Cada vez es más común utilizar acumuladores como fuente de alimentación principal o de emergencia, por lo que es también cada vez más necesario cuidar su seguridad y su rendimiento óptimo de funcionamiento. ¿Cómo realizar un diagnóstico y mantenimiento correctos de un acumulador para minimizar el riesgo relacionado con su explotación y alargar su vida útil?
Versatilidad y usos de los acumuladores
Los acumuladores, es decir, las baterías recargables, no se usan solo como fuente de energía para dispositivos electrónicos o herramientas eléctricas, sino que también se usan en los sistemas de alimentación de emergencia, en coches con motor de combustión o eléctrico, o en carretillas elevadoras.
Junto con el desarrollo tecnológico de las fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica, ha surgido una necesidad de almacenar dichas energías en sistemas eléctricos. Gracias a ello, los acumuladores son un elemento cada vez más importante a la hora de obtener energía eléctrica para nuestras vidas. Su papel como fuente de energía es clave tanto para la movilidad eléctrica como para la estabilidad de las redes de energía.
Peligros relacionados con la explotación de acumuladores
Los acumuladores, a pesar de su versatilidad y beneficios, pueden ser una fuente de peligros. Uno de los más comunes es el riesgo de incendio o de explosión del acumulador. Una exposición excesiva a altas temperaturas, daños mecánicos, defectos de fabricación o una carga incorrecta podrían desencadenar un aumento incontrolado de la temperatura, así como problemas relacionados con ello.
Otro problema relacionado con la explotación de los acumuladores es su limitada vida útil y la degradación de su capacidad causada por los ciclos de carga y descarga, ya que, por mucho que la tecnología avance y aparezcan nuevos tipos de acumulador, el problema de pérdida de capacidad sigue ahí. Requiere llevar a cabo un control del rendimiento del acumulador y cambiarlo con el tiempo.
Un gran reto también es saber cómo realizar un reciclaje correcto y eliminar los acumuladores dañados y degradados. Debido a que contienen elementos como litio, plomo y ácido sulfúrico, no eliminar correctamente los acumuladores podría suponer un peligro para el medio ambiente. Reciclar de forma correcta es fundamental para minimizar el impacto que las baterías usadas tienen sobre el medio ambiente y la salud pública.
Tipos de acumulador: comparación
Existen muchos tipos de acumuladores, cada uno de los cuales tiene sus propias características, uso previsto y problemas. Entre los más populares se encuentran los acumuladores de plomo y ácido, los de ión de litio (Li-ion) y los de litio-ferrofosfato (LiFePO4).
Los acumuladores de plomo y ácido son más pesados y ocupan más espacio (para la misma capacidad) que los acumuladores de ión de litio y los de litio-ferrofosfato (LiFePO4). Además, suelen tener una autodescarga rápida y se caracterizan por tener una vida útil más corta que los acumuladores de Li-Ion y LiFePO4.
Los acumuladores de plomo son más sencillos y baratos de producir y pueden tener una corriente de arranque muy alta. Los acumuladores de litio-ferrofosfato son, por su parte, más resistentes a una descarga profunda, mientras que los acumuladores de Li-Ion se caracterizan por tener una mayor eficacia eléctrica.
Es necesario recordar que, para elegir correctamente un acumulador, hay que definir bien las necesidades, como el fin de uso y las condiciones de trabajo y, a continuación, seleccionar el dispositivo adecuado basándote en los datos del productor.
Métodos de diagnóstico de los acumuladores
Todos los acumuladores, independientemente de su tipo, tienen una característica común: una vida útil definida y limitada, expresada mediante la cantidad de ciclos de carga y descarga. ¿Cómo puedo asegurarme de que el acumulador que tengo en el coche o en el banco de energía doméstico es seguro y eficiente? ¿Cuándo es conveniente cambiar el acumulador?
Para conocer el estado de un acumulador, es necesario llevar a cabo pruebas diagnósticas que te permitan realizar un análisis complejo de su estado y eficiencia. Entre estas pruebas se incluye:
- prueba visual;
- medición de la corriente y el voltaje;
- medición de la corriente pulsante;
- comprobación de los parámetros de alimentación;
- prueba de capacidad,
- prueba de resistencia interna.
La prueba visual es básica, pero es un elemento clave a la hora de valorar el estado técnico del acumulador. Consiste en mirar detenidamente la superficie exterior del acumulador con el fin de descubrir defectos visibles, como grietas, fugas de electrolitos, corrosión en los terminales, deformaciones de la carcasa o señales de sobrecalentamiento. Este proceso no requiere el uso de herramientas avanzadas, aunque se necesitan conocimientos y experiencia para valorar correctamente el estado del acumulador en función de los signos visibles.
