MANTENIMIENTO A SISTEMAS DE EMERGENCIA 2008 Pág. 1 1 1) INTRODUCCIÓN: Considerando que el alumno está en el centro del proceso formativo, se busca acercarle elementos de apoyo que le muestren qué competencias va a desarrollar, cómo hacerlo y la forma en que se le evaluará. Es decir, mediante la guía alumno podrá auto gestionar su aprendizaje a través del uso de estrategias flexibles y apropiadas que se transfieran a nuevas situaciones y contextos e ir dando seguimiento a sus avances a través de una autoevaluación constante, como base para mejorar en el logro y desarrollo de las competencias indispensables para un crecimiento académico y personal.
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Mantenimiento a Plantas Electricas de Emergencia(6to Semestre)
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1) INTRODUCCIÓN:
Considerando que el alumno está en el centro del proceso formativo, se busca acercarle elementos de
apoyo que le muestren qué competencias va a desarrollar, cómo hacerlo y la forma en que se le
evaluará. Es decir, mediante la guía alumno podrá auto gestionar su aprendizaje a través del uso de
estrategias flexibles y apropiadas que se transfieran a nuevas situaciones y contextos e ir dando
seguimiento a sus avances a través de una autoevaluación constante, como base para mejorar en el
logro y desarrollo de las competencias indispensables para un crecimiento académico y personal.
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TIPOS DE APRENDIZAJES
Aprendizaje Significativo
Se fundamenta en una concepción constructivista del aprendizaje, la cual se nutre de diversas
concepciones asociadas al cognoscitivismo, como la teoría psicogenética de Jean Piaget, el enfoque
sociocultural de Vygotsky y la teoría del aprendizaje significativo de Ausubel.
Dicha concepción sostiene que el ser humano tiene la disposición de aprender verdaderamente sólo
aquello a lo que le encuentra sentido en virtud de que está vinculado con su entorno o con sus
conocimientos previos. Con respecto al comportamiento del alumno, se espera que sean capaces de
desarrollar aprendizajes significativos, en una amplia gama de situaciones y circunstancias, lo cual
equivale a “aprender a aprender”, ya que de ello depende la construcción del conocimiento.
Aprendizaje Colaborativo.
El aprendizaje colaborativo puede definirse como el conjunto de métodos de instrucción o
entrenamiento para uso en grupos, así como de estrategias para propiciar el desarrollo de habilidades
mixtas (aprendizaje y desarrollo personal y social). En el aprendizaje colaborativo cada miembro del
grupo es responsable de su propio aprendizaje, así como del de los restantes miembros del grupo
(Johnson, 1993.) Más que una técnica, el aprendizaje colaborativo es considerado una filosofía de
interacción y una forma personal de trabajo, que implica el manejo de aspectos tales como el respeto a
las contribuciones y capacidades individuales de los miembros del grupo (Maldonado Pérez, 2007). Lo
que lo distingue de otro tipo de situaciones grupales, es el desarrollo de la interdependencia positiva
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entre los alumnos, es decir, de una toma de conciencia de que sólo es posible lograr las metas
individuales de aprendizaje si los demás compañeros del grupo también logran las suyas.
El aprendizaje colaborativo surge a través de transacciones entre los alumnos, o entre el docente y los
alumnos, en un proceso en el cual cambia la responsabilidad del aprendizaje, del docente como
experto, al alumno, y asume que el docente es también un sujeto que aprende. Lo más importante en la
formación de grupos de trabajo colaborativo es vigilar que los elementos básicos estén claramente
estructurados en cada sesión de trabajo. Sólo de esta manera se puede lograr que se produzca, tanto el
esfuerzo colaborativo en el grupo, como una estrecha relación entre la colaboración y los resultados
(Jonson & F. Jonson, 1997).
Los elementos básicos que deben estar presentes en los grupos de trabajo colaborativo para que éste
sea efectivo son:
La interdependencia positiva.
La responsabilidad individual.
La interacción promotora.
El uso apropiado de destrezas sociales.
El procesamiento del grupo.
