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 volt) según 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:

  

     Alternador auxiliar acoplado a la línea de eje

     

     La recarga de las baterías

    

     Carga mecánica de las baterías de un barco

     Los mitos de las baterías

     Que es una batería de ciclo profundo?

   

        Como dimensionar el Banco de Baterías de nuestro barco?

Cómo y para qué instalar un panel solar en nuestro barco?

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.  Son eficientes  recuperando la energía requerida en el momento de arranco, entregando mucho menos energía después de los 20 minutos de funcionamiento (básicamente la imprescindible para el funcionamiento mas un pequeño plus).

No son eficientes cuando  la embarcación demanda trabajo continuo, los primeros veinte minutos cargan a la batería la energía demandada en el arranque y luego generan una corriente de mantenimiento (la energía que necesita la embarcación para seguir en funcionamiento).

   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, suelen  tener reguladores de voltaje electrónicos o 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 mecánica que los automotrices.

Alternador marino de 110 amperes y 12 volts

Tres imágenes de un alternador marino de 24 Volts 150 Amperes.

En el sector superior izquierdo puede observarse el regulador electrónico de tensión.

Notas relacionadas:

•     La recarga de las baterías

•     Hilando fino sobre carga de baterías

•     Qué es una Batería de Arranque?

•     Como dimensionar el Banco de Baterías de nuestro barco?

•      Carga mecánica de las baterías de un barco 

•     Alternador auxiliar acoplado a la línea de eje

Los mitos de las baterías

  

La vida útil de las baterías puedo reducirse  por acción de la temperatura ambiente.

Verdadero. Si una batería o banco de ellas esta operando a una temperatura ambiente de 27º C y una similar opera a 37º C  la vida útil de estas ultimas se reduce dramáticamente a la mitad!!!!

Las baterías comunes de plomo ácido son peligrosas cuando navego en el mar.

Verdadero.  En ambientes marinos, si el ácido sulfúrico (electrolito de la batería) se mezcla con agua del mar, incluso en pequeñas cantidades, se produce una reacción química con los iones cloro de la sal del mar, dando por resultado un gas cuya inhalación es mortal! 

Si usted navega o planea navegar en el mar utilice solamente baterías de electrolito absorbido o de gel (AGM).

·        El ácido de la batería solo es peligroso porque quema la piel.

En ambientes marinos, si el ácido sulfúrico (electrolíto de la batería) se mezcla con agua del mar, incluso en pequeñas cantidades, se produce una reacción química con los iones cloro de la sal del mar, dando por resultado un gas cuya inhalación es mortal!

Las baterías de los barcos deberían estar instaladas en lugares aislados de las cabinas y bien ventilados  (Cosa que NO ocurre en la inmensa mayoría de los barcos actuales) y en un lugar fresco con ventilacion.

  

·        Almacenar la batería sobre un suelo de cemento acelera la descarga.

Quizás, pero en la época de nuestros abuelos, cuando la carcasa de las baterías era de materiales algo porosos. Desde hace muchas décadas eso es imposible. Sin embargo es importante que la superficie superior esté seca y limpia para evitar corrientes de fuga.

·        Llevar el barco a motor carga totalmente la batería.

Lo importante es la corriente que genere el alternador del motor y sobre todo si esta corriente generada se emplea en cargar las baterías. Si llevamos el motor bajo de vueltas y además estamos consumiendo mucha electricidad a bordo, sus baterías puede que no estén cargando nada de nada. Por otro lado  también depende del regulador de voltaje que tiene el alternador, si tiene uno interno carga fuerte durante los primeros 20 minutos y luego decae la carga si es externo realizara una carga mucho mas efectiva pero jamas cargara el 100 %. Ver mi articulo Hilando fino sobre carga de baterias .

·        Cualquier batería es totalmente segura y no puede explotar.

FALSO.  Ojo que al cargar cualquier batería de ácido/plomo, normalmente se desprende hidrógeno y oxígeno. Por esta razón el compartimiento de las baterías debe tener una ventilación independiente y deberían estar instaladas en una zona totalmente aislada de las cabinas del barco (como NO ocurre con la práctica totalidad los barcos que conocemos).

