Energía necesaria para cargar una batería

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Energía necesaria para cargar una batería

Mensaje  ramirotorres el Mar Nov 11, 2008 4:52 pm

Bueno, parece que soy el primero.

A ver, la pregunta es muy básica.
Cual es la relación entre las características de una batería y la energía necesaria para cargarla?

He visto que muchos alternadores de automóvil tienen datos similares a los de sus respectivas baterías (12v 60A por ejemplo), asique deduzco que esa es la relación. Pero también se que una batería descargada fuerza mucho mas el generador, eso significa que está demandando mas voltaje o amperaje?

Donde está el umbral mínimo en que la bateria se empieza a cargar? es con un porcentaje del voltaje? del amperaje? de ambos?

ramirotorres

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Re: Energía necesaria para cargar una batería

Mensaje  Rebollin el Mar Nov 11, 2008 5:21 pm

Hola Ramirotorres, pues si, parece que eres el primero, intentaré responder a tu pregunta.

A una batería de 12 V, normalmente se le aplica un poco mas de tensión a la hora de cargarla (unos 13 o 14 V), de esta forma se crea una diferencia de potencial entre la batería y la fuente de alimentación que la recarga y permite que la electricidad pase del de más voltaje (cargador) al de menos voltaje (batería).

Una batería descargada parcialmente, marca algo menos de tensión, la cual, se vá incrementando a medida que se vá cargando hasta alcanzar el voltaje de trabajo. Las baterías en los coches, tienen desconexión automática cuando detecta que está cargada a fin de proteger y no sobre-forzar dicha carga.

La energía necesaria para cargarla, como es lógico, depende de lo descargada que esté esta, pero si lo que queremos saber es cuanta energía contiene una batería cargada, hay que mirar las caracteristicas de dicha batería, por ejemplo, si la batería es de 12 V (Voltios) e indica que es de 120 A (Amperios), basta con multiplicar ambos para determinar la energía en vatios que es capaz de entregar (1440 vatios en nuestro caso), pero hay que tener en cuenta que no es recomendable descargarla del todo y se recomienda dejar al menos un 20% de carga, lo que nos permitiría disponer de unos 1150 vatios.

Las baterías que son recargadas mediante generadores o alternadores, van protegidas con un regulador de carga que impide sobre tensiones que perjudicarían a la batería y mantienen constante la tensión desde su principio a fin.

Espero haber respondido a tu pregunta, de no ser así, no dudes en consultar.

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Re: Energía necesaria para cargar una batería

Mensaje  ramirotorres el Mar Nov 11, 2008 6:05 pm

Rebollin, mi nick es ramirotorres, pero suena muy formal, dejemoslo en ramiro.
Muchas gracias por tu respuesta, da gusto leer cuando alguien tiene la capacidad de ser tan didáctico.

Por lo que me decis entiendo que el generador tiene que tener la capacidad de genera un 15-20% mas de voltaje que la bateria. Es así?
El amperaje:
1- tambien tiene que ser mayor que el de la bat?
2- el mismo?
3- que sea mas bajo solo ba a hacer que la bateria se cargue mas lento?

Siguiendo con el ejemplo que diste, si esa bateria esta al 20% de su carga y dispone de 1150 vatios (no sería 288 vatios?), significa que tiene:
1- 9,6V x 120A?
2- 12V x 96A?
3- O que han disminiuido tanto el amperaje como el voltaje?

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Re: Energía necesaria para cargar una batería

Mensaje  Rebollin el Mar Nov 11, 2008 10:44 pm

Vaya, justo cuando estaba terminando la respuesta, se esfuma todo el mensaje. Bueno, a repetir.

Hola Ramiro, me alegra que mi respuesta haya ido en línea con tus dudas.

"Por lo que me decis entiendo que el generador tiene que tener la capacidad de genera un 15-20% mas de voltaje que la bateria. Es así?"

Bueno, para baterías de poca tensión y para un sistema autoconstruido (creo que es el caso por el que preguntas), puede valer ese porcentaje como orientación a la tensión que debe ofrecer el cargador.

