INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI Hector Hernadez C. No de control 10490265

INGENIERIA DE SISTEMAS EOLICOS 1

Baterías.

Definiciones: Dispositivo electroquímico el cual almacena energía en forma química,

pudiendo obtenerse de ella energía en forma eléctrica.

Conversión IRREVERSIBLE de: Energía Química ==► Energía Eléctrica Baterías

1arias o pilas Conversión REVERSIBLE de: Energía Química ◄==► Energía

Eléctrica Baterías 2arias

Descripción Física Unidad básica de construcción: celda

electroquímica

Las baterías se comercializan en dos formas posibles:

Celda, Mono bloque

Mono bloque: conjunto de celdas elementales en serie y

paralelo de forma de lograr tensión y energía deseada.

Todas las celdas básicas comparten el electrolito y el

recipiente.

Ejemplo: batería. Placa negativa: ánodo. Placa positiva: cátodo

Características Físicas relevantes:

· El material de las placas y el electrolito determinan el valor de la FEM.

· La superficie de contacto (material activo) con el electrolito determinan la

capacidad de almacenar energía de la celda.

· La densidad del electrolito influencia en la velocidad de reacción (altas

corrientes ==> altas densidades)

· La temperatura a la que se somete una celda o batería ejerce una importante

influencia en la tensión de la FEM y por tanto en la vida útil de la misma.

Medida de la Capacidad de una celda para almacenar energía.

Es conocido que: Energía Eléctrica = V. I. T (VAh) Dado un tipo particular de celda

la tensión esta impuesta. Entonces: la unidad de medida para la energía

almacenada (C) en una celda electroquímica es el Ah.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI Hector Hernadez C. No de control 10490265

INGENIERIA DE SISTEMAS EOLICOS 2

Tipos de baterías:

Cátodo (+): Dióxido de Pb Ánodo (-): Plomo metálico Electrolito: Ácido sulfúrico con

cierta ensidad.

Proceso de descarga: La reacción produce H2O cayendo por lo tanto la densidad

del Electrolito. Proceso de carga: La reacción absorbe H2O y libera hidrógeno.

Consecuencias:

1) Bancos de baterías generan hidrógeno: Peligro de explosión. Se deben

instalar en un lugar con adecuada ventilación.

2) La medida de la densidad del electrolito da idea del estado de carga de la

batería. Esta medida se puede hacer solo en baterías abiertas.

3) En baterías abiertas el balance de H2O es negativo debiendo controlarse el

nivel de agua y eventualmente reponer el faltante.

4) La temperatura del electrolito es critica para la reacción. Se debe

acondicionar térmicamente el lugar de instalación.

5) La medida de tensión da una idea del estado de carga de una batería. En

este tipo de batería la tensión por celda varía entre: E = 2.2 V para batería a

plena carga. E = 1.75 – 1.8 V para batería totalmente descargada.

6) A efectos de no acortar la vida útil de la batería no es conveniente llegar a

descargas muy profundas (valor límite típico: 80% de su capacidad) Lo ideal

para preservar la batería es no llegar a este límite.

Efecto de la corriente de descarga en el parámetro C (Ah) La capacidad real C en

Ah de una batería depende de la corriente a que se descargue la misma. La

capacidad (C) expresada en Ah dada por un fabricante de baterías se refiere a la

capacidad “optima” de la batería.

Ejemplo:

Dada una batería de 70 Ah el fabricante indica que este valor es para un régimen

de descarga de 10 hs, esto es: la batería puede entregar 70/10 A durante 10 hs.

¿Puede entregar la batería 70A durante 1 h? Respuesta: No

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI Hector Hernadez C. No de control 10490265

INGENIERIA DE SISTEMAS EOLICOS 3

CRITERIOS DE SELECCIÓN.

El primer criterio a tomar en cuenta para la selección entre uno y otro tipo de

baterías, es la exigencia ó no, de precisar un cuarto de baterías separado del resto

de los equipos. Las baterías estacionarias abiertas, requieren un espacio específico

para su instalación, mientras que las baterías de recombinación pueden ser alojadas

en cuartos compartidos con otros equipos electrónicos e incluso ser diseñados

estantes especiales para su acoplamiento modular en la instalación general.

Desde el punto de vista meramente eléctrico, prácticamente cualquier clase de

batería es en principio válida para cualquier aplicación. Sin embargo, la elección de

esta dentro de las distintas gamas existentes, se realiza según las propiedades de

cada batería y las circunstancias propias de la instalación teniendo en cuenta lo

siguiente:

Expectativa de vida útil.

Respuesta eléctrica.

Espacio físico disponible.

Costo de instalación.

Resistencia a condiciones especiales de trabajo (Condiciones climatológicas,

vibraciones, ambientales, etc.)

BANCO DE BATERÍAS PLOMO - ACIDO

Además de la capacidad que

tienen para proporcionar

grandes cantidades de energía

de manera instantánea y con

seguridad, las baterías de

Plomo Acido ofrecen grandes

ventajas entre las cuales cabe

destacar su tiempo de vida útil y bajo costo (inicial y de mantenimiento), gracias a

ello han logrado convertirse en el tipo de baterías mas aceptadas como estándar

para la protección de circuitos vitales en la generación de energía y en

subestaciones.

Para la selección de un banco de baterías que se adecue a estos importantes

servicios, es importante considerar lo siguiente:

Tiempo de vida útil esperado.

Necesidades de servicio y estimaciones correctas de la

carga y tiempo de los elementos que sean incluidos.

Diseño del equipo de carga.

