Baaterias Industriales

7/23/2019 Baaterias Industriales

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CURSO: Ingeniería eléctrica aplicada a la Ingeniería de Minas

1

INDICE

CONTENIDO PAG

INTRODUCCION 03MARCO TEORICO 04

ELECTROLITO 04

Placas, electrodos, rejillas 04

Monobloque 05

Tapa 05

Separadores 06Carcasa 06

Conectores 06

BATERIAS 07

Batería de electrolito absorbido 07

Batería de uso estacionario 07

Batería para uso en tracción eléctrica 08SELECCIÓN Y TAMAÑO DE UNA BATERIA INDUSTRIAL 09

TIPOS DE BATERIAS 09

BATERIA DE PLOMO ACIDO 10

Tipos de falla de las batería plomo acido 11

Tipos de falla de las baterías de plomo – acido 12

BATERIAS DE NIQUEL – CADMIO 13Tipos de falla de las baterías de níquel cadmio 14

OTROS TIPOS DE BATERIAS INDUSTRIALES 15

baterías de cristal 15

baterías de litio 16

MONTAJE Y CONEXIONES DE LAS BATERÍAS 16

Conexión en paralelo 16 Conexión en serie 17




2

DATOS PARA SELEECIONAR Y DIMENSIONAR

UNA BATERIA INDUSTRIAL 17

MANEJO DE BATERÍAS EN SERVICIO 18

1. VIDA ÚTIL 182. ALMACENAMIENTO 18

3. FUNCIONAMIENTO 19

4. MANTENIMIENTO 20

RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD PARA

EL MANEJO DE LA BATERÍA 21

EJERCICIO DE APLICACIÓN 23

TABLA 22 25

GLOSARIO 26

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 31




3

INTRODUCCION

Una batería o acumulador eléctrico es un dispositivo electroquímico que permite

almacenar energía en forma química mediante el proceso de carga, y liberarla

como energía eléctrica, durante la descarga, mediante reacciones químicas

reversibles cuando se conecta con un circuito de consumo externo. Todas las

baterías son similares en su construcción y están formadas por un número de

celdas compuestas de electrodos positivos y negativos, separadores y de

electrolito. El tamaño, el diseño interno y los materiales utilizados controlan la

cantidad de energía disponible de cada celda.

El tipo de acumulador más usado en la actualidad, dado su bajo costo, es la

batería de plomo ácido. En ella, los dos electrodos están hechos de plomo y el

electrolito es una solución de agua destilada y ácido sulfúrico.

Las baterías de plomo ácido usadas corresponden a baterías que no son

susceptibles de recarga o que no son utilizables a consecuencia de rotura, corte,

desgaste o cualquier otro motivo. Estas baterías contienen componentes

potencialmente contaminantes, lo cual hace necesario establecer medidas para

su manejo adecuado una vez que termine su vida útil.




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MARCO TEORICO

ELECTROLITO

PLACAS O ELECTRODOS y REJILLAS




5

MONOBLOQUE:

TAPA:




6

SEPARADORES

Los separadores son elementos de material microporoso que se colocan entre

las placas de polaridad opuesta para evitar un corto circuito. Entre los materiales

utilizados en los separadores tipo hoja se encuentran los celulósicos, los de fibra

de vidrio y los de PVC. Los materiales utilizados en los separadores tipo sobre

son poliméricos siendo el más utilizado el PE.

CARCASA

Es fabricada generalmente de PP y en algunos casos de ebonita (caucho

endurecido); en algunas baterías estacionarias se utiliza el estireno acrilonitrilo

(SAN) que es transparente y permite ver el nivel del electrolito. En el fondo de la

carcasa o caja hay un espacio vacío que actúa como cámara colectora de

materia activa que se desprende de las placas.

CONECTORES

Piezas destinadas a conectar eléctricamente los elementos internos de una

batería; están hechos con aleaciones de plomo-antimonio o plomocobre.

BATERIA




7

Las baterías para aplicaciones estacionarias pueden ser de cualquier tecnología.

No obstante, en el caso de optarse por electrolito líquido, se recomienda que las

rejillas sean con aleación de plomo-calcio para que la reposición de agua

destilada sea poco frecuente. Las placas pueden ser tanto planas comotubulares. Sin embargo, dado que el uso estacionario supone una baja

frecuencia de descarga, las baterías de placas planas son las más convenientes

por un tema de costo. Y la combinación ideal sería placas planas y electrolito

absorbido dado que el costo es bajo y el mantenimiento muy reducido.

