Este artículo ha sido publicado originalmente en es.boats.com.
Qué hay que saber sobre las baterías de nuestro barco: principales tipos de baterías, cómo funcionan y estado de carga.
A menudo olvidadas en el rincón de un cofre, solo nos solemos acordar de ellas cuando nos producen algún problema. Desde el arranque del motor hasta el más olvidado detalle de nuestra embarcación necesita una fuente de alimentación, una energía que, en medio del mar, no podemos obtener tan fácilmente. Las baterías suplen esta falta de suministro y nos ofrecen, en conserva, un elemento imprescindible del que nunca está de más conocer todos sus detalles.
Es conveniente que las baterías estén en un lugar fácilmente accesible, ventilado y fresco. Foto: Jordi Maseras.
Cuando nos quedamos sin batería en el coche, el problema, aunque molesto, no deja de ser un mero incidente de solución relativamente sencilla. Arrancar el coche cuesta abajo o solicitar la ayuda de un vecino con unos cables, nos puede sacar del apuro fácilmente. Pero en la mar no podemos arrancar cuesta abajo y, sin energía, la mayor parte de los aparatos electrónicos de a bordo, si no pueden funcionar con pilas, no funcionarán.
Tipos de baterías
Baterías convencionales
Una batería almacena energía eléctrica a través de una reacción química. Las baterías convencionales de plomo y ácido están compuestas de unas placas de plomo fundido en las que está insertado el material activo, estas placas están inmersas en un líquido compuesto de ácido sulfúrico diluido. Las placas se llaman electrodos y el líquido electrolito. Conectando las placas alternativamente se consiguen los dos polos, positivo y negativo.
A medida que las baterías se descargan, parte del ácido se va separando del electrolito para formar un compuesto químico con el material activo de las placas positivas, convirtiéndolo en sulfato de plomo, que va a depositarse sobre las placas negativas, produciendo agua que diluye el electrolito.
Cuando las baterías están en carga, el ácido del material sulfatado de las placas negativas, vuelve al electrolito. Al final de la carga, el exceso de corriente descompone el agua en hidrógeno y oxigeno, que se liberan en forma de gases.
Este tipo convencional de batería tiene dos inconvenientes, el primero es que pierde carga cuando está en reposo; cada día puede perder un 1% de su capacidad a temperatura normal, pero en condiciones de temperaturas elevadas puede llegar a perder hasta un 3% diario de su capacidad, con lo cual en tres meses de inactividad perderá toda su carga. El segundo inconveniente es que el proceso de gasificación consume agua y por lo tanto tendremos que añadirle agua periódicamente. Este es el motivo por el que las baterías convencionales tienen tapones de rellenado con orificios de ventilación para dejar escapar los gases. La utilización en náutica de estas baterías tiene varios inconvenientes, por el continuo movimiento al que se ven sometidas, el electrolito puede llegar a salir por los respiraderos de los tapones y lo que es peor, las placas de plomo pueden llegar a trabajar sin estar del todo cubiertas por el ácido, lo que conllevará una pérdida de rendimiento y un envejecimiento prematuro.
Baterías sin mantenimiento
Los departamentos de I+D de los fabricantes pronto descubrieron que lo que provocaba estas dificultades era el antimonio utilizado en la aleación del plomo para dar rigidez a las rejillas. Así pues, disminuyeron el contenido de antimonio o incluso, en algunos casos se eliminó del todo sustituyéndolo por otras aleaciones. Este otro tipo de batería no pierde su capacidad tan rápidamente y dado que la gasificación se reduce drásticamente, puede contener una mayor cantidad de electrolito sobre las rejillas, lo que significa que no necesitan rellenarse durante varios años. En la mayoría de casos se han eliminado los tapones y se las llama “baterías sin mantenimiento”.
Baterías de gel
Otro adelanto, ha consistido en solidificar en forma de gel, el electrolito de las baterías. De esta forma, las baterías pueden trabajar en cualquier posición, incluso invertidas pueden llegar a rendir al cien por cien y no tienen el peligro de fugas, aún en caso de rotura de la caja exterior. Otra buena ventaja de estas baterías es que son capaces de mantener varias descargas profundas, como las generadas al arrancar el motor, y su tiempo de auto descarga es menor. En definitiva, las baterías de gel, a pesar de ser más caras, son más seguras y a la larga más rentables.
Estado de carga
Ya hemos visto que una batería es un tipo muy peculiar y delicado de depósito. No puede dar toda la electricidad almacenada y volver a ser rellenada después. Una batería que haya descargado más del 80% de su capacidad puede considerarse perdida. Si la descarga dura mucho tiempo, las placas negativas quedan recubiertas por un exceso de sulfato de plomo y no pueden volver a iniciar el proceso de carga. Así pues, es importante saber en todo momento cual es el estado de carga de nuestra batería, para poder proceder a su carga tan pronto como sea posible.
Verificar estado de carga
Areómetro
Existen aparatos electrónicos que nos indican con total seguridad si una batería ha llegado al final de su vida útil. Foto: Jordi Maseras.
