Mantenimiento del sistema de carga con alternador. TMVG0209

Bibliografía

Capítulo 1

Acumuladores para automóviles

1. Introducción

La aplicación de la tecnología eléctrica a la automoción ofrece unas posibilidades inmensas. Su utilidad va desde el arranque del motor de explosión, aplicando una serie de pequeñas chispas para la inflamación de la mezcla que se encuentra comprimida en una cámara estanca, hasta la alimentación del motor de arranque que proporciona los primeros giros del motor térmico, pasando por el suministro de todos los sistemas de iluminación del vehículo, tanto interiores como exteriores. También es la responsable del funcionamiento de todos los dispositivos eléctricos/electrónicos que mejoran la seguridad y el confort de los automóviles.

Para al buen funcionamiento de todos estos elementos será necesario el suministro de forma constante y eficiente de una corriente eléctrica. Esta deberá ser convenientemente distribuida a todos los dispositivos a través de un complejo circuito eléctrico.

El elemento encargado del suministro de esta corriente será la batería. Este dispositivo es la pieza clave para el buen funcionamiento de todos los sistemas eléctricos presentes en un automóvil, y será el objeto de estudio de este capítulo, donde se describirá de forma detallada los distintos tipos de acumuladores, las partes que los constituyen, así como sus características eléctricas.

Pero antes de desarrollar esta parte se repasarán una serie de conceptos que son muy útiles para entender mejor el funcionamiento de las baterías de acumuladores.

2. Disoluciones y electrólitos

Para conocer mejor el funcionamiento de una batería de acumuladores y saber por qué este dispositivo es capaz de suministrar energía a cualquier sistema eléctrico, hay que tener claros los conceptos básicos de disoluciones y electrólitos.

Ambos darán la clave de cómo la interrelación de ciertos elementos químicos pueden tener como consecuencia la creación de energía eléctrica.

2.1. Disoluciones

Una disolución es un compuesto formado por varios elementos que no interaccionan entre sí. Por norma general, uno de esos elementos será un sólido que se encuentra disuelto en un líquido.

Para poder alterar el comportamiento de estos elementos químicos y hacer que reaccionen entre sí será necesario aplicar una corriente eléctrica. Aquellas disoluciones que facilitan el paso de corriente eléctrica a través de ellas son llamadas conductoras.

Disolución

Importante

Las disoluciones conductoras facilitan el paso de corriente eléctrica a través de ellas y se pueden considerar en sí mismas como electrólitos.

2.2. Electrólitos

Un electrólito es toda sustancia, compuesta por iones libres, que permite el paso sin problema de corriente eléctrica a través de ella. Por ello, las disoluciones conductoras se pueden considerar en sí mismas como electrólitos.

En el caso de la automoción, el electrólito es uno de los componentes indispensables de los que están constituidas las baterías para automóviles. El electrólito utilizado en baterías para automóviles es el agua acidulada (agua destilada + ácido sulfúrico puro). Se usa como medio conductor entre las placas en las que están divididos los acumuladores.

3. La electrólisis

Se llama electrólisis al proceso por el cual se separan los elementos de los que está constituido un compuesto químico mediante la aplicación de una descarga eléctrica.

Sabía que...

William Nicholson descubrió la electrólisis de manera fortuita mientras investigaba el funcionamiento de las baterías a principios del siglo XIX.

3.1. Definición

Como se ha dicho anteriormente, al aplicar una corriente eléctrica a un compuesto se obtendrá la disociación de dicho compuesto en los distintos elementos que lo constituyen. La consecuencia directa de la descomposición de un compuesto en varios elementos mediante electrólisis será la aparición de iones.

La electrólisis es de suma importancia para la automoción, ya que en ella se basa el funcionamiento de las baterías o pilas, aplicando este proceso químico al electrólito que contiene el acumulador.

Recuerde

Un ión es una especie química cargada eléctricamente, pudiendo esta ser positiva o negativa, llamados cationes (atraídos por los cátodos) y aniones (atraídos por los ánodos), respectivamente. En los aniones se encuentran más electrones que protones; mientras que los cationes se caracterizan por haber perdido electrones.

