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Jun 25, 2023

Baterías de automóvil: mucho más que plomo húmedo

Trabajar en los sistemas eléctricos de los automóviles solía ser fácil. La batería simplemente proporcionaba energía para el motor de arranque del automóvil al arrancar o para hacer funcionar una pequeña cantidad de accesorios cuando el motor no estaba funcionando.

Trabajar en los sistemas eléctricos de los automóviles solía ser fácil. La batería simplemente proporcionaba energía para el motor de arranque del automóvil al arrancar o para hacer funcionar una pequeña cantidad de accesorios cuando el motor no estaba funcionando. El resto del tiempo, el alternador cargaba la batería y proporcionaba energía al resto del vehículo y al sistema de encendido. Si bien los primeros automóviles no tenían baterías y algunos autos antiguos tenían sistemas de tierra positivos de 6 V, la mayoría de nosotros hemos vivido toda nuestra vida donde las baterías de los automóviles vienen en varios tamaños (controladas por Battery Council International) y los automóviles tienen 12 V, sistema de tierra negativo.

Los tiempos han cambiado. Los coches ya no tienen distribuidores, tienen ordenadores. También tienen muchos dispositivos, desde GPS hasta cámaras retrovisoras y cargadores de teléfonos móviles. Las baterías han tenido que volverse más robustas y la tendencia moderna es requerir también menos mantenimiento. Así que hoy en día descubrirás que no existe un solo tipo de batería de coche. Pero, ¿cómo funcionan estas otras baterías y qué tenía de malo la vieja celda húmeda de plomo-ácido?

A los efectos de esta publicación, no me refiero a las baterías de automóviles eléctricos, que es un tema completamente diferente, y la mayoría de ellos también tienen una batería de automóvil normal.

Estas baterías son bastante simples. Cada celda tiene una rejilla con una aleación a base de plomo para los cátodos y ánodos de óxido de plomo asentados en ácido sulfúrico. Una batería típica tiene seis celdas para llegar a 12,6 V, y había una tapa que permitía al usuario agregar agua (preferiblemente agua destilada) cuando fuera necesario y también expulsaba el gas hidrógeno generado durante la carga.

El flagelo de todo esto es la evaporación del electrolito de la batería. Con las pilas viejas, podrías derramar el contenido. El funcionamiento con batería también elimina el agua. El calor puede evaporar el líquido. Menos líquido significa menos superficie expuesta al electrolito, lo que reduce las capacidades de la batería. También puede provocar sulfatación, donde los electrodos están recubiertos con sulfato de plomo, lo que debilita la batería y requiere una recarga cuidadosa.

Sin embargo, el principal desgaste de este tipo de batería es cómo parte del material desprende sulfato de plomo durante el funcionamiento, que se hunde hasta el fondo de la batería. Las baterías de ciclo profundo tendrán placas más gruesas y más espacio en la parte inferior para que se acumulen los residuos. Con el tiempo, si se acumula suficiente material de desecho en el fondo, la batería fallará.

En la época en que había que controlar el agua de la batería como comprobar el aire de los neumáticos, había aditivos como el VX-6 que se podían verter en las celdas de la batería y que utilizaban sulfato de cadmio para evitar la sulfatación. Al menos, esa fue la afirmación que algunos cuestionaron.

Pero está claro que te gustaría tener una batería que dure para siempre y que no requiera ningún mantenimiento. No puedes tenerlo todo, por supuesto, pero puedes intentarlo. Las nuevas aleaciones redujeron la cantidad de agua descompuesta, por lo que las baterías pueden contener suficiente líquido para durar toda su vida útil. Es por eso que la mayoría de las baterías hoy en día están selladas y solo tienen respiraderos para que escape el gas durante la carga.

Las baterías líquidas mejoradas fueron otra innovación y lograron reemplazar en gran medida a las baterías convencionales. Estos utilizan un separador de polímero que es poroso al electrolito pero evita que las placas hagan cortocircuito entre sí. Estas baterías duran mucho más que las baterías convencionales y tienen una tolerancia mucho mayor a la descarga profunda.

La innovación clave de las baterías AGM es que el electrolito no es un líquido. En cambio, se sostiene en una estera de fibra de vidrio tejida con fibras de vidrio muy finas. Durante la fabricación, las alfombrillas se empapan en ácido, se escurren para eliminar el exceso de líquido y luego se instalan en la batería, donde mantienen suficiente ácido en contacto con los electrodos durante toda la vida útil de la batería.

Las baterías AGM requieren poco mantenimiento y, a diferencia de las baterías líquidas, pueden funcionar en cualquier orientación. Esto es especialmente importante en vehículos todo terreno y motocicletas, donde la batería puede inclinarse o voltearse. También emiten menos gas hidrógeno, lo que los hace más seguros. No requieren ningún mantenimiento periódico, pero pueden durar o no más que una batería convencional mantenida adecuadamente. Sin embargo, tenga en cuenta que si no mantiene adecuadamente la batería normal, todas las apuestas están canceladas. Por otra parte, cobrar de más es más difícil para las asambleas anuales.

Si bien un tapete parece implicar una estructura plana similar a una almohadilla, los tapetes AGM se pueden enrollar o colocar en otras configuraciones dependiendo de la batería. Por ejemplo, a continuación puedes ver una comparativa entre una batería convencional y una batería AGM en espiral. Otra opción para los electrolitos semisólidos es la celda de gel, pero no se ven con frecuencia en aplicaciones automotrices porque el ácido sulfúrico gelificado no funciona bien a temperaturas más frías.

Hay formas de solucionar algunos tipos de problemas en las baterías no selladas, algunos de los cuales implican grandes picos de voltaje. A Thomas Edison le gustaba usar baterías de níquel-hierro en su automóvil eléctrico y, en algunos casos, también puede haber un resurgimiento de esta tecnología.

Imagen de portada: “Baterías de coche Walmart EverStart, batería” de Mike Mozart