Recuperar una batería de plomo-ácido de entre los muertos: 9 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

De todos los diseños de baterías de antaño, el de plomo-ácido es el que más se utiliza todavía. Su densidad energética (vatios-hora por kg) y su bajo coste los hacen generalizados.

Como cualquier tipo de batería, se basa en una reacción electroquímica: una interacción entre diferentes sustancias químicas que, fundamentalmente, produce un exceso de electrones en un lado y un déficit en el otro. Esta diferencia ("potencial") es voltaje y permite un flujo de corriente a medida que los electrones circulan por el circuito para llenar ese déficit. A medida que la diferencia se neutraliza, la carga disponible en la batería disminuye. La clave en las baterías recargables es que esta reacción es reversible, ya que la aplicación de corriente en la batería (en lugar de extraerla) restaurará la carga. Otras reacciones electroquímicas pueden producir densidades de energía más altas a costa de no ser recargables.

El voltaje generado por cada reacción es más o menos fijo (varía un poco según el porcentaje de carga). El plomo-ácido es de 2 voltios. Por ejemplo, las baterías recargables a base de níquel son de 1,2 o 1,4 voltios, y las celdas de litio son de 3,7 voltios. Debido a esto, si desea una batería de 12v, deberá colocar varias de estas reacciones en serie para agregar los voltajes. Cada uno de estos se llama celda. Como puede ver en las imágenes, un plomo-ácido de 12v está compuesto por 6 celdas. Las baterías de 12v, 6v, 8v e incluso de una sola celda de 2v son comunes.

A continuación, explicaré las formas en que se pueden construir las celdas de plomo-ácido, para que pueda identificar qué se debe hacer con su batería en particular.

Paso 1: identifique su tipo de batería

Hay 3 componentes principales para estas baterías. Sí, es plomo y ácido. En concreto, una solución de ácido sulfúrico, placas de plomo y placas de óxido de plomo. Las placas de plomo son las negativas. El óxido de plomo hace lo positivo, ya que los átomos de oxígeno unidos al plomo "carecen" de electrones (los electrones tienen carga negativa), por lo que es "menos negativo" = positivo. El ácido sulfúrico, disuelto en agua, se llama electrolito y transporta electrones hacia y desde estas placas, y al reaccionar con el plomo, libera electrones.

La cantidad, el grosor y el tamaño de las placas pueden variar, así como la forma en que se retiene el electrolito.

Baterías de arranque y de ciclo profundo

Los diferentes propósitos de estas baterías significan que el tamaño de las placas es diferente. Una batería de arranque es lo que se encuentra comúnmente en los automóviles de gasolina. Su tarea principal es entregar una gran corriente durante un corto tiempo para hacer girar el motor que hace girar el motor para arrancar. Su uso normal no los descarga demasiado, solo una gran y corta inmersión que se recarga con bastante rapidez. El alternador del automóvil mantiene la batería cargada mientras enciende las luces, el estéreo, la ECU y todos los demás componentes electrónicos.

Las baterías de ciclo profundo, por otro lado, están diseñadas para manejar descargas lentas pero considerables. Es posible que no puedan proporcionar tanto "golpe" por capricho (es decir, grandes sobrecargas de corriente), pero pueden descargarse mucho más antes de sufrir daños. Esto es lo que se encuentra en UPS, sistemas de energía solar, luces de emergencia y muchos vehículos eléctricos como carretillas elevadoras, carritos de golf, algunos camiones de reparto, autos eléctricos antiguos y de bricolaje y juguetes para montar para niños.

Baterías inundadas y selladas

Esta distinción surge de la forma en que se mantiene el electrolito en la celda. Las placas deben estar rodeadas por la solución de ácido sulfúrico para que pueda ocurrir la reacción. La forma más sencilla de lograrlo es sumergir las placas en la solución líquida. Ahí lo tienes: batería inundada. Las baterías inundadas pueden ser de arranque (la mayoría de las baterías de automóviles) o de ciclo profundo (baterías de carretillas elevadoras o carritos de golf, por ejemplo)

Una gran ventaja es que, dado que se pierde un poco de agua durante la carga (más sobre esto más adelante), puede cargar más rápido ya que puede permitirse perder más agua y simplemente completarlo de vez en cuando. Una gran desventaja es que solo se pueden instalar horizontalmente.

