Batería de automóvil para niños

Una batería o acumulador es un aparato especial que guarda energía eléctrica. Dentro tiene varias partes llamadas celdas, que parecen vasos y contienen agua desmineralizada. Su trabajo principal es dar la energía necesaria para encender el motor de un coche, un avión o incluso un generador.

Las baterías que se usan para mover vehículos eléctricos se llaman baterías de tracción. Los coches híbridos, que combinan un motor de gasolina con uno eléctrico, pueden usar cualquiera de estos tipos de baterías.

Para encender un motor de coche, la batería necesita enviar mucha electricidad muy rápido, a veces cientos de amperios. Esto es importante incluso en invierno, cuando hace mucho frío. Además, el voltaje (la fuerza de la electricidad) no debe bajar mucho durante el encendido. Por eso, las baterías están diseñadas para tener una resistencia interna muy pequeña.

¿Cómo están hechas las baterías?

Las baterías están formadas por varias celdas de plomo conectadas en fila. Cada una de estas celdas produce unos 2 voltios. Para conseguir una batería de 6 o 12 voltios, se conectan 3 o 6 celdas, respectivamente. Algunos camiones usan baterías de 24 voltios, que son como dos baterías de 12 voltios unidas.

Existen diferentes tipos de baterías según lo que contienen:

• Baterías de líquido (con ácido).
• Baterías de vellón.
• Baterías de gel.

Cuidados y precauciones con las baterías

El ácido y los materiales

Las partes internas de las baterías están hechas de plomo, que es un material que debe manejarse con cuidado. El líquido dentro de la batería es ácido sulfúrico, que es muy corrosivo. Por eso, es muy importante tener mucha precaución al tocar o manipular una batería.

Si una batería se rompe, por ejemplo, después de un accidente, solo personas expertas deben manipularla. El líquido de la batería es dañino para el medio ambiente. Las baterías, ya sean nuevas o dañadas, deben desecharse en talleres mecánicos o lugares autorizados.

Si el ácido o cualquier otro químico de la batería toca tu piel, lávate inmediatamente con mucha agua y busca ayuda médica lo antes posible. Las baterías pueden liberar gases que no deben ser respirados y que pueden ser explosivos en lugares cerrados. Por eso, siempre se deben manipular en áreas con buena ventilación.

La temperatura y la batería

Cuando hace mucho frío, la capacidad de una batería de coche disminuye. Hay sistemas especiales para protegerlas del frío, como cubiertas aislantes. Es buena idea revisar la batería antes del invierno para asegurarte de que tiene suficiente energía para arrancar el coche con bajas temperaturas.

Muchas baterías dejan de funcionar en invierno porque el frío reduce su capacidad, y les cuesta más arrancar el motor. A -20 °C, una batería puede tener solo la mitad de su capacidad normal. Además, el aceite del motor se vuelve más espeso con el frío, lo que hace más difícil el arranque.

Problemas por el uso: Lodo y corrosión

Cada vez que una batería se carga y descarga, los materiales internos (plomo, dióxido de plomo o sulfato de plomo) cambian químicamente. Con el tiempo, estos materiales se van desintegrando poco a poco. También, el movimiento del vehículo puede hacer que se desprendan.

Estos materiales desprendidos se acumulan en el fondo de las celdas, formando lo que se llama lodo. Si este lodo se acumula demasiado y toca las partes internas de la batería, puede causar un cortocircuito. A este problema se le llama patinaje.

Otro problema es la corrosión de la malla, que es la estructura que sostiene los materiales. Esto hace que la batería pierda capacidad. Las baterías que no se mueven, como las que se usan en sistemas de energía fijos, duran más porque no sufren el movimiento constante de un vehículo.

Sobrecarga de la batería

Si un cargador o un regulador no funcionan bien, pueden cargar la batería más de lo necesario. Esto se llama sobrecarga. Cuando la batería se carga, el sulfato de plomo se convierte en plomo y dióxido de plomo. Pero si la corriente de carga es demasiada, el plomo de la estructura interna se daña. Esto hace que la estructura se hinche y que los materiales duren menos.

