¿Qué son las baterías?
Las baterías son dispositivos que almacenan energía eléctrica en forma química y la liberan después como corriente continua de forma controlada.
Todos los tipos de baterías contienen un electrodo positivo y uno negativo sumergidos en un electrolito, y el conjunto completo se encuentra dentro de un recipiente.
La mayoría de las baterías de Yuasa son de plomo-ácido, lo que significa que tienen electrodos positivos y negativos formados por compuestos de plomo en un electrolito de ácido sulfúrico diluido.
Las baterías de plomo-ácido son baterías secundarias, lo que significa que pueden recargarse después de que se hayan descargado.
Las baterías primarias pueden descargarse sólo una vez y después hay que desecharlas, como algunos tipos de baterías de radio y linterna.
¿Cómo funcionan las baterías de Yuasa?
El electrodo positivo está compuesto de dióxido de plomo y el negativo de plomo poroso.
Cuando una carga eléctrica (por ejemplo, los faros o un motor de arranque) se conecta a través de la batería, circula una corriente a través del electrolito de la batería y a través de la carga externa. Esto provoca que la batería se descargue, lo que hace que la composición química de ambos electrodos se transforme en sulfato de plomo.
Para recargar la batería, hay que pasar una corriente a través de ésta desde una fuente externa de electricidad como un alternador, una dinamo o una unidad de carga De esta forma, el sulfato de plomo vuelve a transformarse en los materiales originales: dióxido de plomo y plomo poroso.
A medida que la batería se carga, la electricidad comienza a descomponer (hidrolizar) el agua del electrolito en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno, que se liberan en forma de gas. Por este motivo las baterías liberan gases cuando se cargan.
¿De qué están hechas las baterías?
Rejillas
Como los electrodos positivo y negativo están compuestos de materiales frágiles, necesitan el apoyo mecánico que proporciona una rejilla fabricada con una aleación de plomo; el plomo por sí sólo resultaría demasiado blando.
Además de servir de respaldo a los electrodos (el material activo), la rejilla también conduce la electricidad desde los electrodos hasta la carga externa..
Electrodos
En principio, los electrodos están formados por una mezcla de óxido de plomo y sulfato de plomo, que se transforma en dióxido de plomo en la placa positiva y en plomo poroso en la negativa cuando la batería se carga por primera vez.
Además, el electrodo negativo contiene pequeñas cantidades de aditivos para proporcionar a la batería unas buenas prestaciones de descarga a bajas temperaturas y mejorar así el arranque.
La combinación de rejilla y electrodo es lo que normalmente se denomina la placa.
Electrolito
El electrolito es ácido sulfúrico diluido. Actúa como conductor para transportar los iones eléctricos entre la placa positiva y la negativa cuando se la batería se carga o se descarga.
El ácido también participa en la descarga porque los iones de sulfato reaccionan químicamente en los electrodos para producir sulfato de plomo.
Separador
El separador es un aislante que se coloca entre la placa positiva y la negativa para los cortocircuitos..
Debe ser microporoso con orificios muy pequeños para permitir que los iones fluyan a través del separador de una placa a la otra. Además, debe poder soportar las elevadas temperaturas y las condiciones de oxidación extremadamente ácidas que se dan en una batería.
La mayoría de los separadores modernos son de polietileno microporoso, que tiene las propiedades adecuadas para satisfacer las exigentes condiciones dentro de la batería.
Recipiente y tapa
Normalmente están hechos de polipropileno, que es un plástico ligero pero resistente. A diferencia de algunos plásticos, no se vuelve quebradizo con el frío y por eso puede resistir golpes durante su manipulación. Es resistente al ácido y a los líquidos que se encuentran habitualmente en un vehículo (gasolina, diésel, líquido de frenos, anticongelante).
¿Qué es lo que hace que una batería no necesite mantenimiento?
Hace 30 años, las baterías perdían agua a gran velocidad y se aconsejaba a los conductores que comprobaran el nivel de ácido en sus revisiones semanales. Las baterías modernas sin mantenimiento no necesitan que se les añada agua a lo largo de toda su vida útil, en condiciones de funcionamiento normales. De forma casual, durante el mismo periodo de tiempo, la vida útil de la batería se ha duplicado desde 2 años hasta 4 ó 5 años.
