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Descripción de las
pruebas de baterías
recomendadas por la IEEE
Impedancia

Es una prueba óhmica interna en términos AC. Aplicada a bancos de baterías DC, la impedancia medida muestra la condición de las baterías sin dañarlas o someterlas a esfuerzos de ninguna clase. Puesto que está probando la condición de todo el camino eléctrico desde una batería terminal a otra placa terminal, la prueba de impedancia puede encontrar debilidades en celdas y uniones entre celdas en forma fácil y con-fiable.

Básicamente, la impedancia se determina aplicando una señal de corriente alterna, midiendo la caída de tensión AC a través de la celda o conectores entre celdas y calculando la impedancia usando la Ley de Ohm. En la práctica, no solamente se mide la caída de tensión de AC sino también la corriente alterna. La corriente alterna se mide debido a que otras corrientes de AC en una batería son aditivas (substractivas). Otras corrientes AC presentes provienen del sistema cargador de baterías.

La prueba se ejecuta aplicando una señal de prueba de AC a las placas terminales. Luego se mide la corriente total de AC en el sistema y la caída de tensión de cada unidad en la cadena o banco, midiendo cada batería y conector entre baterías o celdas consecutivamente hasta que se mida todo el sistema completo. La impedancia de cada batería se calcula, se muestra y se almacena así como también los otros parámetros.

Según envejecen las celdas, la impedancia interna se incrementará tal como se muestra en la figura N º 1


Figura 1.

Midiendo este parámetro, puede determinarse la condición de cada batería dentro del banco y establecer la tendencia, lo que ayudará a determinar cuándo reemplazar una batería en particular o todo el banco y consecuentemente definir los requerimientos presupuestarios.

La prueba de impedancia es una medición verdadera de cuatro hilos, tipo Kelvin, que proporciona una excelente confiabilidad de datos en los cuales basar decisiones correctas con respecto a mantenimiento y reemplazo de baterías. La medición de la impedancia es capaz de encontrar celdas débiles en forma tal que se pueda planificar y ejecutar mantenimientos adicionales no programados. Después de todo, la batería debe estar bien si soporta una carga crítica y el flujo de ingresos. Si una celda simple se abre, entonces la cadena completa sale de servicio y no se soporta más la carga. Por lo tanto, es importante encontrar celdas débiles antes de que causen una falla mayor.

La figura Nº 2 muestra como afecta en el valor de la Impedancia la disminución en el valor de la capacidad.


Figura 2.

Existe una estrecha correlación entre la impedancia y la capacidad en forma tal que celdas débiles son fácil y confiablemente identificadas con suficiente antelación como para tomar acciones correctivas. El gráfico muestra los datos de impedancia reorganizados en orden ascendente con la tensión final de prueba de carga correspondiente de cada celda. La impedancia en mW usa la misma escala de la tensión (0 a 2.5). El gráfico impedancia ascendente/tensión descendente, agrupa e identifica fácilmente las celdas débiles en el lado derecho del mismo.


Teoría de Impedancia

Una batería no es simplemente una resistencia. Existe además un componente capacitivo. Después de todo, una batería es un condensador, un aparato de almacenamiento, y las resistencias no pueden almacenar electricidad. La figura Nº 3 muestra un circuito eléctrico que describe una batería en términos simples.

Figura 3.

Se podría desear que el término capacitivo no sea necesario y que la resis-tencia sea la única parte que necesita medirse pero no es así.

La impedancia mide la resistencia de DC (componente real en impedancia) y la reactancia (componente imaginaria en impedancia). Únicamente midiendo ambos componentes, se puede empezar a entender el término capacitivo.

Otra variable a ser considerada dentro de la medición de la Impedancia es frecuencia. Esto también se realiza, puesto que algunos fabricantes de probadores de impedancia consideran una frecuencia fija, a saber 50 o 60 Hz, dependiendo de la geografía y la frecuencia nominal del sistema. Esta variable, 2pw, se vuelve constante y por lo tanto, la frecuencia no afecta el resultado final en ninguna manera. Las únicas partes que afectan el resultado final son las partes que varían dentro de la batería, es decir, resistencia y capacitancia, que representan el cuadro completo de capacidad/condición.