BATERIA DE ELECTROLITO ABSORBIDO

En primer lugar, comencemos diciendo que su principio de funcionamiento es

idéntico al de una batería de electrolito líquido. La diferencia es que el

volumen de electrolito es solo el necesario para el cumplimiento de la reacción

química interna, y se haya absorbido en el separador que aísla a una placa

positiva de una negativa. Esta absorción del electrolito en el separador permite

que la batería se instale en cualquier posición, sin que por ello se produzcan

derrames (a veces, también se las denomina como baterías de electrolito

inmovilizado).

BATERIA DE USO ESTACIONARIO

Una batería para uso estacionario es la que se mantiene permanentemente

cargada mediante un rectificador auto-regulado. Este rectificador puede,

también, alimentar a un consumo, como en el caso de las centrales telefónicas,

o a otro equipo de conversión de energía, como en el caso de las UPS (el equipo

en cuestión es el inversor que alimenta al consumo). En los sistemas de

iluminación de emergencia, en cambio, el rectificador solo alimenta a la batería.

En cualquier caso, lo importante es que la batería se descarga con muy poca




8

frecuencia y el rectificador debe recargarla, luego de una descarga, y mantenerla

perfectamente cargada, compensando la auto-descarga interna.

BATERÍA PARA USO EN TRACCIÓN ELÉCTRICAEs una batería que ha sido diseñada para soportar un alto ciclado, es decir, una

gran secuencia de descargas seguidas de las correspondientes recargas. Una

batería para uso estacionario tendrá conectado un cargador (que, a su vez

estará conectado a la red pública alterna), por lo cual su descarga será muy

baja.

En cambio, una batería que alimenta un vehículo eléctrico, como un auto-

elevador eléctrico, todos los días tendrá un ciclo de descarga mientras la

máquina se encuentra trabajando, a lo que seguirá una carga durante el tiempo

en que el operador descansa.




9

SELECCIÓN Y TAMAÑO DE UNA BATERIA INDUSTRIAL

Las baterías se usan para asegurar que el equipo eléctrico crítico siempre esté

encendido. Hay tantos lugares donde se usan baterías – es casi imposible

enumerarlos todos. Algunas aplicaciones para baterías incluyen: Estaciones y subestaciones generadoras de electricidad para la protección

y el control de conmutadores y relés

Sistemas de telefonía para el soporte de servicios telefónicos,

especialmente servicios de emergencia

Aplicaciones industriales para protección y control

Copias de seguridad en computadoras, especialmente datos e informaciónfinanciera

Sistemas de información empresarial “menos críticos”

Sin baterías de reserva los hospitales tendrían que cerrar sus puertas

hasta que se restablezca la energía. Pero aun así, hay pacientes

conectados a sistemas de mantenimiento de vida que requieren una

potencia eléctrica absoluta del 100%.

TIPOS DE BATERIA

Hay muchos tipos de tecnología de baterías principales y subtipos:

Plomo-ácido

Inundada (húmeda): plomo-calcio, plomo-antimonio

Plomo-ácido regulada por válvula (VRLA), VRLA (sellado):

plomo-calcio, plomo-antimonio-selenio

AGM

Gel

Placa plana

Placa tubular

Níquel-cadmio




10

Inundada

Sellada

Placa de bolsillo

Placa planaBATERIAS DE PLOMO – ACIDO

La reacción química básica de plomo-ácido en un electrolito de ácido sulfúrico,

donde el sulfato del ácido es parte de la reacción, es:

PbO2 + Pb + 2H2SO4 PbSO4 + 2H2 + 1/2 O2

El ácido se reduce durante la descarga y se regenera durante la recarga.

Durante la descarga y la carga de flotación (porque la carga de flotación

contrarresta la auto-carga) se forman hidrógeno y oxígeno. En baterías

inundadas se escapan y hay que añadir agua periódicamente. En baterías VRLAselladas los gases de hidrógeno y oxígeno se combinan para formar agua.




11

Adicionalmente, en las baterías VRLA el ácido queda inmovilizado por AGM o en

un gel. La mata es parecida al aislante de fibra de vidrio que se usa en las

casas. Atrapa el hidrógeno y oxígeno formados durante la descarga y les permite

migrar y reaccionar para que vuelvan a formar agua. Por esta razón VRLA nuncanecesita añadir agua como las baterías inundadas (húmedas, ventiladas) de

plomo-ácido.

