Para poder determinar el voltaje de equalize  hay que basarse en el voltaje máximo permitido por el equipo conectado al sistema DC.  Recuerde siempre verificar antes en las tablas del manufacturero los voltajes máximos y mínimos de voltaje de permitidos para las celdas y el tiempo al cual deben estar expuestas las mismas.

La no-uniformidad de los voltajes de las baterías es resultado de:

• Voltaje de flota bajo por ajuste impropio del cargador
• Algún medidor de voltaje en el cargador defectuoso
• Selección incorrecta del voltaje de flota de las celdas
• Variaciones en las temperaturas de las celdas, debido al ambiente ó al arreglo de baterías. La mayor diferencia de temperatura entre las celdas es de 5 ° F (3 °C ). Si la temperatura de las celdas es el problema, revise la localización de las mismas y oriéntese sobre las recomendaciones del manufacturero.

Esta tabla solo aplica a celdas con temperaturas de operación entre los 60-90 °F (16-32°C). Para celdas con temperaturas de 40-59 °F (5-15°C), utilice el doble de las horas. Para celdas con temperaturas de 39°F (4°C) ó mas bajos, utilice cuatro veces la cantidad de horas.

Nota: El voltaje de una celda tibia debe ser menor que el promedio. Su voltaje puede ser corregido por temperatura añadiéndole 0.003V por cada °F (0.005/°C) que la celda este por encima del promedio de las demás celdas.

Durante la carga de igualización, se debe monitorear la temperatura de las celdas piloto. Estas no deben subir mas allá de los 110 °F (43 °C). Si sucede, el voltaje de igualización debe ser reducido a 2.20 V.P.C hasta que las celdas enfríen a una temperatura de 100 °F (38°C) o menos.

 Flota

Las baterías están continuamente supliendo carga a circuitos de control, cargas en paralelo con “power supplies”, por lo que se hace indispensable un apoyo confiable a estas cargas en momentos de interrupciones eléctricas o apagones. Esta interconexión y operación es llamada servicio en flota.

Tabla  2.0

Voltaje de flota por celda

Celdas de antimonio

Celdas de Calcio y plomo

*Aplicable a aplicaciones de telecomunicaciones solamente

** Para aplicaciones nucleares solamente, LCT-HP y MCI II.

Recarga y estratificación del electrolito

La presencia de un gradiente químico suele ser debida a la concentración de algún tipo de compuestos químicos en las zonas profundas, de forma que son más densas que las superficiales. A esta condición se le llama estratificación. Cuando la batería es descargada, la gravedad especifica del electrolito se reduce. Esto es como resultado del uso de los iones del sulfato en la reacción química con el material activo en las placas positivas y negativas. La esponja de plomo en la placa negativa y el dióxido de plomo en la placa positiva se convierte en sulfato de plomo, combinando los iones de sulfato del electrolito con los compuestos de plomo en las placas.

En la recarga el sulfato de plomo en las placas en convertido de vuelta a sus compuestos originales y los iones de sulfato son liberados de las placas. Los iones de sulfato se combinan para producir ácido sulfúrico con una densidad mayor a la del electrolito. Como resultado obtenemos un nuevo y regenerado ácido, el cual cae al fondo de la celda. Lecturas de gravedad específica tomadas en la parte superior de la celda serán más bajas que si se tomaran en la parte inferior de la celda. A esta condición de le llama “estratificación del electrolito”. Esta condición no inhibe la habilidad de la batería para suplir la potencia. Hay dos formas de eliminar este problema, la primera es proveer suficiente tiempo para la difusión química. Esto pudiera tomar varias semanas en voltaje de flota, dependiendo del gravo de estratificación.

Un método más eficiente es el de darle una carga de igualizacion. Los gases producidos por el igualización subirán el electrolito, causando uniformidad en la celda. Luego de un tiempo relativamente corto el electrolito se homogenizará. La cantidad de gases que se produzcan y el ajuste del igualización estará directamente asociados con el tiempo que requerirá la homogenización.

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El voltaje de la batería debe ser ajustado al voltaje promedio por celda multiplicado por el número de celdas en la batería

Luego de cargarlas por los periodos de tiempo estipulados en las tablas, se deben tomar lecturas de voltaje y gravedad especifica. La carga debe ser reducida a voltaje de flota cuando el voltaje mas bajo por celda es menos de 0.005 V por debajo del promedio del banco de baterías. Las gravedades especificas deben de estar en por lo menos +0.010/-0.005 del promedio del banco.

