Fonte: http://www.decibeleros.com.ve/foro/viewtopic.php?f=9&t=632
Hablemos de Baterias
por ATENCIO77 » Mié Mar 13, 2013 10:25 pm
He querido hacer una pequeña contribución al foro recopilando información sobre este tema que tantas preguntas nos da y tan pocas respuesta nos deja. Ya que el tema es amplio, no entraremos mucho en detalles o formalidades y solo se hará referencia a los 3 tipos de Baterías mas comunmente conocidas las cuales son PLOMO-ACIDO, GEL y AGM y a sus caracteristicas principales o si lo quieren ver de otra forma, a lo que nosotros los Decibeleros nos interesa. De manera tal que cuando se hable de Batería-Acumulador, quedará sobre entendido que nos estamos refiriendo a la "Batería" de nuestro vehículo, dado que en otros ámbitos pudiera referirse a "Baterías" que comúnmente conocemos como "Pilas (AA-AAA-Etc..)"
Antes que todo definamos algunos conceptos...
Bateria o Acumulador
La batería, técnicamente conocida como acumulador, es un dispositivo electroquímico que sirve para almacenar energía en forma química, para luego utilizarla como electricidad. Los vehículos utilizan esta energía para arrancar el motor y una vez que el vehículo está funcionando, el sistema de carga repone la energía utilizada en el arranque. Los accesorios eléctricos (luces, radio, aire acondicionado, etc.) también consumen energía y si el sistema de carga (Alternador, etc.) funciona adecuadamente, los accesorios recibirán la energía que requieren y la batería se mantendrá cargada, lista para el próximo arranque.
Celda
Unidad básica del acumulador constituida por un electrodo positivo y otro negativo, sus separadores y un electrolito común de ácido sulfúrico diluido dentro de un recipiente o caja.
Voltaje
El voltaje es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica con mayor o menor potencia. En este tema, se refiere a la tensión nominal que posee el acumulador. Por lo general se distribuye en 6 celdas o grupos de 2 Voltios cada una para un total de 12 Voltios, pero puede variar en carga completa desde 12,3 hasta 12.8 ( En Baterías de Plomo-Acido) y su nombre proviene de su descubridor el Físico Italiano Alessandro Volta.
Corriente Eléctrica
Llamamos corriente eléctrica a aquella magnitud física que nos indica la cantidad de electricidad que recorre un conductor, durante una unidad de tiempo determinada.
Corriente Continua o Corriente Directa
Por su lado, la corriente continua es un tipo de intensidad eléctrica que se caracteriza por no cambiar de sentido con el correr del tiempo. También conocida como corriente directa, la corriente continúa implicará el flujo constante e incesante de electrones a partir de un conductor eléctrico.
Amperio-Ampere (Amp)
El Ampere, también denominado Amperio, es la unidad de intensidad de corriente eléctrica constante, carga por unidad de tiempo que recorre un material, y su nombre proviene de su descubridor André-Marie Ampere, un Matemático y Físico Francés.
Amperios/Hora (Ah)
Unidad de capacidad que tiene una batería de entregar corriente por un tiempo determinado a una temperatura de 26 grados C y a un voltaje no menor de 10,5 V. En nuestro caso y el de la mayoría de las baterías, está calculado en base a 20 horas de descarga continua. Ejemplo: Una bateria de 100 Ah puede entregar 5 amp por 20 horas. ( amp x horas = Ah ).
Carga
Es el proceso mediante el cual se suministra una corriente eléctrica continua (DC) al acumulador, causando reacciones químicas que aumenta la energía almacenada en el acumulador. La cantidad de carga suministrada es medida por la integración de corriente y tiempo y es expresada en Ah.
Descarga
Es el proceso mediante el cual el acumulador genera corriente eléctrica continua (DC/CC) causada por una reacción química, reduciendo su energía potencial.
Capacidad de Reserva (min)
Indica el tiempo que puede soportar una batería de 12 voltios cuando se somete a una descarga de 25 Amperios a 80 °F (27 °C), sin que su voltaje final baje de 10,5 voltios.
