Acumuladores de energia eléctrica

“ACUMULADORES DE ENERGIA

ELÉCTRICA”

por:Robles Meza Edgar

1 .FUNDAMENTO ELECTRICO DEL ACUMULADOR

Dispositivo electroquímico el cual almacena energía en forma química, que durante el proceso de descarga transforma la energía química en energía eléctrica.

2. PROCESO QUÍMICO DE TRANSFORMACION

Se basa en el principio de electrolisis:

Se colocan dos electrodos metálicos dentro de un recipiente con una solución acida o alcalina en agua destilada(electrolito) y se conectan los electrodos a un generador de corriente eléctrica, al pasar la corriente desde el electrodo positivo(ánodo) al electrodo positivo(cátodo) a través del electrolito, la corriente descompone el agua en sus elementos básicos (O-) y ( 2H+) depositando el oxigeno en el ánodo y el hidrogeno en el cátodo , formándose un elemento galvánico capaz de generar una corriente eléctrica, por diferencia de potencial entre sus placas o electrodos.

Electrolito.- conductor eléctrico entre el ánodo y el cátodo.

Electrodo.- diferencia de potencial con fenómenos de polarización.

“El plomo (Pb) es el mas idóneo para la fabricación de baterías”

2.1. CLASIFICACIÓN DE ACUMULADORES:

2.2.1 Acumuladores de plomo

Utilizados actualmente en vehículo automóviles que emplean como electrodos una sustancia activa a base de peróxido de plomo (PbO2) en el ánodo y plomo esponjoso en el cátodo con una solución acida de agua y de acido sulfúrico (H2SO4) para el electrolito formándose así un acumulador capaz de producir en sus bornes 2.1voltios.

2.2.1 Batería

Las baterías de plomo están formadas por un recipiente de polipropeno o ebonita, con una serie de tabiques del ismo material par formar los vasos que componen cada elemento.

Dentro de estos vasos van montada una serie de:

Placas:

Compuestas por las rejillas, impregnadas de una pasta o material activo. Esta pasta es una mezcla de óxido de plomo con otros elementos químicos.

Placas positivas:

Compuestas de peróxido de plomo (PbO2), que es un material cristalino de color marrón oscuro, constituido por partículas muy pequeñas y de alta porosidad para que el electrolito penetre libremente en el interior de las placas.

Placas negativas:

Compuestas por plomo esponjoso (Pb) de color gris pizarra, en el que penetra libremente el electrolito, haciendo esponjar las placas, con lo que crece el área eficaz de las mismas, aumentando el rendimiento. En estas placas se emplean en pequeñas cantidades, sustancias difusoras o expansoras para impedir la contracción y solidificación del plomo esponjoso, con lo que perdería capacidad y vida la batería.

Entre placa y placa se colocan:

Separadores:

El objetivo primordial de los separadores es impedir el contacto metálico entre las placas de polaridad opuesta. Al mismo tiempo, permiten la conducción electrolítica libre.

Entre los principales tipos de separadores están los de PVC, sobres de polietileno, plásticos microporosos, películas de celulosa, telas de Dynel o Vinyon, fibra de vidrio y materiales vítreos porosos.

El conjunto va cerrado con una tapa del mismo material del recipiente la cual lleva una serie de bocas para poder verter por ellas el agua y el:

Electrolito:

En las baterías de Plomo- Ácido, es una solución de ácido sulfúrico en agua desmineralizada o desionizada en una proporción de 36 partes de ácido por 64 partes de agua. Su función es servir como medio conductor de energía, entre los componentes internos de la batería. Cada vaso se llena con este de forma que cubra completamente las placas hasta 1 cm por encima de ellas.

Las bocas van cerradas con tapones de plástico y llevan un agujero de respiración.

Diseño de una batería:

La batería consta de un conjunto de celdas que dentro de ellas están las placas con sus respectivos separadores a este conjunto se le llama elementos, los elementos de las celdas van conectadas en serie para aumentar el voltaje sabiendo que cada celda produce aproximadamente 2.1 voltios.

Agua de batería:

Es mejor par la batería que se use agua destilada en vez de agua de caño.

