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La batería junto con el sistema de carga, proveen potencia eléctrica al vehículo. Esta es la única fuente de poder de todas las unidades eléctricas cuando el motor esta en marcha ó apagado. Una gran cantidad cantidad y variedad de componentes componentes electrónicos se usan en los vehículos vehículos modernos. Por esa razón, el mantenimiento de la batería se ha vuelto más importante que nunca para asegurar que el aumento de cargas eléctricas puede ser manejado. Una batería almacena energía eléctrica en forma de energía química para ser liberada como energía eléctrica en los sistemas eléctricos de la máquina, como el sistema de arranque, el sistema de carga y los circuitos accesorios. La corriente de la batería se produce por una reacción química entre los materiales activos de las placas de la batería y el ácido sulfúrico presente en el electrolito. La batería es un estabilizador de voltaje del sistema eléctrico y actúa como un acumulador o depósito de energía. Después de un período de uso, la batería comienza a descargarse y no producirá más flujo de corriente. La batería puede recargarse con corriente continua aplicada en el sentido opuesto al flujo de corriente que sale de la batería. En operación normal, la batería se mantiene cargada por la corriente de entrada del alternador. Para una buena operación del sistema, la batería debe cumplir las siguientes funciones: - Suministrar corriente para el arranque del motor - Suministrar corriente cuando la demanda excede la salida del sistema sis tema de carga - Estabilizar el voltaje en el sistema si stema durante la operación.
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Figura 3.
Electrolito de la batería
El electrolito de una batería completamente cargada es una solución concentrad ácido sulfúrico en agua. El electrolito tiene una gravedad específica de 1,270 a 2 (80°F), es decir que pesa 1,270 veces más que el agua. La solución tiene cerc 36% de ácido sulfúrico (H2S04) y 64% de agua (H20).
You're Reading a Preview Figura 4. Unlock full access with a free trial.
Potencial de la batería Download With Free Trial
Cada celda de una batería de almacenamiento tiene un potencial de cerca de 2 vo Las baterías de seis voltios contienen tres celdas conectadas en serie, mientras una batería de 12 voltios consta de seis celdas conectadas también en serie diagrama lateral superior). Para obtener voltajes más altos, se usan combinacione baterías. En la figura 4 (diagrama lateral inferior) dos baterías de 12 voltio conectan en serie para producir 24 voltios. Es de señalar que baterías del m voltaje pueden producir diferentes cantidades de corriente. La razón es que la cant de corriente que puede producir una batería depende del número y tamaño de Sign up to vote on this title placas.
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A mayor número de placas, mayor reacción química tendrá lugar entre el electro las placas, por tanto, mayor la cantidad de corriente producida. Si dos baterías d
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Figura 6
Ciclos de operación Una batería tiene dos ciclos de operación: - de descarga - de carga Ciclo de descarga
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Cuando una batería está suministrando corriente, se está descargando.
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composición química. Estos depósitos de sulfato de plomo son los causantes d pérdida de voltaje de la celda, ya que el voltaje depende de que las placas positiv negativas sean diferentes. Pb SO2 + 2 H2O SO4 + Pb Pb SO4 + 2 H2 O + Pb SO4
Figura 6
Figura 7
Figura 8
La batería y el circuito de carga
You're de Reading Preview Las baterías operan en un circuito cargaacon un alternador. La batería suminist corriente a los circuitos y comienza a descargarse. Unlock full access with a free trial.
A medida que la batería se descarga, se forma en las placas mayor cantidad de su Download With Free Trial de plomo y aumenta la cantidad de agua en el electrolito. Observe que aunqu radical (SO4) se separa del electrolito, éste nunca sale de la batería. Por consiguie nunca adicione ácido sulfúrico (H2SO4) a la batería. La cantidad extra de sulfato (S puede hacer que la batería se descargue por sí sola a una velocidad más elevada d normal. El agua es la única substancia que debe reemplazarse en una batería.
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descarga del electrolito reacciona con el plomo en la placa positiva para formar peróxido de plomo.