Corriente de Arranque (CA (Cracking Amps))
Descarga en amperios que puede dar una batería a 0 °C durante 30 segundos y manteniendo un voltaje igual a 1,2 voltios por celda.
Corriente de Arranque en frio (CCA ( Cold Cracking Amps))
Es la corriente máxima que puede suministrar una batería a una temperatura de -18 °C (0 °F) durante 30 segundos, tiempo durante la cual el voltaje de cada una de las células ha de ser de 1,2 V. Aquí una foto de las especificaciones hasta ahora nombradas:
Ciclos
Un ciclo es una descarga y carga de una bateria a cualquier porcentaje de descarga. La cantidad de descarga de la bateria (en porcentaje) comparada a su capacidad cuando está llena, determinara la necesidad para una carga pequeña, moderada o carga profunda. A esto se le llama la profundidad de descarga de la bateria (DOD) y es medida en porcentaje. Por ejemplo, 40% DOD indica una bateria que ha sido descargada por un 40% de su capacidad total y tiene una carga remanente del 60%.
TIPOS DE CICLOS
Existen tres tipos primarios de ciclos de descarga de las baterias, pequeño, moderado y profundo. Estos terminos nos ayudaran para comprender el tipo de ciclo que las baterias requeriran. Para clarificar esto, veamos los tres ciclos. El ciclo pequeño ocurre cuando solo un pequeño porcentaje del total de la capacidad de la bateria es descargado. Siguiendo esa misma linea de pensamiento, los ciclos moderado y profundo (deep) es donde las baterias son descargadas a un mayor porcentaje del total de la capacidad de la bateria respectivamente.
CICLOS DE VIDA
Es dificil calcular los ciclos de vida de las baterias ya que dependen de muchos factores. Algunos de los factores son el mantenimiento, el porcentaje de descarga, temperatura de la bateria, cantidad de veces que se descarga, vibración, etc.
Uno de los factores mas importantes es la cantidad (en porcentaje) de descarga de la batería (DOD) por ciclo. Cuando la cantidad de DOD es incrementada por ciclo, resulta en una reducción del total de ciclos de la batería.
Si por ejemplo, una batería es descargada constantemente al 100% DOD (considerando que las otras variables son constantes) , el ciclo total de vida de la batería podría ser la mitad de una que es descargada solamente al 50%. Con esto, nos damos cuenta que para optimizar la duración de las baterías es recomendable no descargarlas mas del 50%. Recuerda que existen muchos otros factores que afectan la vida de las baterías. Si las baterías trabajan a temperaturas de 36 grados centigrados constantemente, los ciclos de vida se reducirían drásticamente.
Las Baterías poseen diversas características que las diferencian, y van desde su tamaño pasando por su aplicación hasta los materiales de fabricación. Pero en torno a esto y a los que nos concierne en relación al car audio, hagamos la siguientes preguntas:
¿Cuáles son los tipos de Baterías según sus materiales de fabricación y tecnología?
Baterías de Plomo-Acido
Denominadas así por sus dos principales materiales de fabricación: Electrodos de plomo y Ácido Sulfúrico diluido el cual actúa como electrolito. Los acumuladores o baterías de plomo-acido son un tipo de batería muy común en vehículos convencionales. Suelen proporcionar una tensión de 6 V, 12 V u otro múltiplo de 2, ya que la tensión que suministra cada celda (Grupo) es de 2 V. Pueden suministrar unas intensidades de corriente relativamente grandes, lo que las hacen ideales para los motores de arranque.
Baterías de Gel
Las baterías GEL son baterías plomo-ácido selladas, donde el electrolito no es líquido sino gelíficado. En su fabricación se agrega al electrolito un compuesto de silicona, lo que provoca que el líquido se vuelva una masa sólida como gelatina. Si esta batería se rompe, no hay posibilidad de derrame de líquido. Con eso, hay menos evaporación y un aumento de la vida útil, garantizando un número mucho mayor de ciclos de cargas y descargas.