En cambio, las baterías selladas o "libres de mantenimiento" tienen una hoja de fibra de vidrio entre las placas, una estera de vidrio absorbente o AGM, que también es otro nombre para estas. La fibra de vidrio absorbe la solución y la mantiene en contacto con ambos tipos de placas, a la vez que evita que se toquen y provoquen un cortocircuito en caso de que se dañe la batería. Esto significa que también se pueden instalar en ángulo y estar sujetos a más abusos antes de que se derramen o causen problemas.

Dado que la reacción de carga libera hidrógeno, las baterías de plomo-ácido necesitan ventilación para que puedan dejar salir el exceso de gas. Las baterías selladas tienen válvulas para controlar la liberación, lo que lleva a otro nombre para los bloques sellados: VRLA para plomo-ácido regulado por válvula

Otro tipo son las células de gel, que tienen un espesante en la solución, por lo que se combinan algunos beneficios de los dos tipos anteriores. No me he topado con estos, pero en principio se pueden restaurar de la misma forma, aunque puede requerir un poco de agitación. Estos son comunes en el tipo de arranque como baterías de automóvil de alto rendimiento.

Paso 2: Cómo muere una batería de plomo ácido

Ahora que hemos repasado la forma en que funcionan y están construidas las baterías, será más fácil explicar las formas en las que pueden fallar. Estas son las dos formas principales en las que se vuelven incapaces de mantener una carga:

Problemas de azufre

Los químicamente inclinados habrán notado que a medida que el ácido sulfúrico deposita el electrón en el otro lado, el átomo de azufre tiene que ir a alguna parte, por lo que forma sulfato de plomo en la parte superior de la placa de plomo. En teoría, esto se invierte con la recarga, pero en realidad no ocurre con el 100% del azufre. Los cristales pueden formarse y adherirse al cobre, reduciendo su área de superficie activa (sulfatación), o caer al fondo llevando parte del plomo y dejando hoyos en la placa (picaduras o corrosión) y reduciendo la cantidad de sulfúrico. ácido disponible en la solución.

Cierta cantidad de sulfatación es inevitable con los ciclos de carga y descarga y es la forma principal en la que una batería envejece y se vuelve inutilizable. Una carga y descarga inadecuada (demasiado rápida o demasiado profunda) puede provocar esto de forma prematura.

Problemas de agua

El ácido sulfúrico es solo una pequeña porción del líquido dentro de la batería, alrededor del 25%. Por lo tanto, debe disolverse en agua para que llegue a toda el área de las placas. Como tienen diferentes puntos de ebullición, el agua puede evaporarse y separarse de la mezcla, reduciendo su volumen y efectivamente "secando" la batería.

Esto es más común con las baterías que no se ciclan con frecuencia y, en cambio, ocurre por factores ambientales.

Esta muerto?

En cualquier caso, el voltaje en los terminales de la batería será muy bajo (solo unos pocos mV). La resistencia también será muy alta, ¡pero no use el modo ohmio de su multímetro para medir esto! Más bien significa que solo permite que circule una cantidad muy pequeña de corriente a través de él, como lo haría una gran resistencia. Puedes ver esto poniendo tu amperímetro en serie entre la batería y el cargador, donde solo medirás una pequeña corriente (pocos miliamperios).

La batería que estoy usando como ejemplo tuvo una pérdida de agua prematura. Se compró nuevo hace 10 años y nunca se usó. Toda el agua se evaporó y, por lo tanto, no había forma de que los electrones se desplazaran.

Si su batería se ha sulfatado, este método probablemente no funcionará muy bien. No podría producir resultados o solo unos limitados. Por un lado, es probable que la capacidad de la batería sea menor. He leído que se puede usar una corriente alta para forzar a los cristales de sulfato de plomo a disolver el azufre en la solución y fuera de las placas, pero nunca lo he probado. Las corrientes involucradas están en el rango de 100-200 A (sí, amperios completos), por lo que normalmente se usa un soldador (emiten voltios bajos a amperios muy altos)

Paso 3: abre 'Er Up

Para el resto de los pasos, me enfocaré en baterías selladas como las que estoy recuperando.

