Manual de Sistemas Electricos Para Maquinaria Pesada

UNIDAD 4Sistemas Elctricos de la Mquina

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Introduccin

En esta unidad veremos la batera y los sistemas de carga y de arranque.

Objetivos

Al terminar esta unidad, el estudiante podr explicar la funcin de labatera, probar la batera para determinar su funcionamiento correcto,explicar la operacin de un sistema de carga, probar el sistema de cargay sus componentes para determinar su funcionamiento correcto, explicarla operacin del sistema de arranque y probar el sistema de arranque ysus componentes para determinar su funcionamiento correcto.

Material de referencia

Manual de servicio de la batera SEBD0625Procedimiento de prueba de la batera SSHS7633Tablas de regmen/duracin de carga de la batera SEHS9014Probador de carga de la batera 4C911 SEHS9249Sistemas de carga y arranque para mquinas equipadascon conector de diagnstico SSNR2947Uso del analizador de batera 177-2330 NEHS0764

Artculos de Informacin Tcnica

"Procedimiento de arranque con cables auxiliares" 28 de mayo, 1990"Mantenimiento preventivo para las bateras 27 de marzo, 1989"Procedimiento para reemplazo de bateras o cables de las bateras" 1 demayo, 1989"Las bateras de libre mantenimiento requieren diferentesprocedimientos de localizacin y solucin de problemas" 20 de junio,1988

Unidad 4 -2- Fundamentos de los Sistemas Elctricos

Videos

Cmo probar una batera Cat SEVN1590Prueba del alternador del motor SEVN1591Prueba del motor de arranque del motor SEVN1592Analizador de arranque y carga 6V2150 SEVN9165

Herramientas

1U7297 Probador de la batera (Hidrmetro)177-2330 (127-8078) Analizador de batera4C4911 Probador de carga de la batera9U7330 Multmetro digital8T0900 Ampermetro de insercin CA/CC

Leccin 1: Batera

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Introduccin

La batera almacena energa para el sistema elctrico completo y, encaso necesario, produce corriente para los dispositivos elctricos de lamquina. En esta leccin veremos la operacin, el diseo y las pruebasde la batera.

Objetivos

Al terminar esta leccin, el estudiante podr:

Demostrar que conoce la funcin de la batera en el sistema elctrico dela mquina, seleccionando la respuesta correcta a las preguntas de unexamen de seleccin mltiple.

Dadas una batera y las herramientas apropiadas, hacer las pruebas de labatera y responder correctamente las preguntas de la prcticacorrespondiente.

Material de referencia

Manual de servicio de la batera SEBD0625Procedimiento de prueba de la batera SSHS7633Tablas de regmen/duracin de carga de la batera SEHS9014Probador de carga de la batera 4C911 SEHS9249Procedimiento para probar una batera de vehculo SEVN1590Uso del analizador de batera 177-2330 NEHS0764Artculos varios de Informacin Tcnica

Herramientas

177-2330 (127-8078) Analizador de batera4C4911 Probador de carga de la batera9U7330 Multmetro digital8T0900 Ampermetro de insercin CA/CC1U7297 Probador de la batera (Hidrmetro)

Fig. 4.1.1 Diseo de la batera

Bateras

Una batera almacena energa elctrica en forma de energa qumica paraser liberada como energa elctrica en los sistemas elctricos de lamquina, como el sistema de arranque, el sistema de carga y loscircuitos accesorios. La corriente de la batera se produce por unareaccin qumica entre los materiales activos de las placas de la batera yel cido sulfrico presente en el electrolito. La batera es un estabilizadorde voltaje del sistema elctrico y acta como un acumulador o depsitode energa.

Despus de un perodo de uso, la batera comienza a descargarse y noproducir ms flujo de corriente. La batera puede recargarse concorriente continua aplicada en el sentido opuesto al flujo de corrienteque sale de la batera. En operacin normal, la batera se mantienecargada por la corriente de entrada del alternador.

Para una buena operacin del sistema, la batera debe cumplir lassiguientes funciones:

- Suministrar corriente para el arranque del motor

- Suministrar corriente cuando la demanda excede la salida del sistemade carga

- Estabilizar el voltaje en el sistema durante la operacin.

Unidad 4 4-1-2 Fundamentos de los Sistemas ElctricosLeccin 1

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Fig. 4.1.2 Electrolito de la batera

El electrolito de una batera completamente cargada es una solucinconcentrada de cido sulfrico en agua. El electrolito tiene una gravedadespecfica de 1,270 a 27C (80F), es decir que pesa 1,270 veces msque el agua. La solucin tiene cerca de 36% de cido sulfrico (H2S04)y 64% de agua (H20).

Diseo de una batera

Una batera consta de un nmero de elementos individuales colocadosdentro de una caja de caucho o de plstico duro. Las unidades bsicas decada celda son placas metlicas positivas y negativas, como se ilustra enla figura 4.1.1. Las placas negativas tienen una superficie de plomo,indicadas con color gris, mientras que las placas positivas tienen unasuperficie de perxido de plomo, indicadas con color marrn. Las placaspositivas y negativas forman grupos de placas conectadas entre s. Enalgunas bateras, existe una placa ms en el grupo negativo que en elpositivo, lo cual permite que las placas negativas formen dos extremoscuando los grupos estn interconectados. Otras bateras tienen el mismonmero de placas positivas y negativas.