Baterías AGM
Las baterías AGM son una nueva generación de baterías selladas tipo plomo-ácido, desarrolladas en la década de 80 para uso en la aviación militar, donde la confiabilidad y el rendimiento son fundamentales. AGM es la abreviación de Absortion Glass Mat (Fibra de vidrio con gran capacidad de absorción). En su fabricación se usan separadores a base de fibra de vidrio absorbente en donde el ácido se absorbe mejor y más rápido por placas de plomo de la batería, ya que la delgada manta de fibra de vidrio inmoviliza el ácido entre ellos. Al ensamblar la batería y agregar el electrolito líquido, este es absorbido por el fibra AGM que actúa como una esponja.
Estas baterías tienen una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología.
¿Cuales son los tipos de Baterías según su aplicación o uso?
Baterías de Arranque
Entregan grandes cantidades de corriente en poco tiempo para poner en funcionamiento el motor y el sistema de carga. Utilizadas en vehículos, maquinaria pesada, embarcaciones y motos. Pueden ser baterías ventiladas o selladas. En este grupo entran las baterias de plomo ácido convencionales y las de la conocida marca OPTIMA de color rojo.
Baterías Estacionarias (stand-by)
Actúan como fuentes de energía de respaldo para sistemas y equipos cuando ocurren fallas en el sistema de energía tradicional. Utilizadas en centrales telefónicas, sistemas de telecomunicaciones, sistemas de alumbrado de emergencia, computadores, sistemas de Alimentación Ininterrumpida (UPS (Uninterruptible Power Supply)) , sistemas de emergencia y seguridad, sistemas de generación de energía, entre otros.
Como ya sabemos, este tipo de baterias conocidas como "UPS/POWER SAFE/ ETC" se han vuelto muy "populares" en los setups de muchos aficionados al CarAudio. Y digo "populares" por que es necesario acotar que si bien cumplen con la función en cuestión, no son diseñadas para este uso. Por otra parte, el crecimiento de los adeptos al CarAudio en Venezuela ha creado una alta demanda de estas baterias de uso INDUSTRIAL, y ha hecho que se cree un mercado del cual se puede cuestionar su procedencia. Las baterías de este grupo son de tipo AGM.
Baterías de Tracción-Ciclo profundo (Deep Cycle)
Proporcionan energía durante largos períodos de tiempo. Una vez consumida toda la carga, éstas son recargadas. Utilizadas en montacargas, vehículos eléctricos de golf, entre otros. Este tipo de baterias por lo general son de tipo AGM.
Habiendo dicho todo lo anterior, hagamos las siguiente preguntas:
¿Cuáles serían las características a considerar antes de comprar una batería?
Si el sistema eléctrico de nuestro vehículo tiene capacidad suficiente para soportar el consumo de nuestro Setup, pues una bateria convencional sería suficiente. Pero por lógica simple, la primera característica a considerar será la capacidad de Amperes/hora, pero cuidado! Una batería de 50 Ah no va a entregar 50 amp cada hora sino 50 amp en un lapso de 20 horas osea 2.5 amp/h!. Por lo general esta característica viene en baterías de GEL y AGM de ciclo profundo (DEEP CYCLE), mas no en las de plomo ácido convencionales que no están diseñadas para cargas y descargas continuas. Es importante tener en cuenta que en el caso de las baterías OPTIMA, los colores diferencian su uso por ejem: Las rojas son exclusivas para arranque, de las amarillas existen 2 grupos, las de GEL solo para arranque (envase gris oscuro) y las de AGM de ciclo profundo al igual que las azules que son de uso marítimo. Las de ciclo profundo van a estar diferenciadas por el color gris claro de su envase.
¿Cómo saber si necesito una o mas baterías de respaldo en mi sistema?
Por lo general y en lo posible, se recomienda el uso de baterias de ciclo profundo de respaldo ademas de principal ya que las convencionales tienden a deteriorarse muy rápido con el uso constante de un Setup.
¿Cómo calcular el consumo de mi Setup en un tiempo determinado?
