Qué es una batería para carro y para qué sirve

El componente fundamental de cualquier carro, ya sea un moderno eléctrico, un híbrido eficiente o un tradicional carro a gasolina, es la batería. En esta nota explicaremos el mundo de las baterías de carro, su función principal, las diferencias cruciales que existen entre las que alimentan a los distintos tipos de vehículos que circulan en la actualidad y un aspecto crucial que completa el panorama: el mantenimiento y la vida útil de estas fuentes de energía.

La batería de un carro es, en términos sencillos, un dispositivo electroquímico que almacena energía en forma química y la libera en forma eléctrica cuando se le requiere. Su función principal es proveer la energía necesaria para el arranque del motor. 

Al girar la llave de encendido, la batería suministra corriente eléctrica al motor de arranque, que a su vez pone en marcha el motor de combustión interna, en el caso de vehículos a gasolina e híbridos. Una vez que el motor está en marcha, el alternador se encarga de recargar la batería y de suministrar energía a los sistemas eléctricos del vehículo. Además de arrancar el motor, la batería alimenta otros componentes cuando el motor está apagado, como las luces, la radio y el sistema de alarma.

Para entender mejor su funcionamiento, podemos desglosar los componentes principales de una batería típica de plomo-ácido, la más común en vehículos a gasolina:

Placas positivas y negativas: están hechas de plomo y dióxido de plomo, respectivamente. Estas placas están sumergidas en el electrolito y son las responsables de las reacciones químicas que generan la electricidad.

Electrolito: Es una solución de ácido sulfúrico y agua que actúa como conductor, permitiendo el flujo de iones entre las placas y facilitando la reacción química.

Separadores: Estos componentes, generalmente hechos de material poroso, mantienen separadas las placas positivas y negativas para evitar cortocircuitos, al tiempo que permiten el paso del electrolito.

Caja o carcasa: contiene todos los componentes internos y está hecha de un material resistente al ácido, como polipropileno.

Terminales: son los puntos de conexión de la batería al sistema eléctrico del vehículo. El terminal positivo suele estar marcado con un "+" y el negativo con un "-".

El proceso químico que ocurre dentro de la batería se basa en la conversión de energía química en energía eléctrica. Cuando la batería se descarga, el plomo de las placas negativas reacciona con el ácido sulfúrico del electrolito, liberando electrones y formando sulfato de plomo. En las placas positivas, el dióxido de plomo también reacciona con el ácido sulfúrico, formando sulfato de plomo y agua, mientras se aceptan electrones. 

Este flujo de electrones desde las placas negativas a las positivas crea la corriente eléctrica. Durante la recarga, este proceso se invierte gracias a la corriente suministrada por el alternador, regenerando los materiales activos y restaurando la carga de la batería.

Si bien todas las baterías de carro comparten la función básica de almacenar y suministrar energía, existen diferencias significativas entre las baterías que se utilizan en vehículos eléctricos, híbridos y a gasolina. Estas diferencias se manifiestan en su capacidad, composición química, tamaño y función dentro del sistema del vehículo.

Baterías de carros a gas: los vehículos con motor de combustión interna tradicional suelen emplear baterías de plomo-ácido. Estas baterías son relativamente económicas, confiables y capaces de entregar una alta corriente de arranque. 

Su función se limita, principalmente, al arranque del motor y a la alimentación de los sistemas eléctricos cuando el motor está apagado. Como se ha mencionado, están compuestas de placas de plomo y dióxido de plomo sumergidas en un electrolito de ácido sulfúrico. Su capacidad se mide en amperios-hora (Ah) y corriente de arranque en frío (CCA), que indica la capacidad de la batería para arrancar el motor en temperaturas bajas. La capacidad típica de estas baterías está entre 40 y 80 Ah.

Baterías de carros híbridos: los carros híbridos utilizan una combinación de un motor de combustión interna y un motor eléctrico. Por lo tanto, cuentan con dos tipos de baterías. Primero, poseen una batería de plomo-ácido similar a la de los carros a gas para el arranque del motor de combustión. Segundo, tienen un paquete de baterías de alto voltaje, generalmente de iones de litio o de níquel-metal hidruro, que alimenta el motor eléctrico y permite el funcionamiento en modo eléctrico a bajas velocidades. 

Estas baterías se recargan mediante el frenado regenerativo y el motor de combustión. Las baterías de níquel-metal hidruro (NiMH) fueron la primera opción en los híbridos, pero están siendo reemplazadas gradualmente por las de iones de litio.  