Cada placa del grupo se mantiene aislada de las placas vecinas porseparadores porosos. Estos separadores permiten un flujo libre deelectrolito alrededor de las placas activas. El conjunto completo recibe elnombre de elemento. Los elementos de celdas diferentes se conectan enserie para aumentar el voltaje. Las celdas estn separadas unas de otras,de modo que no hay flujo de electrolito entre ellas. Cada celda produceaproximadamente 2,2 voltios, de manera que si 6 celdas se conectan enserie, la batera producir aproximadamente 13,2 voltios.


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Fig. 4.1.3 Bornes de la batera y tapas de ventilacin

Agua de batera

La necesidad de utilizar agua pura en las bateras siempre ha sido motivode controversia. Es un hecho que el agua con impurezas afecta la vidatil y el rendimiento de la batera. Cierto o no, el efecto es significativodependiendo de la cantidad de minerales que contenga el agua usada enla batera. Generalmente, es mejor para la batera que se use aguadestilada en vez de agua del grifo.

Bornes de la batera

Las bateras tienen bornes positivos y negativos o terminales.El borne positivo es ms grande, para evitar que la batera se conecte enpolaridad inversa. El terminal positivo tiene un "+" marcado en su partesuperior; y el borne negativo tiene un " - " marcado en su parte superior.En otras bateras los bornes se identifican con la marca "pos" y "neg" oanillos plsticos, rojo para el positivo y negro para el negativo.


Tapas de ventilacin de la batera

Cada celda tiene una tapa de ventilacin. Algunas bateras tienen tapasde ventilacin individuales para cada celda, mientras otras tienenunidades mltiples que conectan tres ventiladores de celda en una unidadsimple. Las tapas de ventilacin cubren el acceso a los orificios a travsde los cuales se puede agregar agua y verificarse el nivel del electrolito.Los orificios de acceso proporcionan ventilacin para el escape de losgases formados cuando la batera se est cargando.

12 VOLTIOS 12 VOLTIOS

24 VOLTIOS

6 VOLTIOS

2 V 2 V 2 V2 V 2 V 2 V

12 VOLTIOS

Fig. 4.1.4 Celdas de batera conectadas en serie

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Fig. 4.1.5 La batera produce flujo de corriente

Funcionamiento de la batera

La corriente de la batera se produce por una reaccin qumica entre losmateriales activos de las diferentes placas y el cido sulfrico delelectrolito. Mientras se produce esta reaccin qumica, se producedescarga de la batera. Despus de que la mayora de los materialesactivos han reaccionado, la batera se descarga. La batera deberrecargarse antes de ser usada.

Potencial de la batera

Cada celda de una batera de almacenamiento tiene un potencial de cercade 2 voltios. Las bateras de seis voltios contienen tres celdasconectadas en serie, mientras que una batera de 12 voltios consta de seisceldas conectadas tambin en serie (fig. 4.1.4, diagrama superior). Paraobtener voltajes ms altos, se usan combinaciones de bateras. En lafigura 4.1.4. (diagrama inferior) dos bateras de 12 voltios se conectanen serie para producir 24 voltios.


H2SO4PbO2 Pb

CARGA COMPLETA

H2SO4H2O

PLACAPOSITIVA

PLACANEGATIVA

COMPOSICINDEL ELECTROLITO

DESCARGADA COMPLETAMENTE

Fig. 4.1.6 Reaccin qumicaCiclos de operacin

Una batera tiene dos ciclos de operacin:

- de descarga- de carga

Ciclo de descarga

Cuando una batera est suministrando corriente, se est descargando.Los cambios qumicos de una batera que se est descargando son lossiguientes:

Las placas positivas se fabrican de perxido de plomo (PbO2). El plomo(Pb) reacciona con el radical sulfato (SO4) del electrolito (H2SO4) paraformar sulfato de plomo (PbSO4). Al mismo tiempo el oxgeno (O2) enel perxido de plomo reacciona con el hidrgeno (H) en el electrolitopara formar agua (H2O). Las placas negativas son fabricadas de plomo(Pb). El plomo tambin se combina con los radicales sulfato delelectrolito para formar sulfato de plomo (PbSO4).En el proceso de descarga de la batera, el sulfato de plomo se formatanto en la placa negativa como en la positiva, y hace similares las dosplacas en cuanto a su composicin qumica. Estos depsitos de sulfatode plomo son los causantes de la prdida de voltaje de la celda, ya que elvoltaje depende de que las placas positivas y negativas sean diferentes.

Es de sealar que bateras del mismo voltaje pueden producir diferentescantidades de corriente. La razn es que la cantidad de corriente quepuede producir una batera depende del nmero y tamao de sus placas.A mayor nmero de placas, mayor reaccin qumica tendr lugar entre elelectrolito y las placas, por tanto, mayor la cantidad de corrienteproducida. Si dos bateras de 12 voltios tienen un nmero diferente deplacas, la de mayor nmero de placas podr suministrar ms flujo decorriente y tendr mayor capacidad.


Ciclo de carga

Las reacciones qumicas que tienen lugar en la celda de la bateradurante el ciclo de carga (figura 4.1.7) son esencialmente lo contrario deaquellas reacciones que ocurren durante el ciclo de descarga. El radicalsulfato deja las placas y regresa al electrolito, y repone la concentracinde cido sulfrico. El oxgeno del agua producido en la descarga delelectrolito reacciona con el plomo en la placa positiva para formarperxido de plomo.

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Fig. 4.1.7 Carga y descarga de la batera

La batera y el circuito de carga

Las bateras operan en un circuito de carga con un alternador. La baterasuministra la corriente a los circuitos y comienza a descargarse.

