Sistemas de batería de respaldo para obtener un uso y una fiabilidad superiores

03-03-2015 | Eléctrica

Los sistemas de baterías de reserva son fundamentales para mantener las operaciones básicas en funcionamiento ante un corte de energía eléctrica.

Las instalaciones como centros de datos, hospitales, aeropuertos, empresas públicas, instalaciones petroleras y de gas y ferrocarriles no pueden funcionar sin de alimentación de respaldo 100 % fiable. Incluso las instalaciones comerciales estándar y de fabricación cuentan con sistemas de alimentación de respaldo para sus sistemas de emergencia, alarmas y controles, iluminación de emergencia y sistemas de control de humo e incendios.

La mayoría de los sistemas de alimentación de reserva utilizan un sistema de alimentación ininterrumpida (SAI) y varias baterías en serie. El SAI sirve como respaldo del sistema de control digital (DCS) para mantener el control de las operaciones de la planta hasta que se pueda apagar de forma segura o hasta que arranque el generador auxiliar.

A pesar de que la mayoría de las baterías que se utilizan en los sistemas SAE modernos no necesitan mantenimiento, siguen siendo susceptibles al deterioro por la corrosión, los cortocircuitos internos, el sulfatado, el secado y los fallos en el sellado. Este artículo resume las prácticas recomendadas para mantener estos "bancos de baterías" en buen estado y garantizar que estén listos en caso de avería eléctrica.

Los dos indicadores principales del estado de la batería

Uno: resistencia interna de la batería

La resistencia interna es una prueba de la vida de la batería, y no una prueba de su capacidad. La resistencia de la batería se mantiene relativamente constante hasta que se acerca el final de la vida de la batería. En ese punto, se incrementa la resistencia interna y se reduce la capacidad de la batería. Medir y realizar un seguimiento de este valor ayuda a identificar cuándo es preciso sustituir una batería.

Analizador de baterías de la serie 500 de Fluke
Medición de los valores óhmicos en modo secuencial con un analizador de baterías de la serie 500 de Fluke

Utilice exclusivamente un comprobador de baterías especializado diseñado para medir la resistencia de las baterías mientras la batería esté en servicio. Lea la caída de tensión en la corriente de carga (conductancia) o la impedancia de CA. Ambos resultados estarán en ohmios.

Una única medición en ohmios tiene poco valor sin contexto. Es recomendable registrar los valores en ohmios durante meses y años para poder comparar cada vez los valores obtenidos con los valores anteriores y crear una línea base de comparación.

Dos: la prueba de descarga

La prueba de descarga es la mejor forma de descubrir la capacidad disponible real de una batería, pero puede ser difícil de llevar a cabo. En las pruebas de descarga, la batería se conecta a una carga y se descarga a lo largo de un período específico de tiempo. Durante este período de prueba, se regula la corriente para que su valor sea constante mientras se mide la tensión periódicamente. Se miden los valores de la corriente de descarga, la duración de la prueba y la capacidad de la batería en amperios hora, y se comparan con las especificaciones del fabricante. Por ejemplo, una batería de 12 V y 100 Ah puede necesitar una corriente de descarga de 12 A durante ocho horas. Normalmente, se considera que una batería de 12 V está descargada cuando su tensión entre terminales es de 10,5 V.

Las baterías no admiten cargas críticas durante e inmediatamente después de una prueba de descarga. Transfiera las cargas críticas a otro banco de baterías hasta que transcurra un tiempo considerable después de terminar la prueba y vuelva a conectar una carga temporal, comparable en tamaño, a las baterías probadas. Además, antes de llevar a cabo la prueba, prepare un sistema de refrigeración para compensar el incremento de la temperatura ambiente. Cuando las baterías grandes se descargan, liberan una cantidad significativa de energía en forma de calor.

Una batería en buen estado debería mantener una capacidad por encima del 90 % del valor nominal del fabricante; la mayoría de fabricantes recomiendan sustituir la batería si el valor desciende por debajo del 80 %. Cuando realice las pruebas de las baterías, busque los siguientes indicadores de fallo:

  • Caída en la capacidad de más de un 10 % en comparación con la referencia o con mediciones anteriores
  • 20 % de aumento mínimo de la impedancia en comparación con la referencia o mediciones anteriores
  • Temperaturas altas continuas en comparación con la referencia y las especificaciones del fabricante
  • Degradación en la condición de las placas

Cómo realizar las pruebas estándar de batería

Tensión de flotación

  1. Aísle la o las baterías del sistema de carga y de la carga.
  2. Mida mensualmente la tensión individual de una celda o cadena con un multímetro digital o un analizador de baterías.

Salida del cargador

  1. Mida mensualmente la tensión de salida en los terminales de salida del cargador con un multímetro digital o un analizador de baterías, como el de la serie BT500.
  2. Observe la corriente de salida que se muestra en el medidor de corriente del cargador o utilice una pinza amperimétrica de CC. Mida la tensión cada mes.

Corriente de flotación CC

  1. Consulte las especificaciones del fabricante donde encontrará los valores aproximados de las corrientes de flotación previstas.
  2. Use una pinza amperimétrica de CC apropiada para medir la corriente de flotación esperada una vez al mes.

Valores óhmicos de la impedancia interna

  1. Utilice un analizador de baterías, como la serie 500 de Fluke, para medir los valores óhmicos individuales de la batería trimestralmente.
  2. Establezca los valores de referencia e ingréselos en la base de datos de la batería.

Las 5 causas principales de que fallen las baterías

  1. Terminales sueltos y conexiones entre celdas
  2. Envejecimiento
  3. Sobrecarga o descarga excesiva
  4. Fuga térmica¹
  5. Rizado

El eslabón más débil

Cuando falla una batería dentro de una cadena, toda la cadena

  • queda fuera de servicio
  • reduce la vida útil²

Peor caso

Una batería con un nivel elevado de impedancia puede sobrecalentarse e inflamarse o explotar durante la descarga. Realizar mediciones solo de tensión no indicará este riesgo.

¹La causa principal de que las baterías fallen es el calor. Por cada aumento de la temperatura promedio de 8 °C (15 °F), la autonomía de la batería disminuye a la mitad.

²Una batería en mal estado aumenta la tensión de carga de las baterías adyacentes debido a la configuración del cargador, lo que afecta a la vida útil de toda la cadena.

Términos comunes relacionados con las baterías

Prueba de capacidad:
descarga de una batería a una corriente o alimentación constantes, a una tensión determinada.
Corriente de flotación:
corriente que fluye mientras la batería se mantiene en la tensión de flotación.
Valores óhmicos internos:
resistencia interna de la batería (característica propia de cada batería).
Prueba de descarga:
la batería se conecta a una carga hasta que su tensión disminuya por debajo de un límite definido y preestablecido.
Corriente CA de ondulación:
CA residual en la tensión rectificada en la descarga de CC y circuitos invertidos.

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