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 Información técnica sobre carga de baterías
 Por: http://www.distel.com.mx/informacion.php  Calificación: 8, # de Votos: 1, (Escala de calificación: 1 = Peor, 10 = Mejor)
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Carga de Baterías

La carga adecuada es uno de los factores más importantes a considerar al usar baterías recargables de acido-plomo libres de mantenimiento. El desempeño y la vida de servicio de las baterías será directamente afectado por la eficiencia del cargador utilizado. Los 3 métodos de carga más común son los siguientes:

• Carga a voltaje constante
• Carga a corriente constante
• Carga a voltaje constante en dos etapas

Carga a voltaje constante

La carga de voltaje constante es la más conveniente y más comúnmente usada para la carga de baterías de acido-plomo selladas. Las figuras 1 a 6 muestran las características de carga de la batería cuando son cargadas con cargadores de voltaje constante a 2.30 Volts/celda, 2.40 Volts/celda y 2.50 Volts/celda cuando la corriente de carga inicial es controlada a 0.1 CA y 0.25 CA.
En la siguiente figura se muestra un ejemplo de un circuito para carga a voltaje constante. En el circuito la corriente de carga inicial es limitada por la resistencia en serie R1.
Carga a corriente constante

Este método de carga no es normalmente utilizado para baterías selladas de acido-plomo, pero es un método efectivo para la carga de múltiples baterías al mismo tiempo, y como una carga ecualizadora para corregir variaciones en capacidad entre baterías en grupo. Se deben tomar precauciones cuando se carga en corriente constante. Si la carga es continua a la misma frecuencia por un periodo de tiempo prolongado después que la batería ha alcanzado un estado de carga completa, una sobrecarga severa podría ocurrir resultando en un daño a la batería. La figura 8 muestra las características de una batería bajo condiciones continuas de carga.
Carga a voltaje constante en dos etapas
Este tipo de carga es recomendado para cargar baterías selladas de acido-plomo en un periodo de tiempo corto, y manteniendo la batería en carga completa en estado de espera o en carga flotante. La figura 10 muestra las características de un cargador a voltaje constante en dos pasos.

En la etapa inicial de carga, la batería es cargada por corriente constante. El voltaje de carga aumenta al mismo tiempo que la carga continua hasta que alcanza los 2.4 Volts/celda, en este punto el modo de carga automáticamente cambia a carga en voltaje constante. Durante la etapa de carga en corriente constante (A-B) la corriente de carga, que ha descendido al punto de cambio, es detectada, y el voltaje de carga es cambiado a un nivel flotante de 2.275 Volts/celda.
Este método de carga es uno de los más eficientes. El tiempo de recarga es minimizado durante la etapa de carga inicial mientras la batería es protegida de sobrecargas por el sistema cambiando a carga flotante en el punto de cambio. La figura ilustra un ejemplo de un cargador de voltaje constante de dos etapas y corriente constante. Básicamente este es un circuito de una fuente de poder estabilizada, con una función de corriente limitante, utilizando un circuito integrado hibrido de voltaje constante. La diferencia entre este circuito y el circuito de voltaje constante mostrado en la figura 6 es la adición del circuito VD el cual sirve para incrementar o disminuir el voltaje de salida como una función de la variación en la corriente de entrada. En otras palabras, el voltaje de salida es establecido cambiando, junto con la resistencia R6, la proporción potencial del voltaje detectado del circuito IC el cual detecta la reducción de voltaje en ambas terminales de la resistencia R1.

Al usar este método de carga, se deben tomar en cuenta los siguientes valores:
Corriente inicial de carga: 0.25CA a 1.0CA máx.
Voltaje de carga:

1ra etapa 2.40V/celda (2.35 a 2.43V/celda, máx.)
2da etapa 2.275V/celda (2.25 a 2.30V/celda, máx.)
Corriente de cambio de: 1ra Etapa a 2da Etapa: 0.05CA (0.04 a 0.08CA)

Nota: Este método de carga no puede ser usado en aplicaciones donde la carga y la batería están conectadas en paralelo.

Voltaje de carga

El voltaje de carga debe ser regulado de acuerdo al tipo de servicio en el cual la batería será usada. Generalmente, los siguientes voltajes son usados:
Para uso flotante o en stand by 2.275 a 2.30 volts por celda
Para uso cíclico 2.35 a 2.45 volts por celda

