PRACTICA 5.3 BATERÍAS

CCONCEPTOS TEÓRICOS

En primer lugar veamos los parámetros básicos de una batería:

- Tensión nominal: Es la tensión de trabajo normal de la batería. En el caso de los vasos (baterías) usados en instalaciones solares, suele ser de 2V.

- Capacidad de carga: Es la capacidad de la batería y se mide en Ah. Por ejemplo, una batería en cuyas cacterísticas se lea que tiene una capadidad de 370Ah, quiere decir que puede entregar 370A durante una hora, pero este es un valor que está referido a otro parámetro, la C, que vamos a ver a continuación.

- Capacidad de carga/descarga C: La C va siempre seguida de un número que puede ser por ej. C5, C10, C20, C100, C120... El número indica las horas durante las que se estará descargando la batería hasta alcanzar el mínimo de tensión a la que según el fabricante estará completamente descargada (un valor típico para un vaso de 2V, podría ser 1,8V). Es decir, si el fabricante indica que la batería tiene una capacidad de 370Ah con una C120, significa que nos puede entregar hasta 370A si la descargamos en 120h. En el caso de que esa misma batería la descargásemos en 20h (C20), la carga que nos podría entregar sería menor de esos 370Ah.

Las baterías más populares son las usadas en los automóviles, que si bien se podrían usar en una instalación solar, no son las más recomendables. Esas baterías son del tipo "ciclo corto", que quiere decir que pueden entregar una muy elevada corriente durante periodos de tiempo muy cortos, como por ejemplo, al arrancar el motor del coche. Por contra, estas baterías no admiten muchas descargas completas, normalmente no admiten más de 50 descargas en su vida útil.
En instalaciones solares, las baterías adecuadas son las del tipo "ciclo profundo", que ofrecen corriente durante un largo periodo de tiempo, permitiendo muchas descargas profundas, que según el modelo de batería puede alcanzar hasta el 90% de su capacidad, así que pueden ser cargadas y descargadas repetidamente.

Dentro del tipo de baterías de ciclo profundo, que son las que nos interesa estudiar, nos encontramos las "Monoblock" y las "Estacionarias". Antendiendo a esta clasificación, veamos los distintos tipos de cada una de ellas que podemos encontrar en el mercado.

Monoblock

Dentro de esta clase de de baterías nos encontramos con dos tipos: las convencionales que llevan el electrolito líquido, y las selladas, en las que el electrolíto no está en estado líquido.

• Monoblock Convencionales

Su uso es apto para pequeñas instalaciones en las que no haya mucha demanda, como por ejemplo en viviendas de uso en fines de semana. Su capacidad suele rondar los 250Ah, y permiten descargas de hasta un 75% de profundidad.

• Monoblock Selladas

Dentro de este tipo nos encontramos con las AGM y las de Gel. Ambas baterías usan la tecnología VRLA (Valve-Regulated Lead-Acid); son herméticas y si se produce un escape de gas será a través de las válvulas de seguridad y esto ocurrirá únicamente en el caso de sobrecarga o de algún fallo de los componentes.

Ventajas:

• Poseen una muy baja autodescarga. Pueden mantener la carga hasta 6 meses.

• No requieren locales ventilados.

• Se pueden colocar en cualquier posición.

• Alcanzan una eficiencia de hasta un 95%.

• Tienen un comportamiento muy bueno en aplicaciones de descarga lenta.

• Soportan descargas profundas.

• Aptas para ambientes con vibraciones y golpes.

• Soportan bien los climas fríos.

• La sulfatación es más lenta con respecto a las baterías de plomo convencionales, lo que hace que pierdan menos capaciad.

• Tienen un voltaje muy estable durante la descarga.

Desventajas:

• A pesar de que soportan descargas profundas o prolongadas, cuando estas son muy frecuentes tienen una influencia muy negativa en la duración de la vida de las baterías. Hay que adaptar el regulador a este tipo de baterías, ya que al estar selladas no se permite la equalización del electrolito.

• Las condiciones de trabajo en altas temperaturas afectan notablemente a la vida útil de las baterías. Veamos una tabla comparativa de baterías de la marca Victron:
  
  

  

• Son más caras que las convencionales.

A continuación veremos las diferencias entre ambas.

AGM

AGM son las siglas de Absorbent Glass Material, y significa que el electrolito se encuentra embebido en fibra de vidrio entre las placas internas.

GEL

En estas baterías el electrolito no es líquido, si no que está gelificado.