A medida que la batera se descarga, se forma en las placas mayorcantidad de sulfato de plomo y aumenta la cantidad de agua en elelectrolito. Observe que aunque el radical (SO4) se separa del electrolito,ste nunca sale de la batera. Por consiguiente, nunca adicione cidosulfrico (H2SO4) a la batera. La cantidad extra de sulfato (SO4) puedehacer que la batera se descargue por s sola a una velocidad ms elevadade lo normal. El agua es la nica substancia que debe reemplazarse enuna batera.


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Fig. 4.1.8 Carga y descarga de la batera

Fig. 4.1.9 Servicio general de bateras CaterpillarElectrlisis

Cuando una corriente elctrica fluye a travs del agua, las molculas deagua se separan en sus dos elementos componentes, hidrgeno yoxgeno. Estos dos gases escapan a la superficie y se evaporan en el aire.Lgicamente, baja el nivel de agua. Este proceso se llama electrlisis yocurre siempre que se carga una batera. Cuando la corriente fluye atravs de un electrolito, tiene lugar la electrlisis y disminuye el nivel deagua.

Variacin de la eficiencia de la batera o tensin entre los bornes

El voltaje de la batera no es constante. Una batera de 12 voltios noenva 12 voltios todo el tiempo. Los principales factores que afectan latensin entre los bornes de una batera incluyen la temperatura y el ciclode operacin.

Temperatura

Una batera produce corriente debido a reacciones qumicas a travs delcido sulfrico que acta sobre las placas positivas y negativas. A bajastemperaturas los compuestos qumicos no reaccionan tan rpido y portanto la batera tiene voltaje bajo. La temperatura puede afectar latensin entre los bornes de la batera. Si la temperatura disminuye, labatera se vuelve menos eficiente y aumentan los requerimientos dearranque del motor.

El alternador enva corriente a la batera para ser recargada. Laoperacin en el circuito de carga vara con la velocidad del motor.Cuando el motor est apagado, slo la batera proporciona corriente a loscircuitos accesorios. A velocidades bajas, tanto la batera como elalternador pueden suministrar la corriente. A velocidades ms altas, elalternador debe tomar el control y suministrar la suficiente corriente paraoperar los accesorios y tambin recargar la batera. El regulador devoltaje limita el voltaje del alternador a un valor seguro para evitarsobrecargar la batera a velocidades altas.


A 27C (81F) una batera es 100% eficiente; es decir tiene plenaenerga para el arranque. A -30C (-22F) una batera tiene unaeficiencia de solamente 30%. Ya que el arranque del motor entemperaturas fras es ms difcil, ser aun ms difcil si hay unatemperatura baja en la batera que har que la salida de la batera seams pequea, lo cual aumenta la demanda del motor.

Tipos de bateras

Bsicamente hay dos tipos de bateras utilizadas en vehculos y enequipos pesados:

- Convencionales- Libres de mantenimiento

Existen bateras que tienen caractersticas de ambos tipos y se consideraque necesitan poco mantenimiento.

Bateras convencionales

Las bateras convencionales pueden ser de carga seca o de cargahmeda. Una batera de carga seca contiene elementos cargadoscompletamente, pero no contiene electrolito. Una vez activadallenndola con electrolito, sta es esencialmente igual a una batera decarga hmeda. Una batera de carga seca retiene toda su carga mientrassus celdas se mantengan libres de humedad. Si se almacena en un lugarseco y protegido del medio ambiente, este tipo de batera, al contrario dela batera de carga hmeda, no perder parte de su carga en la estanteraantes de su uso.

La activacin de una batera de carga seca generalmente se hace en labodega donde el distribuidor adquiere la batera. Para asegurarse de quese usa el electrolito correcto y que la batera se activa en formaadecuada, muchos fabricantes proporcionan un paquete de electrolito asus bateras de carga seca junto con las instrucciones para su activacin.Estas instrucciones deben seguirse cuidadosamente.

Las bateras de carga hmeda contienen elementos completamentecargados y se llenan en fbrica con el electrolito. Una batera de cargahmeda no mantendr su estado de carga completa durante elalmacenamiento y debe recargarse peridicamente. Durante elalmacenamiento, aunque una batera no est en uso, tiene lugar unareaccin lenta entre el electrolito y las placas, lo que causa prdida decarga. Esta reaccin se llama autodescarga. La velocidad a la que ocurrela autodescarga vara en relacin directa con la temperatura delelectrolito.


Fig. 4.1.10 Batera libre de mantenimiento Caterpillar

Bateras libre de mantenimiento

En un esfuerzo por reducir el mantenimiento de la batera y fabricarbateras ms confiables y de mayor duracin, se disearon las bateraslibre de mantenimiento. Una batera libre de mantenimiento se parecea una batera convencional, pero no tiene tapas de llenado, ya que elelectrolito se encuentra en su interior completamente sellado. Algunas deestas bateras tienen un indicador del estado de la carga.

El indicador es un hidrmetro incorporado con una pequea esferaverde, la cual flota cuando la gravedad especfica del electrolito es de1,225 o mayor. El indicador se usa tambin como mtodo fcil y rpidode saber si la batera est cargada o descargada. Para leer el indicadorsiga las recomendaciones del fabricante.

Una batera cargada completamente y almacenada a 38C (103F) sedescargar completamente despus de un perodo de almacenamiento de90 das. La misma batera almacenada a 15C (59F) tendr solamenteuna ligera descarga despus de 90 das. Por tanto, las bateras de cargahmeda deben almacenarse en el lugar ms fro posible, pero no tantocomo para congelar el electrolito.