3.2. Ejemplo de reacción de electrólisis

Durante el proceso de electrólisis se sumergen dos placas metálicas en una cuba que previamente se habrá llenado con alguna disolución.

Más tarde, estas placas se conectarán a una batería eléctrica. Si se cierra el circuito presionando un interruptor, pasará corriente a través del electrólito, que se descompondrá en iones y estos reaccionarán químicamente con las placas.

Los aniones pasarán al ánodo o placa (+) mientras que los cationes se dirigirán hacia el cátodo o placa (-). Durante todo el proceso de electrólisis se liberarán diferentes gases, que dependerán del tipo de disolución empleada.

Actividades

1. Buscar ejemplos en la vida diaria donde se haga uso de disoluciones.

2. Realizar un montaje como el que se describe a continuación.

El ejemplo más comúnmente utilizado con fines didácticos es el de la electrólisis del agua, ya que es el más fácil de implementar debido a la facilidad con que se pueden adquirir los materiales para su realización.

Este proceso consiste en la descomposición del agua (H20) en oxígeno e hidrógeno (gases), mediante una corriente eléctrica suministrada por una fuente de poder conectada a unas placas (ánodo y cátodo), que a su vez están sumergidas en el agua.

El hidrógeno (H2) migrará hacia el cátodo (-), mientras que el oxígeno (O2) migrará hacia el ánodo (+).

La electrólisis del agua pura es industrialmente inviable, ya que la disociación de este líquido requeriría una gran cantidad de energía y por lo tanto es cara.

En la siguiente imagen se observa un ejemplo a seguir de cómo debería ser el montaje práctico.

Electrólisis del agua

4. Batería de acumuladores

Una vez aclarados estos términos químicos básicos se puede pasar ya a la definición y a la descripción funcional de una batería de acumuladores genérica.

4.1. Finalidad de la batería

La batería es un dispositivo acumulador de energía que sirve de ayuda en el momento en el que se quiere arrancar un vehículo, proporcionando una corriente fiable y constante a todos los dispositivos responsables de poner en marcha al automóvil.

Ejemplo de batería de acumuladores

4.2. Funcionamiento de la batería

Estos dispositivos están constituidos por una serie de elementos químicos que al transformarse y combinarse entre sí, debido a la aplicación de una corriente eléctrica, darán lugar a la carga de dicho acumulador (electrólisis). Dicha corriente que permite la carga de la batería es generada por el alternador del automóvil.

Importante

El funcionamiento de las baterías de acumuladores se basa en el proceso de electrólisis.

Este proceso de carga puede darse en sentido inverso cuando los elementos que constituyen el acumulador vuelven a su estado original. Es decir, la batería produce energía eléctrica que será aprovechada posteriormente para alimentar cualquier sistema eléctrico del vehículo. Mientras se mantiene el suministro de electricidad a cualquier circuito del automóvil, se produce lo que se llama proceso de descarga de la batería.

4.3. Batería acumulador

Las pilas o baterías son dispositivos que convierten la energía química en energía eléctrica. En teoría, podrán producir electricidad de forma indefinida, siempre y cuando los componentes que las constituyen no se degraden con el paso del tiempo o bien debido al mal uso.

Por tanto, es el principal almacenador y suministrador de corriente en un vehículo, ya que los generadores no son capaces de suplir las necesidades de los modernos sistemas eléctricos de los automóviles actuales cuando el motor térmico está apagado o funcionando a bajas revoluciones.

Aunque se puede encontrar en el mercado multitud de tipos de baterías, cabe destacar que los acumuladores comúnmente utilizados en automoción son las baterías de acumuladores de plomo-ácido.

Sabía que...

En 1859, Gaston Planté inventó la batería de plomo-ácido, la primera que pudo recargarse haciendo pasar una corriente en sentido inverso a través de ella.

Actividades

3. En el mercado hay varios tipos de baterías de acumuladores. Buscar información y hacer un breve resumen de las ventajas y desventajas de cada una de ellas y sus aplicaciones.

4. En este apartado se ha hecho mención al alternador como elemento que interviene en el proceso de carga de las baterías. Un ingenio de uso cotidiano que se asemeja constructiva y funcionalmente a un alternador es una dinamo para generar luz en una bicicleta. Informarse acerca del