Cómo Medir la Resistencia Interna de las Baterías: Métodos e Implicaciones | ES
La resistencia interna es un parámetro crucial al evaluar la salud de una batería, especialmente porque una lectura alta sugiere el final de su vida útil, especialmente en sistemas basados en níquel. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la medición de resistencia no es el único indicador de rendimiento. En el caso de las baterías de plomo-ácido, puede haber variaciones del 5 al 10 por ciento entre lotes, especialmente en unidades estacionarias. Por lo tanto, el uso más efectivo de la medición de resistencia es realizar un seguimiento de los cambios dentro de una batería específica desde su instalación hasta su retiro.
Resistencia Interna y Salud de la Batería
Contrariamente a una idea equivocada común, la resistencia interna no está directamente relacionada con la capacidad de una batería. Las baterías modernas de plomo-ácido y de iones de litio muestran una resistencia relativamente estable a lo largo de su vida útil. Los aditivos mejorados del electrolito han minimizado la corrosión interna, también conocida como reacciones parásitas en el electrolito y electrodos.
Es crucial entender que las mediciones de resistencia no ofrecen información sobre la salud general de una batería, ya que la resistencia a menudo permanece constante con el uso y el envejecimiento.
Entendiendo la Impedancia
Antes de explorar los diferentes métodos para medir la resistencia interna de una batería, es esencial diferenciar entre resistencia pura (R) e impedancia (Z). Mientras que R representa la resistencia pura, Z incluye elementos reactivos como bobinas y condensadores. Ambas se miden en ohmios (Ω), una unidad establecida por el físico alemán Georg Simon Ohm.
La mayoría de las cargas eléctricas tienen componentes reactivos, incluyendo reactancia capacitiva e inductiva. Las baterías, con resistencia, capacidad e inductancia, se describen mejor utilizando impedancia. El modelo de Randles, que comprende resistencias R1 y R2, así como el condensador C, ilustra la impedancia en las baterías.
Métodos de Medición
Existen varios métodos para medir la resistencia interna, cada uno con sus ventajas y limitaciones.
Método de Carga de CC
Este método tradicional implica una breve descarga de la batería y la medición de la caída de voltaje. Si bien es preciso para baterías estacionarias grandes, tiene limitaciones para diferenciar entre componentes de resistencia interna. Solo proporciona referencias ohmicas y no tiene en cuenta estimaciones de estado de carga o capacidad.
Carga de CC en Dos Niveles
Este método implica descargas secuenciales con corrientes y duraciones diferentes, ofreciendo información adicional sobre la batería. Sin embargo, al igual que el método de carga de CC tradicional, solo proporciona valores resistivos.
Conductancia de CA
La medición de la conductancia, a menudo utilizada para baterías de arranque, inyecta una frecuencia para minimizar la reactancia. Los medidores de conductancia de CA son comunes en talleres para medir amperios de arranque en frío (CCA). La prueba de ohmios a 1000 Hz es otra variante que proporciona valores diferentes en comparación con los métodos de CC, adaptándose a aplicaciones específicas.
Espectroscopía de Impedancia Electroquímica (EIS)
Los laboratorios de investigación han utilizado EIS durante muchos años para evaluar las características de las baterías. Altos costos de equipos, largos tiempos de prueba y la necesidad de profesionales capacitados para descifrar grandes volúmenes de datos han limitado esta tecnología a entornos de laboratorio. EIS mide los valores de R1, R2 y C en el modelo de Randles; sin embargo, correlacionar los datos en estimaciones de CCA y capacidad requiere modelado complejo.
R1, R2 y C se miden por separado, lo que permite mediciones de estado de carga y capacidad.
Conclusión
La elección del método adecuado para medir la resistencia interna depende del tipo de batería y la aplicación prevista. Si bien los métodos tradicionales como la carga de CC siguen siendo confiables, técnicas más nuevas como EIS ofrecen una visión más detallada, aunque con mayores costos.
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