Componentes y Funcionamiento de la Batería de Plomo-Ácido

Componentes de la Batería

Monobloque

El monobloque es el recipiente o caja que contiene los componentes internos de la batería. Está formado por tres o seis celdas independientes. En la parte inferior, hay unos apoyos sobre los que descansan los elementos. Debido a que debe soportar vibraciones, altas temperaturas y el ácido del electrolito, se fabrica de plástico y polipropileno.

Tapa

La tapa cierra el monobloque por su parte superior. Está fabricada del mismo material que el monobloque. Tiene orificios destinados a la salida de gases y por donde se introduce el agua destilada. También tiene dos orificios por donde salen al exterior los bornes positivo y negativo del acumulador.

Placas

Las placas están formadas por placas positivas y negativas. Las placas positivas están compuestas por plomo con un bajo contenido en antimonio, que posteriormente se rellenan de peróxido de plomo (PbO₂). Las placas negativas actualmente se fabrican de plomo/calcio y como materia activa, plomo esponjoso (Pb).

Separadores

Los separadores tienen la misión de impedir el contacto entre las placas de distinta polaridad. Tienen una forma ondulada para permitir el paso del electrolito.

Elementos

Un elemento es un conjunto de placas de dos tipos, unas positivas y otras negativas, entre las cuales se intercalan separadores. Los elementos de un vaso se conectan en serie con los elementos del otro vaso a través de unos tabiques de separación.

Electrolito

El electrolito está compuesto por un 36% de ácido sulfúrico y un 64% de agua destilada cuando la batería está cargada. Cuando no está cargada, la densidad del electrolito baja.

Proceso Electroquímico de la Batería

Proceso de Descarga

Durante la descarga, el ácido sulfúrico reacciona con las placas formando sulfato de plomo (PbSO₄) en la placa positiva (PbO₂) y liberando oxígeno (O₂) e hidrógeno (H₂), que a su vez liberan electrones al circuito. En la placa negativa, el plomo reacciona con el ácido formando sulfato de plomo, hidrógeno y cediendo electrones al circuito exterior. El oxígeno y el hidrógeno se combinan para formar agua. En este proceso, la intensidad del ácido sulfúrico disminuye, lo que permite determinar el estado de la carga mediante un densímetro.

Proceso de Carga

Durante la carga, el sulfato de plomo de las placas reacciona cediendo ácido sulfúrico al electrolito, lo que aumenta su densidad. El material activo se transforma en peróxido de plomo en la placa positiva y en plomo esponjoso en la placa negativa. Si se sigue aportando corriente, se produce el efecto de electrólisis, que desprende burbujas de oxígeno en la placa positiva e hidrógeno en la placa negativa, lo que provoca la pérdida de agua.

Reacción química:

PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb (cargada) ⇌ PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄ (descargada)

Características Eléctricas

Capacidad

La capacidad es la cantidad de electricidad que la batería puede suministrar desde su máxima carga hasta quedar descargada. Se mide en amperios-hora (Ah).

Tensión (Fuerza Electromotriz - FEM)

La tensión o FEM es la fuerza electromotriz que la batería puede entregar al circuito en un momento determinado. Se divide en:

• Tensión nominal: Valor de tensión característico de la batería.
• Tensión en vacío: Tensión medida en los bornes de la batería sin carga conectada.
• Tensión eficaz: Tensión medida en los bornes de la batería con carga conectada.

Corriente de Descarga Rápida en Frío

Es la cantidad de corriente que puede entregar la batería sometida a descarga constante durante un tiempo determinado y a una temperatura de -18ºC.

Rendimiento

El rendimiento es la relación entre los amperios-hora suministrados por la batería hasta quedar completamente descargada y los amperios-hora necesarios para cargarla totalmente.