Calcular el consumo se un Setup determinado es algo complicado, ya que existen muchos factores que influyen en el comportamiento final del mismo. Estos factores pueden ir desde el tipo de cable, los tipos de conexiones, lo "real" de las especificaciones de los componentes instalados y cualquier cantidad de cosas que se puedan imaginar.
Antes que todo definamos algunos conceptos...
Bateria o Acumulador
La batería, técnicamente conocida como acumulador, es un dispositivo electroquímico que sirve para almacenar energía en forma química, para luego utilizarla como electricidad. Los vehículos utilizan esta energía para arrancar el motor y una vez que el vehículo está funcionando, el sistema de carga repone la energía utilizada en el arranque. Los accesorios eléctricos (luces, radio, aire acondicionado, etc.) también consumen energía y si el sistema de carga (Alternador, etc.) funciona adecuadamente, los accesorios recibirán la energía que requieren y la batería se mantendrá cargada, lista para el próximo arranque.
Celda
Unidad básica del acumulador constituida por un electrodo positivo y otro negativo, sus separadores y un electrolito común de ácido sulfúrico diluido dentro de un recipiente o caja.
Voltaje
El voltaje es la magnitud física que, en un circuito eléctrico, impulsa a los electrones a lo largo de un conductor. Es decir, conduce la energía eléctrica con mayor o menor potencia. En este tema, se refiere a la tensión nominal que posee el acumulador. Por lo general se distribuye en 6 celdas o grupos de 2 Voltios cada una para un total de 12 Voltios, pero puede variar en carga completa desde 12,3 hasta 12.8 ( En Baterías de Plomo-Acido) y su nombre proviene de su descubridor el Físico Italiano Alessandro Volta.
Corriente Eléctrica
Llamamos corriente eléctrica a aquella magnitud física que nos indica la cantidad de electricidad que recorre un conductor, durante una unidad de tiempo determinada.
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Corriente Continua o Corriente Directa
Por su lado, la corriente continua es un tipo de intensidad eléctrica que se caracteriza por no cambiar de sentido con el correr del tiempo. También conocida como corriente directa, la corriente continúa implicará el flujo constante e incesante de electrones a partir de un conductor eléctrico.
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Amperio-Ampere (Amp)
El Ampere, también denominado Amperio, es la unidad de intensidad de corriente eléctrica constante, carga por unidad de tiempo que recorre un material, y su nombre proviene de su descubridor André-Marie Ampere, un Matemático y Físico Francés.
Amperios/Hora (Ah)
Unidad de capacidad que tiene una batería de entregar corriente por un tiempo determinado a una temperatura de 26 grados C y a un voltaje no menor de 10,5 V. En nuestro caso y el de la mayoría de las baterías, está calculado en base a 20 horas de descarga continua. Ejemplo: Una bateria de 100 Ah puede entregar 5 amp por 20 horas. ( amp x horas = Ah ).
Carga
Es el proceso mediante el cual se suministra una corriente eléctrica continua (DC) al acumulador, causando reacciones químicas que aumenta la energía almacenada en el acumulador. La cantidad de carga suministrada es medida por la integración de corriente y tiempo y es expresada en Ah.
Descarga
Es el proceso mediante el cual el acumulador genera corriente eléctrica continua (DC/CC) causada por una reacción química, reduciendo su energía potencial.
Capacidad de Reserva (min)
Indica el tiempo que puede soportar una batería de 12 voltios cuando se somete a una descarga de 25 Amperios a 80 °F (27 °C), sin que su voltaje final baje de 10,5 voltios.
Corriente de Arranque (CA (Cracking Amps))
Descarga en amperios que puede dar una batería a 0 °C durante 30 segundos y manteniendo un voltaje igual a 1,2 voltios por celda.
Corriente de Arranque en frio (CCA ( Cold Cracking Amps))
Es la corriente máxima que puede suministrar una batería a una temperatura de -18 °C (0 °F) durante 30 segundos, tiempo durante la cual el voltaje de cada una de las células ha de ser de 1,2 V. Aquí una foto de las especificaciones hasta ahora nombradas:
Ciclos
Un ciclo es una descarga y carga de una bateria a cualquier porcentaje de descarga. La cantidad de descarga de la bateria (en porcentaje) comparada a su capacidad cuando está llena, determinara la necesidad para una carga pequeña, moderada o carga profunda. A esto se le llama la profundidad de descarga de la bateria (DOD) y es medida en porcentaje. Por ejemplo, 40% DOD indica una bateria que ha sido descargada por un 40% de su capacidad total y tiene una carga remanente del 60%.