Las baterías inundadas están diseñadas para abrirse y tendrán una indicación de dónde puede hacer palanca para quitar las tapas. También están destinados a rellenarse, por lo que esto debería dar buenos resultados si ve que está seco.

Por otro lado, las baterías selladas no estaban diseñadas para abrirse. Pero eso no nos importa demasiado. Probablemente notará ranuras alrededor de la tapa. En realidad, estos son los conductos de ventilación por donde sale el exceso de hidrógeno. Puede usar estos puntos para levantar la tapa con un destornillador pequeño de punta plana. Aunque puede parecer que tiene clips, la tapa está pegada en varios puntos.

Ahora puedes ver las 6 válvulas que componen las 6 celdas de esta batería. Para ver el interior, vamos a quitárselos, pero cuidado:

• Puede haber algo de presión en el interior, lo que hace que la válvula salga volando cuando se levanta. Se recomiendan alicates.
• También podría haber algo de ácido colgando alrededor de la válvula, que al quitarla podría rociarte. Se sugieren guantes y / o gafas protectoras, así como mantener un agitador de bicarbonato de sodio para neutralizar cualquier derrame.
• Las válvulas son muy importantes. ¡No los pierda!

Paso 4: inspeccionar

Encienda el interior de los orificios de la válvula y vea el interior de las celdas. Puede apreciar el plomo, el óxido de plomo y la estera de fibra de vidrio.

Si todo se ve muy seco, ¡genial! Agregar un poco de agua devolverá la vida útil a la batería. Al menos un poco. Así que sigue leyendo.

Recuerde: si puede ver claramente el líquido, pero solo obtiene unos pocos mV en los terminales, este método no funcionará para usted. Probablemente su batería esté sulfatada.

Introduzca los cables del multímetro en las celdas adyacentes y mida el voltaje y la resistencia. Esto es para buscar pantalones cortos. Primero verifique el voltaje y debería obtener unos pocos milivoltios como máximo. Si la medida parece ser de cero voltios, o demasiado cercana a ella, mida la resistencia. Un valor muy bajo indica que una celda se ha cortocircuitado, es decir, que las placas opuestas se están tocando. No recomendaría recuperarlos, ya que el voltaje de carga será menor (está cargando menos celdas) y un cargador normal dañará los demás. Si sabe lo que está haciendo y puede vivir con la gestión del voltaje de su batería para discapacitados, siga adelante y dele otra oportunidad en la vida. Si no es así, recuerde que estas baterías son algo así como un 95% reciclable.

Paso 5: Obtenga el agua adecuada

En oposición al conocimiento popular, el H2O puro en realidad no es conductor. El agua del grifo conducirá la electricidad debido a las impurezas disueltas en ella. El sodio y otros minerales presentes en él forman sales que pueden transportar electrones.

Dado que la reacción en nuestra batería depende del ácido sulfúrico que transporta los electrones, es muy importante que no haya otras moléculas transportadoras de carga en el agua que agregamos.

¡Entra agua destilada!

En esta agua se han separado químicamente todas las impurezas. Se puede encontrar en muchos supermercados. Es común su uso en planchas de ropa, ya que el agua del grifo contiene calcio que puede obstruir sus pequeños conductos internos.

Además, el agua inyectable se ha manipulado de forma estéril después de la destilación. No es necesario, pero como está disponible en las farmacias, para muchos (como lo fue para mí) puede ser más fácil de encontrar e igual de barato.

En caso de apuro, o en escenarios de supervivencia postapocalípticos (¿cómo estás leyendo esto?), El agua de lluvia también funciona bien, ya que se ha destilado de forma natural (se evaporó en nubes).

Paso 6: Rellenar

Permítanme repetir: ¡agua destilada! Cuanto más grande es la batería, más agua contiene, ya que las celdas son más grandes; mi 12AH contenía aproximadamente 30 ml por celda (¿1 oz?). Es bueno usar un recipiente graduado o una jeringa para que la cantidad de agua que pones en cada celda sea igual.