"El amperaje:
1- tambien tiene que ser mayor que el de la bat?
2- el mismo?
3- que sea mas bajo solo ba a hacer que la bateria se cargue mas lento?"


La 3 es la correcta, el amperaje que es capaz de entregar el cargador, solo determina el tiempo que necesitará la batería para cargarse (en realidad, dicho amperaje de carga vá disminuyendo a medida que se vá cargado por que se eleva también la tensión de la batería)

"Siguiendo con el ejemplo que diste, si esa bateria esta al 20% de su carga y dispone de 1150 vatios (no sería 288 vatios?), significa que tiene:
1- 9,6V x 120A?
2- 12V x 96A?
3- O que han disminiuido tanto el amperaje como el voltaje?"


Creo que no me has entendido o no me expliqué bién, cuando la batería está al 20% (la batería del ejemplo, se entiende) contiene solo 288 vatios almacenados, no soy experto en baterías, pero es muy posible que la tensión a ese nivel de carga si ronde los 10-11 voltios. El porcentaje de carga de la batería, no es proporcional con la tensión dado que la tensión se eleva en principio mucho mas rápido que el amperaje almacenado.

De todas formas, creo que encontras interesante la siguiente página que lo explica mejor.

Si sigues teniendo dudas, consulta que intentaré ayudarte.

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Re: Energía necesaria para cargar una batería

Mensaje  arcachofo el Jue Nov 20, 2008 11:33 pm

Hola a todos...
Solo aclarar algunas cosas sobre la capacidad del generador respecto a la batería:
Respecto a la tensión que tiene que proporcionar el generador depende de varias cosas, primero aclarar que la batería tiene un límite de corriente máxima que depende del tipo, capacidad y nivel de carga de la batería, normalmente se usa la tensión máxima como referencia ya que la tensión en los bornes sube proporcionalmente a la corriente que está entrando,...

Por ejemplo supongamos una batería de plomo-acido 12V/100AH (AmperiosxHora) en reposo con un voltímetro conectado que nos mide 12 V... lo que nos indica que tiene muy poca carga, quizás un 20% (a plena carga nos marcaría unos 12,8 V) osea unos 20 AH.

Entonces le conecto un generador que inyecta pongámosle 10A, la tensión va a subir rapidamente a pongamosle 12.5 V.

Ahora desconecto el generador... la tensión va a bajar rapidamente otra vez a 12 V, ya que solo ha estado unos segundos conectado, la cantidad de energía que ha entrado a la batería es muy poca.

Conecto un generador que entrega 20 A... la tensión va a subir rapidamente pongámosle a unos 13 V,... lo dejamos conectado y vemos que la tensión va subiendo lentamente, de manera que después de dos horas el voltímetro marca quizas unos 14 V.

Entonces desconecto el generador y veo que la tensión baja rapidamente hasta estabilizarse en 12.5 V... lo que nos indica que ahora la batería tiene más carga, concretamente han entrado 20 A x 2 Horas, osea 40 AH, con lo que ahora contiene 60 AH de carga... un 60%.

Ahora conecto una serie de bombillas que consumen en total 10 A... veo que la tensión baja rapidamente a unos 12 V... las desconecto y la tensión vuelve rapidamente a los 12.5 V... las vuelvo a conectar y vuelve a los 12 V... las dejo conectadas y veo que la tensión baja lentamente de manera que a las 3 horas marca unos 11.5 V, las desconecto y la tensión sube rapidamente hasta estabilizarse en unos 12.2 V... la tensión en reposo ha vuelto a bajar, lo que nos indica que ha vuelto a disminuir la carga pero no tanto como al principio, concretamente hemos gastado 10 A x 3Horas = 30 AH, con lo que ahora tiene unos 30 AH de carga.

Ahora voy a lo bestia y conecto un generador que proporciona 200 A... la tensión sube rapidamente.. hasta los 18 V !!!!!... el agua de la batería empieza a "hervir" debido a la electrolisis, osea está produciendo hidrógeno y oxígeno, eso parece una olla express, trozos del material de las placas empiezan a romperse, la temperatura sube y las placas empiezan a deformarse, el fondo de la batería se llena de trozos de sulfato de plomo y plomo poroso desprendido... esto hace que pase todavía más corriente, se produce un cortocircuito, se funde más plomo, la presión sube... y.... vamos a dejarlo en que lo desconectamos ahí y nos quedamos con una batería inservible.