Es de anotar que una batera de carga hmeda completamente cargada nose congelar a menos que la temperatura sea menor de -60C (-76F),mientras que una batera descargada con una gravedad especfica de1,100 se congelar a -8C (18F). Las bateras de carga hmedaalmacenadas por largo tiempo sin ser recargadas pueden sufrir daopermanente debido a la formacin de una capa dura y densa de cristalesde sulfato de plomo en las placas. Para evitar la formacin de estoscristales, las bateras de carga hmeda en almacenamiento deberncargarse completamente cada 30 das.


Caractersticas de las bateras libre de mantenimiento

Ya que el electrolito est sellado internamente, la batera tiene unsuministro de por vida. Los niveles de la batera no tienen que revisarsey se eliminan los problemas de sobrellenado o bajo llenado de las celdas.Durante los procesos de carga y descarga se producen gases. Los gasesque alcanzan la superficie de la caja son atrapados por el lquidoseparador de gas, enfriados y condensados, y luego drenados al depsitodel electrolito. La presin interna producida es liberada a travs de unpequeo orificio ubicado al lado de la tapa.

Las bateras libre de mantenimiento tienen grupos de placas como lasbateras convencionales, pero los grupos son construidos de maneradiferente. Otra diferencia consiste en que las placas son colocadas enfundas que actan como separadores y tambin recogen los sedimentosproducidos por la descomposicin de las placas con el tiempo. Lasfundas son puestas juntas y permiten poner el elemento en el fondo de lacaja.

En contraste, en una batera convencional el elemento no est en elfondo, con el fin de dar espacio al sedimento y poder colectarlo sin tocarlas placas. Al tener el elemento descansando sobre el fondo del depsito,se permite que haya ms electrolito que cubra las placas, lo cual mejorala eficiencia de la batera.

Otra importante diferencia de diseo en las bateras libre demantenimiento es el material usado para fabricar la rejilla de cada placade celda. En una batera convencional la rejilla se hace de plomo-antimonio, pero en una batera libre de mantenimiento, la rejilla esthecha de plomo-calcio. Esta diferencia de material de la rejilla es la quehace que las bateras de libre mantenimiento no tengan que usar agua.La rejilla de plomo-calcio reduce significativamente la produccin degases y la prdida subsecuente de agua, comparada con una batera conplacas de antimonio.

Batera de ciclo profundo

Una variacin de la batera tipo plomo-cido utilizada en vehculos yequipo pesado es la batera de ciclo profundo. Esta es tambin unabatera de plomo-cido, pero est diseada especialmente para uso enaplicaciones que no pueden incorporar sistemas de carga en el sistemaelctrico y por tanto no pueden mantener la batera cargada.

Una batera de ciclo profundo tambin se usa en aplicaciones en dondela batera permite operar sistemas elctricos cuando el motor no estfuncionando, por ejemplo, una casa rodante.


Las bateras de ciclo profundo tienen un material activo ms denso yplacas ms gruesas, caractersticas que ayudan a mantener el materialactivo en la rejilla durante los repetidos ciclos de carga y descargaprofundos. Para reforzar las placas y reducir los daos por vibracin yderramamiento del material activo de la rejilla pueden usarseseparadores de vidrio. Como su nombre lo indica, la batera puededescargarse totalmente y recargarse muchas veces sin dao, mientrasque una batera estndar para vehculo/equipo pesado se arruinara muypronto en estas condiciones de "ciclo profundo".

Clasificacin de las bateras

Los factores que influyen en la capacidad de una batera (ejemplo: lacantidad de corriente que puede producir una batera) son el nmero, eltamao y el grosor de las placas, as como la calidad y la concentracindel electrolito. Las bateras usaron por muchos aos el mtodo declasificacin amperio-hora, hasta que la clasificacin de la nuevacapacidad de las bateras fue adoptado en 1971 por la Society ofAutomotive Engineers (SAE) y el Battery Council International (BCI).

Tres mtodos actuales de los valores de clasificacin de las bateras devehculo son: rendimiento de arranque en fro, rendimiento de arranquey capacidad de reserva.

Rendimiento de arranque en fro

El trabajo bsico de una batera es arrancar un motor, lo que implica unadescarga alta en amperios por un corto tiempo. Teniendo en cuenta quees ms difcil que una batera suministre energa cuando est fra y elmotor requiere mayor potencia para encender cuando est fro, laclasificacin del arranque en fro se define como:

La descarga dada en amperios que una batera nueva, completamentecargada a -18C (0F) puede suministrar continuamente por 30segundos y que permite mantener 1,2 voltios por celda.

Muchas bateras de bajo precio pueden proporcionar solamente 200amperios, mientras bateras ms poderosas pueden suministrar ms de1.000 amperios en las mismas condiciones. El rendimiento del arranqueen fro de una batera debe igualar los requerimientos de potencia quenecesita un motor para arrancar. Si un motor en condiciones de frorequiere 400 amperios para arrancar, obviamente una batera de bajoprecio que proporcione solamente 200 amperios sera inapropiada.


Rendimiento de arranque

El rendimiento de arranque a 0C (32F) es una nueva clasificacinreconocida recientemente por el BCI. El rendimiento de arranque es ladescarga dada en amperios que una batera nueva, completamentecargada, a 0C (32F) puede suministrar continuamente por 30 segundosy le permite mantener 1,2 voltios por celda.

