Tecnología de la batería de 12 voltios

21 / 08 / 2020

Marketing

La batería de plomo-ácido lleva demostrando desde 1859 que es un componente básico en casi todos los tipos de vehículos de automoción, incluidos los híbridos y los eléctricos. Aunque los vehículos híbridos y eléctricos utilizan baterías de iones de litio y níquel-hidruro metálico con el fin de almacenar energía y propulsar el vehículo, la fiable batería de 12 voltios sigue utilizándose para alimentar el sistema eléctrico del vehículo con este voltaje.

A continuación echamos un vistazo a la tecnología de las baterías de 12 voltios y a las futuras estrategias que se están explorando con los expertos técnicos de Autodata.

Sin partes móviles de ningún tipo en su interior, la batería de plomo-ácido de 12 voltios comprende seis celdas galvánicas, capaces individualmente de contener 2,1 voltios. Cada celda incorpora una placa positiva recubierta de dióxido de plomo y una placa negativa de plomo, dividida por una rejilla, así como un material aislante llamado separador. Toda la estructura está encapsulada en un recipiente de plástico duro lleno de una solución líquida conocida como electrolito, compuesto de ácido sulfúrico y agua. Después de aplicar una carga superior a 2,1 voltios a cada celda, se desencadena una reacción química en el interior de la batería, creando energía eléctrica lista para su uso.

12V battery diagram

1. Celda galvánica. 2. Placa positiva recubierta de dióxido de plomo. 3. Placa negativa de plomo. 4. Rejilla. 5. Separador. 6. Placa de plomo.

Desde que se inventó la batería de plomo-ácido, apenas se han introducido mejoras dignas de mención en el diseño. Dicho esto, a mediados de los años 70, se hicieron progresos hacia una batería de plomo-ácido «sin mantenimiento» o «sellada». Sin embargo, calificar a las baterías selladas de este modo no es del todo exacto, ya que, independientemente de la terminología, las baterías selladas o sin mantenimiento siguen incluyendo válvulas de ventilación de seguridad que liberan la presión interna en situaciones de sobrecarga o fallo de la celda. Precisamente por esta razón, también se las conoce como baterías de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA, por sus siglas en inglés).

Lo que hace que la batería VRLA no necesite mantenimiento —no requiere rellenarla con agua destilada— es la reacción química que ocurre cuando el oxígeno formado en la placa positiva se combina con el hidrógeno emitido por la placa negativa. Esta síntesis entre los dos compuestos formula el agua que la batería recicla, lo que conlleva que no requiera mantenimiento.

Así que, sin alejarse demasiado de la química de la batería VRLA, el mismo concepto ha evolucionado en la batería de gel y fibra de vidrio absorbente (AGM, por sus siglas en inglés). Las baterías de gel y fibra de vidrio absorbente se clasifican también como baterías selladas y reguladas por válvulas; no obstante, existen diferencias significativas entre ambas. El ácido de la batería de gel se solidifica con el sílice para formar una masa líquida espesa, mientras que el electrolito de la fibra de vidrio absorbente se satura en un separador de malla de fibra de vidrio.

Este innovador salto tecnológico tiene muchas ventajas; ninguna de las baterías requiere prácticamente mantenimiento, resisten a la vibración, no tienen ningún líquido que pueda flotar libremente y son seguras para ser situadas en zonas de ventilación limitada. Con todo, dado que la batería AGM puede proporcionar gran capacidad de corriente y se descarga muy lentamente, es la opción preferida del sector de la automoción y se instala con frecuencia en la generación de vehículos de arranque/parada (Start-Stop).

En este punto, conviene señalar que los vehículos equipados con sistemas de monitorización de la batería requerirán una recalibración cada vez que se renueve la batería. Los sistemas de monitorización de la batería proporcionan información precisa sobre su estado teniendo en cuenta los efectos de su envejecimiento. Determinados valores, como la corriente y los datos de la batería, deben reajustarse mediante un equipo de diagnóstico. Si no se lleva a cabo, puede producirse una sobrecarga que provoque el fallo prematuro de la batería.

Se recomienda precaución cuando se utilizan cargadores de baterías externos, ya que las baterías VRLA están pensadas para cargarse a una velocidad de carga baja y a un ritmo lento. Se deben utilizar cargadores de batería inteligentes capaces de regular automáticamente el voltaje y la corriente para evitar que se dañe la batería. Si hay alguna duda sobre la compatibilidad y el uso, siga las recomendaciones del fabricante del producto.

El futuro

El sector de la automoción continúa la búsqueda del siguiente avance en la tecnología de las baterías. El objetivo definitivo es inventar una batería capaz de almacenar grandes cantidades de energía eléctrica y que requiera un período de tiempo relativamente corto para recargarse completamente. Los siguientes ejemplos ofrecen un repaso rápido de algunas de las nuevas estrategias y elementos que se están explorando:

• Las baterías de estado sólido reemplazan el electrolito que se encuentra en las baterías actuales por una sustancia sólida para aumentar la capacidad energética. Debido a que las temperaturas de funcionamiento son bajas, se reduce cualquier riesgo de incendio o explosión. Se cree que estas baterías tienen una vida útil más larga; asimismo, se considera que producirlas resulta más barato.

• Las baterías con base de silicio utilizan el silicio en las baterías de iones de litio. Al hacerlo, la capacidad de carga se incrementa, lo que da como resultado una batería que dura considerablemente más tiempo entre recargas. El silicio como material es muy abundante, lo que lo convierte en una opción de lo más viable.

• La tecnología de las baterías de iones de flúor afirma que puede almacenar hasta diez veces más energía en comparación con las actuales baterías de iones de litio. Sin embargo, en la actualidad, las baterías de iones de flúor solo funcionan a altas temperaturas, por lo que es necesario abordar esta limitación de temperatura antes de que pueda convertirse en una solución realista.

A pesar de la longevidad de la batería de 12 voltios, todavía queda margen de mejora y las enseñanzas del pasado indican que el perfeccionamiento de la batería puede alcanzarse de forma lenta y calculada. Resulta poco probable que de la noche a la mañana se produzcan avances significativos en la tecnología de las baterías futuras; asimismo, el sector podría esperar que la llegada de estos avances se posponga durante varios años o incluso décadas.

El módulo específico de Autodata de desconexión y conexión de la batería proporciona a los técnicos toda la información que necesitan para trabajar de manera eficiente y satisfactoria con las baterías de hoy en día. Entre sus características, se incluyen diagramas que muestran las ubicaciones y los procedimientos destinados a desconectar las baterías; instrucciones para preparar la batería para la desconexión, y una lista de los componentes eléctricos que deben reajustarse tras volver a conectarla.