Asimismo, el trabajo colaborativo se caracteriza principalmente por lo siguiente:
Se desarrolla mediante acciones de cooperación, responsabilidad, respeto y comunicación, en
forma sistemática, entre los integrantes del grupo y subgrupos.
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Va más allá que sólo el simple trabajo en equipo por parte de los alumnos. Básicamente se puede
orientar a que los alumnos intercambien información y trabajen en tareas hasta que todos sus
miembros las han entendido y terminado, aprendiendo a través de la colaboración.
Se distingue por el desarrollo de una interdependencia positiva entre los alumnos, en donde se
tome conciencia de que sólo es posible lograr las metas individuales de aprendizaje si los demás
compañeros del grupo también logran las suyas.
Aunque en esencia esta estrategia promueve la actividad en pequeños grupos de trabajo, se debe
cuidar en el planteamiento de las actividades que cada integrante obtenga una evidencia
personal para poder integrarla a su portafolio de evidencias.
Aprendizaje Basado en Problemas
Consiste en la presentación de situaciones reales o simuladas que requieren la aplicación del
conocimiento, en las cuales el alumno debe analizar la situación y elegir o construir una o varias
alternativas para su solución (Díaz Barriga Arceo, 2003). Es importante aplicar esta estrategia ya que las
competencias se adquieren en el proceso de solución de problemas y en este sentido, el alumno
aprende a solucionarlos cuando se enfrenta a problemas de su vida cotidiana, a problemas vinculados
con sus vivencias dentro del Colegio o con la profesión. Asimismo, el alumno se apropia de los
conocimientos, habilidades y normas de comportamiento que le permiten la aplicación creativa a
nuevas situaciones sociales, profesionales o de aprendizaje, por lo que:
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Se puede trabajar en forma individual o de grupos pequeños de alumnos que se reúnen a analizar y
a resolver un problema seleccionado o diseñado especialmente para el logro de ciertos resultados
de aprendizaje.
Se debe presentar primero el problema, se identifican las necesidades de aprendizaje, se busca la
información necesaria y finalmente se regresa al problema con una solución o se identifican
problemas nuevos y se repite el ciclo.
Los problemas deben estar diseñados para motivar la búsqueda independiente de la información a
través de todos los medios disponibles para el alumno y además generar discusión o controversia en
el grupo.
El mismo diseño del problema debe estimular que los alumnos utilicen los aprendizajes previamente
adquiridos.
El diseño del problema debe comprometer el interés de los alumnos para examinar de manera
profunda los conceptos y objetivos que se quieren aprender.
El problema debe estar en relación con los objetivos del programa de estudio y con problemas o
situaciones de la vida diaria para que los alumnos encuentren mayor sentido en el trabajo que
realizan.
Los problemas deben llevar a los alumnos a tomar decisiones o hacer juicios basados en hechos,
información lógica y fundamentada, y obligarlos a justificar sus decisiones y razonamientos.
TÉCNICAS
Método de proyectos
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Es una técnica didáctica que incluye actividades que pueden requerir que los alumnos investiguen,
construyan y analicen información que coincida con los objetivos específicos de una tarea determinada
en la que se organizan actividades desde una perspectiva experiencial, donde el alumno aprende a
través de la práctica personal, activa y directa con el propósito de aclarar, reforzar y construir
aprendizajes (Intel Educación).
Para definir proyectos efectivos se debe considerar principalmente que:
Los alumnos son el centro del proceso de aprendizaje.
Los proyectos se enfocan en resultados de aprendizaje acordes con los programas de estudio.
Las preguntas orientadoras conducen la ejecución de los proyectos.
Los proyectos involucran múltiples tipos de evaluaciones continuas.
El proyecto tiene conexiones con el mundo real.
Los alumnos demuestran conocimiento a través de un producto o desempeño.
La tecnología apoya y mejora el aprendizaje de los alumnos.
Las destrezas de pensamiento son integrales al proyecto.
Para el presente módulo se hacen las siguientes recomendaciones:
Integrar varios módulos mediante el método de proyectos, lo cual es ideal para desarrollar un
trabajo colaborativo.