Bornes de batería:

Tiene dos bornes uno de ellos es el positivo (mas grande de son el símbolo +) y el otro es el negativo (símbolo -)

Tapas de ventilación de la batería:

Estas se colocan para proveer ventilación para el escape de los gases formados cuando la batería se esta cargando.

Potencial de la batería:

Cada celda de una batería de almacenamiento tiene un potencial de cerca de dos voltios, si se desea mas voltaje se conectan esta en serie y si se desea mas corriente se aumentan mas placas (+,-).

Funcionamiento de la batería:

La corriente de la batería se produce por una reacción química entre dos materiales activos de las diferentes placas y el acido sulfúrico y el electrolito mientras se produce esta reacción química se produce la descarga de la batería, después que la mayoría de los materiales activos a reaccionado, la batería se descarga, la batería deberá recargarse de ser usada.

Es de señalar que las baterías del mismo voltaje pueden producir diferentes cantidades de corriente, la razón es que la cantidad de corriente que puede producir una batería depende del numero y tamaño de placas, a mayor numero de placas, mayor reacción química tendrá entre el electrolito y las placas, por tanto, mayor la cantidad de corriente producida.

Ciclo de operación:

Descarga:

Cuando una batería esta suministrando energía entonces se estas descargando, a media que esto va sucediendo se forma en las placas mayor cantidad de sulfato de plomo y aumenta la cantidad de agua en el electrolito, cuando el sulfato de plomo es de igual cantidad en las placas positivas y negativas entonces el voltaje disminuye.

Carga:

La carga de una batería consiste en aplicarle una corriente eléctrica desde una fuente de corriente directa (CD).

Al hacerlo por el fenómeno de electrólisis, el ácido sulfúrico se descompone en iones. Uno es el ion sulfato (SO4) que tiene carga negativa, el otro es el ion hidrógeno (H2) con carga positiva.

CAPACIDAD DE LA CARGA

Se entiende por la cantidad de electricidad que produce tomarse de la batería.

AMPERIOS –HORA 8AH) K=I.T

Depende de la intensidad, temperatura del electrolito, estado de la carga

A temperaturas por en cima de +27Cº aumenta la capacidad de descarga sin embargo a la larga, la batera no debe exponerse a temperaturas de 60Cª ya que las placas de plomo se atacan mas intensamente por la caída de masa activa y corrosión de la rejilla) y crece sensible mente la auto descarga. Con altas temperaturas la densidad del acido se reduce hasta aproximadamente 1.23 G/m3.

A temperaturas mas bajas de 27 Cº, menor será la capacidad de descarga.

CORRIENTE DE ENSAYO EN FRIO

Se trata de una alta intensidad de corriente de descarga asociada al tipo de batería con la que pueda enjuiciarse el comportamiento de arranque a bajas temperaturas

A -18Cº anqué la tensión de los elementos descienda por debajo de 1.6v después de 30 segundos de tiempo de descarga o bien de 1,0 v después de 180 segundos de tiempo de descarga si desciende por debajo de los valores de tensión indicados , la materia no esta ya en buenas condiciones .

DENSIDAD DE ACIDO

. Puede considerarse descargada cuando la densidad del acido ha descendido hasta aprox. 1.12 g/cm3 y se puede decir que esta completamente carga cuando a ascendido a 1.28g/cm3

Formación de sus estructuras proceso electroquímico en el que se forman las masas activas de las placas positivas y las placas de plomo negativas la están protegidas contra la oxidación por una película protectora. Una vez introducido el acido sulfúrico. Con un densidad de 1.28 g/cm3 tiene que actuar este aprox. 20 minutos y a continuación queda lista para el servicio las baterías formadas de este modo se denominan “cargadas en seco” o “cargadas sin llenar”

AUTO DESCARGA

Se efectúa en el interior de la batería a causa de procesos químicos sin que este cerrado el circuito externo el calor y la suciedad puedan acelerar este proceso además en baterías sucias. Las corrientes de fuga de la superficie de la carga pueden dar lugar a la auto descarga.

La duración una batería depende de la solicitación eléctrica y mecánica y del cuidado que se presente.

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