Las baterías de arranque proporcionan la corriente de arranque vital para los motores utilizados en sistemas de generador y bombas contra incendios, así como otras aplicaciones críticas y la seguridad. Es posible que también tengan que soportar algunas cargas previas al arranque, como calentadores o bombas de aceite lubricante.

En algunos casos, el sistema de baterías se activa diariamente, por ejemplo, para arrancar motores de generadores que soportan redes poco fiables en el mundo en desarrollo. Sin embargo, en otras aplicaciones, solo se pueden activar una o dos veces al año, como cuando se arrancan generadores de respaldo que mantienen la continuidad del suministro para un hospital o proceso industrial, si se interrumpe la fuente principal de energía. La batería debe realizar su función sin fallos siempre que se requiera para cualquier aplicación.

Los requisitos de estos sistemas críticos son mucho más estrictos y van más allá del simple arranque de un motor en un vehículo. Dadas las posibles consecuencias de un fallo, tanto en términos de pérdidas financieras como de pérdida de vidas, es sorprendente el poco énfasis que se pone al elegir la bateríacorrecta para determinadas aplicaciones. Saft ha abordado el desafío inicial con la gama de baterías especializada SPH desarrollada para garantizar un arranque siempre fiable.

Arranque fácil del motor generador de respaldo con potentes baterías de níquel

Las baterías de tecnología de níquel ofrecen ventajas específicas de rendimiento y ­fiabilidad para aplicaciones de arranque de motores de misión crítica, si se compara con las baterías de plomo-ácido. Han alcanzado otro nivel en el diseño SPH de Saft que garantiza una alta ­fiabilidad, para amplio rango de temperaturas de trabajo altas o bajas, y una vida útil de más de 20 años.

Nuevos desafíos para arrancar el motor

En general, los motores que accionan generadores y bombas contra incendios son motores diésel, pero algunos funcionan también con gas. Tiene unas dimensiones que pueden llegar hasta 11.000 cc, como enormes grupos electrógenos V-20, y están diseñados para ofrecer una alta fiabilidad y una larga vida útil. El cambio más fundamental en los grupos electrógenos en los últimos 15 años ha sido un rápido aumento de la potencia. Desde el año 2000, los grupos electrógenos han crecido en tamaño de 2 a 4 MW, con poco espacio adicional asignado a las baterías de arranque.

El ciclo de arranque

El ciclo de arranque de un motor está formado por tres secciones distintas: consulte la Figura 1. La primera parte del ciclo es el esfuerzo inicial para romper la inercia de parada. Esta rotura (o irrupción) es la parte más crítica del ciclo, ya que requiere la corriente de descarga más alta, y caída de tensión al nivel más bajo de la batería. La corriente en esta etapa puede variar desde apenas unos cientos de amperios para un motor pequeño, hasta más de 6,000 A para los motores más grandes durante el primer segundo.

Una vez rota la inercia, el motor pasa a un ciclo de arranque o giro donde está girando, aunque aún no ha comenzado. Durante este ciclo de arranque, la corriente y la velocidad del motor permanecen relativamente constantes.

Finalmente, comienza la ignición, la corriente cae rápidamente, y la tensión aumenta a medida que la batería se recupera .Las baterías de arranque deben tener suficiente energía como para lograr la ruptura de inercia y mantener el umbral de velocidad recomendado por el fabricante, durante todo el período de arranque.

Los períodos de arranque típicos oscilan entre 30 segundos y cuatro minutos, y se deben mantener a la temperatura mínima prescrita en el sitio. La corriente requerida de la batería y el tamaño de la batería dependen de muchos factores, además del tamaño del motor con el que se está trabajando. Estos incluyen el número de motores de arranque que se utilizan (generalmente de 1 a 3), la viscosidad del aceite utilizado, la temperatura de la batería y la cantidad de ciclos repetidos necesarios antes de que arranque el motor. Para aplicaciones muy grandes, se pueden conectar múltiples cadenas de batería en paralelo.

Hay una serie de normas internacionales que especifican el número y la duración de los intentos de arranque que la batería debe ser capaz de alcanzar, y la temperatura a la que se debería lograr.

Tipos de baterías de arranque

Hay dos tipos principales de baterías de arranque disponibles, de níquel y de plomo. Las baterías de plomo-ácido para aplicaciones de arranque, son las que mayoritariamente usan los fabricantes de grupos electrógenos debido a su bajo precio de compra. Sin embargo, son la causa principal de fallo de los generadores de respaldo.