Diferencias entre las AGM y las de GEL

• Las AGM resultan más adecuadas para suministrar corrientes muy elevadas durante períodos cortos (arranque) que las baterías de Gel. 

• Las de Gel deben cargarse con tensiones más bajas que las AGM, por lo que el regulador debe estar correctamente ajustado.

• Las de Gel tienen una mayor duración de vida y una mejor capacidad de ciclos que las AGM.

Estacionarias

Las baterías estacionarias son las más adecuadas para los usos fotovoltaicos debido a su larga vida y a su excepcional capacidad de funcionamiento en regímenes de carga y descarga lentas. Se presentan en de forma modular, generalmente con elementos de 2V. Una de las ventajas de los acumuladores compuestos por elementos ndependientes es la facilidad de sustitución de los mismos en caso de avería, así como una mayor capacidad de reserva de electrolito, lo que se traduce en la necesidad de un bajo mantenimiento.

OPzS

(Ortsfeste Panzerplatten Standard). Batería Estacionaria con placa positiva tubular abierta con electrolito líquido. Son baterías de placa de plomo tubular preparadas para descargas profundas y que debido a su bajo contenido en antimonio consumen poca agua.

Características:

• Alta capacidad.

• Tiempo de vida largo.

• Poco mantenimiento.

• Bajo nivel de auto-descarga.

• Control de nivel de ácido rápido y sencillo.

• Poco consumo de agua controlado automáticamente.

• Si el proceso de carga no es correcto, se puede acortar mucho la vida útil de la batería.

• Son bastante caras.

TOPzS

(Traccion Ortsfeste Panzerplatten Standard). Batería Estacionaria traslúcida con placa positiva tubular abierta con electrolito líquido. Está fabricada por la empresa española TAB (www.tab.com.es).

Es una batería de características similares a la OPzS pero bastante más barata porque en vez de utilizar recipientes transparentes SAN (Sitrol Acril Nitril), que son muy caros, se usan recipientes de PP (Poli Propileno) que son casi transparentes permitiendo la perfecta visualización de las placas, y que al tratarse además de un material flexible resisten mejor a los posibles golpes en el transporte.

OPzV

(Ortsfeste Panzerplatten Verschlossen). Batería estacionaria con placa positiva tubular sellada con electrolito en forma de gel.

Características:

• Están selladas por lo que se pueden instalar en cualquier posición incluso tumbadas.

• Igual número de ciclos que una opzs aunque con mayor rendimiento a lo largo de la vida útil de la batería dada su baja sulfatación.

• No necesitan mantenimiento, por lo que son buena opción para instalaciones en lugares donde no se puede estar vigilando habitualmente los niveles.

• Otra cualidad que las hace muy recomendables es que solo necesitan recargar un 10% más de energía respecto a lo descargado.

• Precio más elevado que las OPzS.

Mantenimiento de las baterías

En las baterías no debe haber una diferencia mayor de 0,01 Kg/l (o gr/cm3, es lo mismo) entre la densidad del electrolito en cada vaso. Si eso sucede, deberá procederse  a una carga de igualación.

Carga de igualación (ecualización)

Los elementos que forman una batería no son completamente iguales en cuanto a sus características eléctricas, principalmente resistencia interna, pérdidas de electrolito, estratificación etc. Los valores de tensión se van haciendo diferentes. Para evitar esos desequilibrios, se debe proceder a sobrecargar moderadamente la batería para que todo el material activo se convierta en Plomo y óxido de Plomo. Al hacer la ecualización, el electrolito depositado en el fondo o incrustado en la placa interna del vaso se desprende de dicha placa y se vuelve a mezclar con el agua evitando la oxidación del vaso. Se recomienda hacerlo cada seis meses y en cualquier caso cuando la densidad del electrolito en algún vaso sea inferior en mas de 0,01 valor medio de toda la batería.

El proceso en sí consiste en prolongar la carga ordinaria con una intensidad no superior al régimen final de carga (C5), hasta que las lecturas del voltaje de la batería y la densidad de todos los elementos se conserven constantes durante un periodo de tiempo no inferior a 2 horas. Durante el proceso se producen gases, por lo que el lugar debe estar bien ventilado. 

Todo esto se podría hacer de manera manual, pero lo que es habitual es ayudarnos del regulador de carga y programarlo para que que lo haga de automática. Existen inversores-cargadores capaces de hacer también la ecualización sin necesidad de programar nada.

Tensión de flotación

Es la tensión a la que se mantiene una batería después de haber sido completamente cargada. Es un nivel ligeramente mayor al nominal y de esta manera evitamos que la batería se descargue y esté 100% cargada.