Figura 10
Electrólisis Cuando una corriente eléctrica fluye a través del agua, las moléculas de agua se separan en sus dos elementos componentes, hidrógeno y oxígeno. Estos dos gases escapan a la superficie y se evaporan en el aire. Lógicamente, baja el nivel de agua. Este proceso se llama electrólisis y ocurre siempre que se carga una batería. Cuando la corriente fluye a través de un electrolito, tiene lugar la electrólisis y disminuye el nivel de agua. You're Reading a Preview Las baterías de carga húmeda contienen elementos completamente cargados y se llenan en fábrica con el electrolito. Una batería de carga húmeda no mantendrá su Unlock full access with a free trial. estado de carga completa durante el almacenamiento y debe recargarse periódicamente. Durante el almacenamiento, aunque una batería no esté en uso, tiene DownloadyWith Free Trial lugar una reacción lenta entre el electrolito las placas, lo que causa pérdida de carga. Esta reacción se llama autodescarga. La velocidad a la que ocurre la autodescarga varía en relación directa con la temperatura del electrolito.
Variación de la eficiencia de la batería o tensión entre los bornes El voltaje de la batería no es constante. Una batería de 12 voltios no envía 12 voltios todo el tiempo. Los principales factores que afectan la tensión entre los bornes de una batería incluyen la temperatura y el ciclo de operación. Sign up to vote on this title Temperatura
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Una batería produce corriente debido a reacciones químicas a través del ácido sulfúrico
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accesorios y también recargar la batería. El regulador de voltaje limita el voltaje alternador a un valor seguro para evitar sobrecargar la batería a velocidades altas. Tipos de baterías
Básicamente hay dos tipos de baterías utilizadas en vehículos y en equipos pesados - Convencionales - Libres de mantenimiento
Existen baterías que tienen características de ambos tipos y se considera que nece poco mantenimiento. Baterías convencionales
Las baterías convencionales pueden ser de carga seca o de carga húmeda. Una ba de carga seca contiene elementos cargados completamente, pero no con electrolito. Una vez activada llenándola con electrolito, ésta es esencialmente igu una batería de carga húmeda. Una batería de carga seca retiene toda su c mientras sus celdas se mantengan libres de humedad. Si se almacena en un lugar y protegido del medio ambiente, este tipo de batería, al contrario de la baterí carga húmeda, no perderá parte de su carga en la estantería antes de su uso. You're Reading a Preview
La activación de una bateríaUnlock de carga seca generalmente se hace en la bodega do full access with a free trial. el distribuidor adquiere la batería. Para asegurarse de que se usa el electrolito corr y que la batería se activa en forma adecuada, muchos fabricantes proporcionan Download With Free Trial paquete de electrolito a sus baterías de carga seca junto con las instrucciones par activación. Estas instrucciones deben seguirse cuidadosamente. Baterías libre de mantenimiento En un esfuerzo por reducir el mantenimiento de la batería y fabricar baterías
Signbaterías up to vote“libre on thisde titlemantenimie confiables y de mayor duración, se diseñaron las Una batería libre de mantenimiento se parece a una per Usefulbatería useful Notconvencional,
tiene tapas de llenado, ya que el electrolito se encuentra en su interior completam sellado. Algunas de estas baterías tienen un indicador del estado de la carga.
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Es de anotar que una batería de carga húmeda completamente cargada no se congelará a menos que la temperatura sea menor de -60°C (-76°F), mientras que una batería descargada con una gravedad específica de 1,100 se congelará a -8°C (18°F). Las baterías de carga húmeda almacenadas por largo tiempo sin ser recargadas pueden sufrir daño permanente debido a la formación de una capa dura y densa de cristales de sulfato de plomo en las placas. Para evitar la formación de estos cristales, las baterías de carga húmeda en almacenamiento deberán cargarse completamente cada 30 días. Características de las baterías libre de mantenimiento Ya que el electrolito está sellado internamente, la batería tiene un suministro de por vida. Los niveles de la batería no tienen que revisarse y se eliminan los problemas de sobrellenado o bajo llenado de las celdas. Durante los procesos de carga y descarga se producen gases. Los gases que alcanzan la superficie de la caja son atrapados por el líquido separador de gas, enfriados y condensados, y luego drenados al depósito del electrolito. La presión interna producida es liberada a través de un pequeño orificio ubicado al lado de la tapa. Las baterías libre de mantenimiento tienen grupos de placas como las baterías convencionales, pero los grupos son construidos de manera diferente. Otra diferencia You're Reading a Preview consiste en que las placas son colocadas en fundas que actúan como separadores y también recogen los sedimentos producidos porwith la descomposición de las placas con el Unlock full access a free trial. tiempo. Las fundas son puestas juntas y permiten poner el elemento en el fondo de la caja. En contraste, en una batería Download convencional elFree elemento With Trial no está en el fondo, con el fin de dar espacio al sedimento y poder colectarlo sin tocar las placas. Al tener el elemento descansando sobre el fondo del depósito, se permite que haya más electrolito que cubra las placas, lo cual mejora la eficiencia de la batería. Otra importante diferencia de diseño en las baterías libre de mantenimiento es el material usado para fabricar la rejilla de cada placa de celda. En una batería convencional la rejilla se hace de plomoantimonio, pero en una batería libre de mantenimiento, la rejilla está hecha de plomo-calcio. Esta diferencia de material de la Sign up no to vote on thisque titleusar agua. rejilla es la que hace que las baterías de libre mantenimiento tengan La rejilla de plomo-calcio reduce significativamente la producción deNot gases y la pérdida Useful useful subsecuente de agua, comparada con una batería con placas de antimonio.
