Conceptos básicos de las baterías y seguridad de baterías para motociclismo y deportes de motor
¿Cuál es la función de las baterías?
Las baterías tienen 3 funciones:
1. Proporcionar energía eléctrica para arrancar el motor.
- Suministrar corriente complementaria cuando el sistema de carga no pueda mantener la demanda eléctrica.
- Actuar como estabilizador de tensión del sistema de carga.
Construcción y composición química de las baterías
Las baterías son dispositivos que convierten la energía química en energía eléctrica.
¿Qué hay dentro de la carcasa de las baterías?
Las carcasas de las baterías se dividen en secciones (celdas). Las baterías de 12 voltios tienen seis celdas que producen unos 2 voltios cada una, lo que equivale a un total de 12,7 voltios aproximadamente. Las baterías de 6 voltios solo tienen tres celdas, lo que equivale a una tensión total de unos 6 voltios.
Capacidad de las baterías
El tamaño y la cantidad de placas de plomo dentro de las celdas están relacionados de forma directa con la capacidad de la batería y la capacidad para arrancar motores de varios tamaños. El rendimiento de la corriente de arranque aumenta a medida que la superficie de la placa aumenta. La capacidad de producción de corriente de la batería está directamente relacionada con la cantidad de material activo (plomo) de sus placas.
Composición química de la batería
Durante la descarga o la carga de una batería los iones (cargados positiva o negativamente) se transmiten desde los grupos positivos y negativos de las placas de la celda. Las placas están aisladas las unas de las otras con un separador permeable no conductor que permite la transferencia de los iones. Al mismo tiempo, a medida que los iones se mueven de una placa a otra, la proporción de ácido de la batería en agua también cambia. Cuando la batería se descarga, la proporción de ácido en agua cambia haciendo que la densidad específica (GE) de la solución del electrolito disminuya. Se puede utilizar la GE para medir el estado de carga de una batería. Por ejemplo, una GE de 1,160 indica que la batería solo está cargada al 50 %. Este proceso se invierte cuando la batería se carga.
La GE aumenta a medida que la proporción de ácido en agua se convierte mayoritariamente en ácido. La medición de la GE solo se puede realizar en las baterías convencionales, porque tienen tapones de relleno que permiten acceder al electrolito.
Cuando la batería se descarga y la GE cambia a más agua (menos ácido), se produce sulfato de plomo que empieza a recubrir las placas de las celdas reduciendo la superficie sobre la que tienen lugar las reacciones químicas. Aunque este proceso es normal dentro de la batería durante la descarga, hace falta una recarga a tiempo para invertir el proceso e incrementar la zona de superficie utilizable de las placas. Si no se carga, el sulfato de plomo continuará acumulándose y puede resultar imposible que se descomponga. Si la batería se descarga demasiado, es probable que la batería se estropee de forma definitiva.
Además de la sulfatación, la corrosión es también más frecuente dentro de la batería si está descargada. Este efecto en las placas de plomo y en las conexiones dentro de la batería aumenta en gran medida a causa de la disminución de la densidad específica del electrolito. Esto hace que el rendimiento de la batería se reduzca con el tiempo. Es posible que los conectores corroídos tengan la integridad suficiente como para soportar accesorios de bajo consumo, pero puede que no tengan la fuerza suficiente para proporcionar una ruta para la corriente de descarga alta que se necesita para arrancar un motor. En casos extremos, es posible que los conectores y las conexiones entre las celdas se estropeen, por lo que la batería podría averiarse de forma repentina.
Otra situación que se da con frecuencia en una batería descargada es la congelación del electrolito. Esto únicamente ocurrirá en las baterías muy descargadas, como consecuencia del aumento del contenido de agua del electrolito. Esto es consecuencia de las bajas condiciones de densidad específica. El intervalo de temperatura de funcionamiento que se aconseja para una batería de Yuasa totalmente cargada es de entre: -10 °C hasta 60 °C (14 °F hasta 140 °F).
Seguridad de la batería
Trabajar con baterías presenta múltiples peligros, como los gases potencialmente explosivos y el ácido sulfúrico corrosivo. Los 8 puntos de seguridad que indicamos a continuación ayudarán a mantener dichos peligros bajo control:
- No fume y asegúrese de que no haya chispas (de electricidad estática o de otras fuentes) ni llamas vivas alrededor de las baterías o cerca de ellas. Las baterías pueden producir gas hidrógeno que es muy inflamable en combinación con el oxígeno; si estos gases se inflaman la carcasa de la batería puede quebrarse o explotar.
