Magnitudes y Tipos de Baterías en Automoción: Funcionamiento y Características Técnicas

Magnitudes y Conceptos Técnicos Relacionados con la Batería

Factor de Carga de Corriente

La energía necesaria para cargar una batería es siempre mayor que la energía que se puede volver a extraer. Esta sobrecarga sirve para compensar las pérdidas internas durante el proceso químico.

Para cargar una batería al 100%, es necesaria una cantidad de carga del 105% al 110%. El valor (1,05 a 1,10) se define como el factor de carga de corriente.

Capacidad (Ah)

Es la cantidad de electricidad disponible en una batería y se mide en Amperios-hora (Ah). Esta magnitud depende directamente de:

• La temperatura de la batería.
• La corriente de descarga.

La capacidad extraíble desciende intensamente a medida que aumenta la magnitud de las corrientes de descarga y cuando desciende la temperatura del entorno.

Corriente de Prueba en Frío (A)

Representa la capacidad de arranque de la batería en frío. Se mide con una batería nueva, cargada al máximo y expuesta a -18 °C durante un lapso de tiempo definido según la norma correspondiente (DIN, EN, SAE, etc.).

Test de Capacidad según la Temperatura e Intensidad de Descarga

En el gráfico anterior se observa la capacidad disponible de una batería (12 V 100 Ah) en función de la temperatura y la corriente de descarga, referida a un tiempo de descarga de 20 horas y un 100% de estado de carga.

Capacidad Nominal K20

Es la capacidad de la batería indicada por el fabricante y expresada en amperios-hora. Una batería nueva, cargada al máximo, debe entregar a temperatura ambiente una corriente de magnitud K20 durante 20 horas. La tensión de la batería no debe caer por debajo de 10,5 V durante esta operación.

Ejemplo: Batería de 60 Ah
60 Ah / 20 h = 3 A
Una batería de 60 Ah debe entregar durante un mínimo de 20 horas una corriente de 3 A sin que su tensión descienda por debajo de los 10,5 V.

Tensión de la Celda

Es la diferencia de potencial que surge entre las placas positivas y negativas sumergidas en el electrolito. La tensión de las celdas no es una magnitud constante, ya que depende esencialmente del estado de carga.

La relación de dependencia entre la tensión de la celda y la temperatura es despreciablemente pequeña. No obstante, la tensión nominal de una celda es una magnitud constante de 2 V.

Tensión Nominal

Para baterías de vehículos, la tensión nominal de una celda viene definida por normativas. La tensión nominal de una batería resulta de la tensión nominal de cada una de sus celdas multiplicada por la cantidad de celdas. En vehículos estándar, la tensión es de 12 V, lo que significa que posee 6 celdas de 2 V cada una.

Tensión entre Bornes

La tensión entre bornes es la diferencia de potencial real que existe entre los dos terminales (positivo y negativo) de la batería.

Tensión de Gasificación

Es la tensión de carga por encima de la cual una batería empieza a gasificar de un modo manifiesto. La gasificación comienza a partir de una tensión entre bornes de 14,4 V (tensión de cada celda de 2,4 V). Esto provoca la producción de hidrógeno en grandes cantidades (gas detonante), lo que conlleva un grave PELIGRO DE EXPLOSIÓN.

Tensión en Reposo

La tensión en reposo es aquella que posee una batería desembornada, no sometida a carga ni descarga, después de haber alcanzado un valor de equilibrio químico.

Rotulaciones de la Batería

Tipos de Baterías

Baterías de Electrolito Líquido

El líquido de estas baterías se denomina electrolito. En las baterías de plomo, se utiliza ácido sulfúrico diluido en agua. En estado de carga máxima, el ácido equivale a un 38% y el resto es agua destilada.

• Ventajas: Buena relación precio/rendimiento, alta disponibilidad en el mercado y adecuadas para su ubicación en el vano motor.
• Desventajas: Requieren revisión periódica del nivel del líquido y no son a prueba de derrames.

Ojo Mágico: Es un indicador que informa sobre el estado de carga y el nivel de líquido:

• Verde: Buen estado (carga > 65%).
• Negro: Mal estado (carga < 65%), es necesario cargar la batería.
• Amarillo/Blanco: Nivel de líquido muy bajo, es necesario sustituir la batería.

Electrolito Fijado o VRLA

Para evitar daños por derrames, se emplea un electrolito fijado. Esto se logra solidificando el electrolito mediante diferentes métodos:

Batería de Gel

Agregando ácido silícico al ácido sulfúrico, el electrolito se solidifica transformándose en una masa gelatinosa.

Batería AGM (Absorbent Glass Mat)

El electrolito se fija usando un vellón de fibra de vidrio como material separador. Este inmoviliza el electrolito e impide que se derrame en caso de daños en la carcasa.

Características de las baterías VRLA (Gel/AGM):

• Ventajas: Sin mantenimiento, seguridad contra derrames, alta resistencia a ciclos de carga y reducida gasificación.
• Desventajas:
  • Si se cargan en exceso, el gas escapa formando un daño irreversible (por ello requieren limitadores de carga a 14,4 V).
  • Propiedades de arranque en frío inferiores a las de electrolito líquido.
  • Precio más elevado y menor disponibilidad.
  • Incapaces de trabajar a temperaturas muy altas, por lo que generalmente no son adecuadas para el vano motor.

Concepto de Doble Batería

Algunos vehículos modernos utilizan un sistema de dos baterías: una dedicada exclusivamente a la red de a bordo (confort y electrónica) y otra dedicada específicamente al arranque del motor.