Cómo Funciona Una Batería de Coche.

La función tradicional de la batería en el compartimento del motor es bien conocida, sin la batería, el vehículo no puede arrancar. Además del motor de arranque, las bujías, las luces y las aplicaciones electrónicas requieren energía eléctrica. Pero, ¿Cómo se construye y cómo funciona una batería de coche?

La batería es un requisito esencial para que la mayoría de los dispositivos eléctricos y electrónicos funcionen y el sistema del automóvil no es una excepción. Comprender la química de cómo funciona la batería de un coche es otra cosa completamente diferente.

Casi todo el mundo sabe algo acerca de la batería de un automóvil, como la forma en que se extrae, carga o almacena. ¿Pero cuántas personas saben cómo funciona la batería del coche? Muy pocos, supongo. Bueno, estás a punto de obtener una gran idea de cómo funciona.

Cómo Funciona Una Batería de Coche.
Cómo Funciona Una Batería de Coche.
Índice De Contenidos

    Baterías de plomo-ácido. Componentes y estructura.

    Muchos conductores se dan cuenta del gran peso de las baterías de los automóviles cuando compran una nueva. Pesos de aproximadamente 10,5 kg, hasta 30 kg son posibles. La razón de esto son las placas de plomo en las celdas de la batería.

    • Placa positiva: En una batería de plomo-ácido, la placa con carga positiva (material activo) consiste en óxido de plomo (PbO2) que se sumerge en un electrolito.
    • Rejilla positiva: La rejilla positiva consiste en una aleación de plomo y se utiliza para sujetar el material activo y como colector de corriente.
    • Placa negativa: La placa con carga negativa (material activo) consiste en plomo puro (Pb), que también se sumerge en un electrolito.
    • Rejilla negativa: Al igual que la rejilla positiva, esta también consiste en una aleación de plomo y tiene el mismo propósito.

    Los electrodos con diferentes cargas están separados por una bolsa separadora.

    El electrolito es una mezcla de ácido sulfúrico (H2 SO4) y agua destilada. Este electrolito puede estar en forma líquida (como en las baterías húmedas convencionales o en la tecnología EFB mejorada), en forma de gel, o unido en una estera de vidrio (como en la tecnología AGM para las nuevas aplicaciones de arranque y parada).

    Varios electrodos positivos forman un conjunto de placas positivas y varios electrodos negativos forman un conjunto de placas negativas. Juntos, un conjunto de placas negativo y positivo forman un bloque de placas. Un bloque de placas es una celda de batería.

    Celdas de la Batería.

    Una batería de arranque convencional consta de 6 celdas conectadas en serie, cada una con un voltaje nominal de 2 V, lo que resulta en un voltaje de exactamente 12,72 V cuando la batería está completamente cargada. La capacidad de arranque en frío de la batería es el resultado del número de placas por celda.

    Regla práctica: Cuantas más placas contenga una celda y, por lo tanto, formen una superficie más grande, mayor será la potencia de arranque en frío (CCA) que puede suministrar la batería. Sin embargo, si el espacio en la celda se usa para menos placas, pero más gruesas, la estabilidad del ciclo aumenta. Esto significa que la batería está diseñada para un mayor rendimiento de carga (proceso continuo de carga y descarga).

    Las celdas están contenidas en una carcasa que está hecha de plástico resistente al ácido (polipropileno). En una batería SLI convencional, esta se cierra con una cubierta con un sistema laberíntico que evita que el fluido de la batería se escape y separa el líquido del gas.

    Las primeras baterías tenían tapones de tornillo que les permitían recargarse con agua destilada. Las baterías modernas son completamente libres de mantenimiento. Aunque las baterías AGM todavía tienen "enchufes unidireccionales", no deben abrirse bajo ninguna circunstancia.

    Cómo Funciona Una Batería de Coche.

    Cuando se activa el encendido del automóvil, se inicia una secuencia de reacciones dentro de la batería, que produce electricidad. Para mantener esta secuencia, un dispositivo llamado alternador sigue generando electrones y almacenando los que puede.