Las baterías de iones de litio son más ligeras, tienen una mayor densidad energética y una vida útil más prolongada. La capacidad de estas baterías se mide en kilovatios-hora (kWh) y suele estar entre 1 y 2 kWh.

Baterías de carros eléctricos: los vehículos totalmente eléctricos dependen exclusivamente de un paquete de baterías de alto voltaje para su propulsión. Estas baterías casi siempre son de iones de litio y son mucho más grandes y tienen una capacidad significativamente mayor que las de los vehículos híbridos o a gas. 

Esto se debe a que deben almacenar suficiente energía para propulsar el vehículo a distancias considerables. La tecnología de iones de litio ofrece una alta densidad energética, un peso relativamente bajo y una vida útil prolongada. Se recargan mediante una conexión a la red eléctrica. Dentro de las baterías de iones de litio, existen diferentes químicas, como el óxido de cobalto de litio (LCO), el óxido de manganeso de litio (LMO), el fosfato de hierro de litio (LFP) y el óxido de cobalto de aluminio de níquel de litio (NCA), cada una con sus propias ventajas y desventajas en términos de costo, seguridad, rendimiento y vida útil. 

La capacidad de estas baterías se mide también en kilovatios-hora (kWh), pero en este caso, la capacidad es mucho mayor, oscilando entre 20 y 100 kWh o incluso más, dependiendo del modelo y la autonomía del vehículo.

Un aspecto fundamental que no podemos pasar por alto es el mantenimiento y la duración de las baterías de carro.  La vida útil y el rendimiento de una batería dependen de varios factores, incluyendo el tipo de batería, las condiciones de uso, el clima y, crucialmente, el mantenimiento que se le dé.

Baterías de Plomo-Ácido (carros a gas): las baterías de plomo-ácido requieren un mantenimiento mínimo pero es importante verificar periódicamente el nivel del electrolito (en las baterías que lo permiten) y rellenarlo con agua destilada si es necesario. 

También se deben limpiar los terminales para evitar la corrosión, que puede afectar la conexión eléctrica. En condiciones normales, una batería de plomo-ácido puede durar entre 3 y 5 años. Sin embargo, el clima extremo, tanto frío como caliente, puede acortar su vida útil.

Baterías de híbridos (NiMH y Iones de Litio): las baterías de alto voltaje de los vehículos híbridos generalmente no requieren mantenimiento por parte del usuario. 

Están selladas y diseñadas para durar la vida útil del vehículo o al menos entre 8 y 10 años o entre 150,000 y 200,000 kilómetros. Sin embargo, el sistema de gestión de la batería (BMS) monitorea constantemente su estado y rendimiento. Un mantenimiento inadecuado del sistema de refrigeración de la batería, que suele ser líquido, podría afectar su rendimiento.

Baterías de iones de litio (carros eléctricos): al igual que las baterías de los híbridos, las baterías de los vehículos eléctricos tampoco requieren mantenimiento por parte del usuario. La vida útil de estas baterías es un factor crucial y está influenciada por la forma en que se cargan y descargan. 

Los fabricantes suelen garantizar estas baterías por un período similar al de los híbridos, entre 8 y 10 años o entre 150,000 y 200,000 kilómetros. Sin embargo, la degradación gradual de la capacidad es inevitable con el tiempo y el uso. La carga rápida frecuente y la descarga completa pueden acelerar esta degradación. 

Para prolongar la vida útil, se recomienda mantener el nivel de carga entre el 20% y el 80% en la medida de lo posible y evitar la exposición a temperaturas extremas.

La batería es un componente esencial en cualquier tipo de vehículo aunque su función general de almacenar y suministrar energía es la misma, las diferencias en la tecnología, capacidad y función entre las baterías de carros eléctricos, híbridos y a gasolina son notables. 

Estas diferencias reflejan la evolución de la industria automotriz y el creciente protagonismo de la electrificación en la búsqueda de una movilidad más sostenible. 

Además, el correcto mantenimiento y cuidado de la batería, independientemente del tipo de vehículo, es crucial para garantizar su rendimiento óptimo y prolongar su vida útil. Comprender estas diferencias y adoptar buenos hábitos de uso y mantenimiento es clave para cualquier entusiasta de la mecánica y para cualquier conductor consciente del funcionamiento y cuidado de su vehículo. 

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