TIPOS DE FALLA DE LAS BATERIA PLOMO ACIDO (INUNDADA)

Corrosión de la rejilla positiva

Sedimento incrustado (pulido)

Corrosión del conductor superior

Sulfatación de la placa

Cortos duros (pedazos de pasta)

Cada tipo de batería tiene varios tipos de fallo, algunos más relevantes que

otros. En baterías de plomo-ácido inundadas los tipos de fallo predominantes

están enumerados arriba.

Algunos se manifiestan debido al uso, como los sedimentos debidos a excesivos

ciclos. Otros ocurren de manera natural, como el crecimiento de rejillas positivas

(oxidación). Es simplemente una cuestión de tiempo hasta que la batería falle. El

mantenimiento y las condiciones medioambientales pueden incrementar o

disminuir los riesgos de fallos de baterías prematuros.

La corrosión de rejillas positivas es el tipo de fallo de baterías de plomo-ácido

inundadas esperado. Las rejillas son aleaciones (plomo-calcio, plomo-antimonio,

plomoantimonio- selenio) que se convierten en óxido en el transcurso del tiempo.




12

Como el óxido es un cristal más grande que la aleación de plomo metal, la placa

crece.

Este crecimiento ha sido bien caracterizado y se tiene en cuenta a la hora de

diseñar baterías. En muchas hojas de datos sobre baterías hay unaespecificación para el aclarado al fondo del vaso para permitir que la placa

crezca de acuerdo con su vida útil, por ejemplo de 20 años.

TIPOS DE FALLA DE LAS BATERIAS DE PLOMO – ACIDO (VRLA)

Secado (pérdida de compresión)

Sulfatación de places (ver arriba)

Cortos suaves y duros

Fuga del terminal

Escape termal

Corrosión de rejillas positivas

El secado es un fenómeno que ocurre debido al exceso de calor (cuando no hay

ventilación apropiada), sobrecargando, lo que puede causar temperaturas

internas elevadas, temperaturas de ambiente altas, etc. A temperaturas internas

elevadas las celdas selladas se descargarán a través del PRV. Cuando se

descarga suficiente electrolito, la mata ya no está en contacto con las placas, así

que incrementa la impedancia interna y se reduce la capacidad de la batería.

En algunos casos, el PRV se puede quitar y se puede añadir agua destilada

(pero solo en los peores casos y por empresas de servicios autorizadas, ya que

quitar el PRV puede hacer inválida la garantía). Este tipo de fallo se detecta

fácilmente a través de la impedancia y es uno de los tipos de fallos más

comunes en baterías VRLA.




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BATERIAS DE NIQUEL – CADMIO

La química de níquel-cadmio es similar a la de plomo-ácido en algunos

aspectos, en cuanto a que hay dos metales distintos en un electrolito. Lareacción básica en un electrolito de hidróxido potásico (alcalino) es:

2 NiOOH + Cd +2 H2O Ni (OH)2 + Cd (OH)2

Sin embargo, en las baterías de níquel-cadmio el hidróxido potásico (KOH) no

entra en la reacción como el ácido sulfúrico que entra en la reacción de las

baterías de plomoácido.

La construcción es similar a las de plomo-ácido en cuanto a que hay placas

positivas y negativas alternadas sumergidas en un electrolito. No muy

frecuentes, pero sí disponibles, son las baterías de níquel-cadmio selladas.




14

TIPOS DE FALLAS EN UNA BATERIA DE NIQUEL CADMIO

Las baterías NiCd parecen ser más robustas que las de plomo-ácido. Son más

caras para comprar, pero su coste de propiedad es similar al de las baterías de

plomoácido, especialmente si se tiene en cuenta el coste de mantenimiento en laecuación. Además, los riesgos de fallos catastróficos son considerablemente

menores que para VRLA.Los tipos de fallo de NiCd son mucho más limitados

que los de plomo-ácido. Algunos de los tipos más importantes son:

Pérdida gradual de la capacidad

Carbonatación

Efectos de flotación

Ciclos

Envenenamiento por hierro de las placas positivas

La pérdida gradual de la capacidad ocurre a causa del desgaste normal. Es

irreversible, pero no es catastrófica, como el crecimiento de rejilla en plomo-

ácido.

La carbonatación es gradual y reversible. La carbonatación es causada por la

absorción del dióxido de carbono en el aire al electrolito de hidróxido de potasio,

por eso es un proceso gradual.

Sin un mantenimiento adecuado, la carbonatación puede causar que no se

soporte la carga, lo cual puede ser catastrófico para el equipo. Se puede hacer

reversible cambiando el electrolito.