    Realiza la parte generadora con la ayuda de una correa que transmite energía a la batería. Sin esta secuencia de reacciones, me temo que tu coche no puede arrancar.

    Una batería estándar contiene 12 rejillas en seis celdas de batería SLI, lo que significa dos rejillas por celda. Una de las rejillas está compuesta de plomo como un elemento único, y la segunda rejilla un óxido de plomo. En total, una batería emite 12 voltios de potencia, y cada celda emite dos voltios.

    Ambas rejillas de batería entran en una solución de ácido sulfúrico, que activa una reacción entre ellas. La solución ácida cataliza la reacción de emisión, que produce los iones y el sulfato de plomo.

    Los iones resultantes de la primera reacción reaccionan con la segunda rejilla para emitir hidrógeno y sulfato de plomo.

    Los electrones que provienen de esta serie de reacciones son los que producen la electricidad necesaria que alimenta el automóvil. Este flujo de electrones alrededor de las células activa los terminales de la batería, que lo transmite a todo el vehículo a través de los cables. Ahora puedes encender tu automóvil y el estéreo.

    Existe la posibilidad de que se produzca una inversión si el alternador no funciona para cargar la batería. Para evitar la incidencia de una batería descargada, asegúrate de que se esté cargando cuando el automóvil esté funcionando.

    La batería de tu automóvil no solo emite electrones que producen energía, sino que también uniformiza el suministro de electricidad para mantener el funcionamiento del vehículo. También puede almacenar cargas para uso futuro.

    Funcionamiento de la batería. Proceso químico.

    La batería de un automóvil almacena energía en forma química y la convierte en energía eléctrica. En este proceso electroquímico, cuatro materiales reaccionan entre sí:

    • Hidrógeno (H).
    • Oxígeno (O2).
    • Plomo (Pb).
    • Azufre (S).

    La conexión de un consumidor externo inicia la reacción química en la batería:

    El electrolito, una mezcla de ácido sulfúrico (H2 SO4) y agua destilada se descompone en iones de hidrógeno cargados positivamente (H+) e iones de sulfato cargados negativamente (SO4 2-).

    Al mismo tiempo, los electrones (2e-) viajan del electrodo negativo al positivo a través del consumidor externo.

    Para compensar este flujo de electrones, los iones sulfato viajan desde el electrolito al electrodo negativo, donde reaccionan con el plomo (Pb) para producir sulfato de plomo (PbSO4).

    El sulfato de plomo también se produce en el electrodo positivo, la unión de oxígeno (O2) en el óxido de plomo (PbO2) se rompe por la transferencia de electrones y el oxígeno pasa al electrolito. El plomo restante (Pb) se une con el sulfato (SO 4) del electrolito.

    Allí, los enlaces de oxígeno con el hidrógeno para formar agua (H2O). A medida que el ácido sulfúrico se agota por la formación de sulfato de plomo, la concentración de la solución electrolítica se reduce. Cuando la concentración del ácido sulfúrico cae por debajo de cierto nivel, la batería debe recargarse.

    Durante la carga, los procesos químicos tienen lugar en la secuencia inversa. Al final, los elementos originales se pueden encontrar. El electrodo positivo se compone de sulfato de plomo (PbSO4), el electrodo negativo se compone de plomo puro (Pb) y el electrolito consiste en ácido sulfúrico diluido (H2SO4).

    Como este proceso de conversión está asociado con pérdidas, una batería solo puede soportar un número limitado de ciclos de carga. Su vida útil es por lo tanto limitada.

    Problemas con las baterías de plomo-ácido. Sulfatación y capas de ácido.

    Si una batería se carga con un voltaje demasiado bajo, o si siempre funciona con un voltaje demasiado bajo (por debajo del 80%), se produce una estratificación de ácido. El ácido en el electrolito se estratifica debido a la mala mezcla.

    Varias densidades causan la formación de capas de ácido sulfúrico en el fondo y agua en el área superior de la batería. Debido a esto, solo la sección media del electrolito, es decir, solo un tercio, puede usarse para el proceso de descarga y carga.

