Desgastes adicionales de la batería de servicio

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Actualmente hay dos tipos de baterías según su función, la de servicio para poner en marcha el motor térmico y suministrar la electricidad necesaria para el funcionamiento del automóvil, y la o las de propulsión para alimentar a uno o más motores eléctricos que mueven las ruedas motrices (coches eléctricos, híbridos y pila de combustible de hidrógeno).

En este artículo hablaremos de las baterías de servicio.

Como se ha anticipado, la batería de servicio tiene la función de aportar electricidad para la puesta en marcha del motor térmico, mediante el motor de arranque, y suministrar electricidad a los consumidores eléctricos del automóvil con el motor térmico parado.

El mayor consumidor de electricidad es el motor de arranque, y la batería se ha de cargar tras cada puesta en marcha para poder hacerlo de nuevo cuando corresponda.

De cargar la batería con el motor en marcha se encarga el alternador, es arrastrado por el motor mediante una correa exterior y al girar produce electricidad.

El alternador, al generar electricidad ofrece resistencia proporcional a la intensidad eléctrico que produce, y se ha de superar con par motor lo que implica consumo de combustible.

Durante la evolución del automóvil también lo ha hecho la batería pasando a ir requiriendo menos mantenimientos, a la vez que se le exige más, hasta llegar a la batería sin mantenimiento.

Para disminuir el consumo de combustible, sobre todo en recorridos urbanos o congestionados, se ha implantado el sistema “stop & start”, para el motor al detenerse el automóvil para ponerlo de nuevo en funcionamiento al emprender la marcha, sin intervención del conductor.

Esto exige más esfuerzos a la batería que ha tiene que soportar cargas y descargas más frecuentes.

Como el alternador necesita par motor para generar electricidad, es decir combustible, se ha diseñado el alternador “inteligente” que solamente carga al decelerar, pero no en aceleración, aumenta las exigencias a la batería que ha de evolucionar para poder soportar estos esfuerzos de cargas y descargas intensas y frecuentes.

Todo esto nos lleva a sobrecargar a la batería cuya principal función es poner en marcha el motor del automóvil, para lo que ha de tener suficiente intensidad de carga eléctrica.

Se añade a esto, que por equipamientos de confort y seguridad la batería de servicio ha de aportar electricidad con el motor parado para diversas funciones, incluso antes de la puesta en marcha del motor, lo que supone consumos eléctricos no desdeñables, que llevan a más descarga de batería.

De todos estos desgastes adicionales de la batería de servicio vamos a hablar en este artículo.

Batería de servicio con mantenimiento y de bajo mantenimiento

La batería de servicio tiene seis vasos con placas y material reactivo adheridos a estas.

El conjunto está sumergido en electrólito compuesto por ácido sulfúrico diluido en agua desmineralizada.

Unas placas están unidas entre sí y terminan en el borne o polo positivo +, y las otras placas también unidas entre sí terminan en el borne o polo negativo –.

Para que el circuito eléctrico funcione, la electricidad ha de salir de la batería por el borne positivo, pasar por consumidores que “frenen” la velocidad de circulación (intensidad) y volver de nuevo a la batería por el borne –:

  • En la batería con mantenimiento se evapora progresivamente parte del agua desmineralizada bajando el nivel del electrólito
  • Si baja demasiado el nivel dejando parte del material reactivo sin cubrir se producen deterioros irreversibles si este material llega a desprenderse
  • El mantenimiento periódico lo evita; se quitan los tapones de cada vaso y si el nivel es bajo se añade agua desmineralizada hasta cubrir las placas reponiendo los tapones
  • Hay baterías que se han denominado sin mantenimiento, y es cierto que no lo requieren durante la vida útil prevista, pero esta se puede prolongar
  • Estas baterías, que llamaremos de bajo mantenimiento, tienen ciertas tecnologías y particularidades; se evapora menos agua desmineralizada y hay más cobertura de electrólito por encima y debajo de las placas, lo que evita que quede al descubierto el material reactivo o se deposite si se desprende en la parte inferior de los vasos
  • Esto será así durante la vida útil prevista de la batería, pues si se supera el nivel llegará a dejar al descubierto parte del material reactivo, que se desprenderá menos por estar mejor adherido, pero disminuye la electricidad aportada
  • Se puede retirar la placa que oculta los tapones y rellenar de agua desmineralizada para prolongar la duración de esta batería, por eso la llamamos de bajo mantenimiento
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Con esta batería de bajo mantenimiento se logra que aumente algo la duración de la batería de servicio, más si se añade agua desmineralizada, pero no afecta a sus aportaciones de electricidad.

