La batería del automóvil, conocida como acumulador, es responsable de los sistemas de arranque, iluminación y encendido de un automóvil. Por lo general, las baterías de automóviles son de plomo-ácido y consisten en celdas galvánicas que proporcionan un sistema de 12 voltios. Cada una de las celdas genera 2,1 voltios cuando está completamente cargada. La densidad del electrolito es una propiedad controlada de una solución ácida acuosa que garantiza el funcionamiento normal de las baterías.
Composición de una batería de plomo-ácido
El electrolito de la batería de plomo-ácido es una solución de ácido sulfúrico y agua destilada. El peso específico del ácido sulfúrico puro es de aproximadamente 1,84 g/cm3, y este ácido puro se diluye con agua destilada hasta que el peso específico de la solución es de 1,2-1,23 g/cm 3.
Aunque en algunos casos, se recomienda la densidad del electrolito en la batería según el tipo de batería, la estación y las condiciones climáticas. La gravedad específica de una batería completamente cargada según el estándar industrial en Rusia es 1,25-1,27 g / cm3 en verano y para inviernos severos - 1,27-1, 29g/cm3.
Gravedad específica del electrolito
Uno de los principales parámetros de la batería es la gravedad específica del electrolito. Es la relación entre el peso de una solución (ácido sulfúrico) y el peso de un volumen igual de agua a una temperatura determinada. Normalmente se mide con un hidrómetro. La densidad del electrolito se utiliza como indicador del estado de carga de una celda o batería, pero no puede caracterizar la capacidad de la batería. Durante la descarga, la gravedad específica disminuye linealmente.
Dado esto, es necesario aclarar el tamaño de la densidad permitida. El electrolito de la batería no debe superar los 1,44 g/cm3. La densidad puede ser de 1,07 a 1,3 g/cm3. La temperatura de la mezcla será entonces de unos +15 C.
El electrolito de mayor densidad en su forma pura se caracteriza por un valor bastante alto de este indicador. Su densidad es de 1,6 g/cm3.
Nivel de carga
Cuando está completamente cargada en estado estable y bajo descarga, la medición de la gravedad específica del electrolito da una indicación aproximada del estado de carga de la celda. Gravedad específica=Voltaje de circuito abierto - 0.845.
Ejemplo: 2,13 V - 0,845=1,285 g/cm3.
La gravedad específica disminuye cuando la batería se descarga a un nivel cercano al del agua pura y aumenta durante la recarga. La batería se considera completamente cargada cuando la densidad del electrolito en la batería alcanza el valor máximo posible. Específicoel peso depende de la temperatura y la cantidad de electrolito en la celda. Cuando el electrolito está cerca de la marca baja, la gravedad específica es más alta que la nominal, cae y se agrega agua a la celda para llevar el electrolito al nivel requerido.
El volumen del electrolito se expande a medida que aumenta la temperatura y se contrae a medida que la temperatura desciende, lo que afecta la densidad o la gravedad específica. A medida que se expande el volumen del electrolito, la lectura disminuye y, por el contrario, la gravedad específica aumenta a temperaturas más bajas.
Antes de aumentar la densidad del electrolito en la batería, debe realizar mediciones y cálculos. La gravedad específica de la batería está determinada por la aplicación en la que se utilizará, teniendo en cuenta la temperatura de funcionamiento y la vida útil de la batería.
| % Ácido sulfúrico | % Agua | Gravedad específica (20°C) |
| 37, 52 | 62, 48 | 1, 285 |
| 48 | 52 | 1, 380 |
| 50 | 50 | 1, 400 |
| 60 | 40 | +1, 500 |
| 68, 74 | 31, 26 | 1, 600 |
| 70 | 30 | 1, 616 |
| 77, 67 | 22, 33 | 1, 705 |
| 93 | 7 | 1, 835 |
Reacción química en baterías
Tan pronto como se conecta una carga entre los terminales de la batería, una corriente de descarga comienza a fluir a través de la carga y la batería comienza a descargarse. Durante el proceso de descarga, la acidez de la solución electrolítica disminuye y da lugar a la formación de depósitos de sulfato en las placas positiva y negativa. En este proceso de descarga, aumenta la cantidad de agua en la solución electrolítica, lo que reduce su gravedad específica.
Las celdas de la batería se pueden descargar a un voltaje mínimo y una gravedad específica especificados. Una batería de plomo-ácido completamente cargada tiene un voltaje y una gravedad específica de 2,2 V y 1,250 g/cm3 respectivamente, y esta celda normalmente se puede descargar hasta que los valores correspondientes no alcancen los 1,8 V y 1,1 g/cm3.
Composición de electrolitos
El electrolito contiene una mezcla de ácido sulfúrico y agua destilada. Los datos no serán precisos cuando se midan si el conductor acaba de agregar agua. Debe esperar un tiempo para que el agua fresca tenga tiempo de mezclarse con la solución existente. Antes de aumentar la densidad del electrolito, debe recordar: cuanto mayor es la concentración de ácido sulfúrico, más denso se vuelve el electrolito. Cuanto mayor sea la densidad, mayor será el nivel de carga.