El desprendimiento de gas es pequeño y no suficiente como para originar una deflagración importante, pero al estar rellenas de ácido sulfúrico la explosión podría ser muy peligrosa sobre todo para los ojos. .

Esta  exploto por culpa de un cargador de baterías de mala calidad y otra por un cortocircuito en el cable que alimenta al burro de arranque que un mecánico dejo apoyado sobre el multiple de escape  En ambos casos de haber instalado un fusible a la salida de cada batería no hubiera habido explosión, en el segundo caso la corriente de cortocircuito la calcule en 9500 Amperes!!!

Lo mejor es ventilar un buen rato el interior del barco, si este lleva tiempo sin ser utilizado, o acabamos de cargar las baterías en puerto, antes de poner los contactos de las baterías o intentar arrancar el motor. Puede que debido a la carga, las células de la batería tengan una alta concentración de hidrógeno. (Por encima del 4,1%).  Si además el líquido electrolito está bajo, parte de las placas quedan al descubierto y por tanto en contacto con el gas. Se crea un puente eléctrico de baja resistencia entre los extremos superiores de las placas. Esta circulación de corriente puede crear una chispa en una de las células que inflama el altamente inflamable hidrógeno. La carcasa de la batería se partirá esparciendo todo el ácido sulfúrico.

Conectar una batería con la polaridad invertida producirá un brutal calentamiento de esta ,y posiblemente el resultado final sea una perfecta explosión.

·        Una batería sin usarse se mantiene con buena cargada.

Dependiendo del tipo de batería la auto descarga puede ser del orden de 1% al 15% mensual (si la batería está ya muy estropeada) Las altas temperaturas favorecen este molesto efecto electroquímico. Por ejemplo a 30º de temperatura, la auto descarga será el DOBLE que a 24º C. Con las nuevas tecnologías de plomo/calcio de ha conseguido reducir enormemente la auto descarga, pudiendo aguantar perfectamente todo el invierno sin necesidad de ninguna carga.

·        Probar el alternador desconectando la batería con el motor en marcha es inocuo.

FALSO. Es una barbaridad, ya que la batería hace las veces de filtro y estabilizador de tensión en el circuito eléctrico del barco. Se puede estropear la costosa electrónica de a bordo, debido a los altos picos de voltaje que a veces entrega el alternador y en algunos alternadores  si la bobina de excitación no tiene alimentación puede dañarse el mismo.

Si quiere saber si el alternador genera corriente nunca quite ningún borne de la batería, para comprobar su funcionamiento. Simplemente utilice un voltímetro y cambie el régimen de giro del motor mientras mide la tensión de salida.

  

·        Los cargadores electrónicos por pulsos pueden revivir una batería sulfatada.

La utilización de estos cargadores modernos no asegura nada. Los técnicos más expertos en baterías reconocen que no existen pruebas concluyentes que indiquen que estos caros y avanzados sistemas de carga funcionen mejor que los tradicionales y baratos de toda la vida, que funcionan con tensión constante. Tampoco existen pruebas claras en favor de ciertos aditivos que supuestamente arreglan el sulfatado de las baterías al ser añadidas al electrolito. La mejoría puede ser momentánea, pero sin efectos positivos a largo plazo.

·        Con días muy fríos, podemos dar luces para calentar la batería antes de arrancar el motor.

Otra barbaridad. Es cierto que si 'chupamos' de la batería, la corriente interna calentará el electrolito y por tanto mejoraría su capacidad para entregar la energía química almacenada. Pero el balance final es negativo, ya que para calentarla de esta manera hemos tenido que utilizar una parte de su propia energía. Lo que si tiene mucho sentido es calentar las baterías por cualquier otro método, por ejemplo con bolsas de agua caliente. Para climas extremadamente fríos es mejor utilizar otras tecnologías de baterías como las de Níquel-Cadmio.

·        Las baterías duran más en climas templados.

Justo lo contrario. En climas cálidos, y por término medio, las baterías durarán un 70% de lo que lo harán en climas más fríos.  El calor es un enemigo para las baterías, especialmente para las selladas y las marcadas como 'sin mantenimiento'

La vida útil de una batería está afectada por la temperatura, a mayor temperatura mayor velocidad de envejecimiento.
A partir de los 23 grados centígrados, y por cada 9 grados de incremento de la temperatura la vida útil puede acortarse a la mitad.

