En la vida cotidiana, las baterías o acumuladores, tienen un tiempo de vida útil, sea que hablemos de una batería de litio, o una batería de auto, muchas veces, al estar almacenadas por cierto tiempo, estas llegan a deteriorarse aunque no se hayan utilizado. Inclusive, si no se usan constantemente, con el paso del tiempo pierden su capacidad de proveer y almacenar energía. Por eso es importante contestar las siguientes preguntas: ¿Cómo sabemos cuál es el estado de las baterías? ¿Cuánto tiempo le queda de vida? ¿Cómo podemos verificar nuestra batería de auto o de un UPS?

 

¿Pila o batería?

Primero hay que definir: ¿pila o batería?, normalmente estos términos se utilizan como sinónimos, sin embargo, para hacer una mejor distinción de lo que tratará esta entrada del blog, definiremos a las baterías como un dispositivo electroquímico recargable, es decir, una vez que quedan sin carga (capacidad de proveer energía eléctrica) pueden ser recargadas y volver a ser utilizadas. En cambio, una pila será un dispositivo que una vez agotada su carga no podrá ser recargada, como las pilas alcalinas. Esta clasificación se utilizará en este blog para facilitar los ejemplos.

Tipos de baterías

Existen muchos tipos de baterías, también se les conocen como acumuladores, aunque popularmente sólo se les dice acumulador a las baterías de ácido-plomo. Algunos tipos de baterías son:

• Baterías de ácido-plomo (Lead-acid): Estas son las pilas más comunes para autos y UPS, normalmente vienen con capacidad de 12V.
• Baterías de Níquel: Son principalmente utilizadas para aplicaciones de casa como baterías AA y AAA.
• Baterías de ion de litio: Estas son las favoritas de la microelectrónica y normalmente pueden encontrarse en los celulares.

Probador de baterías

Un probador de baterías es un dispositivo que nos brindará información fundamental sobre el estado actual de las baterías. Con un probador de baterías podemos saber las respuestas a todas las preguntas antes mencionadas. Debemos puntualizar que existen dos clases de probadores de baterías:

Probador de baterías de banco

Estos probadores de baterías son los más exactos y nos pueden brindar la mejor información sobre nuestras baterías. Normalmente se utilizan en laboratorios de calidad, de investigación y desarrollo, sin embargo, también se pueden utilizar en líneas de producción por la facilidad de programación y recolección de datos en computadora. Un ejemplo de probador de baterías de banco es el siguiente:

Probador de baterías portátiles:

Estos probadores de acumuladores son los mejores para realizar mantenimientos e inspecciones de seguridad, ya que al ser portátiles, nos permiten hacer las mediciones donde se encuentre el banco de baterías. Algunos modelos, permiten almacenar los datos del estado de las baterías para poder llevar un registro histórico y predecir cuándo fallarán. También, si hablamos de una aplicación automotriz, un probador de batería portátil nos facilitará hacer las mediciones directamente en el auto. Un ejemplo de probador de baterías portátil es el siguiente:

Cada tipo de equipo presenta sus características especiales y su enfoque de aplicación, sin embargo todos ellos cumplen con la función de ayudarnos a saber en qué estado se encuentran nuestras baterías.

Los probadores de baterías portátiles permiten el mantenimiento de distintos tipos de baterías, como las de los autos. Las baterías son dispositivos de almacenamiento críticos para el soporte de vida de todas las empresas en un UPS. El probador de resistencia interno junto con el voltaje de la batería establecen los estándares para evaluar el deterioro y la vida restante de las baterías de plomo-ácido, dando un diagnóstico completo a través de pruebas de resistencia y voltaje de la batería.

¿Cómo probar una batería de ácido-plomo?

Ahora que ya conocemos los principales equipos para probar baterías, queda la duda ¿cómo probar la batería?, es muy importante saber interpretar las mediciones de nuestros medidores y por eso en AcMax de México te brindamos la información para checar las baterías.

 Características de capacidad de una batería ácido-plomo

Primero es muy importante conocer las características de capacidad de una batería, esto es un parámetro que se obtiene comparando el voltaje de la batería y el porcentaje de carga aproximado. Una batería nueva de auto de 12V cargada al 100% regularmente da un poco más de 13V (esto depende del modelo y marca). Al empezar a ser usada, el voltaje tendrá una pequeña caída para después aplanarse y mantenerse estable por el resto del tiempo de descarga. En algún punto de la descarga, esta misma batería tendrá una caída grande de voltaje, regularmente, podemos suponer que una batería de 12V está totalmente descargada cuando llegue a 10.1V. Esto lo podemos observar más claramente en la siguiente gráfica:

Es importante mencionar, que el tiempo de descarga de una batería cambia dependiendo de la corriente que provee, es decir, mientras más corriente demandemos a la batería, más rápida será nuestra curva de descarga y menor el tiempo que dure. Estos parámetros dependen de la capacidad y tamaño de la batería, pero para poner un ejemplo, si demandamos 3.9A a una batería de forma constante su tiempo de descarga será mucho más corto que si demandamos 0.068A de forma constante. Esto lo podemos ver más claramente en la siguiente gráfica:

 

También, es importante saber que una batería vieja va a tener distintos comportamientos de descarga, estos variaciones se dan por las propiedades electroquímicas de los materiales con las que fueron construidas. Hay muchas formas en la que la edad afecta el rendimiento de las baterías, pero algunas de ellas son que ya no llegarán al 100% de carga y la velocidad de descarga aumentará.

 

La degradación es causada por diversos factores, entre los que se encuentran el uso de la batería, ciclos de carga y descara, la temperatura y los cambios internos de la misma.

