionamiento más elevados. La recarga cíclica no previene o revierte la tendencia.

La batería de plomo-ácido tiene una de las densidades de energía más baja, por lo que es inadecuada para dispositivos portátiles. Además, el rendimiento a bajas temperaturas es marginal. La auto-descarga es de aproximadamente 40% por año, una de las mejores en las baterías recargables. En comparación con el níquel-cadmio esta cantidad de auto-descarga es de tres meses. El alto contenido de plomo hace que el plomo-ácido sea hostil con el medio ambiente.

Espesor de la placa

La vida útil de una batería de plomo-ácido puede, en parte, ser medido por el espesor de las placas positivas. El grueso de las placas, proporciona una vida más larga. Durante la carga y descarga, el plomo en las placas se come poco a poco de distancia y el sedimento cae al fondo. El peso de una batería es una buena indicación del contenido de plomo y la esperanza de vida.

Las placas de baterías de arranque del automóvil tienen alrededor de 0.040 “(1 mm) de espesor, mientras que la típica batería de carro de golf que tienen placas que se encuentran entre 0.07-0.11” ( 1.8-2.8mm) de espesor. Las baterías de carretillas elevadoras pueden tener placas que superan los 0.250 “(6mm). La mayoría de las baterías industriales inundadas de ciclo profundo utilizan placas de plomo-antimonio. Esto mejora la vida de la placa, pero aumenta la pérdida de agua y gases.

Selladas de plomo-ácido

Durante la década de los 1970, los investigadores desarrollaron una batería de plomo-ácido libre de mantenimiento que puede funcionar en cualquier posición. El electrolito líquido es gelificado en separadores humedecido y sellado. Las válvulas de seguridad permiten la ventilación durante la carga, descarga y cambios de presión atmosférica.

Impulsados por diferentes necesidades de mercado, sugieron dos sistemas de plomo-ácido: La bateria sellada de plomo-ácido pequeña (SLA), también conocido bajo el nombre de Gelcell, y la más grande con válvula regulada de plomo-ácido (VRLA). Ambas baterías son similares. Los ingenieros pueden argumentar que en la batería sellada de plomo  la palabra “ácido” es un término equivocado porque no hay batería recargable que pueda estar totalmente sellada.

A diferencia de las baterías de plomo-ácido inundadas, las SLA y VRLA están diseñadas con un exceso de voltaje de bajo potencial para evitar que la batería alcance su potencial de generación de gas durante la carga porque la carga en exceso podría causar desprendimiento de gases y el agotamiento del agua. En consecuencia, estas baterías no se pueden cargar a su máximo potencial. Para reducir la sequedad, las baterías selladas de plomo-ácido de calcio utilizan plomo en lugar de la de plomo-antimonio.

La temperatura óptima de funcionamiento  de la batería de plomo-ácido es de 25 ° C (77 F *). A temperatura elevada reduce la longevidad. Como pauta, cada 8 º C (15 F *) de aumento de la temperatura reducirá la duración de la batería en la mitad. Una VRLA, que duraría 10 años a 25 ° C (77 F *), sólo será buena para 5 años en caso de operar a 33 * C (95 F *). En teoría, la misma batería duraría un poco más de un año a una temperatura del desierto de 42 ° C (107 * F).

Las baterías selladas de plomo-ácido están catalogadas en unas 5 horas (0, 2) y 20 horas (0.05C) de descarga. Los tiempos más largos de descarga realizan lecturas de mayor capacidad debido a las menores pérdidas. La batería de plomo-ácido trabaja bien con las corrientes de carga alta.

Baterías con separador de vidrio absorbente  (AGM)

La AGM es un nuevo tipo de baterías selladas de plomo-ácido que utiliza esteras de vidrio de absorción entre las placas. Está sellada, libre de mantenimiento y las placas están rígidamente montadas para resistir grandes choques y vibraciones. Casi todas las baterías AGM son recombinantes, lo que significa que pueden recombinarse con el 99% del oxígeno y el hidrógeno. Casi no hay pérdida de agua.