Localización física de la batería y su alimentación.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI Hector Hernadez C. No de control 10490265

INGENIERIA DE SISTEMAS EOLICOS 4

Las baterías se han usado desde principios del siglo pasado y

sus bases electroquímicas continúan siendo las mismas desde

entonces. La tecnología de su fabricación y la demanda de los

consumidores, han hecho posible la evolución en tipos

diferentes para aplicaciones específicas, cada una con sus

características particulares de operación y de aplicación. Las

capacidades de estos diversos tipos varían bastante por lo que

es necesario considerarlos independientemente.

Estas baterías son ampliamente usadas en aplicaciones como:

Telecomunicaciones,

Centrales Telefónicas,

Estaciones Repetidoras, Redes de Radio y Celulares,

Sistemas de Comunicación por Satélite y Sistemas EPABX,

Disparo de Interruptores, en Control e Instrumentación, en Equipos de

Protección Catódica, en Sistemas de Energías Renovables o No-

Convencionales.

CRITERIOS DE SELECCIÓN.

El primer criterio a tomar en cuenta para la selección entre uno y otro tipo de

baterías, es la exigencia ó no, de precisar un cuarto de baterías separado del resto

de los equipos. Las baterías estacionarias abiertas, requieren un espacio específico

para su instalación, mientras que las baterías de recombinación pueden ser alojadas

en cuartos compartidos con otros equipos electrónicos e incluso ser diseñados

estantes especiales para su acoplamiento modular en la instalación general.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI Hector Hernadez C. No de control 10490265

INGENIERIA DE SISTEMAS EOLICOS 5

Desde el punto de vista meramente eléctrico, prácticamente cualquier clase de

batería es en principio válida para cualquier aplicación. Sin embargo, la elección de

esta dentro de las distintas gamas existentes, se realiza según las propiedades de

cada batería y las circunstancias propias de la instalación teniendo en cuenta lo

siguiente:

Expectativa de vida útil.

Respuesta eléctrica.

Espacio físico disponible.

Costo de instalación.

Resistencia a condiciones especiales de trabajo (Condiciones climatológicas,

vibraciones, ambientales, etc.)

BANCO DE BATERÍAS NÍQUEL – CADMIO

Un banco de baterías ideal es aquél que reúne confiabilidad y rendimiento con un

bajo nivel de mantenimiento.

Las baterías alcalinas emplean materiales relativamente costosos en su

fabricación, sin embargo se obtiene de ellas un máximo nivel de aplicación. La

instalación de una batería de Níquel-Cadmio no requiere de un alto costo de

inversión y desde luego a largo plazo resultará mucho más económica que otras

baterías industriales.

Las características propias de las baterías de Níquel-Cadmio en trabajos

específicos, las hacen más ventajosas que otras baterías industriales. Se

encuentran disponibles en recipientes de plástico altamente resistentes al impacto

y a los efectos del electrolito.

Propiedades de las baterías INTERBERG de Níquel-Cadmio.

Larga Vida.

No más “muerte súbita”.

Reacciona de manera eficiente frente a fuertes descargas.

Mínimo mantenimiento.

Facultad de aceptar altos regímenes de carga.

Excelente desempeño frente a los diferentes cambios de temperatura.

Resistentes a los abusos eléctricos y mecánicos.

Fáciles de Instalar.

Puede soportar un almacenamiento

prolongado.

Buenas características de servicio bajo

cargas de flotación.

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI Hector Hernadez C. No de control 10490265

INGENIERIA DE SISTEMAS EOLICOS 6

Justificación, un aerogenerador de 1000w, tendrá un banco de 4 baterías. La

electricidad de 230v y 50hz de ejemplo para nuestra casa; gracias al aerogenerador

y a la acción del viento, produce tres fases de energía eléctrica, cuyo voltaje y la

corriente varía dependiendo de la intensidad del viento. Una vez llegado al regulador

de carga, esta tensión es rectificada, (es decir por la alternancia de tensión se

suministra voltaje DC) y es regulada y controlada a fin de asegurar una carga segura

y eficiente del banco de baterías. Una vez que la energía eólica se almacena en las

baterías, se convertirá en una tensión de 230V A.C. y 50 Hz de frecuencia fija

adecuada para alimentar todos nuestros aparatos eléctricos. La elección de una

planta en lugar de 24V a 12V esta dictada por una mayor eficiencia, porque cuando

mayor sea el voltaje del sistema menores perdidas de energía a lo largo de los

cables eléctricos.

En nuestro ejemplo tenemos un generador de 1000w, con una tensión trifásica de

24vac y una máxima de 39 A, nuestro banco de baterías de 24 V 400Ah, entonces

tendremos corriente máxima de carga que no va a arruinar la vida de la batería ya

que se respeta la regla: corriente de carga máxima< (capacidad total de batería/10).

De hecho la corriente de carga es 39 A máximo, es inferior a 40 A, (400 Ah /10).

INSTITUTO TECNOLOGICO DE MEXICALI Hector Hernadez C. No de control 10490265

INGENIERIA DE SISTEMAS EOLICOS 7

Bibliografía electrónica

Baterías; iie.fing.edu.uy/ense/asign/electrotec/e1/ClaseBaterias.

Recuperado de:

http://iie.fing.edu.uy/ense/asign/electrotec/e1/ClaseBaterias.pdf

Baterías estacionarias de placa plana familia fhp; emeisa.com.mx

/bancobateriasplomoacidoFHP. Recuperado de:

http://www.emeisa.com.mx/bancobateriasplomoacidoFHP.php