Voltaje de carga y gases

El voltaje ideal para cargar una batería debe estar entre 13.8 y 14.4 voltios, a una temperatura de entre 15 y 25 °C. La corriente de carga óptima es una décima parte de la capacidad de la batería (por ejemplo, 4 amperios para una batería de 40 Ah). Para cargas rápidas, no debe ser más de un tercio de la capacidad.

Si el voltaje de carga es mayor a 2.4 voltios por celda (o 14.4 voltios para una batería de 12V), hay riesgo de dañar la estructura interna. Esto se puede ver porque la batería empieza a soltar gases. Por eso, no se debe cargar la batería al máximo con corrientes muy altas. Un cargador rápido puede cargar una batería de plomo hasta el 70% rápidamente, pero después se debe cargar con corrientes más bajas para evitar daños.

Peligro de explosión

Si una batería se sobrecarga, libera gases. Esto ocurre porque el agua dentro del ácido sulfúrico se descompone. Se forman gases como oxígeno e hidrógeno, que al mezclarse crean un gas muy explosivo llamado oxihidrógeno.

Nivel de líquido y limpieza

Limpieza de la batería.

Incluso las baterías que no necesitan mucho mantenimiento deben revisarse regularmente para asegurar que el nivel de líquido es el correcto. El líquido debe estar unos 10 mm por encima del borde de las placas internas. Si revisas esto, verás que las placas sueltan un poco de gas, especialmente después de que el coche ha estado funcionando. Esto significa que el agua se está evaporando y se pierde.

Si el nivel del líquido baja tanto que las placas no están cubiertas, la batería pierde capacidad y la parte "seca" se daña para siempre. La solución es rellenar cada celda con agua destilada. Es muy importante usar solo agua destilada y mantener todo muy limpio para que no entre suciedad en el líquido de la batería.

Carga insuficiente

Un problema común es que la batería no se cargue lo suficiente. Las baterías se descargan poco a poco incluso cuando no se usan, sobre todo si están conectadas a un vehículo. Esto se debe a que el coche necesita un poco de electricidad para mantener funcionando algunos sistemas electrónicos, como el reloj o la alarma, incluso cuando está apagado.

Daños por falta de uso

Si un vehículo no se usa por mucho tiempo y la batería sigue conectada, se descargará lentamente. Durante este proceso, se forma sulfato de plomo en las placas. Al principio son cristales muy pequeños, pero si el vehículo no se usa por mucho tiempo, estos cristales se hacen más grandes y duros.

Este proceso reduce la capacidad de la batería y es muy difícil revertirlo. Esto se llama sulfatación de cristales gruesos y puede acortar mucho la vida útil de la batería. Por eso, es importante asegurarse de que la batería esté siempre bien cargada. Este problema es común en vehículos que se usan solo de vez en cuando, como motos, caravanas o lanchas.

¿Cómo prevenir problemas?

Existen dispositivos que ayudan a evitar la sulfatación. Algunos usan un condensador que envía pequeños pulsos de corriente para evitar que los cristales de sulfato se unan.

Si no vas a usar el vehículo por un tiempo, es buena idea desconectar el cable negativo (negro) de la batería y conectarla a un cargador de mantenimiento. Estos cargadores envían una corriente muy pequeña (unos 50 a 100 miliamperios) a 14.4 voltios. Esta corriente compensa la descarga natural de la batería sin dañarla. También hay cargadores solares que hacen esto sin necesidad de desconectar el cable.

Otros tipos de baterías y su uso

Las baterías de plomo son bastante pesadas para la cantidad de energía que guardan. En aviones, se están usando cada vez más baterías de níquel-cadmio, níquel-metal híbrido, óxido de plata-zinc y, más recientemente, de iones de litio para arrancar los motores.