Los efectos de flotación son la pérdida de capacidad debido a largos periodos de

flotación sin ciclos. Esto también puede causar fallos catastróficos en la carga

soportada. Sin embargo, esto se puede evitar con el mantenimiento de rutina.

Los efectos de flotación son reversibles descargando la batería a cero una o dos

veces.




15

Las baterías NiCd tienen placas más gruesas y no son apropiadas para

aplicaciones de ciclo. Las baterías de corta duración generalmente tienen placas

más finas para descargar más rápido gracias a una superficie más amplia.

Placas más finas significa más placas para un determinado tamaño de vaso y

capacidad y una superficie más amplia.

Las placas más gruesas (en el mismo tamaño de vaso) tienen menos superficie.

El envenenamiento por hierro es causado por la corrosión de las placas y es

irreversible.

OTROS TIPOS DE BATERIAS INDUSTRIALES

BATERÍAS DE CRISTAL

Las baterías de cristal también son más grandes que las baterías de plomo

ácido, están cubiertas por una carcasa de plástico transparente muy dura que

deja ver el interior de la batería y los bornes no suelen ser de plomo.




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BATERIAS DE LITIO

Las baterías de litio son en general de pequeño tamaño, no tienen bornes y el

electrolito que contienen no es líquido.

MONTAJE Y CONEXIONES DE LAS BATERÍAS

La conexión interna de las baterías es en serie, es decir, se conecta la terminal

negativa de una celda con la terminal positiva de la siguiente y así

sucesivamente para entregar un voltaje total de 12v

CONEXIÓN EN PARALELO

Voltaje total = al voltaje de cada una de las baterías

Capacidad eléctrica total (Ah) = a la suma de las capacidades eléctricas de

las baterías conectadas

Cuando se hace este tipo de conexión, se conecta la terminal positiva de

una batería a la terminal positiva de la siguiente. Para el proceso de carga

o recarga el número de baterías que se pueden conectar, depende de la

capacidad de corriente del cargador




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CONEXIÓN EN SERIE

Voltaje total = la suma de los voltajes de cada una de las baterías

conectadas Capacidad eléctrica (Ah) = a la capacidad eléctrica de cada

una de las baterías conectadasEn serie cada una de las baterías conectadas recibirá la corriente total que

sale del cargador; la cantidad total de baterías que pueden ser conectadas

depende de la proporción de voltaje de la máquina cargadora

Baterías de diferente capacidad pueden ser cargadas en serie, pero

inicialmente se debe usar la proporción y tiempo de carga para la batería

de menor capacidad e ir incrementando cada vez que la batería es de

mayor capacidad

DATOS PARA SELEECIONAR Y DIMENSIONAR UNA BATERIA INDUSTRIAL

En primer lugar, comencemos por aclarar qué entendemos por estos conceptos.

Seleccionar la batería industrial de plomo-ácido a utilizar en una aplicación

implica elegir: el tipo de placa (plana, tubular) y la construcción (electrolito

líquido). Dimensionar una batería industrial de plomo-ácido a utilizar implica

determinar: número de celdas y capacidad de las mismas.

Para seleccionar una batería industrial se debe conocer:

La aplicación (estacionaria o ciclado)

Ubicación física (espacio disponible, acceso al lugar)

Condiciones ambientales (temperatura, ventilación)

Mantenimiento disponible (personal capacitado, distancia)

Condiciones para la recarga.

Para dimensionar una batería industrial se debe conocer:

Tensión nominal y los límites de tensión admisible por parte del equipo o

sistema a alimentar (por ejemplo, 48VDC +/- 10%)




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Corriente o potencia de descarga

Duración de la misma

Temperatura promedio del lugar.

MANEJO DE BATERÍAS EN SERVICIO

Con el tiempo, todas las baterías pierden la capacidad de acumular carga, ya

que con cada descarga se pierde algo del material activo. Sin embargo, la vida

útil de las mismas puede ser prolongada si se las mantiene cargadas, no se

sobrecargan ni descargan en exceso, permanecen en un lugar que no sufre

temperaturas extremas, no son sometidas a cortocircuitos, y se reemplaza, sicorresponde, el agua destilada que pierden.

5. VIDA ÚTIL

La vida útil de una batería en servicio corresponde al período de tiempo o

al número de ciclos de carga/descarga que la batería puede soportar hasta

que su capacidad sea insuficiente para cubrir las necesidades para las que

fue diseñada.Se considera que una batería llega al fin de su vida útil cuando no puede

entregar el 80% de su capacidad nominal19.

