Cómo funciona una batería

¿Qué es una batería?
Una batería es un dispositivo que almacena energía eléctrica en forma química y la libera después como corriente continua de forma controlada.

Todos los tipos de baterías contienen un electrodo positivo y uno negativo sumergidos en un electrolito, y el conjunto completo se encuentra dentro de un recipiente.

Todas las baterías Yuasa son de plomo-ácido, lo que significa que tienen electrodos positivo y negativo formados por compuestos de plomo en un electrolito de ácido sulfúrico diluido.

Las baterías de plomo-ácido son baterías secundarias, lo que significa que pueden recargarse después de que se hayan descargado. Las baterías primarias pueden descargarse sólo una vez y después hay que desecharlas, como algunos tipos de baterías de radio y linterna.(pilas no recargables)

Cómo funciona una batería Yuasa
El electrodo positivo está compuesto de dióxido de plomo y el negativo, de plomo poroso.
Cuando una carga eléctrica (por ejemplo, luces o un motor de arranque) se conecta a través de la batería, circula una corriente por el electrolito de la batería y por la carga externa. Como resultado, la batería se descarga y la composición química de ambos electrodos se transforma en sulfato de plomo.
Para recargar la batería, hay que pasar una corriente a través de ésta desde una fuente externa de electricidad como un alternador, una dinamo o una unidad de carga. De esta forma, el sulfato de plomo vuelve a transformarse en los materiales originales: dióxido de plomo y plomo poroso.
A medida que la batería se carga, la electricidad comienza a descomponer (hidrolizar) el agua del electrolito en sus elementos constituyentes, hidrógeno y oxígeno, que se liberan en forma de gas. Ésta es la razón por la que la batería emite gases cuando se carga.

¿De qué está hecha una batería?

Rejillas
Como los electrodos positivo y negativo están compuestos de materiales frágiles, necesitan el apoyo mecánico que proporciona una rejilla fabricada con una aleación de plomo; el plomo por sí sólo sería demasiado blando.
Además de prestar un soporte a los electrodos (el material activo), la rejilla también conduce la electricidad desde los electrodos hasta la carga externa.

Electrodos

Los electrodos están compuestos inicialmente por una mezcla de óxido de plomo y sulfato de plomo, que se transforma en dióxido de plomo en la placa positiva y plomo poroso en la negativa cuando la batería se carga inicialmente.
El electrodo negativo contiene además pequeñas cantidades de aditivos para proporcionar a la batería unas buenas prestaciones de descarga a bajas temperaturas y mejorar así el arranque.
La combinación de rejilla y electrodo se denomina normalmente placa.

Electrolito
El electrolito es ácido sulfúrico diluido. Éste actúa como conductor para transportar los iones eléctricos entre la placa positiva y la negativa cuando se está cargando o descargando la batería.
El ácido también participa en la descarga porque los iones sulfato reaccionan químicamente en los electrodos para producir sulfato de plomo.

Separador

El separador es un aislante que se coloca entre la placa positiva y la negativa para evitar un cortocircuito.
Debe ser microporoso con orificios muy pequeños para permitir que los iones fluyan a través del separador de una placa a la otra. También tiene que ser capaz de soportar las elevadas temperaturas y las condiciones de oxidación extremadamente ácidas que se dan en una batería.
La mayoría de los separadores modernos son de polietileno microporoso, que tiene las propiedades necesarias para satisfacer las exigentes condiciones dentro de la batería.

Recipiente y tapa

Suelen ser de polipropileno, que es un plástico ligero pero resistente. A diferencia de algunos plásticos, no se vuelve quebradizo con el frío y por eso puede resistir golpes durante su manipulación. Tampoco le ataca el ácido ni los líquidos que se encuentran habitualmente en un vehículo (gasolina, diésel, líquido de frenos, anticongelante).

¿Qué hace que una batería no necesite mantenimiento?