Una batería de automóvil/camión presenta una construcción de placa delgada pegada, concebida para proporcionar corrientes altas de arranque, a un coste mínimo. Está diseñada para condiciones de parada/arranque de vehículos con una esperanza de vida de 2-4 años, en condiciones no críticas. Estas baterías no se han concebido para estar en standby durante largos períodos en carga de flotación. No pueden mantener una carga durante más de un mes y si no es necesario el uso de un cargador externo, el sistema debe funcionar constantemente para garantizar que la batería se mantiene cargada, una rutina que implica un coste alto.

Si elegimos una batería de plomo-ácido, la única opción práctica para aplicaciones de arranque es a través de una batería de automóvil/camión. Las baterías de plomo-ácido de mayor calidad utilizadas en aplicaciones industriales de respaldo tienen más fiabilidad, y una vida útil más larga, pero sus placas son másgruesas y, con un rendimiento mucho menor, no son adecuadas para aplicaciones de arranque. Por lo tanto, la elección para el arranque del motor sigue siendo entre níquel y las baterías de plomo para automóviles/camiones.

Tecnología de níquel para una fiabilidad completa

• No hay fallos por 'muerte súbita' - incluso una batería de plomo bien mantenida puede fallar y quedarse en circuito abierto de forma inesperada y catastrófica en mitad de un arranque, mientras que las baterías de níquel se degrada lenta y progresivamente sin que exista la posibilidad del efecto demuerte súbita.

 No hay reemplazos de batería frecuentes - la vida útil de las baterías de níquel es mucho más larga que la de las baterías de camiones, incluso la batería de plomo-ácido de mejor calidad requiere reemplazo después de 10 años a 25°C, mientras que una batería de níquel dura más de 20 años. Las baterías deplomo-ácido también son muy sensibles a la temperatura, y un aumento relativamente pequeño de la temperatura ambiente, reduce su vida útil a menos de 5 años, mientras que las baterías de níquel se ven mucho menos afectadas por las altas

• Las baterías de arranque de motor deben proporcionar corrientes muy altas de forma ­fiable y las baterías de níquel no solo tienen un alto rendimiento, sino que además son mucho más ­fiables que el plomo.
• Las baterías de níquel tienen la capacidad de funcionar en un rango de temperatura muy amplio, con un rendimiento de descarga a baja temperatura particularmente bueno. A –20 ° C todavía proporcionan más del 90 por ciento de su capacidad nominal, donde las baterías de plomo se ven muy afectadas por bajas temperaturas, y su rendimiento cae drásticamente por debajo de 0°C.

Cuando se considera el coste de los reemplazos repetidos y fallos inesperados, las baterías de níquel son la opción más rentable para arrancar el motor.

Saft SPH ofrece alta potencia con un diseño compacto

Saft ha combinado todas las ventajas de la tecnología de níquel en la gama SPH, diseñada específicamente para tareas de arranque de motor. Una ventaja particular del diseño SPH, es que ofrece una potencia de arranque extra alta para una capacidad de carga Ah menor. Esto resulta de vital importancia cuando los grupos electrógenos cada vez son de mayor tamaño, sin que aumente el espacio disponible para la batería de arranque.

Figura 3: Las baterías de níquel (Saft SPH en este caso), ofrecen una vida útil más larga que el plomo-ácido, especialmente si funcionan a temperaturas más altas.

El diseño SPH proporciona el doble de potencia de arranque para la misma capacidad Ah si se compara con una batería de plomo-ácido, y ofrece corrientes muy altas, hasta 20 veces la capacidad nominal de la batería. Esto permite crear una batería que cumpla con la obligación de arrancar a menor capacidad y coste, ofreciendo diversas ventajas sobre el plomo-ácido. Además, el diseño del electrodo negativo PBE compacto y positivo sinterizado SPH, permite que la batería mantenga altos niveles de rendimiento durante toda su vida útil, incluso cuando está parcialmente descargada.

No hay limitación para la cantidad de baterías SPH que se pueden configurar en paralelo, por lo que se pueden usar para arrancar, incluso los motores más grandes.

Las baterías SPH son un reemplazo directo para las baterías de plomo-ácido: pueden usar el mismo sistema de carga. Y dado que pueden funcionar bien con una capacidad menor, serán más pequeñas que las baterías a las que sustituyen, por lo que el espacio, generalmente, no es un problema. La única consideración, es que las diferentes medidas pueden requerir una alteración de la caja de la batería.

SPH garantiza un arranque fiable

Saft tiene una larga trayectoria en el desarrollo de baterías de níquel para aplicaciones de arranque basadas en tecnología sinterizada/PBE que ofrece un mantenimiento bajo, y una vida útil larga dentro de un espacio reducido y liviano. Este enfoque se perfecciona en la gama SPH de Saft, que ha establecido un historial inigualable para aplicaciones de arranque gracias a la extensa experiencia en instalaciones efectuadas por todo el mundo.

