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martes, 27 de mayo de 2014

Qué es una Batería de Arranque?

Qué es una Batería de Arranque?

 
Bateria de arranque Red Top 34
Las baterías de arranque son baterías de ciclo corto diseñadas para entregar mucha energía en muy poco tiempo (periodos de calentamiento y arranque), Para hacer girar al motor es necesaria una corriente de arranque enorme (entre 300 y 600 amperes en un periodo de 3 a 5 segundos) y para esto está diseñada una batería de ciclo corto de por ejemplo 65 Amperes/Hora.

En mi anterior nota titulada Como dimensionar el Banco de Baterías de nuestro barco?  escribía que "En todo barco mediano encontramos al menos 2 bancos de baterías, de los 2 bancos con que cuenta un barco el de arranque suele estar definido por el fabricante del o los motores de propulsión" Como los manuales  suelen ser aburridos e inteligibles para la gran mayoría se los suele guardar sin siquiera abrirlos o peor aun tira a la basura los manuales en el idioma original y se queda con una mala traducción realizada por alguien que carece de conocimientos elementales de Ingles Técnico (una variante moderna es la traducción automatizada efectuada mediante el traductor de Google). 
              
                     La información técnica suministrada por el fabricante en el manual original es esencial a la hora de reemplazar una batería para no caer en las garras de algún vendedor inescrupuloso que termina vendiéndonos la que tiene o le conviene a él. Si la persona que nos vende la batería de reemplazo solamente tiene en cuenta los Amperes Hora e ignora la Corriente de Arranque en Frío puede darse  la situación que podamos hacer arrancar el motor de nuestra embarcación los días de clima cálido o templados pero no los días mas gélidos. 
                
               D   De poco nos sirve que la batería de arranque de nuestro impulsor tenga la Corriente de Arranque en Frío (CCA) medida en un ensayo realizado a 27º Centígrados cuando la temperatura invernal esta por debajo del cero.  
                     por esto mismo hay que leer muy detenidamente las etiquetas, en la siguiente foto puede observarse la etiqueta de una batería Bosch S4 a la que el ensayo de la CCA fue realizado a -18º (según Norma SAE) y a 25º Centigrados muy adecuado para la temperatura ambiente imperante en Brasil pero inadecuada para los inviernos de la Argentina.  
       En

 

               

                    En esta batería el ensayo a -18º C da una corriente de  425 mientras que a 25º Centígrados es de 620 Amperes!!!!



 


 Los manuales también pueden tener carencias, la siguiente imagen es una    pagina de un muy completo manual de Cummins pero que obviaron indicar la  temperatura del ensayo a la que corresponden los 360 Amperes de Corriente  de Arranque  en frio CCA muy probablemente sea a 0º Fahrenheit.  La función  primordial de una manual debe ser evacuar dudas y no  sembrarlas.


Comprar una batería de arranque para nuestro barco es una tarea algo mas complicada que reemplazar la batería de nuestro automóvil y no debe ser tomada a la ligera o dejada en manos del marinero o del vendedor que como Juez y parte chequea, cotiza, entrega y reemplaza a la anterior. Todo lo expuesto es valido para el motor interno de un barco, de un grupo electrógeno, auto o tractor. 

Priorice la CCA a -18ºC por sobre los Amperes hora cuando este decidiendo la compra de una batería la que tenga mayor CCA ya que ésta arrancara al motor mas fácilmente los días mas fríos del año. La CCA también es conocida como la Potencia de Arranque en Frio,






Anexo I

Definiciones.



Amperes-Hora, Ah


Unidad de capacidad de la batería.


Capacidad de reserva, RCM Reserve Capacity  Minutes / RC Reserve Capacity


Es la propiedad de la batería para almacenar una determinada carga eléctrica. Es el tiempo en minutos que una batería con ácido de plomo puede suministrar 25 Amperes a una temperatura de 27 °C antes de que el voltaje caiga por debajo de los 10,5 V.




Ciclo de una batería 

Se denomina ciclo de una batería a la sucesión de una descarga seguida de su posterior recarga hasta recuperar la totalidad de la energía extraída.

La norma IEC 60896 (IEC es la sigla del International Electrotechnical Committee,), establece que el período de carga es de 3 horas, mientras que el de descarga dura 21 horas.  Es decir, la norma permite realizar el ensayo de un ciclo completo por día. 



Corriente de arranque, CA cranking amps

Esta corriente es la máxima que puede suministrar una batería a 0 °C durante 30 segundos con un voltaje en cada una de las celdas de 1,2 voltsegún normas SAE.