    Una posible causa de las capas de ácido son principalmente los viajes cortos con el uso simultáneo de una gran cantidad de consumidores de electricidad. En este caso, el alternador no tiene tiempo suficiente para recargar la batería.

    Un resultado de las capas de ácido es la sulfatación. Si esto ocurre en la batería, o si no se carga constantemente a un nivel adecuado, el sulfato de plomo (PbSO4) cristaliza en los electrodos, para formar estructuras de cristal más grandes en el transcurso del tiempo. Este proceso se conoce como "sulfatación".

    La cristalización evita la reconversión del sulfato de plomo en los componentes originales de plomo u óxido de plomo, lo que da como resultado la prevención de la aceptación de la carga y la reducción de la potencia de arranque en frío.

    Los cristales afilados también pueden dañar los separadores o causar cortocircuitos en las células. Para contrarrestar este efecto y evitar una falla prematura de la batería, una batería nunca debe estar sujeta a un nivel de carga bajo durante un período prolongado. Para esto, es aconsejable probar la batería regularmente y cargarla por completo si es necesario.

    Nuevas tecnologías de batería. AGM e iones de litio.

    Hasta ahora, las baterías de plomo-ácido convencionales han tenido una alta participación en el mercado. Sin embargo, el mercado está cambiando rápidamente, las tecnologías innovadoras de baterías para vehículos de arranque y parada, como AGM, usan ácido que está unido en una estera para proporcionar una mayor estabilidad del ciclo y garantizar un rendimiento confiable en vehículos con mayores requisitos de energía.

    Una ventaja adicional de AGM es que las capas de ácido ya no son posibles debido al ácido unido.

    Una nueva generación de baterías de automóviles para vehículos microhíbridos funciona a 48 V y utiliza celdas con tecnología de iones de litio.

    ¿Cómo Se Carga La Batería De Un Coche?

    Los usuarios deberán cargar la batería del automóvil rápidamente para evitar que se agote, por eso es necesario un método de carga confiable. Sin esto, cuando la batería suministra la energía requerida para hacer funcionar un automóvil, ciertamente morirá.

    En un automóvil moderno típico, el alternador carga la batería mientras está en uso. Pero en los modelos de automóviles más antiguos, es la dinamo la que realiza las tareas de carga. Ambos dependen de un sistema accionado por correa del motor que hace girar el rotor en los cables del alternador.

    El rotor gana electrones por magnetización de pequeñas partículas cuando un carbón de cobre rasca un anillo de clip de hierro en el haz. El giro del electroimán dentro de la bobina del estator es lo que produce la electricidad dentro de ellos.

    El flujo de electrones que produce electricidad se alterna. Eso significa que fluye hacia adelante y hacia atrás, dependiendo de la dirección del rotor. Pero para una mejor eficiencia, debe rectificarse para hacer una corriente continua.

    La dinamo funciona con corriente continua pero no tan eficiente como la velocidad del motor. Pero una cosa segura es que es más pesado que un alternador. Cuando no se carga correctamente, el tablero de instrumentos se vuelve brillante, lo que indica una señal de advertencia. Esto sucede la mayor parte del tiempo cuando el motor se apaga.

    Cómo La Batería De Un Automóvil Almacena Energía.

    Un flujo rápido de electrones desde las terminales golpea el motor del automóvil, haciendo que el alternador comience a suministrar electrones.

    El exceso de electrones generados entra en la solución, lo que lo libera a los terminales para producir electricidad. Esta serie de reacciones de ida y vuelta se ha utilizado con el tiempo y se puede decir que es una fuente confiable de energía para los automóviles. Es tan eficiente que no ha habido necesidad de un método mejor.

    Sin embargo, trate de mantener el medio ambiente libre de daños reciclando siempre sus baterías viejas.

    Para Cerrar.

    Antes de cerrar, también te puede interesar leer sobre el funcionamiento del catalizador del coche.

    Si has estado con nosotros con cuidado, debes haber entendido finalmente cómo funciona la batería de un coche. La batería es una entidad de reacciones químicas que ayuda a generar la electricidad que utiliza el automóvil. No sólo activa y recicla electrones, sino que la célula también tiene un mecanismo que asegura su recarga.

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