Un banco de baterías de UPS puede mostrar una tensión de flotación perfecta durante años y, el día que se va la energía, sostener la carga solo unos minutos en lugar del tiempo de respaldo que se diseñó. La tensión en flotación dice muy poco sobre la capacidad real: una celda sulfatada, secada o con una conexión floja puede verse normal mientras está en carga y fallar en cuanto se le exige corriente. La única forma directa de saber cuánta energía puede entregar un banco es descargarlo de manera controlada y medir cuánto tiempo sostiene la corriente o la potencia especificada. Esta guía explica cómo se planea y ejecuta una prueba de capacidad en baterías estacionarias de plomo-ácido, qué normas sirven de referencia y cómo interpretar los resultados.
Por qué la tensión de flotación no basta
En flotación, el cargador mantiene cada celda a una tensión constante y la corriente que circula es pequeña. En esas condiciones, casi cualquier celda, incluso una muy deteriorada, alcanza la tensión esperada. Los problemas aparecen bajo carga: aumenta la resistencia interna, cae la tensión antes de tiempo y algunas celdas llegan al voltaje final mucho antes que las demás. Como las celdas están en serie, la más débil limita el desempeño de todo el banco.
Por eso el mantenimiento de baterías estacionarias combina inspecciones periódicas (tensiones, temperatura, apriete y estado físico), mediciones de tendencia y, cada cierto tiempo, una prueba de descarga que confirme la capacidad.
Normas de referencia
- IEEE 450: práctica recomendada para el mantenimiento, prueba y reemplazo de baterías de plomo-ácido ventiladas (electrolito líquido) en aplicaciones estacionarias.
- IEEE 1188: equivalente para baterías de plomo-ácido reguladas por válvula (VRLA), las más comunes en sistemas UPS.
- IEEE 1106: aplica a baterías de níquel-cadmio estacionarias.
- NFPA 70E: su artículo 320 trata los requisitos de seguridad para el trabajo con baterías y cuartos de baterías. En México, la NOM-029-STPS establece las condiciones de seguridad para las actividades de mantenimiento en instalaciones eléctricas.
Estas normas definen los tipos de prueba, cómo calcular la capacidad y cuándo se considera que un banco debe reemplazarse. Los intervalos y factores exactos dependen de la edición vigente y del tipo de batería, por lo que conviene consultarlos directamente junto con los datos del fabricante.
Tipos de prueba de descarga
| Prueba | Objetivo | Cuándo se hace |
|---|---|---|
| Aceptación | Verificar que el banco cumple la capacidad especificada por el fabricante | En fábrica o a la recepción |
| Desempeño (performance) | Medir la capacidad real y compararla con pruebas anteriores para ver la tendencia | Al instalar y de forma periódica durante la vida útil |
| Servicio (service) | Comprobar que el banco sostiene el ciclo de carga real del sistema | Según los requisitos de la instalación |
En la mayoría de los programas de mantenimiento la prueba clave es la de desempeño, porque permite seguir la degradación año con año y anticipar el reemplazo.
Preparación de la prueba
Antes del día de la prueba
- Obtenga las tablas de descarga del fabricante: corriente o potencia por celda para el tiempo de prueba elegido y el voltaje final por celda.
- Confirme que el banco esté completamente cargado. Las normas IEEE piden que la batería se encuentre en condición de carga completa y estabilizada antes de la prueba; siga el procedimiento del fabricante, incluida una carga de igualación si la recomienda.
- Haga una inspección previa: tensión de cada celda en flotación, temperatura, apriete de conexiones y, si es posible, medición de la resistencia de las uniones entre celdas.
- Defina un plan de contingencia. Durante la prueba y la recarga posterior, el respaldo es limitado o nulo: coordine con operación, considere un banco o UPS temporal y elija una ventana de bajo riesgo.
Voltaje final y régimen de descarga
El voltaje final por celda es el punto en que se considera terminada la descarga. En muchas baterías de plomo-ácido se usan valores alrededor de 1.75 V por celda, pero el valor correcto depende del régimen y del fabricante: use siempre el de la tabla que corresponde a su prueba. Las cargas de UPS son de potencia constante, así que para estos bancos suelen emplearse tablas de potencia constante (W por celda) en lugar de corriente constante.
Cómo se ejecuta la descarga
- Desconecte el banco de la carga crítica o aíslelo según el plan, y conecte un banco de carga de CD capaz de mantener la corriente o potencia constante durante toda la prueba.
- Registre la temperatura del electrolito o de las celdas piloto al inicio; se usa para la corrección de capacidad.
- Inicie la descarga y mantenga el régimen constante. Registre la tensión total, la corriente y la tensión de cada celda a intervalos regulares, con mayor frecuencia hacia el final.
- Vigile las celdas que caen más rápido. Si una celda se acerca a la inversión de polaridad, siga las indicaciones del fabricante; algunos procedimientos permiten puentearla y continuar.
- Detenga la prueba cuando la tensión total alcance el voltaje final multiplicado por el número de celdas, y anote el tiempo transcurrido.
- Recargue el banco de inmediato y verifique que vuelva a flotación normal.
Durante la descarga, una inspección con cámara termográfica revela conexiones con alta resistencia que se calientan bajo corriente, algo que en flotación pasa desapercibido.
Cómo calcular e interpretar la capacidad
En el método de ajuste por tiempo, la capacidad se expresa como porcentaje:
Capacidad (%) = (tiempo real hasta el voltaje final ÷ tiempo nominal) × 100, corregida por temperatura con los factores de la norma o del fabricante.
La temperatura importa porque una batería fría entrega menos capacidad y una caliente entrega más en la prueba, pero envejece más rápido en servicio. Por eso los resultados se refieren a una temperatura de referencia, normalmente 25 °C.
- Criterio de reemplazo: IEEE 450 e IEEE 1188 recomiendan reemplazar la batería cuando su capacidad cae por debajo del 80 % de la nominal. A partir de ese punto la degradación suele acelerarse.
- Tendencia: una caída notable respecto a la prueba anterior justifica acortar el intervalo entre pruebas, aunque el banco todavía esté por encima del 80 %.
- Celdas débiles: si pocas celdas limitan el resultado, a veces conviene reemplazarlas; si la dispersión es general, el banco completo está llegando al final de su vida.
Mediciones óhmicas: útiles, pero no sustituyen la descarga
Los medidores de impedancia, conductancia o resistencia interna permiten evaluar cada celda en minutos y sin descargar el banco. Son muy valiosos para seguir tendencias y detectar celdas que se apartan del promedio, sobre todo en VRLA. Sin embargo, su relación con la capacidad no es exacta: sirven para decidir dónde mirar y cuándo hacer una prueba de descarga, no para reemplazarla. Para las uniones entre celdas, una medición con microhmímetro confirma que la resistencia de contacto sea baja y uniforme.
Seguridad
- Un banco de baterías no se puede desenergizar: siempre hay tensión y energía disponible. Trabaje con herramientas aisladas y el equipo de protección que indique el análisis de riesgos.
- Las baterías de plomo-ácido liberan hidrógeno, sobre todo durante la carga y la igualación. Asegure ventilación y evite fuentes de ignición.
- El electrolito es corrosivo: use protección facial y guantes resistentes a ácido, y tenga a mano un lavaojos.
- Un cortocircuito en CD puede producir arcos y corrientes muy altas. Verifique la polaridad y el calibre de los cables del banco de carga antes de conectar.
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