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    Bateria Bateria Presentation Transcript

    • ACUMULADORES PARA AUTOMOCIÓN BATERÍAS
    • BATERIAS. Índice.
      • Esquema conceptual
      • ¿Qué es una batería?
      • Simulación de los procesos de carga y descarga
      • Estructura de la batería
      • Monobloque
      • Tapa
      • Placas
      • Separadores
      • Elementos
      • Electrolitos
      • Proceso electroquímico. Funcionamiento
      • Proceso de descarga
      • Descarga Total
      • Proceso de carga
      • Análisis del Proceso de carga y descarga
      • Características eléctricas de la batería
      • Capacidad
      • Tensión
      • Corriente de descarga en frío
      • Rendimiento
      • Proceso para la sustitución de batería
      • Comprobación de baterías
      • Proceso de comprobación
        • Inspección visual
        • Densímetro
        • Medición con densímetro
        • Densidad – Carga (25 ºC )
        • Densidad – Carga (Temperatura)
        • Densidad – Carga (otros factores)
        • Polímetro
        • Estado de la batería
      • Precauciones en la carga de baterías
      • Sistemas de carga
        • Cálculo del tiempo de recarga
      • Causas que limitan la vida de la batería
      • Mantenimiento de baterías sin servicio
      • Baterías sin servicio de bajo mantenimiento
      • Acoplamiento de baterias
        • Serie
        • Paralelo
        • Mixto
        • Ejercicio
    • Acumuladores para automoción. Baterías. ESQUEMA CONCEPTUAL ALTERNADOR DÍNAMO BATERÍA MOTOR DE ARRANQUE SERVICIOS Recibe Corriente Suministra Corriente
    • ¿Qué es una batería?
      • La batería es un almacén....
        • Capaz de transformar la energía eléctrica de un generador en energía electroquímica, almacenándola en su interior....
        • Para posteriormente, cuando SEA REQUERIDA , realizar el proceso contrario y transformar la energía electroquímica almacenada en energía eléctrica.
    • ¿Qué es una batería?. Simulación de los procesos de carga y descarga
    • Estructura de la batería.
      • Monobloque:
        • Recipiente dividido en celdas individuales. Contienen cada una los bloques activos.
        • Impide que los sedimentos provoquen cortocircuitos.
        • Construidos en polipropileno (altas temperaturas y al ácido)
    • Estructura de la batería.
      • Tapa:
        • Cierra el monobloque por su parte superior.
        • Incorpora orificios para la salida de gases (ojo) y rellenado de agua destilada.
        • También de PP.
    • Estructura de la batería.
      • Placas:
        • Placas positivas : plomo con bajo contenido en antimonio y empastadas con PbO 2
        • Placas negativas : plomo /antimonio o plomo /calcio (Bajo Mantenimiento)
        • Ambas placas están compuestas por una rejilla en forma radial a modo de soporte del material activo.
    • Estructura de la batería.
      • Separadores:
        • Impiden el contacto físico entre placas de distinta polaridad, siendo de baja resistencia eléctrica y alta resistencia mecánica.
        • Tienen forma ondulada o ranurada para permitir el paso de el electrolito
        • Materiales: plástico poroso, lana de vidrio impregnada de resina acrílica.
    • Estructura de la batería.
      • ELEMENTOS:
        • Conjunto de placas unidas entre si por conectores.
        • Pueden ser de tipo positivo y de tipo negativo, intercalándose entre ellas los separadores.
    • Estructura de la batería.
      • ELEMENTOS:
        • Este conjunto de placas unidas entre si se encuentra enrolladas.
        • En estos arrollamientos están los de tipo positivo y de tipo negativo, intercalándose entre ellas también separadores.
        • Presentan ventajas que veremos a posteriori
    • Estructura de la batería.
      • ELEMENTOS:
        • Los de un vaso se comunican EN SERIE con los elementos del vaso contiguo a través del tabique de separación.
    • Estructura de la batería
      • ELECTROLITO:
        • Solución de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 , de densidad 1.83 gr/cm ³), diluido en agua destilada (H 2 O, densidad 1gr/cm ³)
        • Proporción de agua y ácido sulfúrico (37%-67%)
        • Densidad con la batería totalmente cargada 1,27 a 1,29 gr/cm ³.