Capacidad de reserva

La capacidad de reserva se define como la capacidad de una batera desostener una carga elctrica mnima en el caso de una avera en elsistema de carga. Esta es tambin una medida comparativa de lacapacidad de una batera para proporcionar energa a mquinas quetienen cargas elctricas residuales pequeas por largo tiempo y aun tenerla capacidad suficiente para arrancar el motor. La clasificacin de lacapacidad de reserva se define como:

Los minutos que una batera nueva, completamente cargada a 26,7C(80F) puede descargarse continuamente a 25 amperios y mantenerla tensin entre los bornes igual o mayor a 1,75 voltios por celda.

Uso y reemplazo de la batera

Asegrese de reemplazar la batera con una de al menos igual capacidada la original. Una batera ms pequea, aunque puede parecerinicialmente adecuada, fallar tarde o temprano como resultado de unciclo excesivo que reduce la vida til de la batera. Puede necesitarse unabatera ms grande que la original si se agregan al circuito elctrico delvehculo accesorios tales como una unidad de aire acondicionado.

En casos en que la carga elctrica es excesiva, puede necesitarse unalternador de salida alta. Este alternador de salida alta puede ayudar amantener cargada la batera y aumentar as la vida de servicio.


Fig. 4.1.11 Carga de la batera

Carga de la batera

Durante el uso, una batera se halla entre uno de estos dos estados:completamente cargada o completamente descargada. Cuando ustedprueba una batera y determina que necesita carga, tendr que decidirqu mtodo usa para recargarla.

Cargadores de batera

Cuando un motor est funcionando, la carga de la batera se mantienepor accin del sistema de carga. Sin embargo, ocasionalmente la cargade la batera puede disminuir y, si no se presta atencin, la batera notendr suficiente energa para arrancar el motor. Cuando la carga de labatera es baja, debe recargarse. La batera puede recargarse ya sea en elvehculo o fuera de l. Existe un nmero diferente de cargadores debatera clasificados como de corriente constante o de voltaje constante.

Cargadores de corriente constante

Un cargador de corriente constante suministra una corriente constante ouna cantidad de corriente fija a la batera. La cantidad de cargarecomendada es de 1 amperio por placa positiva por celda. Por ejemplo,si una batera tiene 5 placas positivas por celda, sta deber cargarse a 5amperios. Muchas bateras que cargan lentamente con un cargador decorriente constante requerirn entre 5 y 6 amperios.

Cargadores de voltaje constante

Un cargador de voltaje constante suministra a la batera voltaje constantedurante el perodo de carga, por ejemplo, 15 voltios para una batera de12 voltios. Este cargador podr cargar la batera a un amperaje ms omenos alto cuando la batera est baja y luego, mientras la bateraacumula carga, el amperaje tiende a desaparecer casi a cero, mientras labatera carga completamente. Los cargadores de voltaje continuo sonms comunes que los cargadores de corriente constante.


Carga de bateras convencionales

Generalmente, el tiempo es el principal factor cuando usted decide sidebe cargar la batera con carga lenta o rpida. Obviamente, para labatera es mejor la carga lenta porque usted obtiene un mayor trabajo decarga. Sin embargo, usted no siempre dispone de tiempo (de 24 a 48horas) para hacer una carga lenta a la batera y en tales casos tiene quehacer una carga rpida.

Cargadores lentos de corriente constante

Un cargador lento puede ser de corriente constante o de voltajeconstante (es ms comn el de voltaje constante). Los cargadores traenimpresa la mxima cantidad de voltaje que pueden producir. Porejemplo, un cargador de 60 voltios puede usarse en 5 bateras de 12voltios (60 voltios en total) o 10 bateras de 6 voltios (60 voltios entotal).

Los trminos carga lenta se refieren a un valor de carga de 10 amperioso menos. Cuando hay un nmero de bateras de diferentes tamaos en elcargador, promedie el valor de la carga. En algunos de los nuevoscargadores, usted no tiene que molestarse contando o promediando lasnuevas placas positivas. Estos cargadores tienen una banda amarilla,verde y roja en el indicador de valor de carga y se recomienda fijar elcontrol en la marca verde.

Para conectar un cargador de corriente constante, empiece por el cablenegro (negativo) del cargador y conctelo al borne positivo de la ltimabatera. Ahora, usando cables auxiliares en buen estado, conecte lasbateras, positivo a negativo para completar el circuito en serie.

Verifique de nuevo todas las conexiones girando ligeramente lasconexiones de los bornes. Finalmente, conecte el cargador y ajstelo alvalor correcto de carga.

El estado de la carga de una batera en carga debe revisarse con unhidrmetro dos veces al da, de ser posible. El tiempo total de carga deuna batera puede variar de acuerdo con la fuerza de la carga con que seinicia, pero despus de 48 horas las bateras deben estar cargadascompletamente. Si una batera indica que est completamente cargadaantes de 48 horas (su gravedad especfica es de 1,275 o ms), retrela delcargador.


Cargadores lentos de voltaje constante

Los cargadores de voltaje constante se usan en bateras conectadas enparalelo. El mximo nmero de bateras que puede manejar un cargadorse indica en el cargador.

El control de voltaje se ajusta a un voltaje especfico, por ejemplo, 15voltios para una batera de 12 voltios. El cargador registraautomticamente el valor de carga. El valor de carga ser alto cuando labatera descargada se conecta primero al cargador, y disminuyegradualmente cuando la batera est completamente cargada. Cuando seconectan bateras en paralelo a un cargador de voltaje constante,empiece con el polo negativo (negro) del cargador, y conecte ste alborne negativo (-) de la primera batera. Ahora, usando cables auxiliaresen buen estado, conecte las bateras negativo a negativo y positivo apositivo.