En el planteamiento del proyecto, cuidar los siguientes aspectos:
Establecer el alcance y la complejidad.
Determinar las metas.
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Definir la duración.
Determinar los recursos y apoyos.
Establecer preguntas guía. Las preguntas guía conducen a los alumnos hacia el logro de los
objetivos del proyecto. La cantidad de preguntas guía es proporcional a la complejidad del
proyecto.
Calendarizar y organizar las actividades y productos preeliminares y definitivos necesarias para dar
cumplimiento al proyecto.
Las actividades deben ayudar a responsabilizar a los alumnos de su propio aprendizaje y a aplicar
competencias adquiridas en el salón de clase en proyectos reales, cuyo planteamiento se basa en
un problema real e involucra distintas áreas.
El proyecto debe implicar que los alumnos participen en un proceso de investigación, en el que
utilicen diferentes estrategias de estudio; puedan participar en el proceso de planificación del
propio aprendizaje y les ayude a ser flexibles, reconocer al "otro" y comprender su propio entorno
personal y cultural. Así entonces se debe favorecer el desarrollo de estrategias de indagación,
interpretación y presentación del proceso seguido.
De acuerdo a algunos teóricos, mediante el método de proyectos los alumnos buscan soluciones a
problemas no convencionales, cuando llevan a la práctica el hacer y depurar preguntas, debatir
ideas, hacer predicciones, diseñar planes y/o experimentos, recolectar y analizar datos, establecer
conclusiones, comunicar sus ideas y descubrimientos a otros, hacer nuevas preguntas, crear
artefactos o propuestas muy concretas de orden social, científico, ambiental, etc.
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En la gran mayoría de los casos los proyectos se llevan a cabo fuera del salón de clase y,
dependiendo de la orientación del proyecto, en muchos de los casos pueden interactuar con sus
comunidades o permitirle un contacto directo con las fuentes de información necesarias para el
planteamiento de su trabajo. Estas experiencias en las que se ven involucrados hacen que
aprendan a manejar y usar los recursos de los que disponen como el tiempo y los materiales.
Como medio de evaluación se recomienda que todos los proyectos tengan una o más
presentaciones del avance para evaluar resultados relacionados con el proyecto.
Para conocer acerca del progreso de un proyecto se puede:
Pedir reportes del progreso.
Presentaciones de avance,
Monitorear el trabajo individual o en grupos.
Solicitar una bitácora en relación con cada proyecto.
Calendarizar sesiones semanales de reflexión sobre avances en función de la revisión del plan de
proyecto.
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Estudio de casos
El estudio de casos es una técnica de enseñanza en la que los alumnos aprenden sobre la base de
experiencias y situaciones de la vida real, y se permiten así, construir su propio aprendizaje en un
contexto que los aproxima a su entorno. Esta técnica se basa en la participación activa y en procesos
colaborativos y democráticos de discusión de la situación reflejada en el caso, por lo que:
Se deben representar situaciones problemáticas diversas de la vida para que se estudien y
analicen.
Se pretende que los alumnos generen soluciones validas para los posibles problemas de carácter
complejo que se presenten en la realidad futura.
Se deben proponer datos concretos para reflexionar, analizar y discutir en grupo y encontrar
posibles alternativas para la solución del problema planteado. Guiar al alumno en la generación de
alternativas de solución, le permite desarrollar la habilidad creativa, la capacidad de innovación y
representa un recurso para conectar la teoría a la práctica real.
Debe permitir reflexionar y contrastar las propias conclusiones con las de otros, aceptarlas y
expresar sugerencias.
El estudio de casos es pertinente usarlo cuando se pretende:
Analizar un problema.
Determinar un método de análisis.
Adquirir agilidad en determinar alternativas o cursos de acción.
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Tomar decisiones.
Algunos teóricos plantean las siguientes fases para el estudio de un caso:
Fase preliminar: Presentación del caso a los participantes
Fase de eclosión: "Explosión" de opiniones, impresiones, juicios, posibles alternativas, etc., por parte
de los participantes.
