11.3: Clasificaciones de Batería

Una batería con una capacidad de 1 amp-hora debería poder suministrar continuamente una corriente de 1 amperio a una carga durante exactamente 1 hora, o 2 amperios por 1/2 hora, o 1/3 amperios por 3 horas, etc., antes de quedar completamente descargada. En una batería ideal, esta relación entre corriente continua y tiempo de descarga es estable y absoluta, pero las baterías reales no se comportan exactamente como indicaría esta fórmula lineal simple. Por lo tanto, cuando se da capacidad amp-hora para una batería, se especifica ya sea a una corriente dada, tiempo dado, o se supone que está clasificada por un período de tiempo de 8 horas (si no se da un factor limitante).

Por ejemplo, una batería automotriz promedio podría tener una capacidad de aproximadamente 70 amperios-hora, especificada a una corriente de 3.5 amperios. Esto significa que la cantidad de tiempo que esta batería podría suministrar continuamente una corriente de 3.5 amperios a una carga sería de 20 horas (70 amp-horas/3.5 amperios). Pero supongamos que se conectó una carga de menor resistencia a esa batería, extrayendo 70 amperios continuamente. Nuestra ecuación amp-hora nos dice que la batería debe aguantar exactamente 1 hora (70 amp-hora/70 amperios), pero esto podría no ser cierto en la vida real. Con corrientes más altas, la batería disipará más calor a través de su resistencia interna, lo que tiene el efecto de alterar las reacciones químicas que tienen lugar en su interior. Lo más probable es que la batería se descargue completamente algún tiempo antes del tiempo calculado de 1 hora bajo esta mayor carga.

Por el contrario, si se conectara una carga muy ligera (1 mA) a la batería, nuestra ecuación nos diría que la batería debería proporcionar energía por 70,000 horas, o poco menos de 8 años (70 amp-hora/1 miliamp), pero lo más probable es que gran parte de la energía química en una batería real se hubiera agotado debido a otros factores (evaporación del electrolito, deterioro de los electrodos, corriente de fuga dentro de la batería) mucho antes de que hubieran transcurrido 8 años. Por lo tanto, debemos tomar la relación amp-hora como una aproximación ideal de la duración de la batería, la clasificación amp-hora confiable solo cerca de la corriente especificada o el período de tiempo dado por el fabricante. Algunos fabricantes proporcionarán factores de reducción de amperios-hora especificando reducciones en la capacidad total en diferentes niveles de corriente y/o temperatura.

Para las celdas secundarias, la clasificación amperio-hora proporciona una regla para el tiempo de carga necesario en cualquier nivel dado de corriente de carga. Por ejemplo, la batería automotriz de 70 amperios-hora del ejemplo anterior debería tardar 10 horas en cargarse desde un estado completamente descargado a una corriente de carga constante de 7 amperios (70 amp-hora/7 amperios).

Las capacidades aproximadas de amperios-hora de algunas baterías comunes se dan aquí:

• Batería típica automotriz: 70 amp-hora @ 3.5 A (celda secundaria)
• Batería de carbono-zinc tamaño D: 4.5 amp-hora @ 100 mA (celda primaria)
• Batería de carbono-zinc de 9 voltios: 400 miliamperios-hora @ 8 mA (celda primaria)

A medida que se descarga una batería, no solo disminuye su almacenamiento interno de energía, sino que también aumenta su resistencia interna (a medida que el electrolito se vuelve cada vez menos conductor), y su voltaje de celda de circuito abierto disminuye (a medida que los productos químicos se diluyen cada vez más). El cambio más engañoso que exhibe una batería de descarga es el aumento de la resistencia. La mejor comprobación para el estado de una batería es una medición de voltaje bajo carga, mientras que la batería está suministrando una corriente sustancial a través de un circuito. De lo contrario, una simple verificación del voltímetro a través de los terminales puede indicar falsamente una batería en buen estado (voltaje adecuado) a pesar de que la resistencia interna ha aumentado considerablemente. Lo que constituye una “corriente sustancial” está determinado por los parámetros de diseño de la batería. Una verificación de voltímetro que revele un voltaje demasiado bajo, por supuesto, indicaría positivamente una batería descargada:

Batería completamente cargada:

Ahora bien, si la batería se descarga un poco..

y descarga un poco más..

y un poco más hasta su muerte.

Observe cuánto mejor se revela el verdadero estado de la batería cuando se verifica su voltaje bajo carga en lugar de sin carga. ¿Significa esto que no tiene sentido verificar una batería con solo un voltímetro (sin carga)? Bueno, no. Si una simple comprobación del voltímetro revela solo 7.5 voltios para una batería de 13.2 voltios, entonces sabes sin duda que está muerta. Sin embargo, si el voltímetro indicara 12.5 voltios, puede estar cerca de la carga completa o algo agotado, no se podría decir sin una verificación de carga. Tenga en cuenta también que la resistencia utilizada para colocar una batería bajo carga debe ser clasificada para la cantidad de energía que se espera que se disipe. Para verificar baterías grandes como una batería de plomo-ácido de automóvil (12 voltios nominales), esto puede significar una resistencia con una potencia nominal de varios cientos de vatios.