Tecnología en los vehículos

En inglés, a las baterías de arranque de vehículos grandes se les llama SLI battery, que significa Start, Light, Ignition (Arranque, Luz, Encendido). Cuando el motor del coche está funcionando, la batería se recarga gracias a un generador llamado alternador (o dinamo en coches más antiguos).

Este generador proporciona la electricidad necesaria cuando el alternador no está funcionando o lo hace a baja velocidad. Esta función es cada vez más importante en los coches modernos, ya que tienen muchos más sistemas electrónicos para la comodidad.

Términos importantes de las baterías

Corriente de cortocircuito

Es la cantidad máxima de electricidad que una batería puede entregar en un instante, cuando hay muy poca resistencia entre sus dos polos. Se calcula con la Ley de Ohm: a menor resistencia, mayor corriente.

La fórmula es: Donde V es el voltaje en voltios y R es la resistencia de la batería en ohmios.

Amperios-hora (Ah)

Esta medida nos dice cuánta electricidad puede entregar una batería hasta descargarse en un período de 1 hora.

Por ejemplo, si una batería tiene 10 Ah, significa que puede entregar 10 amperios durante 1 hora. Si conectas una luz que consume 10 amperios, estará encendida durante 1 hora. Si quieres que la luz esté encendida 3 horas, necesitarías una batería de 30 Ah.

La fórmula es: Donde Q es la capacidad (Ah), I es la corriente (Amperios) y h es el tiempo (horas).

Corriente de arranque (CA)

Es la corriente máxima que una batería puede entregar a 0 °C durante 30 segundos, manteniendo un voltaje mínimo en cada celda. En inglés se conoce como cranking amps.

Corriente de arranque en frío (CCA)

Esta medida es muy importante. Nos dice la corriente máxima que una batería puede entregar durante 30 segundos a -18 °C, sin que el voltaje baje demasiado en ninguna celda. Se basa en las condiciones más difíciles para arrancar un motor.

Por ejemplo, una batería de 12V con 300 CCA puede entregar 300 amperios a un voltaje de 7.2V (1.2V por cada una de sus 6 celdas).

Corriente de arranque en caliente (HCA)

Del inglés Hot Cranking Amps, es la corriente máxima que la batería puede entregar a 26.67 °C durante 30 segundos, manteniendo un voltaje de 2.0V por celda (12V en total para una batería de 6 celdas).

Capacidad de reserva (RC)

Es el tiempo, en minutos, que una batería puede entregar 25 amperios a 27 °C antes de que su voltaje caiga por debajo de 10.5V. Nos indica cuánto tiempo puede seguir funcionando la batería si el alternador del coche deja de cargarla.

Tamaño de la batería (BCI)

El Battery Council International (BCI) es una organización que establece las medidas físicas (largo, ancho y alto) de las baterías para que sean estándar.

Voltaje nominal

El voltaje real en el sistema eléctrico de un coche es un poco más alto que el voltaje nominal de la batería (por ejemplo, 14.4V para una batería de 12V) porque la batería se está cargando mientras el coche está en marcha. Los coches modernos suelen usar 12V, mientras que los camiones usan 24V. Algunos coches antiguos o motos pueden usar 6V.

Capacidad

La capacidad de una batería se mide en Amperios-hora (Ah). Por ejemplo, una batería de 36 Ah puede entregar 1.8 Amperios durante 20 horas a 27 °C.

La fórmula para calcular la corriente media es: Error al representar (Falta el ejecutable <code>texvc</code>. Véase math/README para configurarlo.): I = Q / T Donde I es la corriente, Q es la capacidad y T es el tiempo.

Si la corriente es mayor, la temperatura es más baja o la batería está vieja, la capacidad real será menor que la nominal.