      + H 2 O
    • Proceso electroquímico de la batería. FUNCIONAMIENTO
      • Para el funcionamiento, suponemos que tiene un solo elemento con dos placas: Una (+) y otra (-).
      • Partimos de una batería totalmente cargada.
      • Placa positiva : peróxido de plomo (PbO2)
      • Placa negativa : plomo esponjoso (Pb)
      • Electrolito : ácido sulfúrico (H2SO4) diluido en agua con densidad de 1.28
    • Proceso de descarga
      • Al pasar corriente, el (H 2 SO 4 ) reacciona con las placas, formándose:
        • (+) : Sulfato de plomo (PbSO 4 ) liberando oxígeno e hidrógeno, recibiendo electrones del circuito exterior.
        • (-) : el plomo reacciona con el ácido formando sulfato de plomo, liberando hidrógeno y cediendo electrones al circuito exterior
        • Hidrógeno y oxígeno se combinan formando agua
      Consecuencia: El estado de la batería la mediremos por la densidad del sulfúrico.¿Porqué?
    • Descarga total
      • Cuando termina de descargase la batería:
        • la materia activa está formada casi en su totalidad por sulfato de plomo. (PbSO 4 )
        • El electrolito baja su densidad hasta 1.10
    • Proceso de carga
      • Colocando un generador de corriente:
        • Se establece una corriente en sentido contrario .
        • El sulfato de plomo reacciona cediendo ácido sulfúrico al electrolito.
        • Se transforma de nuevo las placas en:
          • Placa positiva : peróxido de plomo
          • Placa negativa : plomo esponjoso
        • Si al finalizar el proceso se sigue aportando corriente se produce el proceso de electrolisis del agua: O2 en la positiva y H2 en la negativa y por tanto, pérdida de agua.
      ¿Cuál será la densidad del sulfúrico?.¿Porqué?
    • Análisis del proceso de carga y descarga.
    • Características eléctricas de las baterías: CAPACIDAD
      • Es la cantidad de electricidad que es capaz de suministrar, desde plena carga hasta descarga total.
      • C = i . t (Amperios x hora)
        • I = Intensidad de descarga
        • t = tiempo en quedar descargada
      • Factores de la capacidad:
        • Cantidad de materia activa. Material y dimensiones.
        • Del régimen de descarga. Capacidad nominal a 20 horas.
        • De la temperatura. Menor capacidad a menor temperatura. (-18ºC, 55% menos para arranque)
    • Características eléctricas de las baterías: TENSIÓN
      • Medida entre bornes en función de la f.e.m capaz de entregar al circuito exterior en un momento determinado.
    • Características eléctricas de las baterías: TENSIÓN
      • Tipos de tensión:
        • Nominal : indicada por fabricante. Depende de número de vasos; 6V si tiene 3, 12V si tiene 6 y 24V si tiene 12 vasos.
        • Vacío : tensión en bornes sin conexión a circuito externo. ( Ev)
        • Eficaz : tensión en bornes conectada a circuito exterior y sometida a descarga. (E).
      • Relación entre tipos de tensión:
        • E = Ev – I . ri
        • I es la intensidad en régimen de descarga
        • ri es la resistencia interna de la batería
    • Características eléctricas de las baterías: CORRIENTE DE DESCARGA EN FRIO
      • Es la cantidad de corriente que puede entregar la batería, sometida a descarga constante (arranque) durante un tiempo y a baja temperatura.
      • Se mide en por su Intensidad ( Ir f ) en Amperios tras una descarga constante durante 150 s, teniendo que dar una tensión mínima de 1V por elemento.
    • Características eléctricas de las baterías: RENDIMIENTO
      • Es la relación entre los amperios-hora suministrados por la batería a un circuito exterior hasta quedar totalmente descargada y los amperios-hora consumidos para cargarla .
      • El rendimiento se encuentra alrededor de un 85% dependiendo del régimen de descarga.
    • Proceso para la sustitución de baterías
      • La capacidad de la batería a sustituir de igual o mayor capacidad nominal.
      • Desconectar borne negativo (-)
      • Estado de corrosión de bandeja.
      • Revisar cables y terminales
      • Verificar polaridad de cables y batería. Inversión de terminales daños a diodos del alternador.