Para la solución electrolítica, el agua destilada es la mejor opción. Esto minimiza la posiblecontaminantes en solución. Algunos contaminantes pueden reaccionar con iones de electrolitos. Por ejemplo, si mezcla una solución con sales de NaCl, se formará un precipitado que cambiará la calidad de la solución.
Influencia de la temperatura en la capacitancia
¿Cuál es la densidad del electrolito? Esto dependerá de la temperatura dentro de las baterías. El manual de usuario de baterías específicas especifica qué corrección se debe aplicar. Por ejemplo, en el manual de Surrette/Rolls para temperaturas entre -17,8 y -54,4oC por debajo de 21oC, reste 0,04 por cada 6 grados.
Muchos inversores o controladores de carga tienen un sensor de temperatura de la batería que se conecta a la batería. Suelen tener una pantalla LCD. Apuntar el termómetro infrarrojo también dará la información necesaria.
Medidor de densidad
El hidrómetro de densidad de electrolitos se usa para medir la gravedad específica de la solución de electrolitos en cada celda. La batería de ácido está totalmente cargada con una gravedad específica de 1,255 g/cm3 a 26oC. La gravedad específica es una medida de un fluido que se compara con una base. Es agua a la que se le asigna un número base de 1.000 g/cm3.
La concentración de ácido sulfúrico en el agua de una batería nueva es de 1,280 g/cm3, lo que significa que el electrolito pesa 1,280 g/cm3 veces el peso del mismo volumen de agua. Una batería totalmente cargada se probará hasta1.280 g/cm3, mientras está descargado contará desde 1.100 g/cm3.
Procedimiento de prueba del hidrómetro
La temperatura de lectura del hidrómetro debe ajustarse a una temperatura de 27oC, especialmente en lo que respecta a la densidad del electrolito en invierno. Los hidrómetros de alta calidad tienen un termómetro interno que medirá la temperatura del electrolito e incluyen una escala de conversión para corregir las lecturas del flotador. Es importante reconocer que la temperatura es significativamente diferente del ambiente si se conduce el vehículo. Orden de medición:
- Vierta el electrolito en el hidrómetro con una pera de goma varias veces para que el termómetro pueda ajustar la temperatura del electrolito y tomar lecturas.
- Estudia el color del electrolito. Una decoloración marrón o gris indica un problema con la batería y es una señal de que la batería se acerca al final de su vida útil.
- Dirija la cantidad mínima de electrolito al hidrómetro para que el flotador flote libremente sin contacto con la parte superior o inferior del cilindro de medición.
- Sostenga el hidrómetro en posición vertical a la altura de los ojos y preste atención a la lectura donde el electrolito coincide con la escala del flotador.
- Sume o reste 0,004 unidades para la lectura cada 6oC, cuando la temperatura del electrolito esté por encima o por debajo de 27oC.
- Ajuste la lectura, por ejemplo, si la gravedad específica es 1.250 g/cm3 y la temperatura del electrolito es32oC, un valor de 1,250 g/cm3 da un valor corregido de 1,254 g/cm3. Del mismo modo, si la temperatura era 21oC, reste 1,246 g/cm3. Cuatro puntos (0.004) de 1.250 g/cm3.
- Pruebe cada celda y observe la lectura corregida a 27oC antes de verificar la densidad del electrolito.
Ejemplos de medición de carga
Ejemplo 1:
- El hidrómetro indica 1,333 g/cm3.
- La temperatura es de 17 grados, 10 grados por debajo de lo recomendado.
- Restar 0,007 de 1,333 g/cm3.
- El resultado es 1,263 g/cm3, por lo que el estado de carga es aproximadamente del 100 por ciento.
Ejemplo 2:
- Datos de densidad: 1,178 g/cm3.
- La temperatura del electrolito es de 43 grados C, 16 grados por encima de lo normal.
- Añadir 0,016 a 1,178 g/cm3.
- El resultado es 1,194 g/cm3, cargado al 50 %.
| ESTADO DEL CARGO | PESO ESPECÍFICO g/cm3 |
| 100% | 1, 265 |
| 75% | 1, 225 |
| 50% | 1, 190 |
| 25% | 1, 155 |
| 0% | 1, 120 |
Tabla de densidad de electrolitos
La siguiente tabla de corrección de temperaturaes una forma de explicar los cambios abruptos en los valores de densidad de electrolitos a diferentes temperaturas.
Para usar esta tabla, necesita conocer la temperatura del electrolito. Si la medición no es posible por alguna razón, es mejor usar la temperatura ambiente.