El término técnico en inglés para la Corriente de arranque  es cranking amps. 
En algunos manuales suele encontrarse el término MCA  (Marine Cranking Amps).



Corriente de arranque en frío, CCA Cold Cranking Amps

Es la corriente de arranque en frío, proporciona la corriente máxima que puede suministrar la batería a una temperatura de -18 °C (0 °F) durante 30 segundos, durante la cual el voltaje de cada una de las celdas deberá ser de 1,2 V) según normas SAE.





Ejemplo:
Una batería de 12 volt con 300 CCA suministra una corriente de arranque en frío de 300 Amperes a un voltaje de 7,2 V (6 celdas a 1,2 volt cada una).



Corriente de arranque en caliente, HCA Hot Cranking Amps

Es la corriente de arranque en caliente, proporciona la corriente máxima que puede suministrar la batería a una temperatura de 26,67 °C (80 °F) durante 30 segundos, durante la cual el voltaje de cada una de las células ha de ser de 1,2 V según normas SAE



Profundidad de descarga


Se denomina  así a la relación porcentual entre la energía que tiene la batería para entregar versus la energía que realmente entrega.

 Tamaño de la batería,  BCI


Las dimensiones físicas (longitud, ancho y fondo) de las cajas de las baterías están normalizadas por un grupo de trabajo que las especifica el Battery Council International.


Voltaje nominal


Es el voltaje real  cuando el motor está en marcha. El proceso de carga depende de la temperatura. En el caso de baterías de 12 Volts se encuentra levente por debajo de los 14,4 Volts (tensión máxima teórica de una batería de 12 Volts)



Anexo II

Cuadro de baterías y sus especificaciones.



En el siguiente cuadro pueden observarse las características técnicas de las baterías de arranque que comercializa  Bosch en la República Argentina. Cuadros como este deberían ser publicados en forma habitual por todos los fabricantes y Distribuidores pero lamentablemente no es así





  Notas relacionadas:

  
     
    


   


lunes, 28 de enero de 2013

Que es una bateria de ciclo profundo?








El desarrollo de las baterías de Ciclo Profundo y de las de electrolitos de gel tiene origen en una necesidad básicamente náutica.  Según nos contó el  Profesor de Mediciones Eléctricas  (Jefe del Laboratorio de Mediciones y del Departamento de Electrotecnia del Otto Krause) este tipo de baterías sufrieron un gran desarrollo durante la Segunda Guerra Mundial debido al uso intensivo que se les daba en los submarinos durante la inmersión,  las baterías de electrolito liquido son letales cuando se derrama su contenido basado en ácido sulfúrico en agua marina debido a la liberación de cloro gaseoso como producto de la citada reacción química.

Internacionalmente las normas IEEE, DIN, BS, JIS, IEC, etc.  definen la duración de ciclos batería de plomo-acido.

Se denomina ciclo de una batería a la sucesión de una descarga seguida de su posterior recarga hasta recuperar la totalidad de la energía extraída.

La norma IEC 60896 (IEC es la sigla del International Electrotechnical Committee,), establece que el período de carga es de 3 horas, mientras que el de descarga dura 21 horas.  Es decir, la norma permite realizar el ensayo de un ciclo completo por día. 

“Casualmente”  el periodo de carga de la IEC 60896 coincide con el tiempo que navegaban los submarinos  en superficie utilizando los motores diésel para recargar los bancos de baterías.

Veamos ahora que parámetros determinan las características funcionales de una batería.   

Se denomina profundidad de descarga a la relación porcentual entre la energía que tiene la batería para entregar versus la energía que realmente entrega.



Las baterías en nuestro barco


 


Muchos navegantes se quejan porque  las baterías de los bancos de sus barco se descargan muy rápidamente y que la carga almacenada en ellas nunca alcanza.   En realidad esto es de fácil solución, si pudiésemos comprender como funcionan las baterías y como se las debe cargar correctamente. Ver mis anteriores notas:


 

  
La recarga de las baterías


Hilando fino sobre carga de baterías



Carga mecánica de las baterías de un barco




Básicamente todas las baterías se descargan por los siguientes motivos:



    1.   Incorrecta elección del tipo de batería para el uso que le estamos dando.



    2.   Mal dimensionamiento de los bancos de baterías.



    3.   Inadecuada carga de las baterías.



    4.   Desconocimiento del correcto uso y mantenimiento de las baterías.



    5.   Auto descarga (léase falta de uso regular)







En primer término debemos comprender que hay dos tipos de baterías que internamente son muy diferentes entre sí y que su aplicación no debería confundirse.