La vida de una batería varía considerablemente en función de factores

tales como la composición de las placas; modo de empleo de la misma y

profundidad de las descargas, y mantenimiento. Una batería de automóvil

puede durar hasta seis años, no obstante, en la práctica sólo el 30% deltotal llega a ese límite; el 70% restante debe ser reemplazado luego de 6 a

48 meses de uso.

6. ALMACENAMIENTO

Las baterías deben almacenarse en posición vertical, en un lugar ventilado,

seco y libre de polvo, lejos de fuentes de calor tales como estufas, hornos

o radiadores. La temperatura es el factor que más influye en el proceso deautodescarga de una batería.




19

Las baterías se deben cargar completamente antes de almacenarlas para

prevenir la sulfatación debido a la autodescarga y extender su vida útil. Las

baterías cargadas secas pueden mantener su carga hasta dos años y sólo

deben activarse cuando estén listas para ser puestas en servicio. Por otrolado, el tiempo de almacenaje que permite una batería de libre

mantenimiento será mayor que el de las baterías de bajo mantenimiento.

7. FUNCIONAMIENTO

Las baterías deben recargarse inmediatamente después de su utilización.

Si sedejan descargadas, se disminuye la vida útil.Cuando una batería está

completamente cargada, si continúa recibiendo una corriente de intensidadelevada, se producirá un exceso de gases que escapará del electrolito

produciendo un intenso burbujeo o gasificación.

El fenómeno es perjudicial no sólo porque se producirá una fuerte

corrosión en las rejillas positivas sino también porque la pérdida de agua

hará que el nivel de electrolito descienda dejando parte de las placas sin

recubrir, con el consiguiente riesgo de cortocircuito debido al resecamientoy desprendimiento de la materia activa.

Por último, la gasificación excesiva arrastrará parte del electrolito, el que

será expulsado a través de los tapones de respiración.Si bien el proceso

de carga de una batería deberá minimizar la gasificación, ésta si tiene un

efecto positivo y es que evita la estratificación que se produce debido a los

continuos ciclos de carga y descarga y que deriva finalmente en que elácido tiende a concentrarse en el fondo de la batería, disminuyendo su

capacidad. Nunca se deberá cargar una batería abierta sin antes

comprobar que las placasestén cubiertas totalmente con electrolito;

siempre se deben verificar los nivelesde líquido, antes y después de

cargar. Por otro lado, sobrellenar con agua puede causar que el electrolito

se diluya.




20

El proceso de descarga también tiene un límite pasado el cual la batería se

deteriorará de forma importante. Si la condición de descarga profunda dura

mucho tiempo, la batería podría dañarse irreversiblemente debido a la

formación de cristales duros de mayor tamaño de sulfato de plomo que yano pueden descomponerse en plomo o dióxido de plomo. Este efecto es lo

que se conoce como sulfatación de la batería. El 80-85% de las fallas en

las baterías de plomo ácido convencionales están relacionadas con este

fenómeno.

8. MANTENIMIENTOLas rutinas de mantenimiento para las baterías varían ampliamente

dependiendo del tipo de batería y su uso. Una batería estacionaria de una

subestación de transformación no requerirá mantenimiento por varios

meses; por el contrario una batería de tracción de una grúa horquilla para

una establecimiento industrial deberá tener un mantenimiento frecuente.

Para tener las baterías a su máxima capacidad durante toda su vida útil,éstas requieren de un mantenimiento continuo que comprende mediciones

de voltaje densidad y temperatura, y pruebas de descarga, realizadas

según las frecuencias recomendadas por proveedores o fabricantes.

Cuando se realicen tales verificaciones se deberá además:

Comprobar que no hay daños en la caja o fugas de electrolito. Las

baterías deberán mantenerse limpias y secas. Si hay electrolito,

se deberá limpiar con una solución de bicarbonato de sodio.

Limpiar y mantener ajustadas las conexiones de los cables. Los

terminales deberán mantenerse libre de corrosión. De existir, los

terminales se podrán limpiar con la solución de bicarbonato de

sodio seguido por agua limpia y luego por un trapo seco.

De resultar necesario, y si corresponde (las baterías VRLA no

necesitan la reposición de agua), se deberá ajustar el nivel del




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electrolito utilizando agua desmineralizada o destilada (el agua

potable tiene impurezas que contribuyen al envejecimiento de la

batería). Bajo condiciones difíciles, alta temperatura ambiente por

ejemplo, el nivel del electrolito deberá comprobarse con tantafrecuencia como resulte necesario.

