¿Qué son las baterías VRLA tipo AGM y como funcionan?

Las baterías VRLA tipo AGM (Absorbet Glass Mat, por sus siglas en inglés), fueron inventadas a mediados del siglo pasado y popularizadas en la década del 1980. Su uso, fue destinado a la aviación militar, como batería de arranque en vehículos y en sistemas de alimentación ininterrumpidas (SAI). El motivo para usarlas fue que reducían el peso y mejoraban la confiabilidad respecto a las baterías de ácido convencionales.

En los últimos años, el uso de baterías VRLA tipo AGM se han hecho común en los sistemas con energías renovables. Su resistencia a las cargas irregulares, a las descargas profundas (pudiendo llegar a descargas del 80%), y al gran número de ciclos de carga/descarga que aguantan, las hacen idóneas para estos tipos de sistemas.

En la siguiente entrada de generatuluz, vamos a ver las características, diferencias con otras baterías, ventajas y desventajas de las baterías selladas AGM.

¿Qué es una batería AGM?

Las baterías AGM (AGM, Absorbet Glass Mat, material absorbente de fibra de vidrio) son otro tipo de baterías V​​RLA (Valve Regulated Lead-Acid Batteries, batería de ácido-plomo regulada por válvula), por lo tanto son de tipo sellada y basadas en las baterías plomo-ácido recargables.  

Al estar basadas en las baterías plomo-ácido, las baterías AGM tienen placas de plomo en su interior que, dependiendo de si está cargada o descargada, tendrán dióxido de plomo o sulfato de plomo.

El electrolito de estas baterías (mezcla de agua y ácido), se encuentra empapado en unas placas de fibra de vidrio intercaladas entre las placas de plomo. 

Las placas de plomo junto con las del electrolito, están agrupadas en células de unos 2v. Por lo que las encontraremos con voltajes multiples de 2 (6v o 12v mayoritariamente). 

Por seguridad, llevan una válvula instalada, que se abre (a unos 0,2 bar), en caso de que se formaran más gases de lo normal en su interior a causa de un exceso de carga. En condiciones normales la válvula siempre está cerrada. 

Estas baterías no precisan de mantenimiento (rellenar con agua destilada), ya que el agua se genera en su interior partiendo de los gases formados durante la carga. Por lo tanto tampoco

Características de las baterías AGM

Las baterías AGM, utilizan un separador de fibra de vidrio con silicato de boro para absorber el electrolito (ácido sulfúrico). Estos separadores toman forma de placas finas rectangulares, a las que se les puede dar la forma (empaquetamiento) similar al de las baterías de ácido inundadas.

Entre sus características se encuentran que:

• Son baterías selladas, por lo que no vierten su contenido.
• No necesitan mantenimiento (rellenar con agua destilada).
• Regulan su presión interna mediante válvulas.
• Son a prueba de derrames.
• Tienen una alta resistencia a las vibraciones.

Las tensiones con las que solemos encontrar estas baterías son 6v y 12v, con un amplio rango de potencias.

Este tipo de baterías son, actualmente, la que más utilidades tienen, gracias a su gran versatilidad. Usadas desde baterías de tracción para vehículos eléctricos, baterías de alarmas, en sillas de ruedas y como baterías de servicio en barcos y caravanas.

Tienen un bajo valor de resistencia interna, lo que permite una corriente de carga o descarga elevada, que se traduce en un gran número de ciclos al largo de su vida útil.

Por lo tanto son muy buenas frente a la profundidad de descarga y también toleran muy bien no llegar al 100% de la carga cuando son cargadas, otro motivo por lo que las hacen idóneas en instalaciones aisladas fotovoltaicas.

Una batería AGM puede llegar a durar más de 10 años, siempre que tengan un mínimo de cuidados.  

Entre estos cuidados, el más importante, está en la carga de las baterías. Es imprescindible utilizar un controlador de carga para cargas este tipo de baterías. Con él, controlaremos el flujo eléctrico en la fase de absorción y lo detendremos cuando la batería está cargada completamente para evitar la formación excesiva de gases en su interior.  