La conclusión que obtenemos acá es que cuanto más frío hace, más duran las baterías y menos se auto-descargan. Esto es real pero juega en contra que el esfuerzo que las baterías deben hacer para arrancar un motor en lugares fríos es mayor y esto es el único inconveniente que el frío les produce.

Para todo el resto les favorece.

·        Las baterías de ciclo profundo tienen efecto 'memoria'

Nada de eso. Ninguna batería de ácido plomo tiene este problema, que solo ocurre con las baterías de Níquel Cadmio. Por esta razón aparecieron en el mercado las baterías de Níquel/Metal-Hidruro, que ya no requieren ser descargadas a fondo para recuperar la máxima capacidad de almacenamiento. Es más si descarga usted a fondo la batería de su barco, acaba de estropear una parte importante de su capacidad de almacenamiento. Hágalo varias veces seguidas, y tendrá que tirarlas a la basura con toda seguridad. (Utilice un punto limpio, pues son muy contaminantes y es una total salvajada y delito ecológico echarlas sin más al cubo de la basura)

·        Las baterías del barco deben permanecer el mayor tiempo posible al máximo de su carga para alargar su vida útil.

Correcto, las baterías de plomo ácido (recomendadas para uso náutico en sus dos tipos arranque y ciclo profundo) sufren auto-descargas que oscilan aproximadamente entre el 7 y el 8% de su capacidad por mes. Esto quiere decir que si dejamos las baterías en stand-by por 2 meses, estas habrán perdido aproximadamente un 15% de su capacidad almacenada en el momento que las dejamos cargadas en la embarcación.

Muchos mecánicos y vendedores de baterías repiten que  les hace bien a las baterías  que permanezcan descargadas.  Esto es totalmente falso ya que con el  ciclo de carga incompleto quedan depositadas partículas de plomo que llegan a cortocircuitar las placas en el interior de los vasos de las baterías.

Las baterías son como los seres humanos,  si bien la sobre alimentación puede matar la muerte se produce primero por inanición.    

El régimen de auto-descarga es variable según la temperatura; a mayor temperatura mayor descarga.

·        La mejor manera de tener  bien cargados los bancos de Arranque y Servicio es poner la llave selectora en 1+2 mientras el motor está en marcha.

Falso,  la modalidad 1+2 solo debe utilizarse para pasar rápidamente de un banco a otro sin interrumpir el suministro eléctrico.  Si ponemos a cargar las baterías de esta manera como tienen distinta tensión y resistencia interna  se generan lo que técnicamente se conoce como “Corriente Parásita” entre ambos bancos evitando una correcta carga de ambos. Esto mismo es aplicable a la carga si utilizamos  un “cargador  electrónico”.

Una alternativa muy interesante es instalar a bordo un separador de carga.

·        Es lo mismo tener baterías comunes (ciclo corto) o de ciclo profundo en los bancos de Arranque y  Servicio del barco.

Negativo, ambos tipos de baterías son complementarios y fueron diseñadas para situaciones de uso muy diferentes.  Usar una batería de ciclo profundo para arrancar el motor  es tan ineficiente como utilizar una  de ciclo corto para alimentar los circuitos de iluminación,  piloto automático o la heladera.

Para el instante del arranque se requieren  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 o sea mucha energía durante muy poco tiempo.

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 serios de baterías. IEC es la sigla del International Electrotechnical Committee.



 Las baterías comunes (ciclo corto) son mas baratas que las de ciclo profundo en un barco.

Negativo, si comparamos cuanta energia entrega una batería automotriz de 220 Ah y una  de ciclo profundo de 250 Ah la batería de Ciclo Profundo entregará 7.68 veces más energía que la de Ciclo Corto (172.000 Ah / 19.800 Ah = 8.68) y el costo no es 7 veces mayor. Ver nota relacionada Que es una bateria de ciclo profundo .

El uso de un  panel solar a bordo alarga la vida útil de las baterías

Correcto, si esta bien instalado (apuntando en la dirección correcta, con un regulador de carga y un separador de carga) cargara ambos bancos los días que no concurrimos al barco.

 

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