2. En el caso de las baterías convencionales, afloje las tapas de ventilación cuando las cargue y ventile la totalidad de la zona de carga. El aumento de los niveles de hidrógeno y oxígeno dentro de la batería puede suponer un peligro de incendio.
3. Si nota que la batería está caliente al tacto durante la carga, detenga la carga y deje que se enfríe antes de continuar. El calor excesivo provoca daños en las placas y posiblemente, quiebre la carcasa.
4. En el caso de las baterías convencionales, RETIRE EL TAPÓN DE SELLADO ROJO DEL CODO DE VENTILACIÓN. No vuelva a colocarlo después de haberlo retirado. Si lo deja puesto, los gases atrapados dentro de la batería podrían explotar. Por el mismo motivo, el tubo de ventilación no debe doblarse ni obstruirse.
5. Conecte de forma adecuada los cables de carga de la batería a esta: el positivo con el positivo y el negativo con el negativo. Desconecte el cargador o apáguelo antes de conectar o desconectar los cables. Esto reducirá al mínimo la posibilidad de que se produzcan chispas cuando conecte o retire los cables de la batería.
6. Lleve siempre gafas, guantes y prendas protectoras cuando manipule una batería.
7. Limpie los derrames de ácido inmediatamente, utilizando una solución de agua y bicarbonato de sodio para neutralizar el ácido de la batería (1 parte de bicarbonato de sodio y 10 partes de agua).
8. Compruebe que los recipientes de llenado de ácido están claramente marcados y que las zonas de trabajo están bien iluminadas. Si traga ácido o le salpica los ojos, tome medidas inmediatamente. La ingestión de ácido sulfúrico puede provocarle graves lesiones internas o la muerte.
Soluciones para el contacto con ácido sulfúrico:
- Externo: enjuáguese con agua.
- Interno: beba una gran cantidad de leche o de agua y después leche de magnesio, aceite vegetal o huevos crudos batidos. Llame al médico inmediatamente.
- Ojos: enjuáguelos durante varios minutos con agua, consulte al médico inmediatamente.
Tipos de baterías
Cada una de las gamas de baterías de Yuasa cuenta con prestaciones únicas que explican las diferencias de precio y rendimiento. Yuasa fabrica dos tipos básicos de baterías: las convencionales y las de malla de fibra de vidrio absorbente (AGM).
Las baterías AGM no tienen tapones de relleno y normalmente reciben el nombre de baterías sin mantenimiento o baterías VRLA (de plomo-ácido regulada por válvula).
Baterías AGM
Las baterías AGM son más compactas que otros tipos de baterías ya que no tienen electrolito libre. Esto las hace más «eficientes en cuanto a volumen». Como solo se llenan una vez durante la activación, un tapón de cierre cubre de forma permanente los bornes de carga. Además, tampoco tienen tubo de ventilación. Las baterías AGM son perfectas para vehículos que van estar almacenados durante largos periodos como: cortadoras de césped, embarcaciones privadas, scooters y motocicletas que no se utilizan en invierno.
Las baterías AGM de Yuasa no emiten gases a la atmósfera durante el proceso de carga y descarga. El gas interno liberado se recombina dentro de la batería por lo que los tubos de ventilación no son necesarios. Las baterías AGM pueden sellarse porque dentro de la batería las placas negativas nunca están cargadas totalmente y, por lo tanto, no producen gas hidrógeno. Las placas positivas crean oxígeno durante el proceso de descarga pero en lugar de forzar el oxígeno a través de un tubo de ventilación, este reacciona con el material activo cargado de las placas para convertirse en agua, hasta que la batería se carga y el agua se transforma en ácido. Este proceso recibe el nombre de tecnología recombinante.
Dentro de una batería AGM, los separadores entre las placas positivas y negativas están hechos de una fibra especial que resiste el calor y el ácido. El diseño hace que la batería AGM sea menos propensa a derramar ácido ya que hay menos ácido líquido dentro de la misma. Además, se utiliza una válvula de seguridad interna en caso de sobrecarga accidental. La válvula incluye además un disco protector de chispa que reduce al mínimo el riesgo de explosión. A continuación indicamos algunos de las ventajas de las baterías AGM:
- No hace falta rellenarlas con agua ni comprobar el nivel del electrolito.