Al igual que con el cargador de corriente constante, verifique lagravedad especfica de la carga de la batera dos veces al da y retrelacuando est completamente cargada.

Cargadores rpidos

Los cargadores rpidos darn a una batera una carga alta en un cortotiempo, generalmente en no ms de una hora. Los cargadores rpidosson porttiles a diferencia de los cargadores lentos que usualmente sonde montaje de pared, o se hallan fijos en un banco de trabajo. Loscargadores porttiles rpidos pueden cargar una batera mientras est enla mquina. Generalmente, en un cargador rpido slo puede cargarseuna batera a la vez. Muchos cargadores rpidos modernos tienentambin la capacidad de hacer carga lenta de una batera.

Precauciones cuando se hace carga rpida

Siempre que se cargue una batera, especialmente con carga rpida,nunca permita que el electrolito exceda una temperatura de 51C(125F).

Observe el color del electrolito cuando se cargan bateras en formarpida. Con el tiempo, el electrolito de la batera se descolora por laformacin de sedimento. Durante una carga rpida el sedimento se agitay puede quedar atrapado entre las placas y causar un cortocircuito.Verifique con el hidrmetro el color del electrolito durante la carga y siel sedimento comienza a aparecer, disminuya el valor de carga.


Procedimiento correcto de carga de la batera

Antes de conectar bateras convencionales a un cargador, asegrese deque la superficie de la batera est limpia y tenga el nivel adecuado deelectrolito.

Todos los cargadores, lentos o rpidos, necesitan una fuente de corrientealterna de 110 voltios.

Asegrese siempre de que el cargador est desconectado antes deconectarlo a la batera.

Cuando conecte cualquier cargador observe la polaridad correcta.Asegrese siempre de conectar negativo a negativo y positivo a positivo.Muchos cargadores tienen polaridad protegida.

Verifique el ajuste de voltaje del cargador antes de conectarlo. En uncargador lento de voltaje constante ajuste el voltaje para adaptarse alnmero de voltios de las bateras en carga. En un cargador de corrienteconstante, ajuste el voltaje a 6 12 voltios, dependiendo de la batera encarga.

NOTA: Revise los procedimientos de carga de una batera en laInstruccin Especial "Procedimientos de prueba de las bateras"(SEHS7633).

Tiempo de carga

Cuando una batera est en carga lenta, revise la gravedad especfica dosveces al da para verificar si la batera ha alcanzado la carga completa.No contine la carga de la batera si la prueba indica que se haalcanzado la carga completa. Ajuste el tiempo de carga rpida a no msde una hora. Revise que la batera no est recalentada.

Siempre apague el cargador antes de desconectar la batera para evitarcualquier chispa que accidentalmente pueda encender los gasesexplosivos de hidrgeno que se forman durante la carga. Nunca cargueuna batera en un lugar donde haya algn peligro de chispa, como reasdonde se realicen trabajos de soldadura o pulimento.

Carga de las bateras libres de mantenimiento

Las bateras libres de mantenimiento se cargan utilizando equipoconvencional de carga de bateras. Los valores de carga rpida y lentaen las bateras libres de mantenimiento son ms bajas y los tiempos decarga proporcionalmente ms prolongados.


Fig. 4.1.12 Cables auxiliares de arranque

Cables auxiliares de arranque

Cuando no hay un cargador disponible, una prctica comn para arrancar unvehculo con batera muerta es usar cables auxiliares de arranque y unabatera de refuerzo. Antes de conectar los cables auxiliares de arranque,asegrese de que todos los accesorios elctricos tales como luces, radio ylimpiaparabrisas estn apagados.

Observe el voltaje de la batera cuando use cables auxiliares de arranque.Cablee una batera de 6 voltios con una segunda batera de 6 voltios, ocablee una batera de 12 voltios con una segunda batera de 12 voltios. Estoes importante, debido a que existe el peligro de formar arco (voltaico)cuando se conectan los cables auxiliares de arranque, lo que podra causaruna explosin de la batera.

En sistemas de arranque de equipos para trabajo pesado que usan 2 baterasde 12 voltios en serie para proporcionar 24 voltios para el arranque, debentomarse precauciones especiales para evitar daos en los componenteselctricos mientras usa los cables auxiliares de arranque. Revise lasrecomendaciones del Manual de Servicio antes de intentar arrancar unamquina con cables auxiliares de este tipo de batera. Usted necesitar dosjuegos de cables auxiliares de arranque y dos bateras de 12 voltios.

Identifique la polaridad correcta antes de conectar los cables auxiliares dearranque. Conecte los cables auxiliares de arranque, negativo con negativo ypositivo con positivo (ya que usted est reemplazando la fuente de energaexistente). Conecte los cables auxiliares de arranque en el siguiente orden:

1. Conecte una pinza del cable al terminal positivo de la bateramuerta

2. Conecte el otro extremo al terminal positivo de la batera derefuerzo

3. Conecte la segunda pinza al terminal negativo de la batera derefuerzo

4. Entonces, conecte el otro extremo al bloque del motor del vehculocon la batera muerta.


Cuando quite los cables auxiliares, invierta el procedimiento deconexin y mantenga las pinzas separadas hasta que hayan sidodesconectadas de la fuente de energa para prevenir formacin de arco.