Hasta hace pocos años, el sistema más preciso para verificar el estado de carga de una batería era el areómetro. Este aparato consiste en una jeringa de vidrio con una pera de goma en su extremo y un flotador graduado en su interior. Este simple artilugio sirve para medir el peso específico del electrolito, (densidad de la mezcla de ácido y agua). Cuanto más se descarga la batería, más se diluye el ácido y más ligero queda el electrolito. Para saber interpretar las lecturas del areómetro, deberemos tener en cuenta que una batería totalmente cargada tendrá un peso específico de 1.280 a una temperatura de 27ºC, a mitad de carga dará una lectura de 1.200 lo que nos indicará que todavía puede usarse, aunque deberá cargarse lo antes posible. Una batería descargada marcará 1.150 y deberá cargarse inmediatamente. La mayoría de areómetros tienen el flotador de tres colores para facilitar la lectura y muestran si el estado de carga es bueno, medio o malo.
El areómetro también nos avisará de una posible avería de la batería dando el estado interno de cada uno de los vasos. Si uno de los vasos está en mal estado y nos da una lectura por debajo de 0.050 que el promedio de los otros vasos, no podemos esperar que la batería siga trabajando satisfactoriamente durante mucho más tiempo.
Voltímetro
Sin embargo ya sabemos que no es práctica habitual llevar un areómetro a bordo de las embarcaciones deportivas y por otro lado la recóndita ubicación de las baterías no nos permitiría, en muchos casos, realizar estas mediciones. Normalmente dispondremos a bordo únicamente de voltímetros como elemento de referencia para conocer el estado de las baterías.
La instrumentación del cuadro eléctrico nos puede ayudar, con una simple ojeada, a conocer el consumo y el estado de nuestras baterías. Foto: Jordi Maseras.
A plena carga, una batería electrolítica tiene un voltaje en circuito abierto de 2,1 voltios por vaso, 12,6 voltios en total (para las baterías de 12 voltios) de tensión nominal. Al descargarse del todo la batería, este mismo voltaje cae a 11,8 voltios; los valores intermedios de carga y tensión están relacionados casi linealmente según la siguiente tabla:
Tabla 1: Porcentaje de carga - Voltaje
Siguiendo los parámetros de esta tabla, parecería sencillo conocer en todo momento el estado de la carga con solo ojear el voltímetro, no obstante, esta medida solo sería válida cuando ésta hubiese estado un mínimo de 24 horas sin carga ni descarga (48 horas para las baterías secas) tiempo necesario para que los iones de las placas se estabilicen. En caso contrario, la lectura del voltímetro diría poco del estado de carga y descarga, pudiendo inducir a errores. Por ejemplo, al arrancar el motor la tensión cae rápidamente debido a que los procesos químicos son relativamente lentos, limitando la proporción a la que una batería puede liberar la energía almacenada (las reacciones químicas no son tan rápidas como para mantener el voltaje requerido para el aporte de corriente demandado por el motor).
Los cargadores de baterías electrónicos pueden mantener a plena carga varios grupos distintos de baterías a la vez de forma “inteligente”. Foto: Jordi Maseras.
Sin embargo, la batería no tarda mucho en recuperarse debido a que durante la recarga se invierte la reacción química, recuperando la tensión impuesta por el regulador, normalmente entre 14,0 y 14,4 en baterías de 12 voltios. Al desconectar el cargador, el proceso de difusión reducirá inmediatamente este valor al estable de tensión entre las placas.
Optimización de las baterías a bordo
Las baterías instaladas en un barco han de ser capaces, no solo de dar energía a todos los equipos eléctricos, sino también de asegurar una autonomía mínima. Para calcular el dimensionado de las baterías de nuestro barco, sumaremos los consumos de toda la instrumentación eléctrica y electrónica para obtener el consumo total de a bordo. Por ejemplo, el consumo medio de un barco con nevera y equipo normal de electrónica, oscila alrededor de los 80A/día, lógicamente este valor aumentará a medida que incorporemos nuevos aparatos, montemos neveras de mayor capacidad o simplemente naveguemos mucho de noche, con el consiguiente aumento de consumo eléctrico producido por las luces de navegación e interiores.
Es conveniente sobredimensionar la capacidad del conjunto de baterías en función de los aparatos que tenemos conectados al circuito. Foto: Jordi Maseras.
De todas formas, a bordo de los barcos modernos, estos consumos se han visto considerablemente reducidos gracias a las bombillas de tecnología LED. Siguiendo con el ejemplo, si instalásemos unas baterías que diesen los 80A/día requeridos, estaríamos haciendo que trabajasen a pleno rendimiento, siendo más que probable el riesgo de descarga. Para evitar este problema, montaremos baterías capaces de doblar o mejor triplicar el consumo requerido. En este caso, instalaríamos baterías capaces de soportar intensidades de 240A/día, asegurando así el funcionamiento de las placas sin estar en continua descarga. A la hora de instalar equipamiento en un barco, es importante conocer sus consumos, especialmente si éstos son electromecánicos; por ejemplo una nevera consume alrededor de 50A, y un radar 35 vatios. Es evidente que si instalamos de golpe varios de estos elementos, el gasto de corriente se dispara, pudiendo requerir un nuevo dimensionado del sistema eléctrico.
Tabla 2: Consumos de equipos a bordo.
