Medición óhmica interna de baterías: impedancia, conductancia y resistencia

Qué es

Una medición óhmica interna caracteriza la oposición que una celda o unidad de batería presenta a una corriente pequeña, sin sacar la batería de servicio. Según el instrumento, la magnitud informada es la resistencia interna, la impedancia o su recíproca, la conductancia. El instrumento se conecta a través de cada celda, o de cada unidad de varias celdas en el caso de las baterías monobloque, y mide cómo responde la celda a una pequeña señal alterna o a un breve pulso de carga. Las lecturas se toman celda por celda a lo largo de todo el banco y se guardan con su posición. La prueba se usa en baterías de plomo-ácido inundadas y de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA) que sirven de respaldo en subestaciones, control de tableros, plantas generadoras, telecomunicaciones y sistemas de alimentación ininterrumpida. No mide la capacidad. Es un indicador correlacionado con el estado, y se gana su lugar porque requiere muy poco tiempo por celda y puede repetirse cada vez que el banco es accesible, lo que la hace ideal para construir un historial de cada celda.

Por qué se realiza

Las baterías rara vez fallan de golpe. Cada celda envejece a su propio ritmo por corrosión de rejillas, pérdida de agua en los diseños sellados, sulfatación, desprendimiento de material de las placas y malas conexiones. Una celda débil en un banco en serie limita a todo el banco y puede invertirse durante una descarga profunda, así que a menudo la primera señal del problema es una batería que no puede sostener su carga cuando se necesita. El voltaje de flotación apenas distingue una celda buena de una mala, y una prueba de descarga de capacidad completa es costosa, lleva tiempo y saca la batería de servicio, de modo que no puede hacerse con frecuencia. Las mediciones óhmicas llenan ese vacío. Una celda cuya resistencia interna ha subido, o cuya conductancia ha bajado, respecto de su propio historial y de sus vecinas queda señalada mucho antes de que el banco falle una prueba de carga. La prueba apoya las decisiones sobre el calendario de pruebas de capacidad, sobre el reemplazo de celdas individuales y sobre el presupuesto para renovar el banco, y se pide tanto en la aceptación como en el mantenimiento para los tipos inundado y VRLA.

El principio

Cada celda se comporta eléctricamente como una pequeña fuente de voltaje en serie con una resistencia interna, más efectos capacitivos e inductivos de sus placas y conectores. A medida que una celda envejece, el material activo pierde área de contacto, el electrolito se vuelve menos eficaz o más seco y el camino conductor a través de las rejillas y los postes se deteriora. Esos cambios aumentan la oposición interna de la celda a la corriente. El instrumento aplica una señal alterna pequeña a una frecuencia especificada, o extrae un pulso breve, y compara el voltaje y la corriente resultantes para calcular la impedancia, la resistencia o la conductancia. Como la excitación es pequeña, no perturba la celda ni cambia su estado de carga. La lectura depende del diseño de la celda, de modo que un valor no tiene significado universal: solo una comparación con la referencia del fabricante, con la misma celda en una fecha anterior o con celdas de tipo idéntico del mismo banco dice algo. La temperatura y el estado de carga también desplazan los números, y por eso se registran. La lectura incluye las conexiones que rodean la celda, de manera que un mal enlace a veces se confunde con una mala celda, y conviene leer juntas ambas pruebas.

Cómo se realiza

El banco normalmente está en flotación y se deja en servicio, y se aplican las prácticas de seguridad habituales para baterías estacionarias: protección de ojos y rostro, herramientas aisladas y cuidado con la energía almacenada y el riesgo de arcos. Se verifica el instrumento y se introducen el tipo de batería y el tamaño nominal para que aplique la referencia correcta. Las puntas se colocan firmemente sobre los postes, o sobre los puntos de prueba dedicados cuando existen, y se usan los mismos puntos en todas las celdas. En las unidades monobloque la medición se hace a través de toda la unidad. Se toma la lectura, se deja asentar y se registra con el número de celda, y el técnico avanza en orden a lo largo del banco. El contacto de las puntas es importante, porque un contacto flojo o sucio agrega resistencia propia y produce lecturas ruidosas. Cuando una celda se aparta de las demás, se inspeccionan y limpian las conexiones que la rodean, se comprueban con una medición de baja resistencia y se vuelve a medir la celda antes de sacar conclusiones. Las lecturas se toman normalmente a la misma hora del día y en condiciones de flotación similares, y se usan el mismo modelo de instrumento y los mismos ajustes en cada visita. El objetivo es un conjunto de datos limpio que pueda compararse de una visita a otra.

Qué se registra

El registro contiene el valor informado para cada celda en su posición dentro de la cadena, la magnitud medida y el instrumento con sus ajustes y su estado de calibración. Agrega el tipo de batería, su condición de carga y la temperatura, y anota el estado de las celdas tal como se encontraron y las celdas que se repitieron tras limpiar las conexiones. Estos detalles importan porque cada lectura sirve sobre todo como comparación con la misma celda en pruebas anteriores y con sus vecinas, de modo que el historial de una celda solo puede seguirse durante la vida de la cadena si las condiciones son comparables.

Cómo se juzgan los resultados

Ninguna cifra fija decide si una celda es aceptable, y esta página no ofrece ninguna. Las lecturas se juzgan por comparación. La primera comparación es con la referencia registrada cuando la batería era nueva o recién instalada, que describe el estado sano de ese diseño en particular. La segunda es con las demás celdas del mismo banco, donde un valor atípico respecto del valor típico o del promedio exige atención. La tercera es la tendencia frente a lecturas anteriores, porque una resistencia que sube o una conductancia que baja en pruebas sucesivas informa más que cualquier resultado aislado. La cuarta es la referencia publicada por el fabricante para el modelo de celda. Una celda señalada suele seguirse de una revisión de conexiones y, si la indicación persiste, de pruebas adicionales como una prueba de capacidad. ANSI/NETA ATS-2025 y ANSI/NETA MTS-2023 incluyen la medición para baterías inundadas y VRLA en la aceptación y el mantenimiento; para los valores y la forma en que cada una trata el resultado, consulte su propia copia con licencia y los datos del fabricante de la batería.

Variaciones

En la aceptación, la medición construye la referencia de cada celda de un banco nuevo y además confirma que todas las celdas son consistentes entre sí después de la entrega y la instalación. En el mantenimiento es una herramienta de tendencia y de selección que orienta el intervalo entre pruebas más exigentes. El tipo de batería cambia la forma en que se mueven los números. En las baterías VRLA, la pérdida de agua y el resecamiento son mecanismos de envejecimiento importantes, y los valores óhmicos internos tienden a moverse antes y con más claridad que el voltaje de flotación, por lo que la prueba se aprecia especialmente allí. En las baterías inundadas la medición es útil pero se lee junto con la gravedad específica y el voltaje de celda, que están disponibles para estas celdas. El principio de medición también varía según el instrumento: algunos usan una señal alterna pequeña y otros un breve pulso de carga, y sus lecturas no son intercambiables, así que se conserva un solo método y una sola referencia durante la vida de un banco. Como los resultados también pueden verse influidos por la resistencia de las barras, a menudo se realiza en la misma visita el mismo estudio de resistencia de conexiones.