Funcionamiento y Características Esenciales de las Baterías de Plomo-Ácido

Funcionamiento y Propiedades de las Baterías de Plomo-Ácido

Proceso de Carga y Descarga

Cuando la batería está cargada y un consumidor comienza a descargarla, se produce una reacción química en el electrolito. Este electrolito contiene agua destilada (aproximadamente 75%) y ácido sulfúrico (aproximadamente 25%), con una densidad típica de 1,28 g/cm³ en estado de carga completa. Esta reacción se denomina electrólisis y consiste en que la composición química del electrolito rompe las moléculas de ácido, liberando moléculas de hidrógeno y enlazándose a las placas de plomo.

Las placas positivas, que contienen peróxido de plomo, también rompen sus moléculas de oxígeno, las cuales se combinan con el hidrógeno del electrolito, creando agua. Esto genera el proceso de descarga. Cuando la batería está totalmente descargada, el contenido del electrolito es aproximadamente un 10% de ácido sulfúrico con una densidad de 1,12 g/cm³ y un 90% de agua destilada. Esta reacción provoca el paso de electrones, generando calor y electricidad, y creando sulfato de plomo en las placas positiva (+) y negativa (-).

En el proceso de carga ocurre completamente lo contrario. La reacción química revierte al punto inicial, devolviendo las moléculas de ácido sulfúrico al electrolito y restaurando el peróxido de plomo en la placa positiva (+) y el plomo esponjoso en la placa negativa (-). Este proceso implica el paso de electrones, generando calor y electricidad.

Características Clave de las Baterías

• Capacidad: Se mide en amperios-hora (Ah). Indica la cantidad de corriente (amperios) que puede suministrar en una hora o recibir en este intervalo de tiempo. La cantidad de energía (Ah) que puede almacenar depende de la superficie y el número de las placas. Se recomienda realizar cargas lentas para optimizar la vida útil.
• Tensión Nominal: Para sistemas de vehículos no híbridos, se utilizan comúnmente baterías de 12V. Si se necesita mayor tensión, se colocan baterías en serie.
• Tensión en Reposo: Valor de tensión de la batería cuando no está conectada a una carga o fuente de carga y el electrolito está a temperatura ambiente.
• Diferencia de Potencial o Tensión entre Bornes: Una batería ideal mantiene una diferencia de potencial constante entre sus dos terminales bajo carga.
• Resistencia Interna: Es la suma de las resistencias internas de cada celda (vaso) de la batería. Es la responsable de la caída de tensión de la batería cuando está sometida a una carga (consumo).
  • Es un indicador principal del estado de salud del acumulador y del electrolito.
  • Una batería cargada pero deteriorada presenta una resistencia interna más alta que otra en buen estado.
  • Si una celda (vaso) presenta problemas (ej. cortocircuito interno, sulfatación severa), afectará significativamente el rendimiento general de la batería, reduciendo su tensión total y capacidad.
• Tensión de Gasificación: Valor de tensión a partir del cual el electrolito comienza a descomponerse (electrólisis del agua), produciendo hidrógeno y oxígeno que son evacuados al exterior.
• Intensidad de Arranque (Corriente de Pico): Corriente máxima que puede suministrar la batería en un instante para accionar el motor de arranque, manteniendo la tensión por encima de un umbral mínimo (ej. 11V).
• Estado de Carga (SOC - State of Charge): Indicador que representa la cantidad de energía almacenada en la batería en relación con su capacidad total. Se determina considerando varios factores como la tensión en reposo y la densidad del electrolito.