Acumuladores de Energía: Principios y Parámetros de Funcionamiento

Acumulador o Batería

Funciones Principales

• Atender suministros de consumo elevado y de corta duración o ante falta de tensión.
• Nivelación de picos de demanda.
• Suministro de energía de apoyo en los meses de invierno.
• Almacenar energía en horas de bajo consumo y cederla en horas punta de demanda.
• Garantizar la estabilidad de funcionamiento de sistemas como ISFTV.

Tipos y Elementos Constitutivos

En el 80% de los casos se utilizan baterías tipo OPzS de Plomo-Ácido.

Elementos Constitutivos:

• Electrodos:
  • Rejilla
  • Material activo
  • Electrolito
  • Separadores
• Elemento
• Celda
• Terminales
• Baterías Monobloque:
  • Abiertas: Las más tradicionales y usadas, con tapones, exigen mantenimiento.
  • AGM (Absorbent Glass Mat): Conglomerado con alfombrilla y electrolito.
  • Gel: Electrolito gelatinoso.
• Tapones y Tapas

Reacción de Oxidación-Reducción en un Acumulador Plomo-Ácido

En el estado inicial de carga, las placas son de color marrón (Placa + de PbO₂) y de color gris (Placa - de Pb).

Durante la carga, se recobra la composición química inicial del electrolito y el agua se descompone por electrólisis en gases hidrógeno-oxígeno, lo que da lugar a la ebullición del líquido.

Es importante indicar que el ácido sulfúrico (H₂SO₄) que se va generando es de mayor densidad que el procedente de la descarga.

La reacción general es:

Carga: Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ ⇌ 2PbSO₄ + 2H₂O :Descarga

Parámetros de un Acumulador

Tensión

• Potencial del electrodo: Tensión entre la interfase metal-electrolito.
• Tensión en vacío (o a circuito abierto): Depende del potencial del electrodo, de la densidad del electrolito y de la temperatura. Para un elemento, la tensión en vacío es de 2.15V a 25ºC y densidad 1.0280 g/cm³ (10280 g/m³).
• Tensión de flotación: Tensión para conservar cargado el acumulador cuando no está trabajando. Es 0.2V superior a la de vacío.
• Tensión de carga: Asegura un gaseo y homogeneización del electrolito en todos los elementos en un tiempo relativamente corto (no más de 3 horas).
• Tensión nominal: Valor asignado de funcionamiento.
• Tensión final de corte: Valor que indica la finalización de la descarga.

Capacidad

Cantidad total de energía transferida a través de la interfase metal-electrolito en la reacción electroquímica, definida en culombios por la ley de Faraday. Es la intensidad de corriente que es capaz de dar la batería en un tiempo determinado (x).

Factores a Tener en Cuenta en una Batería

• Temperatura
• Profundidad de descarga (DOD - Depth of Discharge)
• Estado de carga (SOC - State of Charge)
• Profundidad de descarga máxima (PDMax)