Antes, las rejillas de las baterías estaban hechas con una aleación de plomo con un 10 por ciento de antimonio; cuyo objetivo era proporcionar rigidez ya que el plomo puro era demasiado blando por sí mismo. Por desgracia, parte del antimonio se disolvía en el ácido y provocaba que la batería perdiera agua.
Con las mejoras en la tecnología de las baterías, hemos podido reducir el contenido de antimonio de un 10 por ciento hasta un 1,5 por ciento y esta reducción ha hecho que las baterías necesiten un bajo mantenimiento. Ahora solo hay que prestarles atención una vez al año.
La última mejora ha sido el uso de un 0,1 por ciento de calcio como endurecedor en las rejillas en lugar del antimonio. Esto hace que el ácido se contamine menos y reduce las pérdidas de agua, por lo que la batería no necesita mantenimiento y no hace falta añadirle agua durante su vida útil.
Problemas de funcionamiento
Sobrecarga
Los modernos sistemas de carga de los vehículos permiten que únicamente circule una pequeña corriente en la batería cuando está completamente cargada. Sin embargo, si hay una avería en el alternador, pasará una corriente mucho mayor a través de la batería durante el tiempo que el coche está en marcha. Esta corriente provocará que la batería pierda agua rápidamente, por lo que terminará con las características sin mantenimiento de la batería, además de reducir su vida útil al dañar las rejillas positivas.
Una señal inconfundible de sobrecarga es el color marrón oscuro/negro en la parte inferior de los tapones con respiradero.
Si un alternador (vehículo sin start-stop) tiene una tensión superior a unos 14,8 voltios a temperaturas normales, es señal de que el sistema de carga está averiado. La avería del diodo habitual del rectificador verá tensiones de carga de 16,0 V en la batería. El alternador deberá arreglarse inmediatamente para evitar que la batería sufra más daños.
Adviértase de que en los modernos vehículos start-stop con recuperación de energía durante el frenado, se utilizan tensiones más elevadas (15,2 V) para reducir al mínimo las eficiencias de carga y reducir los periodos de carga del alternador.
Ciclos profundos
Los modernos sistemas de carga mantienen la batería en un estado de carga elevado mientras el coche funciona en la mayoría de condiciones de funcionamiento. No obstante, la batería se descargará en condiciones anómalas o si el vehículo se deja parado con carga encendida, por ejemplo, los faros. La batería de los coches modernos, cuando están aparcados, se descarga constantemente a causa de componentes como el ordenador, los sistemas de alarma, el reloj, etc. y esto provocará que la batería se descargue. Según el vehículo, este proceso pude durar semanas o meses.
Las baterías de los vehículos están diseñadas para aceptar algunos ciclos de descarga y recarga, pero no para aplicaciones en las que hay ciclos constantes de carga y descarga (ciclos profundos). Las baterías de servicio se han diseñado para estos tipos de aplicaciones y tienen una estructura especial que les permite tener ciclos profundos de forma continuada.
Los ciclos profundos continuados en las baterías del vehículo provocan averías porque el material activo de la placa positiva caerá gradualmente a la parte inferior de la batería, lo que reducirá la capacidad de las placas para almacenar la electricidad.
Un gran cantidad de pequeñas partículas negras/marrones en el electrolito indica claramente que la batería ha pasado por un ciclo profundo.
Sulfatación
La sulfatación es una parte normal del funcionamiento de una batería y tiene lugar cuando la batería está descargada. Cuando se recarga la batería, la sulfatación (sulfato de plomo) se vuelve a transformar en material activo.
Si se deja descargada la batería durante un tiempo, esta sulfatación se transforma lentamente hasta que no puede volver a transformarse en material activo, y así, después de la carga, la batería no podrá volver a ofrecer su rendimiento original. Si la sulfatación es lo suficientemente grave, el coche no arrancará. Este es el problema que normalmente recibe el nombre de sulfatación.
Carga insuficiente
La carga insuficiente se produce si la batería no recibe suficiente carga para devolverla a un estado de carga completa; lo que, lentamente, provocará la sulfatación. Esta avería puede ocurrir si el coche solo se usa ocasionalmente para desplazamientos cortos o en motores urbanos start-stop. También puede haber carga insuficiente si la tensión del alternador está entre 13,6 – 13,8 voltios.
