¿Cómo probar una bateria de ácido y plomo?

bateria-opalux

Las tecnologías de baterías han evolucionado mucho a lo largo del tiempo. Ahora disponemos de muchas tecnologías como las de hidruro de metal, nickel-cadmio y no olvidar las de Litio-ion. Pero, para aplicaciones de mucha demanda de energía, las baterias de ácido y plomo son la elección favorita. ¿Por qué? porque son baratas, su disponibilidad (están en todas partes) y porque, a pesar de contar con ácido sulfúrico en su interior, es una tecnología relativamente segura (a diferencia de las baterías de Litio-ion, que pueden causar serias explosiones e incendios, razón por la cual prohiben su transporte en los aviones). Otro beneficio importante es la gran cantidad de energía que almacenan, que está en orden de las decenas de Amperios-Hora. Por eso están en todas partes, como en los automóviles, UPS y demás equipos de respaldo.

Pero estas baterías –como todas las baterias– son consumibles, es decir, se terminarán agotando (lo querramos o no). En este artículo les mostraré como hice para evaluar el estado de una bateria de ácido. Si te interesa, haz click en leer mas.

En año pasado, compré una bateria de ácido y plomo, del tipo sellada (también le llaman “cero mantenimiento”, porque no tiene esas tapas y no hay que recargarlas de ácido o agua destilada, a diferencia de las de automóvil). Esta batería era de fabricación china y de marca “Opalux”, una marca muy genérica de cosas producidas en china, que van desde bombillas, cables, tomacorrientes, etc. Obviamente que sabía que la calidad no sería la mejor de todas, pero –pensé– que mientras sirviera su propósito durante un tiempo, todo estaría bien. Las baterías se miden en la cantidad de amperios que pueden entregar en una hora, de allí que la medida de una batería sea “amperios-hora”. La que compré era de 12 voltios y 18 amperios hora. Eso significa que en teoría, me debería de entregar hasta 18 amperios en una hora para 12 voltios, o que es lo mismo, 12v * 18a = 216 watios sostenidos (teóricos) en una hora completa, con un aparato de 12 voltios.

Las baterías de ácido-plomo, no funcionan igual que las baterías de nickel-metal o Li-Ion. Su voltaje va variando en función de la carga que poseen. Cuando están a plena carga entregarán entre 13 a 13.7 voltios, para luego ir disminuyendo, conforme transcurre el tiempo. Esta disminición se puede apreciar en el siguiente diagrama, proporcionado por el fabricante de baterías Yuasa, el cual es un conocido fabricante de baterías de ácido-plomo:

En este cuadro, Yuasa muestra (de una manera bastante optimista) cuál sería el comportamiento del voltaje de una batería de 12v o 6v (voltaje a la izquierda) respecto al tiempo (en la parte inferior) y una carga dada, medida en un factor C (1C es la carga nominal en amperios/hora que indica el fabricante de la batería). Este gráfico es interesante, ya que muestra cómo se espera que se comporte el voltaje respecto al tiempo y a una consumo constante. Si se dan cuenta, el voltaje entregado es relativamente plano (estable o constante) entre unos 12.4v y 12.8v cuando la batería esta a plena carga, para luego caer de forma abrupta hasta llegar a voltajes muy bajos, que es cuando la batería ya no tiene casi nada de carga.

Observen por ejemplo la línea vertical que indica 60 minutos, podrán apreciar que para una carga de 0.6CA el voltaje (esa linea curva) se van en picada hacia abajo. Eso quiere decir que se espera que en una hora completa, el voltaje haya caido casi a cero. E igual, si vemos la última curva (la primera contando por la derecha), veremos que para 0.05CA la batería nos dudaría (optimisticamente) unas 20 horas. En el caso de mi batería, que son 18 Amperios/hora (Ah), podríamos decir que si quisiera que me dure 60 minutos, debería de limitar la carga a 0.6 * 18 = 7.2 amperios y si quisiera que me durara 20 horas, la carga debería de ser 0.05 *18 = 0.9 amperios. Es decir, para mi caso, si quisiera que la batería me durara hasta una hora, debo de exigir 7.2ax 12v = 86 watios (aproximadamente un televisor mediano) y si quisiera que me durara hasta 20 horas, 0.9a x 12v = 11 watios, lo mismo que consume un par de metros de tira led. Todo esto en condiciones óptimas según el fabricante (que casi siempre no son las reales).

Algo importante de este gráfico es ver que cuando la batería toca la línea de los 12 voltios, ya ha agotado el 60% de su carga, a 11 voltios ha usado el 93% de su carga y a 9 voltios ya ha usado 99.5% de su carga. Por ello, siempre se recomienda que las baterias de ácido-plomo no se descarguen mas abajo de los 11 voltios, ya que en la práctica ya no pueden entregar mas corriente y ponen en peligro su durabilidad, ya que cuando el voltaje baja excesivamente, se aceleran en su interior las reacciones químicas que acabarán consumiendo la batería antes de tiempo, haciendo que se agoten y que pronto tengas que comprarte una batería nueva.

simulador de carga para probar baterias
simulador de carga

Bueno, sabiendo esto, entonces hice lo siguiente:

  1. Cargué la batería Opalux 12v 18ah, conectándola como bateria principal de un UPS Tripplite (podría haber usado otros medios para cargar la bateria, es lo mismo).
  2. Conecté un probador de carga a la batería. Un probador de carga es un dispositivo que exige una cantidad determinada de corriente para simular un consumo. Es mas práctico que usar una bombilla de faro, ya que además de poder configurar la cantidad de corriente que exigo a la batería, puedo ir midiendo el voltaje que la batería va entregando. Yo uso este que compré en aliexpress, el cual es muy práctico y puede exigir hasta 20 amperios y 200 voltios como máximo (20 amperios es mucha corriente, la cual se disipará en calor, por eso el gran ventilador que tiene es para evitar que la resistencia variable no pueda con el calor excesivo y termine quemando). Si no tienen un simulador de carga, se puede también hacer lo mismo empleando algún aparato que consuma energía en 12 voltios y que sepamos previamente su consumo. Por ejemplo, unos focos leds de auto (que van desde 5w hasta 30w), focos de faro posterior (entre 15 y 30 watios) o focos de faro delantero (que van desde 50 a 90 watios). Para saber el amperaje simplemente dividen los watios entre el voltaje (en este caso, 12 voltios). Sugiero probar con algo que sea entre 1/5 y 1/3 de la capacidad de la batería en amperios y que sea de consumo estable (no sirve, por ejemplo, probar con cargadores de celulares de auto ya que una vez que el celular esté cargado, dejará de exigir corriente y la prueba no servirá).
  3. Configuré el probador de carga en 5 amperios y activé el cronómetro de mi celular. cada 5 a 10 minutos revisaría el voltaje, esperando la aparición de la curva de descenso de éste.

Como pueden ver en la imagen, llegué a medir 11.7 voltios en el probador. Esto se dio en 1h 7m. Es decir, en poco mas de una hora, me entregó 5 amperios sostenidos.  5 amperios es el 70% de 7.2amperios, que es lo que según la gráfica, a  0.6CA (0.6 * 18ah) debería de durar en una hora completa , y como duró un poco mas de una hora, puedo concluir que aunque se evidencia un poco de desgaste (en el caso ideal debería de entregar 100% de su carga, que es 7.2 amperios sostenidos en una hora reloj, pero entregó solo 5 amperios en 1 hora 7 minutos), puedo decir que su tiempo de vida es adecuado para una bateria con mas de un año, y también puedo concluir que su servicio es todavía óptimo.

 

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