Mantenimiento de la batera

La batera es el corazn del sistema elctrico. No se pueden realizarpruebas exactas en cualquier parte del sistema elctrico, a menos que labatera est funcionando de manera adecuada y completamente cargada.

Pruebas de las bateras

Se deben realizar pruebas a la batera para determinar sufuncionamiento. Las pruebas que se realizan a las bateras incluyen:

- Gravedad especfica (prueba qumica)

- Prueba de carga

Prueba de gravedad especfica en bateras convencionales

La gravedad especfica es la relacin del peso de un lquido comparadocon el peso del agua. Cuando usted realiza una prueba de gravedadespecfica de la batera, determina su estado de carga, basado en elporcentaje de cido en el agua del electrolito. La concentracin delelectrolito vara directamente con el estado de carga de cada celda. Amayor gravedad especfica, mayor capacidad de la batera para producirun potencial elctrico. Las pruebas de gravedad especfica se realizanusando un hidrmetro.


Fig. 4.1.13 Hidrmetro

Los hidrmetros se calibran para medir correctamente la gravedadespecfica de un electrolito a una temperatura de 27C (80F). Paradeterminar una lectura corregida de la gravedad especfica cuando latemperatura del electrolito es diferente a 27C (80F) se deben sumar a lalectura del hidrmetro cuatro puntos de gravedad (0,004) por cada 5,5C(10F) por encima de 27C (80F), o restar cuatro puntos de gravedad(0,004) por cada 5,5C (10 F) por debajo de 27C (80F). Estocompensa la expansin y la contraccin del electrolito por arriba o pordebajo de la norma.

La gravedad especfica de cada celda de batera debe medirse usando elhidrmetro. Si se ha agregado agua recientemente a la batera, elhidrmetro no dar una lectura muy precisa del estado de carga de labatera. Cargue la batera lo suficiente para asegurar una completa mezcladel agua y el electrolito y entonces pruebe las celdas de la batera con elhidrmetro.

La gravedad especfica de la carga completa vara en los diferentes tiposde bateras. Algunas lecturas tpicas son las siguientes:

Estado de carga Gravedad especfica

100% 1,28075% 1,25050% 1,22025% 1,1900% 1,130

El electrolito debe estar claro. Un color marrn opaco indica que elmaterial de la placa se est descomponiendo y que la batera estfallando.

Cuando la lectura de la gravedad especfica est por debajo de 1,250(despus de la correccin por temperatura), la batera puede estar encondiciones satisfactorias pero su estado de carga es bajo. Cargue labatera antes de realizar pruebas ms a fondo.


Cuando la lectura de la gravedad especfica es mayor a 1,280 (despusde las correcciones por temperatura), la batera puede estar encondiciones satisfactorias, pero por encima de la carga completa. En uso,la gravedad especfica debe volver rpidamente a su gama normal.Realice pruebas ms a fondo para determinar la condicin de la batera.

La variacin de la gravedad especfica de las celdas puede estar entre 30y 50 puntos (0,030 a 0,050). Si la variacin de las celdas excede estacantidad, se indica una condicin poco satisfactoria. Esto puede debersea un consumo desigual de electrolito en las celdas, causado por undefecto interno, cortocircuito, activacin inapropiada o deterioro por usoprolongado. Normalmente la batera debe reemplazarse. Sin embargo,una batera no puede descartarse basado nicamente en la lectura de lagravedad especfica. Deben hacerse pruebas ms a fondo.

Prueba de gravedad especfica en bateras libre de mantenimiento

Observe el estado del indicador de carga (si viene incorporado) de labatera para decidir si la batera requiere carga antes de la prueba.

Punto verde visible

Si el punto verde del indicador del estado de carga de la batera esvisible, la carga de la batera y el nivel de fluido estn dentro de lagama. En algunas ocasiones, despus de arranques prolongados, el puntoverde puede aun permanecer visible, pero la batera no tiene suficientepotencia de arranque. Si esto ocurre, cargue la batera.

Punto verde no visible

Cargue la batera de acuerdo con las especificaciones del fabricante

Indicador amarillo

En algunas ocasiones, el indicador de prueba puede volverse amarillo, locual indica un nivel bajo de electrolito. En este caso la batera no debeprobarse, o ser cargada o iniciada con cables auxiliares porque existeuna posibilidad alta de que la batera pueda explotar.


Usando un voltmetro digital, verifique el voltaje de la batera en losbornes de la batera. Si el voltaje de la batera est por debajo de 12,0voltios, cargue la batera.

Use un probador de carga de batera para quitar la carga superficial de labatera. Ajuste el probador de carga a 50% del amperaje de arranque enfro de la batera (CCA) por cinco segundos. Deje pasar cinco minutosantes de hacer la prueba.

Verifique el voltaje de la batera en los terminales de la batera. Elvoltaje debe estar sobre 12,4 V (lo cual indica al menos 75% de carga)antes de realizar una prueba de carga. Si el voltaje es menor a 12,4 V (locual indica una carga por debajo de 75%), cargue la batera y realice laprueba de nuevo.


Fig. 4.1.14 Probador de carga de la batera

Una prueba de carga es el mejor indicador del estado de la batera. Si elestado de carga es de 75% o mayor, se le puede hacer una prueba decarga (prueba de capacidad) a la batera. Sin embargo, si el estado decarga es menor a 75%, se debe cargar la batera.

Procedimientos tpicos de prueba de carga:

1. Conecte los cables del ampermetro y del voltmetro del probador alborne correspondiente de la batera. La perilla de control de cargadebe estar en posicin desconectada.

