Ingeniería de Baterías Industriales: Componentes, Química y Tipos de Acumuladores

Estructura Externa y Sellado del Contenedor

La Caja o Contenedor

El contenedor está preparado para que la acción de los ácidos, disolventes, aceites, etc., no le produzca degradación. En la parte superior de la caja se encuentran los tapones de cierre y, más abajo, la tapa de cierre de la batería.

Se utiliza un tapón de cierre o llenado para cada elemento, siendo la zona por donde se vierte el electrolito durante la fabricación. Los tapones están provistos de una válvula de seguridad para dar salida a los gases que se forman durante la carga.

La tapa de la batería no siempre forma parte integral del contenedor. Para asegurar la estanqueidad, el fabricante de baterías la termosuelda al contenedor. Ciertos fabricantes han optado por colocar una placa de tapones termosoldada a la caja, permaneciendo abiertas únicamente durante la fabricación.

Partes Fundamentales de una Batería

• Materia Activa

  Es el lugar donde se llevan a cabo las reacciones electroquímicas. Cuando se une con las rejillas, se obtiene lo que denominamos placas. La diferencia entre las placas positivas y negativas es que esta última es porosa.

• Placas

  Formadas por una rejilla de soporte y por materia activa. Cuando se juntan varias en paralelo, forman el electrodo.

• Rejilla

  Tiene la función de sostener la materia activa y de conducir la intensidad (corriente eléctrica).

• Separadores

  Tienen la misión de evitar el contacto entre placas para que no haya cortocircuitos. Para ello, deben ser eléctricamente aislantes, pero deben ser permeables al electrolito.

• Electrodo

  Es la unión del conjunto de placas y rejillas donde se genera la electricidad. A través del conector, se conecta en serie con otro electrodo de polaridad inversa para conseguir el voltaje adecuado.

Tipos de Batería según su Materia Activa

• Plomo-Calcio
• Níquel-Cadmio
• Hierro-Níquel

Baterías de Plomo y Calcio

Son las segundas más usadas después de las convencionales de plomo. Las baterías de calcio se diferencian de las baterías originales por emplear calcio en lugar de antimonio en las rejillas de las placas. Con esta modificación, se evita por completo el problema de gasificación del electrolito.

Ventajas

• Mayor longevidad (hasta 5 años).
• Libre de mantenimiento.
• Mayor área de electrolito por encima de las placas.
• Mayor intensidad en el arranque.

Desventajas

• Elevado precio inicial.
• No se pueden descargar del todo, ya que esto imposibilitaría a la batería el recibir corriente de carga.
• En almacenajes largos, el electrolito se estratifica y no puede ser utilizada inmediatamente.

El Electrolito: Composición y Propiedades

Para producir la reacción química de carga y descarga generada entre las placas se necesita un fluido. El fluido más común es el agua, pero es un mal conductor de la electricidad. Para mejorar las propiedades de conductividad, se le añade una solución ácida o alcalina. Se requiere que el agua sea sin calcio, por lo que se utiliza agua destilada.

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 con la carga. El electrolito puede ser líquido o absorbido en separadores de fibras de vidrio.

Parámetros de Densidad

La densidad ideal del electrolito está comprendida entre 1,28 y 1,29 g/cm³. Para obtener esta relación, debemos mezclar 2,7 partes de agua por cada 1 de ácido, considerando las siguientes densidades:

• Densidad del ácido sulfúrico: 1,835 g/cm³.
• Densidad del agua: 1 g/cm³.

El nivel de electrolito debe estar siempre por encima de las placas.