Las tensiones de carga son las mismas que para otras baterías de plomo ácido.

Incluso en condiciones de sobrecarga grave, realiza la emisión de hidrógeno por debajo del 4% fijado para los aviones y los espacios cerrados. La baja auto-descarga de 1.3% por mes, permite el almacenamiento a largo plazo antes de recargar. Los costes de AGM son el doble que el de la versión inundadas de la misma capacidad. Debido a la durabilidad, los coches alemánes de alto rendimiento utilizan baterías AGM en favor del tipo de inundación.

Ventajas

* Asequible y fácil de fabricar.

* Maduras, fiables y bien entendidos de tecnología – cuando se usa correctamente, el plomo-ácido es durable y ofrece un servicio confiable.

* La auto-descarga se encuentra entre los más bajos de los sistemas de batería recargable.

* Capaz de alta las tasas de descarga.

Limitaciones

* Densidad de energía baja – de peso insuficiente a los límites de relación de uso de la energía para aplicaciones estacionarias y de ruedas.

* No se puede almacenar en una condición de alta – el voltaje de la célula no debe caer por debajo de 2.10V.

* Permite sólo un número limitado de ciclos de descarga completa – adecuado para aplicaciones de espera que requieren descargas profundas sólo ocasional.

* Contenido de plomo y el electrolito de la batería hostiles para el medio ambiente.

* Restricciones de transporte de plomo-ácido inundadas, hay preocupaciones ambientales sobre los vertidos.

* Fugas térmicas puede ocurrir si son indebidamente percibidas.

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Fecha original del texto: Abril de 2003 (Última edición: Enero 2008)
Autor: Isidor Buchmann.

  1. #1 by Techno Sun on 18 Febrero, 2010 - 11:29

    ¿Las baterías de plomo-ácido pueden ser competitivas actualmente?.
    http://blog.technosun.com/?p=2513

  2. #2 by Torsen on 16 Junio, 2010 - 19:50

    Interesante artículo. Me he dado cuenta de que el gris de fondo resulta muy cómodo a la hora de leer.

  3. #3 by abel on 25 Junio, 2010 - 23:13

    Como se sabe cuantas placas tiene cada baterìa, que es lo que determina esta condiciòn y cual es la nomenclatura en las baterìas que lo identifica.

  4. #5 by Andres on 12 Mayo, 2013 - 3:33

    Andres :
    se esta realizando una formacion de carga de baterias de acidfo plomo total 59 de 2v-800ah, el cual una de estas no sube su dencida despues de 6 horas de carga, me pueden ayudar .
    gracias

    • #6 by Techno Sun on 14 Mayo, 2013 - 9:34

      Hola Andrés,

      Tu comentario es un poco confuso. ¿59 son el nº de baterías? Si estás teniendo problemas de carga en un elemento necesitas hacer una ecualización con un cargador potente o un inversor/cargador apoyado en un grupo electrógeno con buena potencia o conectado a la red eléctrica.

      Tienes un artículo sobre la ecualización en nuestro blog:
      http://blog.technosun.com/?p=5622

      No obstante te recomendamos seguir siempre las indicaciones del fabricante de la batería.

  5. #7 by Rodolfo Dufo López on 24 Febrero, 2014 - 11:37

    Hola,

    Muy interesante el artículo.

    En mi blog hay más información sobre el cálculo de la vida útil de las baterías:
    http://personal.unizar.es/rdufo/index.php?option=com_content&view=article&id=11:vida-de-las-baterias-plomo-acido&catid=10:blog&Itemid=120&lang=es

    Y sobre los reguladores de carga:

    http://personal.unizar.es/rdufo/index.php?option=com_content&view=article&id=16:regulador&catid=10:blog&Itemid=120&lang=es

    Un saludo,

    Rodolfo Dufo López
    Dpto. de Ingeniería Eléctrica. Universidad de Zaragoza.
    Creador software iHOGA.

    • #8 by Techno Sun on 5 Marzo, 2014 - 9:33

      Hola Rodolfo,

      Muy interesante tu blog, gracias por tu comentario.

(No será publicado)