Ejemplos de capacidad de baterías

• Motos pequeñas: 6 Ah (12V)
• Motos grandes: 12 Ah (12V)
• Coches pequeños: 36 Ah (12V)
• Coches medianos: 50 Ah (12V)
• Coches grandes: 100 Ah (12V)
• Coches deportivos: 140 Ah (18V, 26V)
• Camiones: hasta 225 Ah (12V, 24V)

La capacidad necesaria de una batería depende del tamaño del motor y del tipo de vehículo. Los motores diésel, por ejemplo, necesitan más energía para arrancar que los de gasolina. También, si un coche tiene muchos aparatos electrónicos, necesitará una batería con mayor capacidad.

Mantenimiento y cuidado de la batería

• Revisa el nivel de líquido (electrolito) al menos cada otoño, incluso en baterías que no necesitan mucho mantenimiento. Si el nivel es bajo, rellena con agua destilada.
• Haz que un taller revise el regulador de voltaje. El voltaje de carga debe estar entre 13.80 y 14.4V.
• Cuando cargues la batería, el voltaje no debe superar los 14.4V. Si la batería está muy descargada, puedes usar una carga rápida al principio, pero sin superar ese voltaje.
• Después de cargar, puedes revisar la batería. Una forma es medir la densidad del ácido con un densímetro, pero esto es mejor que lo haga un experto.
• Otra forma es medir el voltaje de la batería. Hazlo después de que la batería haya "descansado" al menos dos horas. Una batería de 12V completamente cargada debe tener 12.65V. Si baja de 12.53V, está al 85% de carga. Con 12.25V está a la mitad, y con 11.9V, casi descargada. Si el voltaje baja mucho, la batería podría no cargarse a su capacidad original.

El voltaje no te dice la capacidad total de la batería. Una batería vieja puede tener el voltaje correcto, pero no la fuerza para arrancar el coche.

Las baterías que no necesitan mantenimiento están selladas y no pierden agua. Las baterías abiertas sí necesitan que se les rellene con agua destilada para compensar la pérdida de agua. Nunca uses agua normal, ya que podría dañar la batería.

Si el regulador de voltaje del coche no funciona bien, puede hacer que la batería pierda más agua o que no se cargue por completo, lo que acorta su vida útil.

No dejes las baterías sin cargar durante meses. Si vas a guardarla, cárgala por completo primero. Las baterías viejas se descargan más rápido. Una batería de plomo de 12V sin usar no debería bajar de 11.8V.

Si la batería no se va a usar por mucho tiempo, es útil conectarla a un cargador de mantenimiento que le dé un voltaje pequeño para compensar su descarga natural.

El voltaje de carga ideal es entre 14.2 y 14.4V a 15-25 °C. El voltaje de "gasificación" (cuando la batería empieza a soltar gases) es de unos 14.4V y no debe superarse en baterías selladas.

El voltaje de los bornes de la batería, después de una carga completa, bajará a unos 13.2V y luego lentamente a 12.7V.

Puedes estimar la capacidad de una batería midiendo su voltaje después de varias horas de reposo:

Para baterías que sí necesitan mantenimiento (con tapones de rosca), también puedes usar un densímetro para comprobar la capacidad midiendo la densidad del ácido:

Otro problema que puede descargar la batería es la corriente de fuga (cuando la electricidad se escapa) o la corrosión en los conectores. La suciedad o la humedad en la superficie de la batería o en los polos pueden causar fugas. Si los polos están corroídos, la resistencia aumenta, lo que dificulta el arranque y la carga de la batería. Por eso, es importante mantener los conectores limpios y bien apretados. La grasa para polos ayuda a protegerlos de la corrosión.

Consejos de seguridad:

• Cuando uses un cargador de batería, quita los tapones de rosca (si los tiene) y evita chispas o llamas cerca, ya que los gases que se forman pueden ser explosivos.
• No permitas que los niños se acerquen a las baterías.
• El ácido de la batería es muy corrosivo. Usa gafas y guantes de protección. No inclines la batería para que el ácido no se salga.
• Si te salpica ácido en los ojos, lávate inmediatamente con mucha agua fría y ve a un médico de urgencias.

Galería de imágenes

• 

  Batería de coche de 12V 40Ah.

Véase también

En inglés: Automotive battery Facts for Kids