Hace 30 años, las baterías perdían agua rápidamente y se recomendaba a los conductores que comprobaran el nivel de ácido semanalmente, sin embargo, a las baterías modernas sin mantenimiento no hay que añadirles agua durante toda su vida útil, en condiciones normales de funcionamiento. Señalar que, durante el mismo período, la vida útil de una batería se ha duplicado pasando de 2 años a 4-5 años.
Antiguamente, las rejillas de la batería se fabricaban con una aleación de plomo y un 10% de antimonio; la finalidad del antimonio era aportar rigidez al plomo que por sí solo sería demasiado blando. Desgraciadamente, parte del antimonio se disolvía en el ácido, y como consecuencia, la batería perdía agua.
Con los avances en la tecnología de baterías, hemos podido reducir el contenido de antimonio del 10 % al 1,5 %, y esta reducción ha dado lugar a baterías que necesitan poco mantenimiento, tan sólo requieren una revisión anual.
La mejora más reciente ha sido la utilización de 0,1 % de calcio como endurecedor en las rejillas en lugar de antimonio; el calcio contamina menos el ácido y reduce considerablemente la pérdida de agua, por lo que la batería no requiere mantenimiento y no es necesario añadir agua durante su vida útil.

Problemas de servicio

Sobrecarga
Los sistemas modernos de carga de los vehículos permiten que sólo circule una pequeña corriente en la batería cuando está completamente cargada. Sin embargo, si hay una avería en el alternador, pasará una corriente mucho mayor a través de la batería durante el tiempo que el coche está en marcha. Esta corriente provocará que la batería pierda agua rápidamente y necesite mantenimiento, además de reducir su vida útil al dañar las rejillas positivas.

Un signo importante de sobrecarga es un color marrón oscuro/negro en el fondo de los tapones con respiradero.
Si un alternador tiene una tensión superior a unos 14,7–14,8 voltios a temperaturas normales, es un signo de que el sistema de carga está averiado.

Ciclo profundo
Los modernos sistemas de carga mantienen la batería en un estado de carga elevado mientras el coche funciona en la mayoría de condiciones de funcionamiento. No obstante, la batería se descargará en condiciones anómalas o si el vehículo se deja parado con carga encendida, por ejemplo, las luces. En los coches modernos, cuando están estacionados, existe normalmente un desgaste constante de la batería causado por componentes como el ordenador, el sistema de alarma, el reloj, etc., que provocarán que la batería se descargue. Dependiendo del vehículo, esto puede llevar semanas o meses.

Las baterías de los vehículos están diseñadas para aceptar algunos ciclos de descarga y recarga, pero no para aplicaciones en las que hay ciclos constantes de carga y descarga (ciclos profundos). Las baterías para ocio se han diseñado para estos tipos de aplicación y tienen una estructura especial que les permite tener ciclos profundos de forma continuada.

Los ciclos profundos continuados en las baterías del vehículo provocan averías porque el material activo de la placa positiva caerá gradualmente al fondo de la batería, lo que reduce la capacidad de almacenamiento de electricidad de las placas.
Un gran número de pequeñas partículas negras/marrones en el electrolito es una indicación clara de que la batería ha pasado por un ciclo profundo.

Sulfatación
La sulfatación es una parte normal del funcionamiento de una batería y se produce cuando está descargada. Cuando se recarga, la sulfatación (sulfato de plomo) se convierte en material activo.

Si se deja descargada la batería durante un tiempo, esta sulfatación se transforma lentamente hasta que no puede volver a convertirse en material activo, y así —después de la carga— la batería no volverá a ofrecer sus prestaciones originales. Si la sulfatación es lo suficientemente importante, el coche no arrancará. Este problema se conoce generalmente como sulfatación.

Carga insuficiente

La carga insuficiente se produce si la batería no recibe suficiente carga para devolverla a un estado de carga completa; este hecho provocará lentamente una sulfatación. Esta avería puede producirse si el vehículo se está utilizando sólo ocasionalmente para viajes cortos o con paradas y arranques en ciudad. También se producirá una carga insuficiente si la tensión del alternador se encuentra entre 13,6 y 13,8 voltios.