Las baterías SPH se han desarrollado para brindar fiabilidad en todas las condiciones. Pueden funcionar normalmente en un rango de temperaturas de -20 °C a + 50 °C, y pueden soportar extremos de -50 °C a + 70 °C durante períodos cortos. También pueden permanecer almacenados durante muchos años, antes de la puesta en servicio, sin afectar el rendimiento posterior.

Además, debido a la fiabilidad general de las fuentes de alimentación de red, a menudo se descuida el mantenimiento de las baterías del generador. Cuando se instalan a temperatura ambiente, las baterías SPH casi no requieren mantenimiento durante los primeros 10 años, a la vez que se aseguran de que, cuando sea necesario, entreguen la potencia que garantiza el arranque del generador. Esto puede ser una consideración crítica para plantas en áreas remotas, especialmente en un mundo en desarrollo, donde los costes de transporte pueden hacer que el mantenimiento sea un ejercicio costoso. Si es preciso, el mantenimiento de SPH comprende una recarga única en la vida con agua destilada. Esto contrasta con las baterías de plomo-ácido que requieren inspecciones de mantenimiento frecuentes, para garantizar que funcionan correctamente. El diseño SPH ofrece una vida útil de más de 20 años, dependiendo de la aplicación específica. Esto equivale aproximadamente a 5 veces la vida útil de una batería de arranque de plomo-ácido.

La gama de baterías SPH ofrece la máxima capacidad de arranque durante toda su vida útil. Incluso cuando la batería no está completamente cargada, la seguridad de que arranque es casi del 100 por cien. Esto hace que SPH sea ideal para secuencias de arranque extendidas, donde el motor puede necesitar para arrancar hasta 240 segundos. Después de una secuencia de inicio, SPH ofrece una recarga rápida de hasta un 85 por ciento de capacidad, dependiendo de la corriente de recarga disponible.

Por lo tanto, en la mayoría de los casos, el motor arrancará en cuestión de segundos, y la batería se habrá recargado en solo unos minutos.

SPH ofrece 5 veces la vida útil de las baterías de plomo-ácido

La corrosión que tiene lugar en una batería de plomo-ácido puede provocar fallos repentinos, o la muerte súbita. En las baterías SPH no hay riesgo de corrosión, ni se pueden formar gases corrosivos, por lo tanto, no fallarán en circuito abierto. Todas las partes que soportan carga, como los terminales de conexión y la estructura de la placa, están hechas de acero, mientras que la carcasa de las celdas, los separadores y las rejillas de ventilación están hechas depolipropileno. El electrolito alcalino no reacciona con los componentes de acero y solo actúa como medio para la transferencia de iones.

SPH tiene un gran depósito de electrolitos que, junto con su construcción robusta, le da a la batería su capacidad de funcionar incluso en condiciones extremas. No envejecerá prematuramente, y brindará un servicio fiable durante 20 años o más

SPH no genera gases corrosivos

La corrosión que tiene lugar en una batería de plomo-ácido puede provocar fallos repentinos, o la muerte súbita. En las baterías SPH no hay riesgo de corrosión, ni se pueden formar gases corrosivos, por lo tanto, no fallarán en circuito abierto. Todas las partes que soportan carga, como los terminales de conexión y la estructura de la placa, están hechas de acero, mientras que la carcasa de las celdas, los separadores y las rejillas de ventilación están hechas depolipropileno. El electrolito alcalino no reacciona con los componentes de acero y solo actúa como medio para la transferencia de iones.

SPH tiene un gran depósito de electrolitos que, junto con su construcción robusta, le da a la batería su capacidad de funcionar incluso en condiciones extremas. No envejecerá prematuramente, y brindará un servicio fiable durante 20 años o más.

SPH fácil de calcular

Los cálculos de tamaño de SPH se pueden hacer rápidamente con BaSics, el software de cálculo de batería fácil de usar de Saft.

Después de ingresar los criterios de rendimiento, BaSics establece la corriente de arranque/tamaño de la batería para la aplicación específica­ca de arranque del motor. La alta capacidad de corriente de SPH, a menudo significaca que una batería de menor capacidad es adecuada, lo que da un coste total más bajo.

SPH para un coste total de propiedad (TCO) óptimo

Saft ha desarrollado la gama SPH para garantizar un coste total de propiedad (TCO) óptimo. Si bien su coste inicial es superior al de una batería de plomo-ácido, para las aplicaciones de arranque de motor, el SPH la supera cuando no se aceptan fallos, se exige una larga vida de instalación, o si existe el riesgo de un mantenimiento poco fiable de la batería.

Sobre el autor:

Mikael Greis es gerente del producto de níquel cadmio de Saft para los mercados industriales. Él es experto en la división de Standby Iindustrial de Saft.