      • Conectar siendo masa (-) el último en conectarse.
    • Comprobación de baterías
      • Funciona correctamente cuando es capaz de suministrar la energía suficiente para alimentar un motor de arranque, poniendo el motor térmico en marcha .
      Un funcionamiento incorrecto no es significado de que la batería esté en mal estado, sino que se encuentra DESCARGADA
    • Proceso de comprobación: INSPECCIÓN VISUAL
      • Verificar características de la batería.
      • Comprobar monobloque y tapa.
      • Comprobar anclaje y sujeción.
      • Comprobar bornes de la batería y terminales, apriete y sin cortocircuitos exteriores
      • Nivel de electrolito cubriendo placas
      • Estado y tensión de la correa del alternador.
    • Proceso de comprobación: DENSIMETRO
      • Sirve para medir la densidad del H 2 SO 4 del electrolito que en el proceso de descarga reacciona con las placas.
      • Consta de:
        • Una perilla para el vacío
        • Un tubo transparente exterior resistente al ácido,
        • Una pipeta para introducir en los vasos.
        • Flotador con escala,
    • Proceso de comprobación: MEDICIÓN CON DENSIMETRO
      • Succionar varias veces electrolito con densímetro.
      • Aspirar una cantidad suficiente de electrolito.
      • Mantener el vertical durante la lectura. El nivel superior del electrolito sobre la escala es la lectura a realizar.
      • La lectura se realiza con batería en reposo y nivel óptimo de electrolito. La lectura obtenida será para 25ºC
    • Proceso de comprobación: DENSIDAD – CARGA (25ºC)
    • Proceso de comprobación: DENSIDAD – CARGA (Temperatura)
      • La temperatura afecta al electrolito, por tanto:
        • Para +/- 5%C añadir al valor para 25ºC, +/- 0.0035 unidades a la densidad.
    • Proceso de comprobación: DENSIDAD – CARGA (Otros factores)
      • Medir la densidad vaso a vaso. Entre vasos no debe superar en 0.03 de diferencia . Si lo supera es defectuosa.
      • Si la medida media es de 1.21 y realizada una carga completa mide lo mismo, la batería está defectuosa. (OJO: medición posterior en reposo y enfriada)
      No añadir ACIDO al electrolito, dañaría las placas 1.210
    • Proceso de comprobación: POLÍMETRO (Voltímetro)
      • Se tomarán las medidas en vacío
      • Relación tensión-carga
    • Proceso de comprobación: ESTADO DE LA BATERÍA CON POLÍMETRO
      • Estados de batería defectuosa o mal estado:
      • Conectar la batería a un cargador con la intensidad del fabricante, midiendo la tensión en bornes y transcurridos 3 minutos la tensión es = ó > de 15.5V.
      • Si la conectamos al cargador y midiendo su intensidad con pinza amperimétrica no indica carga.
      • Si concluida la carga y en estado de reposo (de 4 a 5 horas desconectada) medimos una tensión inferior a 12.7V.
      ¿POR QUÉ?
    • Precauciones en la manipulación de la batería
    • Precauciones en la carga de la batería
      • Sala de carga con suficiente ventilación.
      • Limpieza de bornes y terminales, no introduciendo residuos en el interior de los vasos.
      • Comprobar nivel de electrolito.Rellenar con agua destilada. Nivel óptimo de 10 a 15 mm por encima de placas.
      • Cuando se carguen varias baterías a la vez, se conectarán en serie con la suma de la tensión total.
      • Varias baterías con distinta capacidad, intensidad de carga respecto a la de menor capacidad.
      • Conectar los bornes a las pinzas correspondientes (+) a (+) y (-) a (-) NO INVERTIR LAS CONEXIONES .
      • Ninguna llama a los orificios de llenado. RIESGO DE EXPLOSIÓN DEBIDO AL GAS HIDRÓGENO .
      • En el proceso de carga, los tapones quitados, temperatura de electrolito menor de 50ºC. Si no, interrumpir la carga.
      • Cuidado con la emanaciones de ácido. Pueden deteriorar el cargador.
      • Si durante dos horas no varía tensión, corriente y densidad de electrolito, la batería estará cargada.
