La muerte prematura de las baterías es causado en su mayoría por manejos inadecuados, raras veces por fallos de fábrica. Hay muchos ejemplos de baterías que por descuidado mueren rápidamente, a veces en menos de un año. Es una lamentable pérdida de dinero y un daño al medio ambiente causado por los restos ácidos y tóxicos de baterías. Las garantías de baterías de plomo son muy cortas porque el fabricante no puede controlar el uso correcto.
Este artículo trata sobre el manejo de las baterías a base de plomo, las más usadas en sistemas solares y eólicos. Es aplicable para baterías liquidas (selladas o abiertas) y los de tipo VRLA (Gel y AGM, a veces llamadas ‘secas’). También es válido para las que se usan en autos, motos y máquinas. Las baterías de litio, de cadmio y otras requieren precauciones diferentes.
Las baterías de calidad en un ambiente normal, que no se descargan excesivamente y se carga correctamente, tienen una vida de por lo menos seis años, ocho a diez años es común y hay baterías industriales que después de 25 años todavía mantienen una capacidad de 80%.
La vida de las baterías es principalmente determinada por la cantidad de ciclos (cargar y descargar a un valor predeterminado), no en años. Conociendo la cantidad de ciclos y la profundidad de descarga, se puede estimar cuantos años vive. Aparte ocurre un envejecimiento normal, también si no estan en uso (vida de almacenamiento). Algunas empresas indican una vida de diseño en años, es un óptimo que se puede lograr bajo buenas condiciones.
La animación muestra el proceso electro-químico de cargar una batería de plomo.
Factores principales de la muerte de baterías
Aparte de no observar una buena instalación en un sitio ventilado y una temperatura no mayor de 25ºC, hay tres razones principales de una muerte prematura:
Descargar las baterías en forma profunda (o peor, por completa),
No cargar las baterías en forma correcta y
No mantenerlas cargadas (por ejemplo en un almacén).
Profundidad de la descarga de baterías
Lo menos profundo se descarga las baterías, lo más larga es la vida. En sistemas solares se recomienda no descargarlas diariamente por más de 40% de su capacidad. Si ocasionalmente es algo más, no es gran problema, pero hecho diariamente, tiene un efecto significativo sobre la vida. En sistemas de telecomunicaciones por ejemplo, la norma es usar solamente un 20% de la capacidad de la batería para asegurar su función al largo plazo.
Es mejor y más económico tener una buena capacidad de baterías instalada que se descarga poco, en vez de tener poca capacidad que se descarga en forma profunda.
Baterías llenas viven más años
Mantener las baterías llenas es importante, porque solamente así pierden poca capacidad sobre los años. La sulfatación es mínima. Sostener o almacenar baterías sin cargarlas sobre un tiempo prolongado es la muerte segura.
Los controladores solares y otros cargadores deben cargarlas en lo posible al 100% de su capacidad. Cargadores baratos no logran este objetivo!
Como cargar baterías de plomo correctamente
Si tiene que cargar baterías frecuentemente, hay que usar un cargador que por lo menos maneja tres fases, también llamadas I/Uo/U. Todos los controladores y cargadores de calidad usan esta forma o una variación, incluso los reguladores en autos modernos.
Para cargar una batería de plomo adecuadamente en forma automática, se necesita un cargador o controlador que maneja estas tres fases:
Primera fase: Carga Masiva (‘bulk charge’), es cargar con una corriente (I) constante hasta 80 a 90% de la capacidad de la batería.
Segunda fase: Absorción, es cargar con un voltaje constante (Uo) poco elevado durante un tiempo limitado (por ejemplo en una batería de 12V líquida o de tipo AGM son aprox. 14.8V, en una batería de Gel solamente 14.4V) hasta alcanzar 100%. Esta fase dura en baterías estacionarios dos a cuatro horas y se termina cuando la corriente se reduce por el aumento de la resistencia interna de la batería.
Tercera fase: Carga de Flotación es asegurar un voltaje constante de mantenimiento (U) para evitar una descarga (por ejemplo en una batería líquida o de AGM de 12V, se mantiene 13.6V, en una batería de Gel son 13.8V).