Funcionamiento tradicional de batería y alternador

Tras la puesta en marcha del motor térmico se ha de recuperar la carga de la batería que se ha consumido en el proceso, además de que la electricidad necesaria para el funcionamiento de los sistemas eléctricos del automóvil no los aporte la batería.

De ambos aspectos se encarga el alternador:

  • La batería aporta electricidad al motor de arranque para la puesta en marcha del motor térmico, y se descarga parcialmente
  • Se ve el cableado eléctrico y las conexiones a la carrocería del automóvil “masa” para el retorno de la electricidad al borne – de la batería
  • Con el motor térmico en marcha gira el alternador produciendo electricidad, en corriente alterna que se transforma en continua antes de salir al circuito eléctrico pues es cómo funciona el del automóvil
  • La electricidad generada por el alternador repone la carga de la batería y suministra la necesaria para el funcionamiento de los consumidores eléctricos del automóvil
  • Como la electricidad demandada es variable, tiene el alternador un regulador de carga que determina la electricidad a generar para el consumo eléctrico del automóvil y mantener la batería cargada
  • Si el recorrido ha sido suficiente antes de parar el motor, el alternador habrá cargado la batería al máximo, lo que ha supuesto consumo de combustible, pues la generación de electricidad implica más fuerza de arrastre por el motor
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Ya se ha planteado una duda al decir que el alternador trata de mantener cargada al máximo la batería, cuando en principio se utilizará solamente para la siguiente puesta en marcha del motor térmico, y no se requiere tanta intensidad de electricidad.

Con menos carga de batería sería suficiente para que el motor de arranque pueda poner en marcha el motor.

Dejando este comentario aquí seguimos con las explicaciones para retomarlo más adelante.

Sistema “stop & start” y la batería

Esta tecnología se basa en una idea incontestable, si está el motor térmico parado no consume combustible.

Funciona así; el motor, estando en funcionamiento se para “stop” cuando lo ha hecho el automóvil, y arranca de nuevo “start” para iniciar la marcha según las condiciones de circulación sin que intervenga el conductor.

Este sistema tiene algunas particularidades:

  • Circulando el automóvil ha de detenerse temporalmente, por un semáforo o circunstancia de circulación
  • Cuando se para el automóvil, el sistema “stop & start” detiene el motor, fase “stop” del “stop & start”
  • Al iniciar de nuevo la marcha arranca el motor, fase “start” del sistema “stop & start”
  • En tráfico congestionado se van produciendo paradas y arranques sucesivos del motor
  • El sistema “stop & start” es desconectable para evitar actuaciones excesivas o según criterio del conductor
  • Las descargas y cargas de la batería pueden llegar a ser bastante más intensas y frecuentes que sin “stop & start”, lo que exige más esfuerzos para la batería
    • Esto implica que la batería tradicional, con mantenimiento o de bajo mantenimiento, se deteriore prematuramente
  • Se soluciona con las baterías EFB (echanced flooded batery); son baterías plomo –- ácido selladas, donde el electrolito es líquido con control de la estanqueidad.
    • Las rejillas y separadores son de poliéster.
    • Es adecuada para automóvil con “stop & start” al soportar las descargas y cargas inherentes a sus funciones
    • Al tener electrólito líquido puede asumir inclinaciones de hasta 55º y no necesita mantenimiento
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Esta tecnología de batería EFB, además de ser adecuada para el sistema “stop & start” es verdaderamente sin mantenimiento durante su vida útil.

El alternador sigue tratando de mantener cargada al máximo la batería sacando la energía del par motor que es consumo de combustible, aunque en realidad solo se precisa la carga de batería necesaria para arrancar el motor, y algo más por seguridad.

Alternador inteligente y la batería

Tras el comentario anterior, vamos a ver como se lleva a la práctica para que se disponga de suficiente carga de batería para arrancar el motor después de pararle, sin que sea necesario mantenerla permanentemente cargada al máximo con el motor en marcha.

Automóvil con motor transversal central y propulsión

  • Es un sistema tradicional de batería, motor de arranque y alternador
  • La batería está delante se ve el motor de arranque y alternador con la correa exterior de arrastre desde el motor
  • Los cables desde el + de batería al motor de arranque y alternador
  • El retorno de corriente al borne – de la batería se hace por la carrocería del coche, es la “masa”
  • El motor de arranque pone en marcha el motor térmico con la electricidad de la batería, descargándola parcialmente
  • Con el motor térmico en marcha el alternador carga la batería hasta el máximo a la vez que suministra electricidad para el funcionamiento del automóvil
  • Si no se cuenta con “stop & start” una batería estándar con mantenimiento o de bajo mantenimiento es suficiente
  • En caso de disponer de “stop & start” será necesario una batería EFB o similar

Pero … no es necesario que la batería esté siempre cargada al máximo, se necesita la carga capaz de arrancar el motor con un cierto margen de seguridad, será el alternador “inteligente”