RECOMENDACIONES DE SEGURIDAD PARA EL MANEJO DE LA BATERÍA

Las baterías producen gases inflamables. Nunca fume o acerque fuentes

de calor. No produzca chispas eléctricas.

Si la batería es de electrolito líquido, efectúe su traslado con extremo

cuidado para que no se derrame el electrolito ácido.

Una batería siempre debe levantarse tomándola de la base; evite siempre

hacerlo de los bornes: podría dañar el sellado de los mismos.

Si se derrama electrolito ácido en la ropa o en el cuerpo, lave

inmediatamente con abundante agua durante no menos de 15 minutos; si

hubiera salpicaduras en los ojos, no los cierre y lávelos con agua durante

el tiempo ya mencionado; recurra a un médico o servicio oftalmológico lo

antes que sea posible. Cuando el derrame sea más importante, y

encontremos electrolito en el piso, se debe tener en cuenta que la

composición de este (en peso) es de, aproximadamente un 45% de ácido

sulfúrico concentrado.

Entonces, recordemos que jamás se debe arrojar agua sobre un ácido. O

sea, seamos absolutamente claros: no arrojar agua sobre el derrame. Lo

que se debe hacer con un derrame de ácido, como ocurre con otros

productos químicos, es absorberlo, para luego descartar el material

absorbente impregnado en un cesto o bolsa para residuos peligrosos (en

otras palabras, no se debe descartar con la basura domiciliaria). Una vez

absorbido el derrame, cualquier traza o mancha de electrolito que quede




22

en el piso y pueda tener un efecto residual, puede neutralizarse limpiando

mediante una solución de bicarbonato de sodio (125g por litro de agua)

seguida de un enjuague final con agua.

Al conectar las terminales de un cargador externo a la batería, poner elcable (rojo) positivo al borne positivo y el cable (negro) negativo al borne

negativo. Si la batería aún está conectada a algún equipo, previamente,

desconecte el borne negativo.

Recuerde que una batería es un equipo eléctricamente activo (o “vivo”).

Trátelo con el mismo respeto y cuidado con el que manipula los equipos

conectados a la red de corriente alterna. Además cuide que la tapa o

cubierta superior esté limpia y no deje elementos metálicos sobre la

misma. Utilice herramientas aisladas con termocontraible (o cinta aisladora

en el peor caso), quítese los anillos y relojes de malla metálica al trabajar.

Asegúrese que, al instalar la batería, la polaridad de las terminales sea la

correcta; de lo contrario, podría dañar el equipo a alimentar.

Las baterías contienen plomo en su interior. Por lo tanto, cuando la capacidad es

mayor a 50Ah, su peso pasa a ser considerable. Recuerde que no es su

espalda, sino sus piernas y rodillas, las que deben realizar el esfuerzo más

importante cuando levante una batería del piso. Siempre que pueda, y

obligatoriamente cuando el peso exceda de 30 Kg, recurra a la ayuda de otra

persona y al empleo de elementos de izaje.




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EJERCICIO DE APL ICACIÓN

Elegir el ti po de batería a uti l izar para arrancar u n g enerador de emergenc ia

accio nado po r moto r diésel en una planta indu stri al. El moto r de arranquetiene una potencia estim ada de 10hp a 24v. Se desea mantener el cos to d ela batería tan bajo como s ea pos ib le. ¿Cuánto tiempo p odría la bateríaelegida abastecer una carga de 4800w de alumbrado de emergencia a 24v?

PASO 01: CALCULO DE LA CORRIENTE DEL MOTOR DE ARRANQUE:El motor de arranque tiene una potencia neta de 10hp.Conversión a Wats.

kW W hp

W hp 46.77460

74610

.Calculamos la corriente:

E

P I

dónde:I = Flujo o intensidad de corrienteP = potenciaE = Tension del circuito

Reemplazando datos en la fórmula:

A I 3118.31024

7460

PASO 02: ELEGIR EL TIPO DE BATERIA A USAR

La tabla 22 consigna las principales características, ventajas e inconvenientes delas baterías industriales recargables. El estudio de esta tabulación indica quetanto una batería de plomo acido plomo como de níquel cadmio serianadecuadas para esta aplicación. Ambos tipos de baterías tienen un campo detensión apropiado.