La gráfica muestra la forma correcta de cargar las baterías a base de plomo. La línea roja se refiere a la tensión en voltios (V), la línea azul a la corriente medida en Amperes (A). Los voltajes pueden variar y en este ejemplo se refieren a celdas de baterías VRLA tipo AGM.
Existen variaciones y hay algunos cargadores con fases adicionales como:
una fase para la ecualización para baterías liquidas con el fin de eliminar una estratificación (una ligera sobrecarga controlada que se aplica cada 3 a 6 meses),
una pulsación después de la fase de flotación para reducir la sulfatación,
iniciar una carga con poco voltaje para tratar recuperar baterías profundamente descargadas.
Cargadores comunes no tienen estas fases de carga y consecuentemente no son aptos para el uso regular. Tampoco los generadores de gasolina o de diésel que se usan frecuentemente para cargar baterías en zonas remotas las manejan. Estos cargadores y generadores solamente son útiles en casos de emergencias. Las razones:
La mayoría de los cargadores de bajo costo que se consiguen por ejemplo en supermercados, llegan solamente al voltaje de flotación (ejemplo 13.8V en baterías de 12V): no cargan las batería por completo. Este aumenta la sulfatación y acorta la vida.
Cargadores rápidos que se usan por ejemplo en talleres automotrices, trabajan con una alta tensión y corriente. Estos cargadores grandes y potentes, en caso de no sean de buena calidad, pueden sobrecargar las baterías si no se desconectan en tiempo, las baterías se calientan. Sobrecargadas salen gases explosivos y el agua se pierde rápidamente. En baterías selladas, los gases escapan por las válvulas de seguridad y es imposible sustituir el agua destillado, desventaja de este tipo de baterías.
Muchas cargadores económicos además no filtran suficientemente la frecuencia de la corriente AC y así la corriente continua (DC) que requieren las baterías no es limpia, resultando en una gasificación de las baterías.
Voltaje de carga varía según tipo de batería
El voltaje es crítico durante la carga y tiene que ser ajustado según el tipo de batería: las liquidas y del tipo AGM requieren un voltaje algo mayor (ejemplo 14.8V para la fase de absorción en baterías de 12V), mientras que las baterías de gel usan un voltaje poco menor (absorción de 14.4V). Así, un cargador para baterías liquidas sin ajuste no es apto para cargar baterías de gel y vice versa. Los buenos cargadores y controladores se puede adaptar al tipo de batería.
Además hay ligeras diferencias entre las fabricantes y tipos de baterías según los componentes usados. Por esto, buenas baterías siempre llevan las recomendaciones del fabricante para una carga óptima.
Temperatura afecta el voltaje de carga
En temperaturas altas hay que reducir el voltaje para evitar la gasificación de las baterías. En temperaturas más bajas un voltaje más elevada es necesario para llenarlas.
Los buenos cargadores tienen un sensor de temperatura y adaptan el voltaje en forma automática. Por ejemplo: una batería de 12V que requiere un voltaje de flotación de 13.8V a una temperatura de 25ºC, necesita ser ajustado por ejemplo a 35º a un máximo de 13.6V para evitar una gasificación excesiva. La falta de esta compensación puede reducir la vida de una batería por 15% o más.
Almacenamiento de baterías
Todas las baterías se descargan sobre el tiempo a pesar que no hay ningún consumidor conectado. Baterías de plomo se descargan cada mes entre 2% (tipos Gel y AGM) y hasta más de 10% (por ejemplo los que se usan en autos o de una calidad inferior).
Mantenerlas por largos períodos almacenadas sin recargarlas causan daños, a veces irreversibles. Estas baterías ‘nuevas’ sin usar, muchas veces en su cartón original sellado, se venden a veces a un precio muy bueno. Cuidado, puede ser una ganga que no le da resultado!
Para evitar este tiempo de almacenamiento, las baterías grandes industriales se producen a pedido y se instalan de inmediato.
Potencia del cargador
Una comprobada, vieja y segura regla recomienda una corriente de 10% de la capacidad de la batería (por ejemplo se carga una batería de 100Ah con un máximo de 10A). Muchas baterías modernas se pueden cargar con 30% y más sin daños. Los manuales de baterías indican claramente estos limites. Cargar con una potencia menor no hace daños, pero requiere más tiempo (asumiendo que el cargador es suficiente fuerte para llenar la batería por completo).