Automóvil con motor longitudinal delantero central y propulsión

  • Es un sistema tradicional de batería, motor de arranque y alternador
  • La batería está delante y se representa el motor de arranque y alternador con la correa exterior de arrastre desde el motor
  • Los cables desde el + de batería al motor de arranque y alternador
  • El retorno de corriente al borne – de la batería se hace por la carrocería del coche, es la “masa”
  • El motor de arranque pone en marcha el motor térmico con la electricidad de la batería, descargándola parcialmente
  • Con el motor térmico en marcha el alternador carga la batería … ¿hasta el máximo? … a la vez que suministra electricidad para el funcionamiento del automóvil
  • Alternador inteligente:
    • Con el motor en marcha el alternador carga la batería solo al decelerar
    • Al acelerar el alternador no carga reduciendo el consumo de combustible al no restar par motor
    • La batería dispone de un control medio de carga según la utilización; si la carga es inferior a este valor medio el alternador cargará también en aceleración hasta recuperar el valor medio de carga
    • La batería EFB no soporta las frecuentes descargas y cargas de alta intensidad lo que requiere otro tipo de batería
    • Baterías AGM (Absortion Glass Material); es una nueva generación de baterías selladas tipo plomo – ácido
      • El ácido se absorbe mejor y más rápido por placas de plomo de la batería, ya que una fina capa de fibra de vidrio inmoviliza el ácido entre ellos
      • Tiene una resistencia eléctrica interna muy baja, que combinado con la migración más rápida de ácido permite que entreguen y absorban tasas más altas de electricidad que otras baterías selladas durante frecuentes e intensas cargas y descargas
      • Son baterías adecuadas para el alternador “inteligente” incluso combinado con “stop & start”
    • En descensos prolongados el sistema de alternador “inteligente” carga la batería por encima del valor medio de uso, incluso hasta el máximo, pues no implica consumo de combustible y se dispone de más margen para no cargar en aceleraciones
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La batería AGM es una solución excelente para el alternador “inteligente”, pero al no estar la batería habitualmente a plena carga puede haber situaciones en las que, por haber utilizado consumidores con el motor térmico parado, la carga disponible sea crítica para la puesta en marcha del motor.

Detalles de descargas de la batería con motor parado

Las demandas de confort y seguridad, además de cierta influencia por la imagen del automóvil, hacen que se incorporen sistemas que descargan la batería, vamos a verlos y hacer algunos comentarios:

  • Se ven en el automóvil; faros, pilotos de posición, intermitentes, lucen interiores y cuadro de instrumentos
  • Se acerca el conductor al automóvil y acciona el mando de apertura de puertas, si es “manos libres” o “coche sin llave” se desbloquearán al tocar la manilla de puerta
  • Al desbloquear las puertas se encienden varias veces los intermitentes y quedan encendidos durante un tiempo los faros, pilotos de posición, luces interiores del habitáculo y testigos relacionados del cuadro
  • Estos consumos eléctricos descargan la batería antes de arrancar el motor
  • Entra el conductor al automóvil y se apagan las luces que se han encendido tras un tiempo

Desgastes de la batería con motor parado

  • Encendido temporizado de faros y cuadro al abrir las puertas
  • Encendido temporalizado de faros tras parar el automóvil, este sistema se conoce como “sígueme a casa”
  • Uso de intermitentes de emergencia sin necesidad y durante periodos prolongados
  • Mantener el contacto puesto durante largos periodos si no es necesario

Desgastes de batería con motor parado por el sistema “stop & start”

  • Aire acondicionado; baja de intensidad hasta que el motor se ponga en marcha de nuevo
  • Luna trasera térmica; se desconecta hasta que el motor esté de nuevo en marcha
  • Elementos de iluminación innecesarios
  • Uso de la dirección asistida eléctrica; se pondrá en marcha el motor para que el alternador aporte la electricidad y no se descargue la batería

El uso del automóvil determina el nivel de carga media de batería para el arranque del motor más un margen de seguridad 

  • Si en parado la descarga de la batería llega al nivel medio de uso, se desconectan funciones prescindibles pasando los calculadores electrónicos CE a función de hibernación, para mantener la carga de la batería y poder arrancar el motor
  • En esta situación puede que algunos sistemas de consumo eléctrico no actúen al abrir el automóvil y poner el motor en marcha, hasta que se recupere la carga media de la batería
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Como se ha visto el trabajo de la batería se ha ido incrementado a la vez que sus secuencias de carga se acortan, lo que requiere tecnologías adaptadas. El conductor puede colaborar configurando los sistemas que descargan la batería con el motor parado que no sean necesarios ni comprometan la seguridad.

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