En un sistema de carga a voltaje constante, una gran cantidad de corriente fluirá durante la etapa inicial de carga, y disminuirá mientras el proceso de carga continúe. Al cargar a 2.30 volts por celda, la corriente de carga al final de la etapa de carga descenderá hasta la cantidad de 0.002 CA.
Cuando una batería ha sido cargada hasta un nivel de 100% de los amperes-horas descargados, la energía eléctrica almacenada y disponible para la descarga será de 90%, o más, de la energía aplicada durante la carga.
El voltaje de carga debe ser regulado en relación a la temperatura ambiente. Cuando la temperatura es alta, el voltaje de carga debe ser mas bajo. Cuando la temperatura es baja, el voltaje de carga debe ser más alto. Similarmente, el volumen de carga accesible de la batería (medido en amperes-horas) variará con el tiempo en relación directa con la temperatura ambiente. El volumen de carga en un periodo de tiempo determinado será más grande a altas temperaturas y más pequeño a bajas temperaturas

Limite inicial de corriente de carga

Una batería descargada aceptara una corriente de carga inicial más alta en la etapa inicial de carga. Altas corrientes de carga pueden causar calentamiento interno anormal que podría dañar la batería. Por lo tanto es recomendado que la corriente de carga sea normalmente limitada a 0.25CA. Sin embargo, en uso stand by, las baterías son diseñadas que aun cuando la corriente de carga es mas alta que el limite recomendado, no aceptaran mas de 2CA, y la corriente de carga será reducida a un valor relativamente pequeño en un corto periodo de tiempo. Por lo tanto, en uso stand by, no se requiere límite de corriente.
Al diseñar un cargador, es recomendable que una función limitante de corriente sea puesta en el cargador para prevenir fallas del cargador debido al sobrecalentamiento del transformador u otro daño resultado de maltrato, por ejemplo cortocircuito o polaridad inversa.

Carga tope (Carga suplementaria)

Ya que cualquier batería pierda capacidad por su auto descarga, es recomendado que una carga tope sea aplicada a cualquier batería que halla sido almacenada por un largo periodo de tiempo antes de conectar la batería. Exceptuando condiciones en las cuales la temperatura de almacenamiento ha sido inusualmente altas.
Para realizar una carga tope exitosa en una batería almacenada por mas de 12 meses, el circuito abierto de voltaje debe ser mas alto que 2.0 volts por celda. En ese caso, siempre cheque el circuito abierto de voltaje antes de aplicar la carga tope.

Carga de recuperación después de una descarga profunda

Una batería que ha sido sobre descargada requiere un periodo de carga mayor al normal. En la figura 14 se muestra que la corriente de carga aceptada por una batería sobre descargada durante la etapa inicial de carga será bastante pequeña como resultado de la resistencia interna, pero incrementara rápidamente sobre los primeros 30 minutos hasta que se sobrepase la resistencia interna.
En vista de la anterior, se debe considerar el hecho de que si el método de carga usado es por voltaje constante en el cual el cargador emplea sensado de corriente por indicación del estado de carga o ya sea por reducción de voltaje (Cargador de dos etapas), durante la etapa inicial de carga de una batería sobre descargada el cargador podría dar una indicación de carga completa falsa o podría iniciar una carga a voltaje flotante.

En vista de la anterior, se debe considerar el hecho de que si el método de carga usado es por voltaje constante en el cual el cargador emplea sensado de corriente por indicación del estado de carga o ya sea por reducción de voltaje (Cargador de dos etapas), durante la etapa inicial de carga de una batería sobre descargada el cargador podría dar una indicación de carga completa falsa o podría iniciar una carga a voltaje flotante.

Compensación de temperatura

La actividad electroquímica de una batería incrementa al mismo tiempo que la temperatura. Similarmente, mientras la temperatura descienda, la actividad electroquímica descenderá. Por lo tanto, opuestamente, mientras la temperatura aumenta, el voltaje de carga debe ser reducido para prevenir sobrecargas e incrementarla cuando la temperatura descienda para prevenir cargas bajas. En general, para asegurar una vida optima de la batería, es recomendable el uso de cargadores con compensadores de temperatura. El factor de compensación recomendado para baterías es de -3 mV por celda en modo stand by y -4 mV por celda para uso cíclico. El punto central estándar para la compensación de la temperatura es 20 �C.

Al diseñar un cargador equipado con un compensador de temperatura, el sensor de temperatura debe sensar solo la temperatura de la batería. Por lo tanto, se debe considerar aislar la batería y el sensor de temperatura de otros componentes del sistema que generen calor.

Eficiencia de carga

La eficiencia de carga de una batería es expresada por la siguiente formula:

μ = Ah descargados después de carga / Ah entregados a la batería durante la carga

La eficiencia de carga varia dependiendo del estado de carga de la batería, temperatura, y tasa de carga. La figura e la izquierda muestra el concepto de estado de carga y eficiencia de carga. Como es mostrado en la figura de la derecha, la batería muestra una alta eficiencia de carga aun cuando es cargada a tasas de carga bajas.



Lecturas: 24716
Incluido el: 30/04/2010
Autor: http://www.distel.com.mx/informacion.php
Incluido por: grupobfx
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