- Reducción de la autodescarga ya que las rejillas de la placa están fabricadas con una aleación especial de calcio-plomo que mantiene la carga de la batería durante más tiempo que otros tipos de baterías.
- Activación sencilla e instantánea utilizando el contenedor de ácido del electrolito de «un toque».
La mayoría de las baterías AGM de Yuasa están disponibles bien con los «ajustes de fábrica» (preparadas para instalar) o como baterías de carga seca con un paquete de ácido. Las baterías de las series GYZ e YTZ solo están disponibles con los «ajustes de fábrica». Los números de piezas de las baterías de carga seca terminan en «BS» que significa «suministradas con botella» (p.ej. YTX14-BS, YTX20HL-BS etc.).
Si se plantea mejorar a una batería AGM que no formaba parte del equipo original del vehículo, compruebe que el sistema de carga tenga una salida regulada de entre 14,0 y 14,8 voltios. En general, los vehículos más antiguos tienen una velocidad de carga que produce tensiones inferiores y la única opción para esos vehículos serán las baterías convencionales.
Baterías convencionales
Las baterías convencionales ofrecen un rendimiento y longevidad buenos, pero a un precio más reducido. Yuasa fabrica dos diseños para estas baterías: baterías convencionales (YuMicron) y baterías convencionales de alto rendimiento (YuMicron CX).
Tienen características en común que Yuasa utiliza en todas sus baterías. Bornes herméticos para resistir la corrosión, cubiertas y recipientes de polipropileno duro y construcción termosellada. Además, comparten características de diseño como los separadores especiales y la construcción con divisiones internas. Las baterías YuMicron de Yuasa tienen más potencia de arranque (hasta un 30 %) que las baterías convencionales estándar. La superficie de la placa en la YuMicron aumenta mediante el uso de separadores finos de alta tecnología que dejan espacio a placas adicionales dentro de las celdas.
Las baterías YuMicron utilizan además un conector especial entre las celdas que reduce al mínimo la resistencia interna y además aumenta al máximo la capacidad de arranque, más una malla de fibra de vidrio especial que resiste los daños provocados por las vibraciones. La diferencia entre la YuMicron y la YuMicron CX es el material utilizado en las placas. Tanto las baterías convencionales como las YuMicron utilizan placas de plomo-antimonio, mientras que la YuMicron CX utiliza plomo-calcio. El uso de la tecnología de calcio-plomo ofrece un incremento de los amperios de arranque en frío, reduce las pérdidas de agua (hasta un 66 % en comparación con las de diseño convencional) y se reducen las propiedades de autodescarga, dando como resultado una batería que mantendrá la carga durante más tiempo.
Capacidades nominales de las baterías
Las baterías para deportes de motor se califican en amperios-horas (AH) o amperios de arranque en frío (CCA). La capacidad de una batería de descargar una cierta cantidad de corriente durante un periodo de tiempo específico es la capacidad nominal de AH.
La capacidad nominal de AH se basa en una batería totalmente cargada con una tensión de circuito abierto de 13,0 que se considera que está completamente descargada cuando la tensión alcanza 10,5 voltios a 25 ºC (77 ºF). Las capacidades nominales de amperios-hora están impresas en la carcasa de la batería en dos formas: capacidades nominales de 10 horas y de 20 horas.
Cuanto mayor sea la superficie de la placa de la batería, mayor será la capacidad nominal de amperios-hora. Además, la temperatura también tiene un efecto en los AH, ya que una temperatura baja ralentiza la reacción química en el interior de la batería. Una batería tendrá una capacidad nominal de AH menor si hace frío que si hace calor.
Los CCA miden el rendimiento de una batería para producir corriente a bajas temperaturas. Como en los AH, la capacidad nominal de CCA depende de la cantidad de placas y de la superficie total que estas ocupan. Los CCA representan la carga de descarga en amperios que una batería nueva, completamente cargada puede producir a -18 °C (0 °F) durante poco tiempo. En general, a medida que el tamaño del motor aumenta, también aumentan los requisitos de corriente de arranque del motor de arranque y, por lo tanto, los requisitos de CCA de la batería.