En el esquema, Rm es la resistencia metálica, Re es la resistencia del electrolito, Rct es la resistencia de transferencia de carga, Wi es la impedancia Warburg y Cdl es la capacitancia de la capa doble.

Rm incluye todos los componentes metálicos: terminal, cable superior de salida y rejillas y en cierto grado, la pasta. Re es la resistencia del electrolito que no varía tanto en una base de volumen. Pero, a nivel microscópico en los poros de la pasta, puede ser significante. Rct es la resistencia del intercambio de iones del ácido a la pasta. Si la pasta está sulfatada, entonces el Rct se incrementa, o si tal porción de la pasta no está mecánicamente (eléc-tricamente) acoplada a la rejilla de manera que los electrones no pueden circular fuera de la celda. La impedancia Warburg es esencialmente insignificante y es una función de la gravedad específica. Cdl es probablemente lo que tiene la contribución más importante a la capacidad de la batería. Por lo anterior si medimos únicamente la resistencia DC, la capacitancia que es una parte importante de la celda sería ignorada. La impedancia mide tanto la resistencia de DC y la capacitancia.


Conclusiones

Una batería es compleja y tiene más de un proceso electroquímico ocurriendo en cualquier momento dado como puede ser difusión de iones, transferencia de carga, etc. La capacidad (condensador) disminuye durante una descarga, debido a la conversión de material activo y agotamiento del ácido.

Además, según se sulfatan las placas, la resistencia de la transferencia de carga se incrementa ya que el sulfato es menos conductor que el material activo.

Por Jorge Correa A, Ingeniero de Comulsa.
jcorrea@comulsa.cl

Abril 2005
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Comentarios acerca de este artículo
José Barra Sanzana VOLTTA LTDA (14/03/2016)
Estimado favor, alguna recomendación de un instrumento para medir conductancia y resistencia interna en bancos de celdas de 120 a 220 VDC. Quedo atento a sus respuesta. Gracias
Ivan Dario Monsalve Ecopetrol SA (22/01/2010)
Amigo estoy interesado en el software PROACTIV, Para tener una buena base de datos de mis bancos de baterias........quisiera saber donde puedo encontrar datos de impedancia de las diferentes marcas de baterias, yo manejo el software pero se me presentan problemas con los reportes.
Rogelio estudiante (17/06/2009)
buenas noches
amigo realmente tengo unas cuantas preguntas.
para determinar a traves de un medidor el tiempo de carga y descarga de las baterias y cuales son las variables que debo de tener encuenta a la hora de adquirir datos y graficarlos, si me recomienda alguna información o libro que pueda accesar seria im`portante ya que existe en la empresa unas unidades que labora todo un día y son recargadas a través del alternador y se estallan o explotan por el tiempo de carga y descarga continua
sergio campos estudiante (01/06/2009)
yo hago pruebas a bancos de baterias con el equipo cell corder para medir impedancia y otro equipo es midtronics para medir conductancia, es recomendable cambiar una bateria cuando la lectura de esta rebasa el 40% de las demas baterias, una bateria de bornes sencillos presenta mas resitencia que una de bornes triples. Lo mas importante para mantener un banco de baterias es la tremperatura ambiente y el voltaje de flotacion en cada celda hablando de baterias secas
Alejandro Martinez Enersys (26/02/2008)
De los graficos mostrados, yo tambien tengo la percepcion de que la impedancia indicaria el estado de la bateria, pero en otros estudios no se determina completamente, quisiera saber que tipo de equipo se utilizo para realizar los graficos y si es posible la tecnica de hacerlo.
ROBIN SANTOS uapa (28/12/2007)
hola, tengo una inquietud acerca de cual sera en exacto el voltaje que se caera en una residencia donde, donde el neutro este flotande. si es posible necesito mucha informacion y los calculos del mismo
JAVIER GODOY PEMEX (14/09/2007)
consulta:
existen valores nominales de resistencia interna para cualquier banco de baterias?
Juan Quiñonez Estudiante (12/09/2007)
Con que aplican la señal de corriente alterna?
nilsen zevallos moreno estudiante (24/07/2007)
quiero saber sobre el contenido de la bateria.
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