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Figura 11
Batería de ciclo profundo
Una variación de la batería tipo plomo-ácido utilizada en vehículos y equipo pesad la batería de ciclo profundo. Esta es también una batería de plomo-ácido, pero diseñada especialmente para uso en aplicaciones que no pueden incorporar siste de carga en el sistema eléctrico y por tanto no pueden mantener la batería cargada
Una batería de ciclo profundo también se usa en aplicaciones en donde la ba permite operar sistemas eléctricos cuando el motor no está funcionando, por ejem una casa rodante. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Figura 12 Sign up to vote on this title
Las baterías de ciclo profundo tienen un materialUseful activo más denso y placas Not useful gruesas, características que ayudan a mantener el material activo en la rejilla dur los repetidos ciclos de carga y descarga profundos. Para reforzar las placas y re los daños por vibración y derramamiento del material activo de la rejilla pueden us
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Electricidad y Electrónica del Vehículo
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Tres métodos actuales de los valores de clasificación de las baterías de vehículo son: rendimiento de arranque en frío, rendimiento de arranque y capacidad de reserva. Rendimiento de arranque en frío El trabajo básico de una batería es arrancar un motor, lo que implica una descarga alta en amperios por un corto tiempo. Teniendo en cuenta que es más difícil que una batería suministre energía cuando está fría y el motor requiere mayor potencia para encender cuando está frío, la clasificación del arranque en frío se define como: La descarga dada en amperios que una batería nueva, completamente cargada a 18°C (0°F) puede suministrar continuamente por 30 segundos y que permite mantener 1,2 voltios por celda. Muchas baterías de bajo precio pueden proporcionar solamente 200 amperios, mientras baterías más poderosas pueden suministrar más de 1.000 amperios en las mismas condiciones. El rendimiento del arranque en frío de una batería debe igualar los requerimientos de potencia que necesita un motor para arrancar. Si un motor en condiciones de frío requiere 400 amperios para arrancar, obviamente una batería de bajo precio que proporcione solamente 200 amperios sería inapropiada. You're Reading a Preview Rendimiento de arranque
Unlock full access with a free trial.
El rendimiento de arranque a 0°C (32°F)With es Free una Trial nueva clasificación reconocida Download recientemente por el BCI. El rendimiento de arranque es la descarga dada en amperios que una batería nueva, completamente cargada, a 0°C (32°F) puede suministrar continuamente por 30 segundos y le permite mantener 1,2 voltios por celda.
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y aun tener la capacidad suficiente para arrancar el motor. La clasificación d capacidad de reserva se define como:
Los minutos que una batería nueva, completamente cargada a 26,7°C (80°F) puede descargarse continuamente a 25 amperios y mantener la tensión e los bornes igual o mayor a 1,75 voltios por celda. CAPACIDADES DE LA BATERIA
La capacidad de una batería es la capacidad de corriente que una batería p suministrar durante un cierto período de tiempo y a una cierta temperatura. Hay términos que se usan para expresar la capacidad de una batería: -
Capacidad de descarga lenta. Capacidad de descarga alta.