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Las baterías se clasifican en tres categorías

• Larga Duración
• Para uso General
• Alto Desempeño

Larga duración:

• Placas positivas finas (0.25 – 0.35 pulgadas)
• Separadores finos (Naranja, marrón, amarillo)
• Mallas de retención ( Aguanta el material activo)
• Postes de plomo ( son de plomo puro)
• Baja gravedad especifica ( SG = 1.215)
• Aplicaciones comunes: Telecomunicaciones

Celdas de Uso General

• Placas positivas medianas – finas  ( 0.25 – 0.30 pulgadas)
• Separadores Medianos / Finos
• Malla retenedora
• Postes de plomo o cobre
• Gravedad especifica Baja ( SG = 1.215)

Aplicaciones comunes:

Estaciones generatrices / Subestaciones

Controles industriales Switchgears

Celdas de Alto Rendimiento

• Placas positivas finas (0.20 pulgadas )
• Separadores Finos
• Copper – inserted ó cobre puro, lead – plated post
• Alta gravedad especifica (SG = 1.250)
• Aplicaciones comunes (UPS Systems)

Nota : Entre mas cerca estén las placas positivas y negativas mejor desempeño lo que implica que tienen un separador más fino.

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La batería tiene varios componentes, cada uno de los materiales dentro de la batería tienen diferentes composiciones químicas. La placa positiva contiene dióxido de plomo, que consiste en plomo y oxígeno y tiene un color café oscuro mientras que la placa negativa contiene plomo esponjoso y es de color gris. El electrolito está hecho de agua y ácido sulfúrico. Dentro de la batería, los químicos activos reaccionan para crear una corriente directa siempre que haya una carga eléctrica (encendiendo del motor, luces, radio u otros accesorios). Esta corriente directa es producida por las reacciones químicas entre las diferentes placas y el ácido sulfúrico en el electrolito. La corriente disponible está limitada por el área activa y el peso del material de las placas, así como la cantidad de ácido sulfúrico en el electrolito. Una vez que han reaccionado la mayoría de los materiales activos, la batería puede crear poco o ninguna  energía. Entonces la batería se descarga y debe ser recargada para volver a ser usada.

Reacciones químicas mientras la batería se recarga

Dentro de cada batería, la celda es un contenedor de electrolito. El electrolito es usado para conducir corriente entre las placas positivas y negativas. A medida que una batería pierde su carga, la composición química del electrolito se asemeja más al agua. Cuando esto ocurre, la batería debe ser cargada para que retorne a su mejor rendimiento.  La composición química durante la recarga de la batería (los químicos regresan a su composición original). El sulfato radical, en el sulfato de plomo encontrado en ambas placas, positiva y negativa, regresan al electrolito. Los dos átomos de oxígeno en el electrolito regresan a la placa positiva.

Reacciones químicas mientras la batería se descarga

El dióxido de plomo en la placa positiva reacciona con un sulfato radical desde el electrolito a la forma de sulfato de plomo. El oxígeno se combina con hidrógeno en el electrolito para formar agua y gas hidrógeno. El plomo en la placa negativa reacciona con un sulfato radical del electrolito para también formar sulfato de plomo. A medida que aumentan los sulfatos radicales, el electrolito se asemeja más al agua.

Teoría de operación

En las baterías con válvulas reguladoras  (VRLA) el ensamblaje consiste en materiales activos de dióxido de plomo (PbO2) placa positiva, ácido sulfúrico (H2SO4) electrolito esponjoso (poroso), plomo (Pb) placa negativa. Cuando una carga es conectada entre las placas positivas y negativas, comienza una reacción química en la celda la cual produce una energía eléctrica (corriente) a través de la carga mientras que estos materiales son convertidos en sulfato de plomo (H2SO4) y agua (H2O). Cuando la carga es removida y reemplazada por una fuente de corriente DC (cargador) una corriente eléctrica comienza a fluir a través de la batería en dirección opuesta a la descarga, convirtiendo los materiales activos a sus estados originales de dióxido de plomo, ácido sulfúrico y plomo. Esta recarga devuelve a la batería su energía potencial haciéndola disponible de nuevo para producir corriente eléctrica. Este proceso es demostrado por las ecuaciones 1,2 y 3: 

En teoría, este proceso de carga y descarga puede continuar indefinidamente donde las rejillas de dióxido de plomo (PbO2) y plomo (Pb) no sufren de corrosión , el deterioro del dióxido de plomo y el plomo en las placas positivas y negativas provocan que el electrolito se seque, terminando así la vida útil de la batería.

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