El valor de autodescarga en las baterías AGM es muy bajo, podemos almacenarlas largos periodos de tiempo sin necesidad de realizar recargas de mantenimiento.

¿Cómo funcionan las baterías VRLA tipo AGM?

Durante la carga de las baterías VRLA tipo AGM, generan hidrógeno y oxígeno, y debido a la presencia de pequeños catalizadores, el hidrógeno y el oxígeno se recombinan para formar agua. La recombinación da como resultado una pérdida de agua casi nula y también disminuye la generación de calor.

Las técnicas de carga y los voltajes utilizados para cargar baterías AGM son similares a las baterías estándar de plomo-ácido. Por lo tanto, no es necesario comprar un regulador de carga especial.

Resistencia interna

La resistencia interna de las baterías es la perdida de energía, en forma de calor, que sufren cuando son cargadas o descargadas.

La perdida energética, de la resistencia interna, de una batería convencional de ácido abierta, está alrededor de un 10% al 15% cuando son nuevas, y puede llegar al 25% cuando envejecen. Aunque esto puede variar significativamente en función de la calidad de la batería que se compre.

La resistencia interna de una batería AGM es baja, no genera mucho calor y ofrecen una alta corriente durante las descargas. Cuando son nuevas, ofrecen tan solo un 2% de perdida energética. Esto hace que en sistemas eléctricos solares, la baja resistencia interna se traduzca en obtener un 10 a 15% adicional de sus paneles.

La batería generalmente se carga rápidamente y el tiempo de autodescarga es bajo: del 1 al 3% por mes, lo que permite una gran durabilidad y confiabilidad.

Efectos de la temperatura en las baterías AGM

Las baterías AGM son las que mayor resistencia a las temperaturas ofrecen. La fibra de vidrio protege el electrolito (ácido), que está empapado en él, evitando que se congele y haciéndolo más  resistente al calor.  Aun así, es recomendable tenerlas en un lugar resguardadas de las temperaturas extremas y de las condiciones meteorológicas severas.

Diferencias de las baterías AGM frente a las baterías ácido plomo convencionales

Las baterías AGM, al ser baterías selladas y sin mantenimiento, liberan al usuario de la necesidad de tener que manipular la batería como si sucede con las de ácido convencional, donde hay que rellenar paródicamente la batería con agua destilada.

La absorción de ácido de las fibras de vidrio significa que puedes hacer funcionar los compartimentos internos de las baterías a presiones más altas que las baterías de electrolito líquido, lo que ofrece ventajas como una notable prolongación de la resistencia de los ciclos de carga/descarga.

Las mayores presiones de los compartimentos de las baterías AGM aumentan la resistencia a las vibraciones y también la capacidad de arranque en la misma clase de tamaño que los modelos convencionales de electrolito líquido.

El sistema de válvulas unidireccional de las batería AGM asegura su estanqueidad más que las baterías de ácido líquido, lo que les proporciona un plus de seguridad en la manipulación.

¿Cómo cargar una baterías AGM?

Se pueden usar varías técnicas a la hora de cargar las baterías VRLA tipo AGM. Al tener voltajes de carga parecidos a otros tipos de baterías, no necesitan un trato especial.

Flotación o stand-by

De esta forma, la batería está continuamente bajo carga. Se recomienda mantener los voltajes más bajos que la carga normal o la carga cíclica para evitar daños a la batería. El voltaje de carga en flotación o stand-by varía entre 2.25-2.3 voltios/celda o 13.2-13.7 voltios para la batería.

Cíclico

El tipo cíclico de carga se usa cuando la batería se descarga y luego se carga repetidamente.La carga cíclica de una batería AGM debe ser de tiempo definido; de lo contrario, la sobrecarga puede dañar la batería.El voltaje es de aproximadamente 2.4-2.5 voltios/celda, o hasta 14.7 voltios en la batería. Aunque los valores recomendados serían entre 14.1-14.2 voltios, de esta manera tendremos una mayor vida útil de las baterías.La duración de la batería depende de los ciclos continuos de carga y descarga. Cuando notes que la capacidad de la carga en la batería se está reduciendo, es una indicación de que necesitarás reemplazar la batería.