Interpretación de mediciones de un probador de baterías

Cuando realicemos una medición con un equipo como el 601B es importante saber ¿en qué parte de la curva esperemos que se encuentre nuestra batería? Si acabamos de realizar una carga completa de la batería, es de esperarse que esta se encuentre en algún punto donde nos marque un voltaje de 13V. Ahora bien si, ya llevamos usando un tiempo esta batería a una corriente considerable, quizá marque 12.4V. Por último, si esta batería ya lleva mucho tiempo de uso o abandonada, es de suponer que tendrá un voltaje muy bajo cercano a los 10.1V.

Conociendo los valores de voltaje de nuestras baterías, podemos darnos una idea del estado de la misma. Para tener resultados más exactos, lo más recomendable es comparar las mediciones de nuestra batería con las mediciones de una batería nueva. Es importante mencionar que las marcas y modelos de baterías ofrecen distintos rendimientos, así como las aplicaciones causan distintos deterioros (no es lo mismo una batería de auto que una batería para un UPS, también cambia si nos encontramos en una zona cálida o una zona húmeda). Para poder conocer el estado de una batería es necesario hacer una pequeña base de datos de nuestras baterías, un histórico que nos indique cómo se han comportado en el pasado para así diagnosticar cuando una batería va a comenzar a fallar.

Hasta el momento sólo hemos visto cómo afecta el voltaje en una batería, una alternativa para checar el acumulador sería con un multímetro. Sin embargo, en AcMax de México NO recomendamos probar las baterías con un multímetro. El multímetro sólo va a proporcionar medidas de voltaje, pero hay otro parámetro fundamental para conocer su estado, la resistencia interna. 

Muy importante: NO INTENTES MEDIR LA RESISTENCIA DE UNA BATERÍA CON UN MULTÍMETRO, hay que tener mucho cuidado con esta advertencia, ya que, si lo intentas, puedes quemar el fusible de tu multímetro, o en el peor de los casos echarlo a perder. Por eso es que existen probadores de baterías especializados.

Resistencia interna de las baterías

La resistencia interna de las baterías es un factor fundamental en cualquier batería. Siempre existe una resistencia asociada a cada batería debido a todos los componentes de la misma. Esta resistencia normalmente se puede despreciar por ser muy pequeña, pero para algunas aplicaciones es fundamental.

Las aplicaciones donde se demanda una gran corriente en un pequeño periodo de tiempo, la resistencia interna es crítica, un ejemplo de esta aplicación es el acumulador de un auto. Cuando se arranca un auto, la batería de ácido-plomo de 12V puede dar un pico de corriente de 300-600A por unos segundos. Una resistencia interna grande puede limitar drásticamente la corriente suministrada, es por ello que siempre debemos de cuidar este otro parámetro para conocer la salud de nuestros dispositivos.

Mientras más se use una batería, más disminuye su tiempo de descarga y su resistencia interna aumenta, esto lo podemos ver con más claridad en la siguiente gráfica.

 

Por último es importante saber que una batería defectuosa puede causar que las otras baterías a las que está conectada fallen también. Esto es de gran consideración en un banco de baterías, ya que normalmente se encuentran conectadas en serie o paralelo para poder alcanzar los niveles de voltaje y corriente deseados. Así que es de vital importancia conocer el estado de todas nuestras baterías, ya que si alguna sale defectuosa, puede hacer que las demás también fallen. El mantenimiento preventivo es fundamental.

Existen normas internacionales que establecen protocolos y parámetros a tomar en cuenta para el mantenimiento preventivo de los bancos de batería de un UPS. Esto es de vital importancia ya que cualquier empresa debe de asegurarse que sus luces de emergencia siempre estén disponibles para cualquier eventualidad, siguiendo los protocolos de protección civil. Así como las luces de emergencia, existen muchas otras aplicaciones donde los bancos de baterías son piezas críticas para garantizar la seguridad de todos. Usando un probador de baterías podemos cumplir con estos estándares internacionales de seguridad así como ahorrar al detectar a tiempo las baterías defectuosas.

Pruebas a otro tipo de baterías

Casi todos los probadores de baterías portátiles están diseñados para probar las baterías de ácido-plomo. Si queremos probar otro tipo de baterías, podemos utilizar un equipo de banco para obtener distintos parámetros. Así mismo, un probador de baterías de banco también permite probar una batería de ácido-plomo.

Los probadores de batería de banco, suministran una exactitud mucho mayor que los portátiles. Los analizadores de baterías de banco miden el voltaje y la resistencia de las tecnologías de baterías modernas con alta precisión, resolución y velocidad. Además, en algunos casos, estos instrumentos proporcionan parámetros de medición auxiliares, inductancia, capacitancia, factor de disipación, impedancia, factor de calidad, reactancia y ángulo de fase en grados y radianes.

 

Con ellos puedes caracterizar parámetros electrquímicos de baterías que responden a una señal de estímulo de AC a distintas frecuencias (normalmente 1KHz), incluidas baterías de ácido de plomo, litio y alcalinas utilizadas en productos de consumo, vehículos eléctricos, respaldo de energía (UPS), seguridad y sistemas de alarma contra incendios.

Como hemos visto, las capacidades y características de cada dispositivo son muy diferentes, sin embargo, todos estos nos ayudan a resolver problemas relacionados con el mantenimiento, las pruebas de calidad y la producción de las baterías, aun así, hay otras aplicaciones que podemos encontrar para este tipo de equipos.

Los probadores de baterías son de mucha utilidad para realizar trabajos de  mantenimiento, verificaciones de material o investigación o desarrollo. Existe una gran variedad de equipos, si tienes alguna duda, en AcMax de México contamos con ingenieros de aplicaciones que pueden ayudarte a seleccionar el mejor probador de baterías para tu aplicación.

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Escrito por Edgar Gastellou ingeniero de aplicaciones AcMax de México. última revisión 24 de junio del 2020

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