2. Gire la perilla de control a la derecha hasta que la lectura delampermetro sea la mitad del valor de arranque en fro de la batera oel especificado por el fabricante de la batera.

3. Mantenga la carga por 15 segundos; entonces, anote la lectura delvoltmetro y gire la perilla de control a la posicin desconectada.

Si la lectura del voltmetro est dentro de la franja verde, 9,6 V para unabatera de 12 voltios, 4,8 V en una batera de 6 V, o es mayor, la bateratiene buena capacidad de salida. No obstante, aunque la batera debapasar la prueba de carga, sta puede requerir aun alguna carga paralograr el tope de rendimiento.

Cuando una batera est fra, tiene una capacidad de descarga ms baja.Si una batera fra falla la prueba de capacidad, permita que alcance27C (80F) y haga la prueba nuevamente.

Prueba de voltaje de circuito abierto

La prueba de voltaje de circuito abierto puede usarse en bateras libresde mantenimiento para indicar el estado de carga si la batera no tiene unindicador de estado de carga. Para realizar esta prueba, la batera nodebe haber sido descargada totalmente o cargada recientemente.


Objetivo de la prctica: Dados una batera de plomo-cido y un hidrmetro, determinar la condicinde la batera realizando la prueba de gravedad especfica.

Herramientas:1. HProbador de batera 1U7297 (Hidrmetro)2. Toallas de papel

Indicaciones: Tome las lecturas de cada celda y regstrelas abajo. Anote la temperatura delelectrolito. La mayora de los hidrmetros tienen una escala corregida de temperaturas.

Nota: Siempre tenga a mano una toalla de papel para sostener el extremo del hidrmetro cuandolo saque de la celda luego de la medicin. Una toalla de papel es mejor que un trapo, ya que eltrapo podra emplearse en otras cosas o ser colocado en el bolsillo, donde el cido rpidamentepuede corroer la tela. Las toallas de papel pueden desecharse. Sea muy cuidadoso y no permitaque salpique cido a su piel, o aun peor, en sus ojos. En caso de caer cido a sus ojos, mantengaabiertos los prpados y lave con abundante agua por no menos de 15 minutos.

Prueba de gravedad especfica

Celda 1: _________

Celda 2: _________

Celda 3: _________

Celda 4: _________

Celda 5: _________

Celda 6: _________

Examine el color del electrolito. Este debe ser transparente. Un color marrn o similar indica que elmaterial de la placa se est descomponiendo y que la batera est fallando.

Qu debe hacerse si la lectura de la gravedad especfica es menor a 1,225?___________________Indicaciones: Cargue la batera y vuelva a tomar la gravedad especfica.

Qu debe hacerse si hay una diferencia de ms de 0,050 unidades de gravedad entre cualquiera de lasceldas?_________________________________________________________

Explique brevemente los resultados y dificultades encontrados al realizar la prueba.__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________

_____________________________________________________________.

Unidad 4 - 1 - Fundamentos de los Sistemas ElctricosCopia del Estudiante: Prctica de Taller 4.1.1

Copi

a de

l Est

udia

nte:

Pr

ctic

a de

Tal

ler 4

.1.1

Nombre ________________________________MEDICIN DE LA GRAVEDAD ESPECFICA

PRCTICA DE TALLER 4.1.1

Objetivo de la prctica: Dados una batera, un multmetro digital, un ampermetro de insercin y unprobador de carga de la batera, determinar la condicin de la batera realizando la prueba de carga.

Herramientas:

1. Probador de carga de la batera No. de pieza 4C4911 o su equivalente2. Ampermetro de insercin No. de pieza 8T0900 o su equivalente3. Multmetro digital No. de pieza 9U7330 o su equivalente2. Prueba de carga de la batera (SEHS9249)

Indicaciones: Siguiendo los pasos de la Instruccin Especial realice la prueba de carga y registrelos resultados abajo

1. Determine el estado de la carga de la batera realizando la prueba de voltaje al circuito abierto.Medicin de voltaje (antes de quitar la carga superficial):______________ voltios. Medicin de voltaje (despus de quitar la carga superficial): ____________ voltios

2. Conecte el probador de carga 4C4911. La perilla de control de carga debe estar en la posicin DESCONECTADA.

3. Determine la especificacin de Amperaje de Arranque en Fro (CCA) de la batera, usando elmanual de referencia apropiado. La especificacin de Amperaje de Arranque en Fro (CCA) esde__________amperios

4. Gire la perilla de control a la derecha hasta que la lectura del ampermetro sea la mitad del valorde la especificacin del Amperaje de Arranque en Fro (CCA) de la batera.

5. Mantenga la carga por 15 segundos; luego, anote la lectura del voltmetro y gire la perilla decontrol de nuevo a la posicin DESCONECTADA. Medicin de voltaje: __________ voltios

6. Qu accin debe tomarse si la medicin del primer voltaje del paso 1 es menor a 12,0 voltios?_____________________________________________________

7. Qu accin debe tomarse si la medicin del voltaje del paso 5 es menor a 9,6 voltios? _______________________________________________________

Unidad 4 - 1 - Fundamentos de los Sistemas ElctricosCopia del Estudiante Prctica de Taller 4.1.2

Copi

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Tal

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.1.2

Nombre ________________________________PRUEBA DE CARGA DE LA BATERA

PRCTICA DE TALLER 4.1.2

Manual de Sistemas Electricos Para Maquinaria Pesada

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