Carga solar

Puede usar un panel solar fotovoltaico para cargar una batería AGM. Hay dos cosas a tener en cuenta:

1. Los paneles fotovoltaicos deben de proporcionar suficiente voltaje (V) para cargar la batería (por este motivo, generalmente, los paneles solares son de 18v).
2. La carga a través del panel solar debe controlarse con un regulador de carga, para evitar daños a la batería en caso de sobrecarga y de ser descargada en exceso.

¿Cuántos años dura una batería AGM?

En líneas generales, siempre y cuando la batería trabaje de condiciones normales, pueden llegar a tener una vida útil de entre 6 y 8 años, pudiendo alargarse este periodo si no se somete a descargas profundas repetidamente. Una inspección cada cierto tiempo para comprobar su estado, garantizará que nos duré el máximo de tiempo posible y de detectar algún posible deterioro se tendrá que remplazar para asegurar l buen funcionamiento de la instalación de autoconsumo.

Cuando una batería ya no es útil, debe ser sustituida inmediatamente. Si sigues utilizando una defectuosa, provocará picos de tensión que inevitablemente dañarán otros componentes de tu sistema, especialmente si sus bornes se aflojan o se oxidan.

Ventajas de las baterías VRLA tipo AGM

Algunas de las principales ventajas que ofrecen las baterías VRLA tipo AGM sobre otras baterías son:

• Mayor rendimiento gracias a la mejor absorción del ácido
• Baja resistencia interna.
• Al estar selladas no tienen derrames.
• Carga rápida y con técnicas estándares.
• Funcionan en temperaturas frías.
• Resistencia a las descargas profundas (hasta el 80%).
• Mayor vida útil

Limitaciones de las baterías AGM

• Precio elevado frente a las baterías plomo-ácido convencionales.
• Sensibles a las sobrecargas. 

Baterías AGM para instalaciones solares fotovoltaicas

Las baterías AGM son una excelente opción para las instalaciones de energía solar fotovoltaica. Una de las razones es que no necesita mantenimiento gracias a su diseño sellado y que son baterías recargables que almacenan la energía fotovoltaica sobrante de forma muy eficiente.

En conclusión, elegir una batería AGM adecuada a tus hábitos de consumo -y según la frecuencia de uso- podría marcar la diferencia entre tener una instalación fiable o quedarte sin ella cuando más la necesites.

¿Qué Batería AGM Comprar?

Para finalizar, falta saber como elegir la batería a comprar. En este punto has de tener claro lo que vas a conectar en ella, conocer el consumo eléctrico de los aparatos a conectar y el tiempo que van a estar funcionando en un día. A este valor, le sumaremos un 35% (derivado de posibles perdidas de la instalación), y ya tendrás tu demanda eléctrica diaria.

Ejemplo de dimensionamiento de una batería para autoconsumo

La tabla siguiente muestra una relación de aparatos eléctricos con su consumo y el tiempo medio de funcionamiento en un día.

La unidad de consumo final que buscamos es el amperio/hora (Ah), total diario, de los aparatos que se conectaran a la batería.

Dado que muchos aparatos dan su consumo en Vatios (W), para pasar a Amperios (A), tendrás que dividir ese valor por el del voltaje de la batería (6v, 12v, 24v…)

En este ejemplo, podríamos redondear el consumo a 25Ah

A este valor de 25Ah le sumamos el 35% (perdidas de la instalación), y nos da:

25Ah + 35% =  33,8Ah = 34Ah redondeando

34Ah seria el consumo diario del ejemplo, si queremos una autonomía de dos días (prediciendo dos días sin poder cargar la batería), necesitaríamos una batería de por lo menos 68Ah.

Este valor será teórico, ya que en la practica no es recomend

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Referencias:

• Solar-electric.com, AGM battery technology