Fundamentos Técnicos de la Batería de Plomo-Ácido: Componentes, Química y Tipos (AGM y Gel)

Funciones Esenciales de la Batería de Plomo-Ácido

La batería de un vehículo cumple varias funciones críticas dentro del sistema eléctrico:

• Suministrar la corriente necesaria para el motor de arranque.
• Alimentar los accesorios eléctricos del automóvil cuando el motor está parado.
• Suministrar corriente eléctrica adicional cuando la capacidad del alternador es insuficiente.
• Actuar como un filtro, atenuando los picos de tensión generados por el sistema eléctrico.

Estructura y Componentes Internos de la Batería

Una batería está compuesta por varios elementos clave que permiten las reacciones electroquímicas necesarias para el almacenamiento y suministro de energía.

Materia Activa

Es el material donde se llevan a cabo las reacciones electroquímicas que generan la fuerza electromotriz (f.e.m.) de la batería.

Placas

Cada placa está formada por una rejilla de soporte y por materia activa. Cuando se unen varias placas en paralelo, forman lo que denominamos electrodos.

Rejillas (Grillas)

Las rejillas tienen la función de sostener la materia activa y de conducir la corriente eléctrica. Deben poseer una elevada resistencia mecánica y química, ya que están en continuo contacto con el electrolito.

Separadores

Su misión es evitar el contacto directo entre las placas, previniendo cortocircuitos. Para ello, deben ser eléctricamente aislantes, pero a la vez deben ser permeables al electrolito para permitir el flujo iónico.

Electrodos

Es la unión del conjunto de placas y rejillas, siendo el lugar físico donde se genera la electricidad mediante la reacción química.

El Electrolito: Composición y Densidad

El electrolito es una mezcla de agua destilada y ácido sulfúrico que baña las placas en el interior de los vasos. La densidad del electrolito varía directamente con el estado de carga de la batería.

El electrolito puede presentarse en estado líquido o absorbido en separadores de fibras de vidrio (como en las baterías AGM).

La densidad ideal del electrolito está comprendida entre 1,28 y 1,29 g/cm³. Para obtener esta relación, se debe mezclar aproximadamente 2,7 partes de agua por cada 1 parte de ácido, considerando que el ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad de 1,835 g/cm³ y el agua de 1 g/cm³.

Tipos de Baterías Selladas (VRLA)

Las baterías selladas reguladas por válvula (VRLA) incluyen las tecnologías de Gel y AGM, que ofrecen ventajas de seguridad y mantenimiento respecto a las baterías de plomo-ácido líquido tradicionales.

Baterías de Gel

La batería de Gel funciona bajo el mismo principio electroquímico que una batería de plomo-ácido convencional. Realiza la misma reacción química de carga y descarga, y sus componentes internos son similares a los de las baterías de electrolito líquido de plomo-calcio.

Diferencia Fundamental

La principal diferencia radica en que, en lugar de tener el electrolito en forma líquida, este se encuentra en forma de gel. Esto permite que la batería pueda montarse en cualquier posición y en cualquier lugar, ya que no derrama ácido como las baterías de plomo-ácido líquido.

• Se les agrega un compuesto de silicona al electrolito, lo que convierte el líquido en una masa sólida gelatinosa.
• Utilizan separadores de plástico microporoso.
• Generalmente, ofrecen una mayor duración de vida y un mayor número de ciclos de descarga profunda que las baterías AGM.

Baterías AGM (Absorbed Glass Mat)

Las baterías AGM funcionan con el mismo principio químico que las de Gel y las de plomo-ácido líquido.

El electrolito se mantiene fijado a las placas de plomo-calcio gracias a una malla de fibra de vidrio altamente absorbente.

Características Técnicas

• El electrolito (ácido sulfúrico y agua destilada) está absorbido por una malla de fibra de vidrio colocada entre las placas.
• Las placas están formadas por aleaciones de plomo y calcio.

Estructura Interna

• Placas de mayor tamaño.
• Separadores de fibra de vidrio.
• Carcasa estanca y sellada.
• El ácido de la batería está ligado a la fibra de vidrio, no escurre libremente.

Parámetros y Características Eléctricas de las Baterías

Capacidad (Ah)

La capacidad de una batería se expresa en Amperios Hora (Ah) e indica la cantidad de amperios que puede suministrar en una hora, o la cantidad de corriente que puede recibir en ese mismo intervalo de tiempo.

Fuerza Electromotriz y Tensiones

La fuerza de una batería se define por varios valores de tensión:

• Tensión Nominal: Viene determinada por el número de vasos o celdas que componen la batería (generalmente 2V por celda).
• Tensión en Reposo: Valor que se toma para determinar el estado de carga de la batería cuando no está conectada a ninguna carga o fuente de alimentación.
• Diferencia de Potencial o Tensión entre Bornes: La tensión medida durante la operación (carga o descarga).
• Tensión de Gasificación: El voltaje al que comienza la electrólisis del agua en el electrolito, liberando hidrógeno y oxígeno.

Intensidad de Arranque (CCA)

Este parámetro proporciona una indicación de la potencia máxima que la batería puede suministrar en un corto periodo de tiempo, crucial para el encendido del motor.

Estado de Carga (SOC)

Es la unión de muchos factores (tensión en reposo, densidad del electrolito, temperatura) que inciden directamente sobre la energía disponible en la batería.

Resistencia Interna

Es la suma de las resistencias internas de cada elemento o celda de la batería. Una resistencia interna alta indica un deterioro o un bajo estado de carga, afectando la capacidad de entregar alta corriente.