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Perdida prematura de capacidad de una bateria

Todas las baterías de plomo ácido generan energía gracias a una serie de reacciones químicas que se llevan a cabo dentro de la misma, como toda reacción química, esta debe de llevarse a cabo bajo ciertas condiciones para obtener los máximos beneficios. Todas las baterías independientemente de la construcción, diseño y tecnología utilizada envejecen y eventualmente llegarán al final de su vida (o fallaran). Cada descarga realizada afecta la longevidad de las baterías (hasta cierto grado). La temperatura tiene un impacto directo sobre la longevidad y desempeño de las baterías, en bajas temperaturas su capacidad se ve reducida y en altas temperaturas su vida se ve reducida.

 
A continuación se mencionan algunas de las causas principales de la pérdida prematura de capacidad o envejecimiento prematuro.
 

SOBRE-DESCARGA

A mayor profundidad de descarga menor vida útil de la batería. Esto se debe principalmente a la disminución de material activo disponible; una vez que se excede el límite (aproximadamente en el 80% de la descarga), el proceso de envejecimiento por desprendimiento de material activo se acelera desproporcionadamente.  A pesar de que la mayoría de las baterías se recuperan de una descarga profunda, la vida útil de la batería se verá afectada. El dejar una batería descargada es otro factor que contribuye al envejecimiento prematuro de la misma ya que esto ocasionará una sulfatación de sus placas, disminuyendo así la cantidad de material activo disponible. Sin embargo, mantener una batería cargada sin ser utilizada también puede acortar la vida de la batería por oxidación del polo positivo, especialmente rápido en zonas con alta humedad.

Recomendaciones:

• Evite sobre descargar sus baterías, consulte la ficha técnica de su proveedor durante la selección de su batería y no exceda los límites recomendados en la misma.
• Considere una pérdida de energía por conexiones durante el diseño de su banco de baterías para mejores resultados.
• Recargue sus baterías inmediatamente después de ser utilizadas. • No deje baterías descargadas o parcialmente descargadas en almacenamiento.
• Consideré la utilización de un sistema de monitoreo de baterías (BMS) que le permita optimizar el diseño y vida útil de su banco de baterías.
 
 
 

RECARGAS RÁPIDAS E INCOMPLETAS EN APLICACIONES CICLICAS

A mayor tensión y corriente inicial de recarga menor tiempo de recarga. Esto es verdad, sin embargo en consecuencia la vida útil de nuestra batería puede verse afectada si no tenemos los cuidados necesarios.
Las baterías de plomo acido AGM pueden absorber gran cantidad de energía rápidamente hasta aproximadamente el 80% de su capacidad total, después de este limite la absorción es muy lenta, lo cual en repetidas ocasiones nos lleva a realizar recargas incompletas.
 
Por ejemplo: El utilizar un “golf Caddy” todos los días con recargas rápidas de 6 horas o menos a una batería que ha sido descargada hasta un 60% de su capacidad total después de la primer recarga la batería ha sido recargada solo hasta un 98% de su capacidad total el primer dia, el segundo día solo será recargada hasta un 98% del 98% de su capacidad total, es decir, 0.98 x 0.98CAh = 96%; este ciclo continúa hasta que aparentemente la batería no suministra la capacidad inicial esperada, Además cada ciclo de recarga se hace más difícil ya que la resistencia interna aumenta en cada ciclo y al igual que en una descarga profunda esto genera calor, acelerando así el envejecimiento de la batería.
 
Además de la sulfatación en las placas existen otras dos consecuencias de las recargas incompletas
 
  • Estratificación del electrolito Específicamente en baterías de AGM, como regla básica, uno no debería extender el estado parcial de carga más allá de 30 ciclos y muchos menos en caso de descargas profundas.
  • Desequilibrio en los elementos/celdas Las celdas de una batería no son nunca idénticas. Algunas tienen una ligera capacidad por debajo de las otras. Además algunas tienen una superior eficiencia de carga. Cuando una batería entra en un ciclo pero no se carga por completo, las celdas más débiles tienden a retrasar a las más fuertes. Para cargar al completo todas las celdas, la batería ha de ser ecualizada (es decir, las celdas más fuertes han de ser sobrecargadas). El esequilibrio aumentará más rápido en caso de descargas muy profundas o con un alto nivel de carga.

Recomendaciones :

  • Utilice un cargador diseñado para aplicaciones cíclicas que conste de 3 etapas (Fase de recarga rápida – Fase de homogeneización – Fase de flotación).
  • Verifique que su cargador no exceda o esté por debajo de los límites de tensión e intensidad marcados por el fabricante de la batería.
  • Para prevenir un desequilibrio excesivo la batería debe ser recargada al completo al menos cada 30 ó 60 ciclos.
 
 
 

RECARGA INSUFICIENTE

Tal y como hemos explicado anteriormente, la sulfatación ocurre cuando la batería se deja completamente descargada. También ocurrirá cuando la batería está parcialmente descargada. Esto está normalmente relacionado con la selección del cargador y/o los parámetros de recarga, por ejemplo: Una batería cuya aplicación es en flotación y se ha seleccionado 13.30Volts por bloque para su recarga muy probablemente nunca llegue a recargarse al 100% aun después de un largo periodo de tiempo recargándose. Una batería cuyo cargador no tiene un sistema de compensación de tensión de acuerdo a la temperatura, muy probablemente no podrá recargar ese banco de baterías durante el invierno, ocasionando una sulfatación muy difícil de remover.
 