Con la ayuda de un embudo o una jeringa, vierta una cantidad moderada de agua en la primera celda, espere a que el tapete la absorba (a menos que tenga una batería inundada, que no tiene tapete) y llene hasta justo debajo de la parte superior del los platos.

El nivel puede cambiar después de un par de cargas a medida que el tapete absorbe la solución y parte del agua se separa (se electroliza). Llena el resto de celdas con la misma cantidad.

¡Cuidado con la capilaridad! Una celda puede parecer llena cuando una gota de grasa se adhiere a las paredes del orificio de la válvula. Un hisopo de algodón o un golpecito deben dejar la abertura libre nuevamente. Todas las células deben absorber más o menos la misma cantidad de agua.

Paso 7: primer cargo nuevo

La primera carga será una "carga de activación", donde reiniciaremos la reacción. En esta etapa, la corriente que ingresa a la batería será muy baja. Cogerá velocidad y se cargará a velocidad normal en el segundo o tercer ciclo.

Es importante hacer las primeras cargas con la tapa y / o las válvulas cerradas para que el exceso de solución que ahora inevitablemente está en la batería no se derrame tanto. Esto saldrá como hidrógeno, por lo que también es importante tener el área ventilada para evitar explosiones.

Para realizar la primera carga, conecte la batería al cargador con el amperímetro en serie. Necesitaremos medir la corriente para esto. También puede utilizar siempre una fuente de alimentación ajustable. Tiene que tener control de voltaje, mientras que la limitación de corriente es útil pero no necesaria.

Consulte la etiqueta de la batería para conocer el límite de corriente de carga. Si su suministro tiene un límite de corriente, sugiero establecerlo en aproximadamente el 80% de esto.

Si su batería no tiene un límite establecido, o si la etiqueta se ha desgastado, considere que el límite es aproximadamente el 40% de la capacidad nominal.

Establezca su voltaje en 14,4 voltios para comenzar. Este es el voltaje de carga estándar para un 12V. La corriente inicial será muy pequeña. Si su fuente de alimentación es capaz, puede aumentar el voltaje para acelerar la reacción. Muchos cargadores con "modo de recuperación" hacen esto. Es seguro subir a 60 V para una batería de 12 V siempre que disminuya el voltaje a medida que la batería comienza a aceptar una corriente cada vez más alta. El límite de corriente en su suministro seguirá disminuyendo este voltaje para usted.

Si no puede ir más allá de 14.4v (por ejemplo, si está usando un cargador dedicado), simplemente siga verificando la corriente. Aumentará solo lentamente al principio, luego más y más rápido, hasta un punto en el que comienza a descender. ¡Felicitaciones, esta es una carga normal!

¡Las fotos muestran este aumento-luego-disminución en la corriente

Cuando la corriente llega a alrededor de 0.03 veces la capacidad de la batería, se ha cargado a más del 90-95%

Paso 8: Sellado de respaldo y primeros usos

(A menos que su batería esté inundada, simplemente vuelva a abrir las tapas) Como se mencionó, el nivel del agua puede cambiar. Si tiene tiempo, cargue y descargue la batería unas cuantas veces (conecte una bombilla, motor o alguna otra carga que la descargue rápidamente) para llevar la solución a un nivel estable.

Limpiar y secar las válvulas y los postes de las válvulas. Vuelva a colocar las válvulas y vuelva a pegar la tapa, buscando los puntos donde se pegó y usando una gota de pegamento de cianoacrilato en cada uno. Ponga un poco de peso encima por un rato y deje secar.

Paso 9: vigílelo

Su batería está lista, pero fue rescatada, por lo que, comprensiblemente, puede comportarse de manera extraña. La capacidad puede reducirse, dependiendo de la causa y el grado de daño. El mío parecía casi no verse afectado, otros solo pueden dar el 20% de su capacidad anterior. Es probable que tengan exceso de agua. Esto está bien. Solo recuerde dejar cargar en un área ventilada y sin llamas, y que ocasionalmente se producirán derrames. Mantengo el salero con bicarbonato de sodio cerca.