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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, 24 de septiembre de 2012

La Caída de Tensión en Corriente Continua y su aplicación en la náutica


La resistencia al pasaje de una corriente eléctrica a lo largo de un conductor produce una merma en la tensión al final del mismo y ésta es conocida como “Caída de tensión”. 
La resistencia del conductor es directamente proporcional a la conductividad del material y a la longitud e inversamente proporcional a la sección.


R= ρ*L
        S


Donde:
R es la resistencia en ohms,
ρ es la conductividad del material empleado (para el cobre 0,017 Ω mm2 / metro),
L es la longitud en metros y
S es la sección del conductor en mm2.



En los catálogos o manuales del usuario del equipamiento náutico es muy común que se hable de la caída de tensión porcentual. Por ejemplo, en una bomba de achique es admisible una caída porcentual del 5%, en una línea de iluminación, inodoro eléctrico y bomba presurizadora de agua de un 3%, mientras que en la línea de alimentación de un inverter es admisible una caída de tan sólo el 0,5%.

Hay fabricantes que incorporan en sus manuales tablas que indican  la sección del conductor a utilizar en función de la distancia al banco de baterías (si hacen referencia a cables AWG, ver además el Anexo I); si no lo hicieran así, para una correcta instalación debería utilizarse la ecuación siguiente:



S= L  *  I
     28*∆T


Donde:
S es la sección en mm2,
L es la longitud del conductor desde la batería hasta el artefacto eléctrico conectado,
I es la corriente eléctrica medida en Amperes y
∆T es la caída de tensión en voltios.

Esto significa que si nosotros ponemos un cable de menor sección, la resistencia será mayor y hará aumentar la caída de tensión pudiendo superar el límite operacional del artefacto en cuestión provocando su mal funcionamiento o incluso un daño permanente.

Entre los tantos trabajos que tuve que realizar corrigiendo errores de instalación en barcos, citaré dos que tienen relación directa con la caída de tensión.



Caso 1



El propietario manifestó que cuando el motor del barco se encontraba apagado el motor del inodoro eléctrico giraba muy lentamente (casi sin fuerza) y solamente giraba al régimen correcto de revoluciones cuando el alternador cargaba por encima de 13,3 volts (con el motor encendido y reponiendo carga).


A priori podría suponerse que las baterías podrían estar dañadas, pero revisando la instalación encontré que habían utilizado cable de 0,75 mm2 de sección cuando, de acuerdo a la distancia, debió haberse utilizado cable de 2,50 mm2.



Caso 2



Fui llamado por el dueño para cambiar una bomba presurizadora de agua, quien me comentó que ya se le habían quemado dos bombas anteriormente en el lapso de 3 años. Al revisar la instalación encontré cables de mucha menor sección a la requerida por la distancia al banco de baterías.



Estos dos casos son claros ejemplos de aplicación de las fórmulas antes mencionadas.



En el Anexo II puede observarse una guía de la sección de los conductores a utilizarse de acuerdo a la corriente que circula por el circuito.

Anexo I

Tabla comparativa entre los calibres AWG (American Wire Gauge) estadounidenses y los mm2 de nuestro Sistema Métrico Decimal.


AWG
mm2
18
0.75
17
1.0
16
1.5
14
2.5
12
4.0
10
6.0
8
10
6
16
4
25
2
35
1
50
1/0
55
2/0
70
3/0
95





Anexo II


Según la Norma IRAM 2183 deben utilizarse las siguientes secciones según la corriente nominal circulante por el conductor:


 Sección del conductor de cobre en mm2
Corriente máxima admisible  en Amperes
1
9,6
1,5
13
2,5
18
4
24
6
31
10
43
16
59
25
77
35
96
50
116
70
148





jueves, 26 de enero de 2012

Hilando fino sobre carga de baterias

Optimizando la carga de un banco de baterías.




Llave commutadora

 En los barcos modernos  es común encontrar al menos 2 baterías (o grupos de ellas),  normalmente la primer batería es utilizada por el motor principal de la embarcación permitiendo el accionamiento del motor de arranque y demás dispositivos electromecánicos del motor, como electro ventiladores, bombas y electro válvulas de combustible y demás sistemas eléctricos del motor.

Ver nota Que es una batería de arranque



La segunda batería o grupo de baterías es la denominada de “servicio” o “laboreo” , son  de mucha mas capacidad de carga y alimentará al resto de los dispositivos eléctricos y electrónicos del barco, como son las luces de navegación, sistemas de navegación y de seguridad, como la radio, el GPS, el Plotter, piloto automático, y también a los demás elementos de confort que llevemos equipados dentro del barco como son las luces de cabina, la heladera, cocina eléctrica etc.


El  tipo de batería ideal para este banco son las llamadas de Ciclo Profundo ver nota  Como dimensionar el Banco de Baterías de nuestro barco?



En algunos barcos se divide esta segunda batería en dos bancos de baterías diferentes una para los dispositivos de navegación y otra para los accesorios y elementos de confort a bordo.



Separador electrónico de
 carga, gestionador de carga
o battery isolator en ingles.
 



















En este caso es indispensable que debamos apelar a la instalación de un “Separador Inteligente de Carga”.  Los separadores de carga son aparatos electrónicos que han sido diseñados para que distribuyan la corriente de carga desde el alternador, cargador electrónico, panel foto voltaico, generador eólico entre las diversas baterías (grupos de baterías) que tengan el mismo voltaje según la carga que cada una de ellas necesite. El separador de carga previene la circulación de las llamadas “corrientes parásitas” evitando así que la corriente pase desde una batería a otra y desgaste la que tiene más tensión.

Una alternativa consiste en instalar otro alternador  para cargar el segundo banco  (ver mi nota “Alternador auxiliar acoplado a la línea de eje".

Otro problema habitual en los barcos es que la tensión a la que son cargadas las baterías mediante el alternador jamás superen los 13 Volts (el valor optimo teórico de la tensión medido en vacío es de 14,40 volts) esto se debe  a una característica de diseño de los reguladores de voltaje de los alternadores que durante los momentos posteriores al arranque generan aproximadamente  el 70 % de su corriente máxima con una tensión de aproximadamente 13 – 13.2 Volts.  Para cargar al máximo las baterías será necesario contar con un contar con un Inverter - cargador de baterías de etapas múltiples en conjunción con baterías de ciclo profundo para laboreo o servicio ver mi nota “La recarga de las baterías”.