La siguiente prueba diagnóstica es la comprobación del voltaje. El voltaje ofrece información sobre el estado de carga del acumulador. Es especialmente importante que el acumulador tenga un nivel normal de voltaje antes de realizar las pruebas de capacidad e impedancia interna. El potencial de reposo se mide por la falta de carga, lo que significa que el acumulador no está conectado a ningún dispositivo ni sistema de consumo de energía en el momento de la medición.
Además del potencial de reposo, un parámetro importante de medición es la corriente pulsante, es decir, la corriente alterna (CA) superpuesta sobre la corriente continua (CC). La corriente pulsante puede venir de varias fuentes. Una de las principales puede ser una filtración insuficiente de los sistemas de carga, donde las corrientes no niveladas del cargador o del inversor pueden causar una fluctuación del voltaje. Por ello, es muy importante verificar los parámetros de carga del acumulador.
Un paso fundamental para la valoración de la eficiencia del acumulador es la prueba de su capacidad. Este proceso se inicia con la carga completa del acumulador con ayuda de un rectificador / unidad de suministro; la verificación de los parámetros de alimentación del acumulador es también muy importante. Es importante verificar si los parámetros de corriente y voltaje de la unidad de carga corresponden con los requisitos de alimentación especificados por el productor del acumulador.
Foto1. Diagnóstico del acumulador con ayuda del probador Sonel BT-120
Cuida de tu acumulador con ayuda del probador Sonel BT-120
Para realizar una prueba de capacidad, hay que usar un dispositivo de medición que sea capaz de medir exactamente la tensión, el voltaje y el tiempo. Ese dispositivo es el probador de acumuladores Sonel BT-120. El procedimiento se inicia con la carga total del acumulador y, a continuación, su descarga con una carga controlada. La carga más a menudo utilizada para estos tipos de pruebas es resistiva, pero también se pueden usar cargas externas de carácter inductivo o capacitivo, dependiendo de las características de la prueba.
Durante la prueba, el dispositivo registra los datos relativos a la tensión, corriente y tiempo, creando una curva de carga o descarga. Analizar las curvas en comparación con la curva original ofrece información sobre la eficiencia de la batería en las diferentes fases de su ciclo de operación. Tomando estos datos, podemos determinar la capacidad real del acumulador, que se compara con la clasificación ofrecida por el productor. Un resultado de capacidad inferior al 80 % de la capacidad nominal muestra una degradación notable del acumulador, por lo que sería conveniente reemplazarlo.
Foto2. Diagnóstico del acumulador con ayuda del probador Sonel BT-120
Medición de la impedancia interna de la batería
Un elemento importante del diagnóstico del estado técnico del acumulador es la medición de su impedancia interna. Al realizarlo de forma regular, podría ser un indicador de la valoración de la condición de la batería, ya que permite la valoración de su capacidad de suministrar energía. La impedancia interna se refiere a la resistencia que la batería coloca en el flujo de corriente en su interior. Una impedancia alta puede indicar problemas como la sulfatación, degradación de los electrodos o problemas de electrolitos.
La medición de la impedancia interna ocurre generalmente con el uso del método de cuatro puntas (también conocido como el método Kelvin). El probador de acumuladores Sonel BT-120 mide la impedancia interna de los acumuladores mediante la generación e introducción de una señal de corriente alterna (CA) con una frecuencia de 1 kHz ± 30 Hz a la batería a la que se esté realizando la prueba. En primer lugar, esa frecuencia es lo suficientemente alta para minimizar la influencia de los componentes continuos (CC) de la resistencia y, en segundo lugar, permite la detección de los cambios en la impedancia causados por la degradación del acumulador. Vale la pena tener en cuenta que el aumento de la impedancia, por ejemplo, en el almacenamiento de energía, puede estar causado por un empeoramiento de la resistencia de conexiones de interbloqueo (intercelular) y no por una reducción de la capacidad del acumulador. Por lo tanto, es importante que, en el momento que se detecte un aumento en la impedancia interna, se verifique el valor de resistencia de las conexiones de interbloqueo.
Foto3. Diagnóstico del acumulador con ayuda del probador Sonel BT-120
Resumen
Un diagnóstico complejo de los acumuladores se basa en diferentes medidas de protección. La prueba visual, la valoración de la capacidad, la medida de resistencia interna, la corriente pulsante, la corriente y la tensión, y la verificación de los parámetros de alimentación son elementos clave para comprobar el estado técnico y de seguridad de operación del dispositivo. Realizar estas mediciones de forma regular permite la detección temprana de posibles problemas, como la degradación de los materiales o la falta de estabilidad del trabajo, lo que, por su lado, ayuda a asegurar un rendimiento óptimo de la batería.
Foto4. Diagnóstico del acumulador con ayuda del probador Sonel BT-120
Autor:
Michał Cichoń
Gestor de producto en Sonel S.A.
