Principios de Operación y Parámetros Clave de Acumuladores de Plomo-Ácido

Reacción de Oxidación-Reducción en Acumuladores de Plomo-Ácido

Inicialmente, la batería se almacena inactiva (batería de reserva). En el momento de la instalación, se le añade el electrólito proporcionado por el fabricante y se activa según el manual de usuario y los parámetros de carga correspondientes. La energía química almacenada se incrementa debido a la polarización suministrada eléctricamente, lo que permite que los elementos polarizados estén en condiciones de suministrar energía o, a la inversa, recibirla.

Durante la carga, la corriente vence la fuerza electromotriz (FEM) interna de polarización, lo que aumenta la energía química del electrólito y hace que el elemento funcione como receptor. Durante la carga, se recupera la composición química inicial del electrólito y el agua se descompone por electrólisis en gases de hidrógeno y oxígeno, lo que provoca la ebullición del líquido. Es importante señalar que el ácido sulfúrico (H₂SO₄) que se genera es de mayor densidad que el resultante de la descarga. Así, al principio del proceso de carga, el ácido sulfúrico se deposita en el fondo de la cuba. Solo cuando se produce una abundante formación de gases, se genera la agitación del electrólito que homogeneiza su densidad. La variación de la densidad del electrólito durante la descarga es lineal, mientras que durante la carga sigue una curva exponencial.

Durante la descarga, en ambos electrodos, una parte del plomo (Pb) y del peróxido de plomo (PbO₂) se transforma en sulfato de plomo (PbSO₄). Mientras tanto, en el electrólito, se produce una menor concentración de ácido sulfúrico (H₂SO₄), ya que este se consume. Además, se forma agua en el electrodo positivo, razón por la cual la densidad del electrólito disminuye durante la descarga.

Parámetros Clave de un Acumulador

En las instalaciones solares fotovoltaicas (ISFTV), especialmente en las aisladas, la fiabilidad y eficiencia de los circuitos de utilización de la instalación eléctrica final dependen en gran medida del sistema de almacenamiento o acumulación de la energía eléctrica. De hecho, este es el gran desafío de la electricidad, ya que, como se aprende en Electrotecnia, los electrones no pueden almacenarse en cantidades industriales.

En el contexto de este documento, las baterías estacionarias tipo OPzS se caracterizan por las siguientes magnitudes:

• Tensión
• Capacidad
• Potencia
• Energía
• Vida útil según régimen de descarga

Tensión

Dependiendo de si consideramos un solo elemento en un vaso o celda individual, varios elementos conectados en serie dentro de un monobloque, y el estado de funcionamiento del acumulador, podemos distinguir los siguientes tipos de tensión:

1. Potencial de electrodo
2. Tensión en vacío
3. Tensión de flotación
4. Tensión de carga
5. Tensión nominal
6. Tensión final de corte

Capacidad

La capacidad de una celda es la cantidad total de electricidad transferida a través de la interfaz metal-electrólito en la reacción electroquímica, definida en culombios por la Ley de Faraday. Representa la intensidad de corriente que la batería es capaz de suministrar durante un tiempo determinado.

En la práctica, la capacidad se interpreta como la cantidad de electricidad que puede obtenerse durante una descarga completa de un acumulador plenamente cargado, y se mide en amperios-hora (Ah) para un tiempo de descarga específico. Actualmente, se fabrican baterías de acumuladores monobloque con capacidades que varían desde decenas hasta varios miles de Ah, dependiendo del fabricante y del tipo constructivo.

La aplicación a la que se destinará la batería es crucial, ya que el grado de exigencia, por ejemplo, en baterías de arranque es muy diferente a las prestaciones requeridas para una batería en ISFTV.