En anteriores entradas de este blog comentábamos la delicadeza de las baterías de plomo en cuanto a los parámetros de carga, especialmente la tensión: si la tensión es muy alta podría sobrepasar la tensión de gaseado de la batería y acelerar su envejecimiento, a la vez que supone un riesgo de incendio por el desprendimiento de hidrógeno. Pero una tensión demasiado baja no será capaz de cargar la batería completamente aumentando el fenómeno de sulfatación de las placas, lo que también se traduce en una reducción de su vida útil.
Por otro lado, una corriente de carga elevada permite acortar los tiempos de recarga de la batería, pero también incrementa significativamente su temperatura interna, factor muy perjudicial para la batería.
CURVA DE CARGA EN 3 ETAPAS
Las 3 etapas del algoritmo se denominan: carga inicial (bulk), absorción (absortion) y flotación (floating)
Carga inicial, bulk
Es la primera etapa del proceso de carga y comienza con una tensión en las celdas de la batería de 2.1V. En esta fase, la tensión se va incrementando lentamente hasta alcanzar el primer límite, en el que la batería habrá alcanzado el 80% de la carga. Esté límite es la tensión de absorción.
Durante todo este tiempo, la batería es capaz de absorber una gran cantidad de energía mediante una corriente constante y elevada (de ahí el nombre de este primer límite). Entiéndase que por elevada quiere decir que es la mayor de todo el proceso de carga, pero como ya se dijo en la entrada del blog sobre el mantenimiento de baterías, esta corriente de carga inicial debería mantenerse entre el 10% y el 20% de la capacidad nominal de la batería si se quiere preservar al máximo su vida útil. Corrientes mayores incrementan la temperatura y con ella el gaseado y el deterioro de las placas de la batería.
Por ejemplo, una batería de 200Ah debería cargarse como mucho con una corriente de 40A, es decir, el cargador está bombeando 40A cada hora. Si la batería estuviera completamente descargada (cosa que no debería permitirse), la fase de carga inicial duraría 4 horas hasta alcanzar el 80% del estado de carga, es decir, 160Ah.
Absorción
Cuando la batería alcanza la tensión de absorción, su capacidad de aceptar la corriente que le ofrezca el cargador disminuye progresivamente. De esta manera, la batería va absorbiendo el 20% restante de su capacidad.
Pero para que la carga sea completa, se necesitan dos factores: incrementar la tensión y tiempo. El voltaje elevado aumenta la velocidad de difusión de los iones, favoreciendo el proceso de carga, pero también se aumenta el riesgo de gaseado.
La influencia del tiempo se puede entender si pensamos en 2 usos diferentes de la batería: una descarga superficial, de pocos amperios durante poco tiempo sólo afecta químicamente a la superficie de las placas, por lo que no hace falta tanto tiempo para la difusión de los iones en el proceso de carga. Por el contrario, una descarga profunda tanto en amperios como en tiempo implica que la difusión de los iones penetra hacia el interior de las placas, siendo necesario mucho más tiempo para la reacción inversa.
Por eso el tiempo que dure la fase de absorción debe ser adaptativo, es decir, debe depender del estado de la batería en el momento de empezar la carga. En otras palabras, el tiempo de absorción depende del tiempo de carga inicial, del tiempo que necesita la batería para alcanzar la tensión de absorción, o lo que es lo mismo, el 80% de su estado de carga. Los cargadores que implementan la carga adaptativa establecen un tiempo de absorción de entre 10 o 20 veces el tiempo de carga inicial, siempre con un mínimo de unos 15-30 minutos y un máximo de 4 u 8 horas, dependiendo del tipo de batería.
Flotación
Tras la carga completa de la batería en la fase anterior, el cargador mantiene una tensión constante baja, pero siempre superior a la tensión de circuito abierto (la tensión a la que estaría la batería sin conectar). Esta tensión ligeramente superior compensa la auto-descarga propia de las baterías con el paso del tiempo, y así las mantiene siempre al 100% de carga.
Como ya se ha explicado, si este voltaje es mayor de lo que recomienda el fabricante de las baterías, se incrementa innecesariamente la oxidación de las placas positivas. Si es demasiado bajo, la batería se va descargando y se produce la sulfatación.
Está claro que lo ideal es encontrar el equilibrio entre ambas condiciones, pero esto no es posible con cargadores de 3 etapas. En este caso lo más recomendable cuando las baterías van a pasar largos períodos de inactividad es mantenerlas desconectadas y encender el cargador de forma periódica para que aplique un ciclo completo con sus 3 etapas, “refrescando” la carga de las baterías para evitar la sulfatación, mientras se mantiene la corrosión por exceso de tensión al mínimo.
Los valores de la tensión para cada fase de carga son especificados por el fabricante de cada batería. El cargador debe permitir el ajuste manual de dichos valores para que el proceso de carga sea el ideal para nuestras baterías, y así preservar su vida útil.