TIPOS DE CICLOS
Existen tres tipos primarios de ciclos de descarga de las baterias, pequeño, moderado y profundo. Estos terminos nos ayudaran para comprender el tipo de ciclo que las baterias requeriran. Para clarificar esto, veamos los tres ciclos. El ciclo pequeño ocurre cuando solo un pequeño porcentaje del total de la capacidad de la bateria es descargado. Siguiendo esa misma linea de pensamiento, los ciclos moderado y profundo (deep) es donde las baterias son descargadas a un mayor porcentaje del total de la capacidad de la bateria respectivamente.
CICLOS DE VIDA
Es dificil calcular los ciclos de vida de las baterias ya que dependen de muchos factores. Algunos de los factores son el mantenimiento, el porcentaje de descarga, temperatura de la bateria, cantidad de veces que se descarga, vibración, etc.
Uno de los factores mas importantes es la cantidad (en porcentaje) de descarga de la batería (DOD) por ciclo. Cuando la cantidad de DOD es incrementada por ciclo, resulta en una reducción del total de ciclos de la batería.
Si por ejemplo, una batería es descargada constantemente al 100% DOD (considerando que las otras variables son constantes) , el ciclo total de vida de la batería podría ser la mitad de una que es descargada solamente al 50%. Con esto, nos damos cuenta que para optimizar la duración de las baterías es recomendable no descargarlas mas del 50%. Recuerda que existen muchos otros factores que afectan la vida de las baterías. Si las baterías trabajan a temperaturas de 36 grados centigrados constantemente, los ciclos de vida se reducirían drásticamente.
Las Baterías poseen diversas características que las diferencian, y van desde su tamaño pasando por su aplicación hasta los materiales de fabricación. Pero en torno a esto y a los que nos concierne en relación al car audio, hagamos la siguientes preguntas:
¿Cuáles son los tipos de Baterías según sus materiales de fabricación y tecnología?
Baterías de Plomo-Acido
Denominadas así por sus dos principales materiales de fabricación: Electrodos de plomo y Ácido Sulfúrico diluido el cual actúa como electrolito. Los acumuladores o baterías de plomo-acido son un tipo de batería muy común en vehículos convencionales. Suelen proporcionar una tensión de 6 V, 12 V u otro múltiplo de 2, ya que la tensión que suministra cada celda (Grupo) es de 2 V. Pueden suministrar unas intensidades de corriente relativamente grandes, lo que las hacen ideales para los motores de arranque.
Baterías de Gel
Las baterías GEL son baterías plomo-ácido selladas, donde el electrolito no es líquido sino gelíficado. En su fabricación se agrega al electrolito un compuesto de silicona, lo que provoca que el líquido se vuelva una masa sólida como gelatina. Si esta batería se rompe, no hay posibilidad de derrame de líquido. Con eso, hay menos evaporación y un aumento de la vida útil, garantizando un número mucho mayor de ciclos de cargas y descargas.
Baterías AGM
Las baterías AGM son una nueva generación de baterías selladas tipo plomo-ácido, desarrolladas en la década de 80 para uso en la aviación militar, donde la confiabilidad y el rendimiento son fundamentales. AGM es la abreviación de Absortion Glass Mat (Fibra de vidrio con gran capacidad de absorción). En su fabricación se usan separadores a base de fibra de vidrio absorbente en donde el ácido se absorbe mejor y más rápido por placas de plomo de la batería, ya que la delgada manta de fibra de vidrio inmoviliza el ácido entre ellos. Al ensamblar la batería y agregar el electrolito líquido, este es absorbido por el fibra AGM que actúa como una esponja.