Por ejemplo, supongamos que una batería completamente cargada se desc continuamente a 5.6 amperios, y que alcanzo su voltaje final de descarga (10 después de 5 horas. Esto significa que la batería puede suministrar 5.6 amperios horas, así que se clasifica como una batería de 28 Ah (5.6 x 5 = 28) capac nominal. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Tabla 1 Useful
Corriente de
Tiempo de descarga
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Designación de la
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Evidentemente, cuanto más largo sea el período de tiempo en que se puede descargar una batería, mayor será su capacidad. Y una batería con una mayor capacidad más grande podrá suministrar una fuerte corriente para el arranque durante un período más largo de tiempo en climas o estaciones frías. INPORTANTE: La capacidad de una batería depende también de la temperatura del electrolito. CAPACIDAD DE DESCARGA LENTA La potencia eléctrica de la batería, cuando se usa para cargas de poco consumo ó de consumo reducido se denomina capacidad de descarga lenta, se expresa como la cantidad de potencia eléctrica útil que se puede obtener de una batería completamente cargada que se descarga lentamente a un régimen constante, hasta que el voltaje entre los terminales de la batería alcance el voltaje final de descarga (normalmente 10.5 V para una batería de 12 V). La capacidad de descarga lenta se mide en amperiohora (Ah), y se calcula multiplicando la corriente (en amperios hora) a la que se descarga la batería por el número de horas (h) que estuvo descargada, de la forma siguiente: Ah = A x h. You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
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Figura 15
CAPACIDAD DE DESCARGA ALTA Cuando se arranca el motor circula una fuerte corriente (de alto amperaje) de la batería al motor de arranque. La cantidad de3 potencia que puede Sign upcapacidad to vote on thisde titledescarga tomarse de la batería en ese momento se denomina alta de la batería. Se puede expresar la capacidad descarga Useful usefulcomo:(1) de Not alta el tiempo que una batería puede proporcionar una corriente fuerte cuando se descarga a un régimen constante; y (2) el voltaje después de haberse
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E = FEM teórica producida por la batería. I = Corriente que circula por el circuito. r = Resistencia interna de la batería. Ir = Caída de voltaje entre los terminales de la batería. EJEMPLO: V = E Ir V = 12(V) – 10(A) x 0.02(Ohm) = 11.8 (V). –
METODOS DE CONEXIÓN DE BATERIAS. CONEXIÓN EN SERIE:
Se puede conectar batería en serie cuando se necesite un voltaje grande. En conexión en serie de baterías, se conecta el terminal positivo de la primera bate terminal negativo de la segunda batería, según se muestra en el dibujo.
La fuerza electromotriz total de está conexión en serie es igual a la suma de las fue electromotrices de las baterías individuales. Por lo tanto se puede obtener una fu electromotriz grande mediante este tipo de conexión. You're Reading a Preview Eo = E1 + E2
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Eo = E
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CONEXION MIXTA
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Una batería se descarga por si sola aun cuando no se utilice. Este fenómen denomina auto descarga. La cantidad de auto descarga viene indicada en relación capacidad de la batería y es de aproximadamente 0.3 a 1.5% por día a temperat de electrolito comprendidas entre 20 y 30ºC, según muestra el gráfico de abajo, batería se auto descarga por completo en un período de 1 a 3 meses si no se util recarga. La cantidad de auto descarga es mayor cuando la temperatura de la ba Reading a Preview es más alta. Por lo tanto, seYou're deberá guardar las baterías en un lugar oscuro y fr cuando no se utilizan. Se produce una auto descarga Unlock full access with a free trial. cuando en el agua hay impur de metal mezcladas con electrolito es por eso que solo debe usar agua libr impurezas. Download With Free Trial
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Estas baterías se vienen instalando ahora con más asiduidad en los automóviles para reducir los costos de mantenimiento. Se deben pues entender los procedimientos adecuados para su reparación y servicio técnico. DIFERENCIAS CON RESPECTO A LAS BATERÍAS COMUNES
La cantidad de antimonio en las rejillas de las placas positivas y negativas es extremadamente pequeña. En ciertos casos el antimonio ha sido remplazado por otro metal como por ejemplo el calcio. La altura de las salientes que hay en el fondo de la carcasa se han reducido para aumentar la cantidad de electrolito.
AUTODESCARGA REDUCIDA
Tal como hemos visto anteriormente, el antimonio en las placas es una de las razones por las que se produce la auto descarga. Dado que las baterías de mantenimiento prolongado usan placas con bajo contenido de antimonio ó placas de aleación calcio-plomo, la auto descarga se reduce enormemente.