Fase de análisis: En esta fase es preciso llegar hasta la determinación de aquellos hechos que son
significativos. Se concluye esta fase cuando se ha conseguido una síntesis aceptada por todos los
miembros del grupo.
Fase de conceptualización: Es la formulación de conceptos o de principios concretos de acción,
aplicables en el caso actual y que permiten ser utilizados o transferidos en una situación parecida.
Interrogación
Consiste en llevar a los alumnos a la discusión y al análisis de situaciones o información, con base en
preguntas planteadas y formuladas por los mismos alumnos, con el fin de explorar las capacidades del
pensamiento al activar sus procesos cognitivos; se recomienda integrar esta técnica de manera
sistemática y continua a las anteriormente descritas y al abordar cualquier tema del programa de
estudio.
Participativo-vivenciales
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Son un conjunto de elementos didácticos, sobre todo los que exigen un grado considerable de
involucramiento y participación de todos los miembros del grupo y que sólo tienen como límite el grado
de imaginación y creatividad del facilitador.
Los ejercicios vivenciales son una alternativa para llevar a cabo el proceso enseñanza-aprendizaje, no
sólo porque facilitan la transmisión de conocimientos, sino porque además permiten identificar y
fomentar aspectos de liderazgo, motivación, interacción y comunicación del grupo, etc., los cuales son
de vital importancia para la organización, desarrollo y control de un grupo de aprendizaje.
Los ejercicios vivenciales resultan ser una situación planeada y estructurada de tal manera que
representan una experiencia muy atractiva, divertida y hasta emocionante. El juego significa apartarse,
salirse de lo rutinario y monótono, para asumir un papel o personaje a través del cual el individuo pueda
manifestar lo que verdaderamente es o quisiera ser sin temor a la crítica, al rechazo o al ridículo.
El desarrollo de estas experiencias se encuentra determinado por los conocimientos, habilidades y
actitudes que el grupo requiera revisar o analizar y por sus propias vivencias y necesidades personales.
2) COMPETENCIA GENERAL
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Da mantenimiento a sistemas eléctricos de emergencia para garantizar el suministro de energía en las
instalaciones eléctricas.
3) JUSTIFICACIÓN
Es necesario que el alumno cuente con materiales de apoyo diversos de acuerdo al programa de la
Unidad de Aprendizaje de Mantenimiento a Sistemas Eléctricos de Emergencia que sean una
herramienta que ayude a un aprendizaje significativo.
4) METAS
La finalidad que tiene esta guía es facilitar el aprendizaje de los alumnos, encauzar sus acciones y
reflexiones y proporcionar situaciones en las que desarrollará las competencias. Es necesario destacar
que el desarrollo de la competencia se concreta en el aula, ya que formar con un enfoque en
competencias significa crear experiencias de aprendizaje para que los alumnos adquieran la capacidad
de movilizar, de forma integral, recursos que se consideran indispensables para saber resolver problemas
en diversas situaciones o contextos, e involucran las dimensiones cognitivas, afectivas y psicomotoras;
por ello, los programas de estudio, describen las competencias a desarrollar, entendiéndolas como la
combinación integrada de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que permiten el logro de un
desempeño eficiente, autónomo, flexible y responsable del individuo en situaciones específicas y en un
contexto dado. En consecuencia, la competencia implica la comprensión y transferencia de los
conocimientos a situaciones de la vida real; ello exige relacionar, integrar, interpretar, inventar, aplicar y
transferir los saberes a la resolución de problemas. Esto significa que el contenido, los medios de
enseñanza, las estrategias de aprendizaje, las formas de organización de la clase y la evaluación se
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estructuran en función de la competencia a formar; es decir, el énfasis en la proyección curricular está en
lo que los alumnos tienen que aprender, en las formas en cómo lo hacen y en su aplicación a situaciones
de la vida cotidiana y profesional.