La tabla de densidad de electrolitos se muestra a continuación. Estos datos se basan en la temperatura:
| % | 100 | 75 | 50 | 25 | 0 |
| -18 | 1, 297 | 1, 257 | 1, 222 | 1, 187 | 1, 152 |
| -12 | 1, 293 | 1, 253 | 1, 218 | 1, 183 | 1, 148 |
| -6 | 1, 289 | 1, 249 | 1, 214 | 1, 179 | 1, 144 |
| -1 | 1, 285 | 1, 245 | 1, 21 | 1, 175 | 1, 14 |
| 4 | 1, 281 | 1, 241 | 1, 206 | 1, 171 | 1, 136 |
| 10 | 1, 277 | 1, 237 | 1, 202 | 1, 167 | 1, 132 |
| 16 | 1, 273 | 1, 233 | 1, 198 | 1, 163 | 1, 128 |
| 22 | 1, 269 | 1, 229 | 1, 194 | 1, 159 | 1, 124 |
| 27 | 1, 265 | 1, 225 | 1, 19 | 1, 155 | 1, 12 |
| 32 | 1, 261 | 1, 221 | 1, 186 | 1, 151 | 1, 116 |
| 38 | 1, 257 | 1, 217 | 1, 182 | 1, 147 | 1, 112 |
| 43 | 1, 253 | 1, 213 | 1, 178 | 1, 143 | 1, 108 |
| 49 | 1, 249 | 1, 209 | 1, 174 | 1, 139 | 1, 104 |
| 54 | 1, 245 | 1, 205 | 1, 17 | 1, 135 | 1, 1 |
Como puede ver en esta tabla, la densidad del electrolito en la batería en invierno es mucho mayor que en la estación cálida.
Mantenimiento de la batería
Estas baterías contienen ácido sulfúrico. Siempre se deben utilizar gafas de seguridad y guantes de goma al manipularlos.
Si las celdas están sobrecargadas, las propiedades físicas del sulfato de plomo cambian gradualmente y se destruyen, lo que interrumpe el proceso de carga. Por lo tanto, la densidad del electrolito disminuye debido a la lentitud de la reacción química.
La calidad del ácido sulfúrico debe ser alta. De lo contrario, la batería puede volverse inoperable rápidamente. Los bajos niveles de electrolito ayudan a secar las placas internas del dispositivo, lo que hace imposible restaurar la batería.
Las baterías sulfatadas se pueden reconocer fácilmente observando el cambio de color de las placas. El color de la placa sulfatada se aclara y su superficie se torna amarilla. Tales células muestran una disminución en el poder. Si la sulfonación se produce durante mucho tiempo, irreversibleprocesos.
Para evitar esta situación, se recomienda cargar las baterías de plomo-ácido durante mucho tiempo con una corriente de carga baja.
Siempre existe una alta posibilidad de daño a los bloques de terminales de las celdas de la batería. La corrosión afecta principalmente a las conexiones atornilladas entre celdas. Esto se puede evitar fácilmente asegurándose de que cada perno esté sellado con una fina capa de grasa especial.
Cuando la batería se está cargando, existe una gran posibilidad de que se produzcan salpicaduras de ácido y gases. Pueden contaminar la atmósfera alrededor de la batería. Por lo tanto, se requiere una buena ventilación cerca del compartimiento de la batería.
Estos gases son explosivos, por lo que no deben entrar llamas abiertas en el espacio donde se cargan las baterías de plomo.
Para evitar que la batería explote, lo que podría causar lesiones graves o la muerte, no inserte un termómetro de metal en la batería. Debe usar un hidrómetro con un termómetro incorporado, que está diseñado para probar baterías.
Vida útil de la fuente de alimentación
El rendimiento de la batería se degrada con el tiempo, ya sea que se use o no, también se degrada con ciclos frecuentes de carga y descarga. La vida es la cantidad de tiempo que se puede almacenar una batería inactiva antes de que se vuelva inutilizable. Generalmente se cree que esto es alrededor del 80% de su capacidad original.
Hay varios factores que afectan significativamente la duración de la batería:
- Vida cíclica. Tiempola duración de la batería está determinada principalmente por los ciclos de uso de la batería. Típicamente de 300 a 700 ciclos en uso normal.
- Efecto de profundidad de descarga (DOD). Renunciar a un mayor rendimiento dará como resultado un ciclo de vida más corto.
- Efecto de la temperatura. Este es un factor importante en el rendimiento de la batería, la vida útil, la carga y el control de voltaje. A temperaturas más altas, se produce más actividad química en la batería que a temperaturas más bajas. Para la mayoría de las baterías, el rango de temperatura recomendado es de -17 a 35oC.
- Voltaje y velocidad de recarga. Todas las baterías de plomo-ácido liberan hidrógeno de la placa negativa y oxígeno de la placa positiva durante la carga. Una batería solo puede almacenar una cierta cantidad de electricidad. Por regla general, la batería se carga al 90 % en el 60 % del tiempo. Y el 10 % de la batería restante se carga aproximadamente el 40 % del tiempo total.
La buena duración de la batería es de 500 a 1200 ciclos. El proceso de envejecimiento real conduce a una disminución gradual de la capacitancia. Cuando una celda llega a cierta vida, no deja de funcionar repentinamente, este proceso se prolonga en el tiempo, debe ser monitoreado para prepararse a tiempo para el reemplazo de la batería.