Al final lo realmente importante es no sobrepasar la tensión máxima, en este caso de unos 14.5 V, (aunque hay baterías que tienen otras características y necesitan cargas a ritmo muy lento), este punto de llegar a los 14.5 V depende del nivel de carga de la batería... si está muy vacía necesita más Amperios para llegar y si está muy llena con muy pocos A llega a la tensión máxima.

Como referencia el generador no debe ser mayor en Amperios a la capacidad de la batería en AH, pero normalmente en sistemas solares o eólicos la capacidad de baterías es mucho mayor que la capacidad máxima de generación... tanto como 50 veces.

La tensión del generador puede ser mucho mayor que la de batería, por ejemplo las placas solares se suelen hacer de más de 20 V para sistemas a 12 V, sin embargo algunos generadores producen tensiones solo un par de voltios mayores que la batería.
Esto es debido a la resistencia interna del generador, para explicarlo voy a poner dos ejemplos de generadores que entregan la misma potencia pero con resistencias internas distintas:

Generador A:
- Tensión de salida a circuito abierto = 27 V (sin conectar a nada)
- Resistencia interna: 3.5 Ohm

Al conectarlo a una batería de 12 V las tensiones se estabilizan en 13 V, podríamos saber la corriente que está entrando con este cálculo:

- Caida de tensión en el generador = 27 - 13 = 14 V

Corriente que pasa por el generador y por tanto por la batería ya que están en serie:

I = V / R ---> I = 14 / 3.5 ---> I = 4 A

Potencia que está entrando a las baterías:

P = V x I ---> P = 13 x 4 ---> P = 52 W

Potencia que se está disipando dentro del generador en forma de calor:

P = V x I ---> P = 14 x 4 ---> P = 56 W

Potencia total generada, por tanto potencia mecánica que debemos aplicar al generador:

P = V x I ---> P = 27 x 4 ---> P = 108 W ( = 52 + 56 )



Generador B:
- Tensión de salida a circuito abierto = 15 V (sin conectar a nada)
- Resistencia interna: 0.5 Ohm

- Caida de tensión en el generador = 15 - 13 = 2 V

Intensidad de corriente en el circuito:

I = V / R ---> I = 2 / 0.5 ---> I = 4 A

Potencia que está entrando a las baterías:

P = V x I ---> P = 13 x 4 ---> P = 52 W

Potencia que se está disipando dentro del generador en forma de calor:

P = V x I ---> P = 2 x 4 ---> P = 8 W

Potencia total generada, por tanto potencia mecánica que debemos aplicar al generador:

P = V x I ---> P = 15 x 4 ---> P = 60 W ( = 52 + 8 )

Como vemos los dos generadores entregan 52 W (4A) a las baterías con distintas tensiones a circuito abierto, la diferencia es que el que tiene menor resistencia interna es mucho más eficiente que el otro, esto se traduce en que necesita menor "empuje" para aportar la misma cantidad de energía eléctrica a las baterías....

Al final siempre me enrollo más de lo que pensaba,... espero que se haya entendido, cualquier duda no hay más que preguntar.

Saludos.

arcachofo
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Re: Energía necesaria para cargar una batería

Mensaje  Rebollin el Vie Nov 21, 2008 1:58 am

Personalmente, tu aportación, la considero de extrema importancia para entender algunos conceptos que muchos no conocemos o no conocemos tan ampliamente.

Gracias.

PD:
He abierto un nuevo hilo dedicado a los acumuladores de energía y he duplicado alli tus explicaciones dado que he considerado que merece estar con su propio tema.

Rebollin
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Energía necesaria para cargar una batería

Mensaje  cocodrolo el Vie Dic 12, 2008 11:55 pm

Un saludo Arcachofo.
Estoy totalmente de acuerdo con Rebollin.
Interesante, muy bien explicado y conciso.
Gracias

cocodrolo

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Re: Energía necesaria para cargar una batería

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