    1.  Baterías de arranque: Son las más comunes, más del  99% de  las   baterías disponibles en el mercado son en baterías de ciclo corto diseñadas para entregar mucha energía en poco tiempo (periodos de calentamiento y arranque), Para hacer girar al motor es necesaria una corriente de arranque enorme y que esa energía sea entregada por la batería en un muy corto tiempo. (entre 300 y 600 amperes en tan solo unos 3 a 5 segundos) y para esto está diseñada una batería de ciclo corto de por ejemplo 65 Amperes/Hora.




   2.    Baterías de Ciclo Profundo: Son las que usted indefectiblemente debiera usar con exclusividad en su banco de baterías de servicio.

Una batería de 105 amperes hora de Ciclo profundo  nos entrega al menos 88 amperes durante 21 horas de uso intensivo sin bajar la tensión de los 12 volts.

Estos últimos datos no son caprichosos sino que pertenecen a la Norma IEC 60896 y a la que deben atenerse los fabricantes y distribuidores serios de baterías.




Ahora si usted va a salir a navegar hacia el mar no dude en colocar baterías de ciclo profundo con electrolito absorbido de gel. 







Este inverter de 2500 Watts esta conectada a una Troyan  en un Sailor 875





















Anexo I



Así se fabrican las mejores baterías de ciclo profundo del mundo.





Ejemplo práctico.




Muestro a continuación ensayos suministrados gentilmente por la firma VZH Hnos.  (www.vzh.com.ar ) Distribuidor local de las baterías Trojan de Ciclo Profundo.

Cuadro comparativo de la Vida Útil de la baterías por Ampere hora.




 

Tipo de batería

Profundidad de Descarga

Cantidad de Ciclos

Ciclo Corto (automotriz)

50

180

Trojan de Ciclo Profundo

80

860


 


 


 


Ensayo comparativo de ciclado de una bacteria de Ciclo Corto tipo automotriz versus una Trojan T-105 de Ciclo Profundo.



 


 


 



Teniendo en cuenta el cuadro comparativo y el ensayo de ciclado podemos mostrar lo siguiente:


 


 


Batería Ciclo Corto 12-220


 


Es de 220Ah en C100


 


Si la descargo al 50% de su Profundidad de descarga utilizare 0.5 x 220 Ah = 110 Ah en un ciclo.


 


En esas condiciones la batería rinde 180 ciclos por lo cual entregará un total de 180 ciclos x 110 Ah = 19.800 Ah ciclos


 


 


Batería de Ciclo Profundo TROJAN Modelo T-105


 


Es de 250 Ah en C100


 


Si la descargo al 80% de Profundidad de descarga utilizare 0.8 x 250 Ah = 200 Ah en un ciclo.

 

En esas condiciones la batería rinde  860 ciclos por lo cual entregará un total de 860 ciclos x 200 Ah = 172.000 Ah ciclos.

 




Conclusión:

 

La batería de Ciclo Profundo entregará 7.68 veces más energía que la de Ciclo Corto (172.000 Ah / 19.800 Ah = 8.68)

 

 

 










Anexo II



Tipos de Alternadores usados en embarcaciones  de placer.






Sobre la carga de la batería, básicamente hay dos tipos de alternadores:

1.   Alternadores automotrices.
Son los que viene instalados de fábrica con el motor de su  embarcación (hablamos de motores internos).  Estos alternadores tienen muy poco rendimiento, porque fueron diseñados básicamente para recuperar las baterías de arranque, tienen incorporados en su interior el regulador de voltaje, de tal manera que nuestro motor pueda arrancar sin problemas.





   2.   Alternadores marinos.  





Fueron diseñados para operar con trabajo continuo y por eso tienen doble ventilación y sistemas de sensores y protección de temperatura adicionales.  Están construidos en materiales más resistentes a la oxidación y sulfatación, utilizan un regulador de voltaje externo que permite cargar las baterías al 100% en lugar de un regulador interno de tipo automotriz,  algunos tienen reguladores de voltaje de etapas múltiples, y en este caso su rendimiento es  de mas del doble ó hasta el triple de carga comparado con alternador automotriz de la misma capacidad, las poleas, rulemanes, correas y sistemas de montaje son diferentes, porque estos alternadores producen mayor resistencia que los automotrices.


alternador marino de 110 amperes y 12 volts