Utilizar parámetros de recarga para aplicaciones en flotación cuando el uso del banco de baterías es en realidad cíclico (lugares con mala calidad en el suministro de energía de la red), estará realizando solo recargas parciales ya que no tendrá el tiempo suficiente para recargarse.
 

Recomendaciones :

  •  Utilice un cargador para aplicaciones en flotación de al menos dos fases (fase de recarga rápida –Fase de flotación).
  • Si la aplicación es en flotación pero la demanda de energía del banco de baterías es muy alta, utilice baterías de aplicaciones cíclicas y/o establezca los parámetros de recarga de acuerdo a aplicaciones cíclicas.
  •  Verifique que su cargador no exceda o esté por debajo de los límites de tensión e intensidad marcados por el fabricante de la batería. 
  •  Utilice un cargador que se capaz de compensar la tensión de recarga de acuerdo a la temperatura.
  •  En general un buen cargador o un cargador bien dimensionado deberá recargar las baterías alrededor del 105% de la capacidad total extraída de la batería.
 
 
 

SOBRECARGAS

Como consecuencia de lo anteriormente dicho, cargar demasiado una batería es la tercera causa de reducción de vida útil de una batería. Una sobrecarga da como resultado una excesiva generación de gases y como consecuencia pérdida de agua. Dado que las baterías VRLA son selladas, no es posible reponer el agua perdida en forma de gas. Una causa frecuente de carga excesiva es la carencia de un sistema de compensación de
tensión por variación en la temperatura en la batería. La temperatura de la batería se incrementará ya sea por:
 
  • Medio ambiente en el que está instalada.
  • Alta tensión o corriente de recarga.
  • Incremento en la resistencia interna por sulfatación de placas.
 
La consecuencia de una sobrecarga normalmente conlleva a un fenómeno conocido como “Thermal runaway” (o golpe de calor), esta es una condición en la cual la temperatura de la batería aumenta rápidamente dando como resultado un sobrecalentamiento extremo en la misma. Esta condición ocurre solamente cuando la batería está situada en un lugar o zona caliente y/o cuando los parámetros de tensión de recarga se han establecido muy altos.
 
A medida que la batería acepta corriente, su temperatura interna incrementa. El incremento de temperatura reduce la resistencia interna de la batería, causando entonces que la batería acepte más corriente. Esta corriente extra calentara aún más la batería, y así sucesivamente, causando entonces que la temperatura se dispare de golpe. El nivel máximo se alcanza eventualmente cuando el electrolito llega a punto de ebullición, pero cuando esto sucede la temperatura puede incluso alcanzar el punto derretir el plástico del contenedor, y en raras ocasiones generar flama.

Recomendaciones :

  •  Utilice un cargador para aplicaciones en flotación de al menos dos fases (fase de recarga rápida –Fase de flotación).
  •  Verifique que los parámetros establecidos cumplan con los límites marcados por el proveedor.
  •  Verifique que su cargador no exceda o esté por debajo de los límites de tensión e intensidad marcados por el fabricante de la batería.• Utilice un cargador que se capaz de compensar la tensión de recarga de acuerdo a la temperatura.
  •  Evite colocar las baterías en áreas con potencial generación de calor.
 
 
 

TEMPERATURA

Como todo proceso químico una temperatura media de trabajo alta desemboca en un envejecimiento acelerado debido a que el proceso de descomposición química de la batería se acelera con la temperatura. La temperatura de una batería puede variar enormemente por varias razones: - Rápida descarga y, por extensión, rápidos golpes de calor en la carga. - Ubicación de la batería; un cuarto de motores o generadores por ejemplo puede llegar a más de 45ºC. - Alta tensión y/o corrientes de recarga.
 
Como todo proceso químico una temperatura media de trabajo alta desemboca en un envejecimiento acelerado debido a que el proceso de descomposición química de la batería se acelera con la temperatura. Normalmente, un fabricante de baterías específica la vida útil de las mismas a 20 o 25 ºC. Esta vida útil se reduce en un 50% por cada 10ºC de aumento.
 
Para terminar cabe decir que la temperatura juega un papel importante en la carga de las baterías. El voltaje de gaseo y, consecuentemente, la óptima absorción y el voltaje de flotación son inversamente proporcionales a la temperatura. Esto significa que, si no contamos con un cargador capaz de comenzar la tensión de acuerdo a la temperatura, una batería a baja temperatura ambiente será insuficientemente cargada y una batería a alta
temperatura ambiente será sobrecargada.
 

Recomendaciones :

  •  Evite los rayos solares directos sobre las baterías para evitar incrementos en su temperatura.
  •  Evite colocar las baterías en áreas con potencial generación de calor tales como cuartos de máquinas o sin ventilación.
  •  Utilice un cargador que se capaz de compensar la tensión de recarga de acuerdo a la temperatura.
 
 
 
Departamento Técnico
LivEN Battery.
 


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