PASO 03: CALCULO DEL NUMERO DE CELDASCuando una batería se está descargando, la tensión en sus terminalesdisminuye. Para determinar el número de celdas requeridas, dividimos latensión total necesaria por la tensión durante la descarga.DATOS: según tabla 22.Tensión de descarga de Batería acido-plomo: 2.1 a 1.46v




24

Promedio: v78.12

46.11.2

N° celdas= celdasV

V

celdac

t 1446.13

78.1

24

/

Tensión de descarga de Batería níquel cadmio: 1.3 a 0.75v

Promedio: v03.12

75.03.1

N° celdas= celdasV

V

celdac

t 243.23

03.1

24

/

PASO 04: COTEJAR LOS PRECIOS RELATIVOS

La tabla 22 muestra que la batería de plomo acido posee el costo inicial másbajo de todas las baterías consignadas. Una batería de níquel cadmio, deacuerdo con la tabla 2, cuesta de dos a tres veces más que una batería deplomo acido del mismo régimen de amperios – hora. Como ambas batería debentener el mismo régimen, la batería de níquel cadmio costara el doble que labatería de plomo acido, por tal motivo para mantener el previo tan bajo como seaposible, deberá optarse por una batería de plomo acido.

PASO 05: CALCULAR EL TIEMPO DE OPERACIÓN DE LA BATERIALa batería debe suministrar 311 A durante el ciclo de arranque. Una batería deplomo acido de 300A-h, (es decir una batería capaz de suministrar 300A duranteuna hora) sería el adecuado:DATOS:Carga de alumbrado de emergencia de 4800W.Voltaje: E= 24v

Formula: A E

P

I 20024

4800

Con una batería de 300A, el tiempo de operación en horas seria:

horas A

h AT 5,1

200

300.




25




26

GLOSARIOAmperio (amp, a)

Unidad de medida de flujo de electrones o energía a través de un circuito.

Amperio hora (Amp-hr, Ah)

Es la unidad de medida de la capacidad eléctrica de almacenamiento de la batería;

obtenido de la multiplicación de la corriente o energía dada en amperios por el tiempo

en horas de descarga. Ejemplo: una batería entrega 5 amperios por 20 horas, decimos

que esta batería tiene 100 Ah de capacidad.

Capacidad

Es la habilidad de una batería completamente cargada para entregar una cantidad

específica de electricidad (Ah) en una proporción dada (Amp), sobre un periodo definido

de tiempo. La capacidad de una batería depende de un cierto número de factores como:

Peso del material activo -a mayor área de placas y número de éstas; mayor capacidad-

Adhesión de la pasta a la rejilla

Referencia, diseño de la rejilla

Dimensiones de las placas

Espaciado entre las placas

Diseño y calidad de los separadores

Gravedad específica y cantidad de electrolito

Mezcla o aleación de la rejilla

Voltaje límite final

Proporción de la descarga

Temperatura

Resistencia interna y externa

Historia de la vida, y edad de la batería




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Celda

Es la unidad básica, productora de corriente electroquímica en una batería, consistente

en un juego de placas positivas y placas negativas, electrolito, separadores, caja, y

tapadera; hay seis celdas en una batería de 12 voltios.

Circuito

Una corriente eléctrica en la trayectoria o curso definido por los conductores (cables).

Un circuito cerrado tiene una trayectoria completa, un circuito abierto tiene una

trayectoria o curso discontínuo, o lo que es lo mismo, roto.

Circuito en serie

Es un circuito en el cual hay solamente una trayectoria o curso para el flujo de

electrones. Las baterías dispuestas en serie están conectadas de la terminal positiva de

la primera batería a la terminal negativa de la segunda; de la terminal positiva de la

segunda a la terminal negativa de la tercera, así sucesivamente. Si dos baterías de 12

voltios, con una capacidad de 50 Ah cada una, son conectadas en serie, el voltaje de la

serie es igual a 24 voltios, esto es la suma de sus voltajes, y la cantidad de amperios hora

(Ah) de la combinación sigue siendo 50, es decir que sus capacidades no se suman.

Circuito paralelo

Es un circuito en el cual hay dos o más cursos o trayectorias para el flujo de la corriente

o energía. En una disposicion de baterías del mismo voltaje y capacidad, tendrá cada

una de las terminales positivas conectadas al mismo conductor (cable) y todas las

terminales negativas, conectadas a un mismo conductor; si dos baterías de 12 voltios, y

50 Ah de capacidad son conectadas paralelamente, el voltaje resultante es 12 voltios,

pero la capacidad resultante es igual a la suma de cada una de las capacidades

individuales de las baterías instaladas en paralelo

. Índice de arranque en frío

Es el número de amperios que una batería puede entregar a 0 ºF (-17,8 ºC) por 30

segundos y mantener al menos, un voltaje de 1,2 voltios por celda ácido –

plomo.Corrosión




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Es la acción del electrolito en un material metálico, por ejemplo si se vierte acido

sulfúrico sobre hierro, resultan productos de corrosión como el óxido. Las terminales de

la batería están a veces expuestas a corrosión.

