jueves, 6 de agosto de 2009

Proceso electro-químico de carga y descarga (1/2)

En estos 2 posts explico el proceso de carga y descarga que se produce desde un punto de vista electroquímico. En este primero os comento las reacciones químicas que existen en el cátodo y ánodo de la batería.

La corriente se guarda en una batería por un proceso químico. Durante la carga, la energía eléctrica (procedente del cargador) se convierte en energía química, la cúal se libera durante el proceso de descarga. En el polo positivo cuando está cargado se encuentra en la forma de dióxido de plomo (PbO2), mientrás que en el polo negativo toma la forma de pasta de plomo (Pb). Como electrolito se usa una disolución de ácido sulfurico y agua (H2SO4 + H2O). El siguiente proceso químico es el que se produce en la batería durante los procesos de descarga y carga:






Descarga:

Pb + PbO2 + 2 H2SO4 --> 2 PbSO4 + 2 H2O

Carga:

2 PbSO4 + 2H2O --> Pb + PbO2 + 2 H2SO4

En el proceso de descarga de este tipo de baterías, la materia activa reacciona con el ácido sulfúrico dilucido con agua, es decir, el dióxido de plomo del polo positivo junto con el plomo espongoso del polo negativo, se convierte en sulfato de plomo.








lunes, 3 de agosto de 2009

Vida útil de una bateria de tracción

Según la norma DIN 43 539 parte 3 la duración de una batería puede ser comprobada bajo condiciones de laboratorio. Esta prueba se realiza mediante el proceso continuo de ciclos de carga/descarga. Después de la realización de estos ciclos a una carga determinada, la vida útil se considera cuando la capacidad de la batería cae por debajo del 80%. La vida real de una batería puede ser mas larga o corta, en un trabajo real, dependiendo de varios factores y según varios condicionantes.

Los factores que acortan la vida de una batería son:
  • Ciclos de descarga profundos y frecuentes por encima del 80% de la capacida nominal de la batería.
  • Temperatura del electrolito por encima de los 40ºC
  • Corrientes de carga muy alta después de haberse llegado a la etapa de gaseo (2.40v por elemento)
  • Dejar la batería por un periodo largo de tiempo en condiciones de descarga
  • Sobrecarga
  • Contaminación del electrolito por añadir agua no adecuada para el mantenimiento.
De acuerdo con un estudio de la German Electrical Engineering Industry Association (ZVEI). Se puede considerar las siguientes condiciones para establecer un valor determinado de vida útil para las baterías de tracción:

Temperatura del electrolito de 30ºC
Corriente de descarga de 1 x I5
1 ciclo de descarga diaria

El número de ciclos sería de 1200 ciclos teniendo en cuenta una profundidad de descarga máxima del 80% del valor de la capacidad nominal de la batería. De todas formas, existen una serie de factores que pueden reducir la vida esperable de una batería.

Al ser un tema muy interesante volveremos a hablar de que factores influyen en esta vida en próximos escritos.

Tamaño de los elementos de tracción

Existen 2 tipos de elementos (o también llamados vasos o cells en inglés) conforme a la norma IEC 60-254: DIN o BS (British standard).

PzS (DIN)
PzB (BS)

Las dimensiones son:

DIN: L x W x H 198 x 47-191 x 370-750 mm
BS: L x W x H 158 x 45-142 x 357-649 mm

Conexión en paralelo de 2 a 10 pares de placas (postivo y negativo), lo que permie capacidad de elementos de 120 Ah a 1500 Ah.

Celdas DIN-Altura Celda (mm)- Celdas BS-Altura Celda (mm)
60 Ah- 342- 42 Ah- 322
80 Ah- 402- 55 Ah- 402
90 Ah- 477- 65 Ah- 452
110 Ah- 567- 75 Ah- 512
140 Ah- 722- 95 Ah- 622

La capacidad de una batería en tracción

La capacidad de una batería de tracción se muestra en Amperios hora (Ah). Es usual el especificar la capacidad nominal, es decir, la capacidad obtenida cuando se descarga la batería a una intensidad constante durante un tiempo fijo de 5 horas, hasta un voltaje de corte de 1.70 v por elemento a una temperatura de referencia de 30ºC. La corriente de descarga para una descarga en 5 horas (I5) sería la quinta parte de la capacidad nominal o lo que es lo mismo 0,2 x C5 en amperios.

Para vehiculos de tracción (por ejemplo carretillas) todos los datos están basados en una capacidad C5. Para baterías de estacionario y solar este valor es diferente y nos refereriremos a ello en otro post mas adelante.

La capacidad de funcionamiento esta basado en el 80% de la capacidad nominal de la batería y se muestra en Ah o como una energía en Kilowatios hora (Kwh) multiplicando el voltaje nominal de la batería por la capacidad de la misma.

El usuario está mas interesado en la capacidad de funcionamiento ya que representa la potencia disponible para hacer trabajar un vehículo.

La capacidad no es un factor constante, depende de factores como la temperatura del electrolito y de los valores de la corriente de descarga.

La capacidad inicial de una batería nueva suele ser igual o superior al 85% de la capacidad nominal marcada de acuerdo con la normativa DIN 43567. La capacidad subirá a su máximo valor durante los primeros ciclos de funcionamiento de la misma.

La norma IEC 60 254-2 especifica las capacidades de los elementos según varios valores dependiendo de la altura de las placas y/o del número de placas positivas conectadas en paralelo.
Tamaño de las placas: 60, 80, 90, 110, 140 Ah

Conexiones en paralelo: 2x, 3x, 4x, 5x, 6x, 7x, 8x, 9x, 10x placas postivas en paralelo

Por ejemplo: Un elemento del tipo 5 PzS 550

Indica que está formado por 5 placas positivas en paralelo y 6 placas negativas de una tamaño de 110 Ah

domingo, 2 de agosto de 2009

Que pretendo con este blog

Hola.

Empiezo una nueva aventura y como todo nueva aventura existen muchas ilusiones y ganas de hace cosas interesantes. Sobre todo quiero que sea un sitio útil para todas aquellas personas que estén interesadas de alguna manera en las baterías de plomo ácido. Sobre su funcionamiento, tecnología, mantenimiento, seguridad y toda aquella información que sea interesante. Personas de mantenimiento, usuarios de este tipo de baterías, personal docente, estudiantes, etc. todos tenéis cabida en este espacio.

Espero que poco a poco entre todos podamos hacer de este sitio un referente en el mundo de las baterías de plomo ácido. Por supuesto que vuestros comentarios serán bienvenidos.Vuestra participación hará enriquecer la información que aqui encontraréis y hará que este espacio sea cada vez mas interesante. Asi lo espero

Por último, este blog no pretende ser una recopilación de artículos de otros blogs, páginas webs, etc, ni tampoco un curso sobre esta materia. Lo que pretendo es ofrecer mi experiencia, mi trabajo diario, sobre el conocimiento de este tipo de baterías.

Lluís