      • Terminada la carga: desconectar el cargador y posteriormente desconectar pinzas. Al revés se crea picos de tensión y sobre todo chispa con el riesgo de explosión.
    • Sistemas de carga
      • Sistema Rápido : Intensidad máxima de carga 1/10 (10%) de capacidad nominal. Uso para baterías poco descargadas.
      • Sistema Lento : Intensidad máxima de carga 1/20 (5%) de capacidad nominal. Uso para baterías muy descargadas . En cargas lentas usar el sistema a intensidad constante.
      Gráfica de Carga a Intensidad constante
    • Cálculo del tiempo de recarga según el sistema utilizado.
      • Para ambos sistemas:
        • Comprobación del estado de carga con densímetro.
        • Intensidad máxima según porcentaje del sistema utilizado de capacidad nominal.
        • Cálculo del tiempo de recarga en función a :
          • Capacidad del porcentaje descargado.
          • División de éste entre intensidad máxima de recarga
        • Calcula el ejemplo: Batería de 55 Ah muy descargada (25% de su capacidad)
    • Causas que limitan la vida de la batería .
      • Sobrecarga:
        • El exceso de intensidad descompone el agua, disminuyendo el nivel de electrolito que provoca:
          • Fuerte corrosión y deformación de las rejillas (+) y debilitamiento mecánico.
          • Elevada concentración de electrolito (H 2 SO 4 ) que provoca deterioro de componentes.
          • Corrosión en alojamientos, cables, etc.
      • Carga insuficiente:
        • Provoca que los depósitos de las placas se vuelvan duros, densos y cristalinos y no vuelvan a disociarse por acción electroquímica.
        • También se provoca este tipo de sulfato por la acción continuada de una descarga prolongada a motor parado.
      • Falta de agua:
        • Provoca la alta concentración de electrolito, perjudicando a los separadores y sulfatando aquellas zona de placa que no este en contacto con el electrolito.
    • Mantenimiento de baterías sin servicio .
      • Fenómeno de autodescarga en baterías normales :
        • 0.3 a 1.5% de capacidad por día entre 20 y 30 ºC.
        • Almacenamiento en lugar seco y ventilado.
        • Comprobar nivel de electrolito adecuado
        • Verificar periódicamente la tensión para que no descienda de 12.4 V. Si no medir con densímetro. Con valor de 1.215 se procede a carga lenta hasta 1.28.
    • Baterías sin servicio de bajo mantenimiento.
      • Sin mantenimiento:
        • Reducen al máximo el consumo de electrolito y la autodescarga.
        • Muy baja cantidad de antimonio sustituido por calcio.
        • Mayor tiempo de autodescarga.
        • Velocidad de pérdida de electrolito es muy baja
        • La utilización de rejillas radiales optimiza la conductividad eléctrica, resistencia mecánica. Mayor capacidad de recarga
      Tiempo de descarga de distintos tipos de batería para un 60% de capacidad remanente
    • Acoplamiento de baterías: SERIE
      • Unión de bornes entre baterías (+) con (-).
      • Que tengan la misma capacidad.
      • Vt = V1+V2+.... // Ct = C1=C2=.... // Rit = r1 + r2 +....
    • Acoplamiento de baterías: PARALELO
      • Unión de bornes entre baterías (+) con (+).
      • Que tengan la misma tensión nominal.
      • Vt = V1 = V2 = .....
      • It = I1+I2+....
      • Ct = C1+C2+....
      • 1/ Rit = 1/r1 + 1/r2 +....
    • Acoplamiento de baterías: MIXTO PARALELO - SERIE SERIE - PARALELO
    • EJERCICIO
      • Necesitamos suministrar corriente a un circuito exterior, que requiere 24V/230Ah. Disponemos de siete baterías:
        • 4 unidades de 6V/50Ah/0.2
        • 1 unidad de 12V/100Ah/0.1
        • 1 unidad de 12V/180Ah/0.05
        • 1 unidad de 12V/80Ah/0.08
      • Determinar el conexionado de las baterías.
      • Dibuja el esquema de conexionado
      • Calcula la resistencia equivalente del sistema .
    • FIN DEL TEMA
      • Próximo tema analizaremos motores eléctricos.
      • Básicamente nos centraremos en los conceptos fundamentales del electromagnetismo.
      • Y ahora......