Corriente

Es la cantidad de flujo de electricidad, o el movimiento de cantidad de electrones a

través de un conductor; se puede comparar con el flujo de un chorro de agua. Su unidad

de medida es el amperio.

Corriente alterna

Es una corriente que varia periódicamente en magnitud y dirección. La batería no

entrega corriente alterna (AC).

Corriente directa

Es una corriente eléctrica que fluye en un circuito eléctrico, solamente en una dirección.

Una batería entrega corriente directa (DC) y debe ser cargada con corriente directa

aplicada en dirección opuesta a la de descarga.

Ciclos

En una batería una descarga -mas una recarga- es equivalente a un ciclo.

Descarga

Cuando una batería esta entregando corriente se dice que está descargando.

Caída – descenso de voltaje

Es la diferencia neta en la potencia eléctrica (voltaje) cuando se mide a través de una

resistencia (Ohms) o impedimento. Su relación con la corriente es descrita en la ley de

Ohm.

Electrolito

En una batería de ácido – plomo, el electrolito es una combinación de agua y ácido

sulfúrico.

Corto circuito

Se describe generalmente como una condición que sin desearlo corta o altera el paso oflujo de electricidad normal.




29

Densidad

Fuerza o porcentaje de ácido sulfúrico en el electrolito. Se mide según la densidad del

mismo; es decir el peso del electrolito se compara con el peso de un volúmen igual de

agua pura. Cuando el electrolito pesa 1,26 veces más, se dice que tiene una densidad de

1,260 (gr./cc)

Tamaño eléctrico

El tamaño eléctrico se conoce con más frecuencia como "capacidad" y se utiliza para

describir la habilidad que tiene una batería completamente cargada para proporcionar

una cantidad específica de electricidad en un periodo definido y a una temperatura

específica. La capacidad está básicamente determinada por el número y el tamaño de

las placas, así como por el volúmen y la densidad del electrolito.

Ohm

Unidad para medir la resistencia eléctrica

Ley de Ohm Expresa la relación entre voltios (V), amperios (A), en un circuito eléctrico

con resistencia (R), se expresa de la siguiente manera: V=I x R Voltios (V) = Amperios (I) x

Ohmios (R). Si alguno de los valores es desconocido, se puede calcular usando la

expresión arriba anotada.

Voltaje de circuito abierto

Es el voltaje de una batería cuando no está entregando ni recibiendo poder. Es 2,1 ó 2,2

para una celda completamente cargada de una batería.

Valor de la capacidad de reserva

Es el tiempo en minutos en que una batería entrega 25 Amp a 80 ºF. Este valor

representa el tiempo que una batería hace que accesorios esenciales continúen

operando durante la noche o en estado de mal tiempo, si el alternador falla.

Resistencia eléctrica

Es lo opuesto al libre paso de la corriente en un circuito. Se mide en Ohmios

Estado de carga




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La cantidad de energía eléctrica acumulada o guardada en la batería en un momento

dado, expresado como el porcentaje de la energía con relación al estado de carga total.

Gravedad especifica

Es la densidad de un líquido comparada con la densidad del agua. La gravedad

específica de un electrolito es el peso del electrolito comparado con el peso de un

volumen igual de agua pura.

Voltio

Unidad de medida para potencia eléctrica.

Watio Unidad de medida para el poder o fuerza eléctrica, por ejemplo, la proporción

para hacer un trabajo, el movimiento de electrones con o en contra de una fuerza

eléctrica. Watios = Amperios x Voltios

Watios hora (vh)

Unidad para medir energía eléctrica dada o expresada en watios por hora. Como

resultado de multiplicar los vatios por las horas.



REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

http://www.enersystem.com/

http://www.bateriasindustriales.com/

http://www.bateriasrose.com/

http://www.kolff.com.pe/baterias-industriales/

http://www.bannerbatterien.com/banner/produkte/ags/index3_en1.php

http://www.fluke.com/fluke/eses/soluciones/electricas/glosario_de_t%C3%A9rminos_de_electricidad

http://n-ore.blogspot.pe/2008/07/glosario.html

https://www.codensa.com.co/empresas/constructores/glosario-electrico

























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