11.5: Consideraciones prácticas - Baterías

Al conectar baterías juntas para formar “bancos” más grandes (¿una batería de baterías?) , las baterías constituyentes deben estar emparejadas entre sí para no causar problemas. Primero consideraremos conectar baterías en serie para mayor voltaje:

Sabemos que la corriente es igual en todos los puntos de un circuito en serie, así que cualquier cantidad de corriente que haya en cualquiera de las baterías conectadas en serie debe ser la misma para todas las demás también. Por esta razón, cada batería debe tener la misma clasificación amp-hora, o de lo contrario algunas de las baterías se agotarán antes que otras, comprometiendo la capacidad de todo el banco. Tenga en cuenta que la capacidad total de amperios-hora de este banco de baterías de la serie no se ve afectada por el número de baterías.

A continuación, consideraremos conectar baterías en paralelo para mayor capacidad de corriente (menor resistencia interna), o mayor capacidad amp-hora:

Sabemos que el voltaje es igual en todas las ramas de un circuito paralelo, por lo que debemos estar seguros de que estas baterías son de igual voltaje. Si no, tendremos corrientes relativamente grandes circulando de una batería a través de otra, las baterías de mayor voltaje sobrealimentando las baterías de menor voltaje. Esto no es bueno.

Sobre este mismo tema, debemos estar seguros de que cualquier protección contra sobrecorriente (disyuntores o fusibles) se instale de tal manera que sea efectiva. Para nuestro banco de baterías serie, un fusible será suficiente para proteger el cableado de una corriente excesiva, ya que cualquier interrupción en un circuito en serie detiene la corriente a través de todas las partes del circuito:

Con un banco de baterías paralelo, un fusible es adecuado para proteger el cableado contra sobrecorriente de carga (entre las baterías conectadas en paralelo y la carga), pero también tenemos otras preocupaciones que proteger contra. Se sabe que las baterías se cortocircuitan internamente, debido a la falla del separador de electrodos, causando un problema no diferente al de donde las baterías de voltaje desigual están conectadas en paralelo: las baterías buenas dominarán la batería fallida (menor voltaje), causando corrientes relativamente grandes dentro de las baterías” cables de conexión. Para protegernos contra esta eventualidad, debemos proteger todas y cada una de las baterías contra sobrecorriente con fusibles de batería individuales, además del fusible de carga:

Al tratar con baterías de celdas secundarias, se debe prestar especial atención al método y al tiempo de carga. Los diferentes tipos y construcción de baterías tienen diferentes necesidades de carga, y las recomendaciones del fabricante son probablemente la mejor guía a seguir al diseñar o mantener un sistema. Dos preocupaciones distintas de la carga de la batería son el ciclismo y la sobrecarga. El ciclo se refiere al proceso de cargar una batería a una condición “llena” y luego descargarla a un estado inferior. Todas las baterías tienen una vida de ciclo finita (limitada), y la “profundidad” permitida del ciclo (hasta qué punto se debe descargar en cualquier momento) varía de un diseño a otro. La sobrecarga es la condición en la que la corriente continúa siendo forzada hacia atrás a través de una celda secundaria más allá del punto donde la celda ha alcanzado la carga completa. Con las celdas de plomo-ácido en particular, la sobrecarga conduce a la electrólisis del agua (“hirviendo” el agua de la batería) y una vida útil acortada.

Cualquier batería que contenga agua en el electrolito está sujeta a la producción de gas hidrógeno debido a la electrólisis. Esto es especialmente cierto para las células de plomo-ácido sobrecargadas, pero no exclusivo de ese tipo. El hidrógeno es un gas extremadamente inflamable (especialmente en presencia de oxígeno libre creado por el mismo proceso de electrólisis), inodoro e incoloro. Dichas baterías representan una amenaza de explosión incluso en condiciones normales de funcionamiento, y deben ser tratadas con respeto. El autor ha sido testigo de primera mano de una explosión de batería de plomo-ácido, donde una chispa creada por la extracción de un cargador de batería (pequeña fuente de alimentación de CC) de una batería automotriz encendió gas hidrógeno dentro de la caja de la batería, soplando la parte superior de la batería y salpicando ácido sulfúrico por todas partes. Esto ocurrió en una tienda automotriz de secundaria, nada menos. Si no fuera por todos los alumnos cercanos que llevaban gafas de seguridad y un mono de cuello abotonado, podría haberse producido una lesión importante.

Al conectar y desconectar el equipo de carga a una batería, realice siempre la última conexión (o primera desconexión) en un lugar alejado de la batería misma (como en un punto de uno de los cables de la batería, al menos a un pie de distancia de la batería), de modo que cualquier chispa resultante tenga pocas o ninguna posibilidad de Encendiendo gas hidrógeno.

En grandes bancos de baterías instalados permanentemente, las baterías están equipadas con tapas de ventilación encima de cada celda, y el gas hidrógeno se ventila fuera de la sala de baterías a través de campanas inmediatamente sobre las baterías. El gas hidrógeno es muy ligero y se eleva rápidamente. El mayor peligro es cuando se permite que se acumule en una zona, a la espera de ignición.

Los diseños más modernos de baterías de plomo-ácido están sellados, fabricados para volver a combinar el hidrógeno y el oxígeno electrolizados en el agua, dentro de la propia caja de la batería. Una ventilación adecuada aún podría ser una buena idea, por si acaso una batería iba a desarrollar una fuga.

Revisar

• Conectar las baterías en serie aumenta el voltaje, pero no aumenta la capacidad general de amperios-hora.
• Todas las baterías de un banco en serie deben tener la misma clasificación amp-hora.
• Conectar baterías en paralelo aumenta la capacidad de corriente total al disminuir la resistencia total, y también aumenta la capacidad general de amperios-hora.
• Todas las baterías en un banco paralelo deben tener la misma clasificación de voltaje.
• Las baterías pueden dañarse por ciclos excesivos y sobrecargas.
• Las baterías de electrolitos a base de agua son capaces de generar gas hidrógeno explosivo, que no se debe permitir que se acumule en una zona.