MENOR NECESIDAD DE TENER QUE ECHAR AGUA En una batería ordinaria, el antimonio pasa a medida que se usa la batería, del interior You're a Preview de la placa negativa a su superficie. EstoReading hace que las reacciones químicas entre las placas negativas y el electrolito seUnlock hagan con mayor rapidez y gasten así el agua del full access with a free trial. electrolito más rápidamente. Sin embargo, la velocidad de perdida del electrolito es extremadamente baja en las baterías de mantenimiento ha intervalos prolongados que WithenFree Trial tienen rejillas de aleación de plomoDownload y antimonio bajas cantidades.
O rejillas de aleación de plomo y calcio.
INDICADOR DEL NIVEL DEL ELECTROLITO Y DEL PESO ESPECÍFICO Las baterías de mantenimiento prolongado están equipadas con un indicador que permite ver con facilidad el nivel del electrolito y el peso específico. Normalmente, el equipo incluye los siguientes elementos: Sign up to vote on this title
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Un indicador con dos flotadores de diferentes colores, que tienen diferentes pesos específicos.
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ESPECIFICACIONES DE LA BATERIA
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CCA: Clasifica a la batería según puede llevar y mantener una ba Unlock el fullamperaje access with aque free trial. fría a -30ºC durante 30 s, a una tensión mínima en los bornes de 7,2 voltios.
With Free Trial Ah Establece que duranteDownload 20 horas a una temperatura de 25ºC, la bat debe ser capaz de suministrar una cantidad específica de corriente sin caiga el voltaje por debajo de 10,5 voltios.
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CARGA DE BATERÍAS Se distinguen los siguientes tipos de carga: carga normal, carga rápida y carga de conservación. Los aparatos de carga normal y los aparatos de carga rápida, se diferencia en la intensidad máxima de la corriente que pueden entregar y en la variación del valor de la intensidad de la corriente durante el proceso de carga. Cargadores de corriente constante Un cargador de corriente constante suministra una corriente constante o una cantidad You're Reading a Preview de corriente fija a la batería. La cantidad de carga recomendada es de 1 amperio por placa positiva por celda. Por ejemplo, una batería tiene Unlocksifull access with a free trial.5 placas positivas por celda, ésta deberá cargarse a 5 amperios. Muchas baterías que cargan lentamente con un cargador de corriente constante requerirán entre 5 y 6 amperios. Download With Free Trial Cargadores de voltaje constante Un cargador de voltaje constante suministra a la batería voltaje constante durante el período de carga, por ejemplo, 15 voltios para una batería de 12 voltios. Este cargador podrá cargar la batería a un amperaje más o menos alto cuando la batería está baja y luego, mientras la batería acumula carga, el amperaje tiende a desaparecer casi a cero, mientras la batería carga completamente. Los cargadores de voltaje continuo son más comunes que los cargadores de corriente constante. Sign up to vote on this title Figura 27
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Electricidad y Electrónica del
CUESTIONARIO
EJERCICIOS
1.- ¿En que principios se basa el funcionamiento del acumulador?
1.- Se dispone de tres baterías cuyas características individuales son las siguientes: 2 baterías de 6 V /40 Ah. 1 baterías de 12 V /40 Ah. Y se desea establecer el conexionado de mismas, para obtener unas característica resultantes de 12 V/80 Ah.
2.- Elementos que conforman un acumulador de plomo. 3.- ¿Cómo se comprueban los acumuladores en aplicaciones automotrices? 4.- ¿Qué ocurre cuando se sobrecarga una batería? 5.- ¿Qué diferencia hay entre el electrolito empleado en los acumuladores de plomo y el empleado en los alcalinos, en cuanto a su participación en las reacciones químicas?
2.- Una batería de 6V con una capacidad 84e Ah se tiene que descargar en 20 hor ¿De cuantos amperios ha de ser el consumidor que se le conecte?
3.- Una batería cuya tensión eficaz en bornes es de 13,2V, con una resistencia interna media de 0.04 ohmios, se carga durante 15 horas a un régimen de 4 amperios y se descarga a un régimen de amperios durante 10 horas, calcular: You're Reading a Preview 6.- ¿Cómo se determina cuando están a).- el rendimiento del acumulador. cargadas o descargados los Unlock full access with b).-aLa freef.e.m. trial. al final de la descarga. acumuladores libres de mantenimiento? 4.-Free ¿Cuánto Download With Trial tiempo tardaría en descargar una batería de 120 Ah, con un rendimien del 80%, a un régimen de descarga de 1 Ah?
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ANOTACIONES: ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. ............................................................................................................................. You're Reading a Preview
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