Estas baterías tienen una resistencia eléctrica interna muy baja. Esto, combinado con la migración más rápida de ácido permite que las baterías AGM entreguen y absorban tasas más altas de corriente eléctrica que otras baterías selladas durante su carga y descarga. Además, las baterías con tecnología AGM se pueden cargar a una tensión normal, como cualquier otra batería plomo-ácido, no es necesario volver a calibrar los sistemas ya instalados o comprar cargadores especiales para ese tipo de tecnología.
¿Cuales son los tipos de Baterías según su aplicación o uso?
Baterías de Arranque
Entregan grandes cantidades de corriente en poco tiempo para poner en funcionamiento el motor y el sistema de carga. Utilizadas en vehículos, maquinaria pesada, embarcaciones y motos. Pueden ser baterías ventiladas o selladas. En este grupo entran las baterias de plomo ácido convencionales y las de la conocida marca OPTIMA de color rojo.
Baterías Estacionarias (stand-by)
Actúan como fuentes de energía de respaldo para sistemas y equipos cuando ocurren fallas en el sistema de energía tradicional. Utilizadas en centrales telefónicas, sistemas de telecomunicaciones, sistemas de alumbrado de emergencia, computadores, sistemas de Alimentación Ininterrumpida (UPS (Uninterruptible Power Supply)) , sistemas de emergencia y seguridad, sistemas de generación de energía, entre otros.
Como ya sabemos, este tipo de baterias conocidas como "UPS/POWER SAFE/ ETC" se han vuelto muy "populares" en los setups de muchos aficionados al CarAudio. Y digo "populares" por que es necesario acotar que si bien cumplen con la función en cuestión, no son diseñadas para este uso. Por otra parte, el crecimiento de los adeptos al CarAudio en Venezuela ha creado una alta demanda de estas baterias de uso INDUSTRIAL, y ha hecho que se cree un mercado del cual se puede cuestionar su procedencia. Las baterías de este grupo son de tipo AGM.
Baterías de Tracción-Ciclo profundo (Deep Cycle)
Proporcionan energía durante largos períodos de tiempo. Una vez consumida toda la carga, éstas son recargadas. Utilizadas en montacargas, vehículos eléctricos de golf, entre otros. Este tipo de baterias por lo general son de tipo AGM.
Habiendo dicho todo lo anterior, hagamos las siguiente preguntas:
¿Cuáles serían las características a considerar antes de comprar una batería?
Si el sistema eléctrico de nuestro vehículo tiene capacidad suficiente para soportar el consumo de nuestro Setup, pues una bateria convencional sería suficiente. Pero por lógica simple, la primera característica a considerar será la capacidad de Amperes/hora, pero cuidado! Una batería de 50 Ah no va a entregar 50 amp cada hora sino 50 amp en un lapso de 20 horas osea 2.5 amp/h!. Por lo general esta característica viene en baterías de GEL y AGM de ciclo profundo (DEEP CYCLE), mas no en las de plomo ácido convencionales que no están diseñadas para cargas y descargas continuas. Es importante tener en cuenta que en el caso de las baterías OPTIMA, los colores diferencian su uso por ejem: Las rojas son exclusivas para arranque, de las amarillas existen 2 grupos, las de GEL solo para arranque (envase gris oscuro) y las de AGM de ciclo profundo al igual que las azules que son de uso marítimo. Las de ciclo profundo van a estar diferenciadas por el color gris claro de su envase.
¿Cómo saber si necesito una o mas baterías de respaldo en mi sistema?
Por lo general y en lo posible, se recomienda el uso de baterias de ciclo profundo de respaldo ademas de principal ya que las convencionales tienden a deteriorarse muy rápido con el uso constante de un Setup.
¿Cómo calcular el consumo de mi Setup en un tiempo determinado?
Calcular el consumo se un Setup determinado es algo complicado, ya que existen muchos factores que influyen en el comportamiento final del mismo. Estos factores pueden ir desde el tipo de cable, los tipos de conexiones, lo "real" de las especificaciones de los componentes instalados y cualquier cantidad de cosas que se puedan imaginar.
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