5) ESTRUCTURA Y CONTENIDOS
UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS BANCOS DE BATERÍAS
COMPETENCIA PARTICULAR DE LA UNIDAD:
Aplica el mantenimiento a un banco de baterías para su óptimo funcionamiento.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 1:
Identifica las diferencias entre una pila y una batería.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 2:
Describe el proceso para elaborar el programa de mantenimiento a un banco de baterías.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 3:
Realiza el mantenimiento a un banco de baterías.
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UNIDAD 2: LOS UPS
COMPETENCIA PARTICULAR DE LA UNIDAD:
Efectúa el mantenimiento a los UPS para un óptimo funcionamiento.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 1:
Explica la diferencia entre un UPS y un no break.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 2:
Determina el procedimiento para elaborar un programa de mantenimiento para un UPS.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 3:
Aplica el programa de mantenimiento a un UPS.
UNIDAD 3: LAS PLANTAS ELÉCTRICAS DE EMERGENCIA
COMPETENCIA PARTICULAR DE LA UNIDAD:
Efectúa el mantenimiento a plantas eléctricas de emergencia para conseguir un óptimo funcionamiento.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 1:
Realiza un cronograma indicando el tipo de mantenimiento que se recomienda para las plantas
eléctricas de emergencia.
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RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 2:
Elabora el programa de mantenimiento de las plantas eléctricas de emergencia.
RESULTADO DE APRENDIZAJE PROPUESTO (RAP) 3:
Aplica el mantenimiento a una planta eléctrica de emergencia tomando en cuenta las características
de operación.
6) EVALUACIÓN.
La resolución de la guía es requisito indispensable para tener derecho a examen.
La guía resuelta correctamente, corresponderá a un 20% del valor del examen.
7) ACTIVIDADES CRÍTICAS
Presentar la guía resuelta 5 (cinco) días antes del examen teórico
La resolución de la guía será presentada de forma escrita
8) MARCO TEÓRICO
UNIDAD 1
INTRODUCCIÓN A LAS BATERÍAS
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Fundamentos
Una batería o acumulador eléctrico es un dispositivo electroquímico que permite almacenar energía en
forma química mediante el proceso de carga, y liberarla como energía eléctrica, durante la descarga,
mediante reacciones químicas reversibles cuando se conecta con un circuito de consumo externo.
Todas las baterías son similares en su construcción y están formadas por un número de celdas
compuestas de electrodos positivos y negativos, separadores y de electrolito. El tamaño, el diseño interno
y los materiales utilizados controlan la cantidad de energía disponible de cada celda.
El tipo de acumulador más usado en la actualidad, dado su bajo costo, es la batería de plomo ácido. En
ella, los dos electrodos están hechos de plomo y el electrolito es una solución de agua destilada y ácido
sulfúrico. Las baterías de plomo ácido usadas corresponden a baterías que no son susceptibles de
recarga o que no son utilizables a consecuencia de rotura, corte, desgaste o cualquier otro motivo. Estas
baterías contienen componentes potencialmente contaminantes, lo cual hace necesario establecer
medidas para su manejo adecuado una vez que termine su vida útil.
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAS BATERÍAS DE PLOMO ÁCIDO
Componentes de la batería de plomo ácido
En la Figura 1se representa una batería de plomo ácido, dónde se distinguen los siguientes componentes:
Electrolito: Solución diluida de ácido sulfúrico en agua (33,5% aproximadamente) que puede
encontrarse en tres estados: líquido, gelificado2 o absorbido3.
Placas o electrodos: Estas se componen de la materia activa y la rejilla. La materia activa que
rellena las rejillas de las placas positivas es dióxido de plomo, en tanto la materia activa de las
placas negativas es plomo esponjoso. En estas últimas también se emplean pequeñas cantidades
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de sustancias tales como sulfato de bario, negro de humo y lignina. Se distinguen las placas Planté y
las placas empastadas; éstas últimas pueden ser planas o tubulares.
Rejillas: La rejilla es el elemento estructural que soporta la materia activa. Su construcción es a base
de una aleación de plomo con algún agente endurecedor como el antimonio o el calcio. Otros
metales como el arsénico, el estaño, el selenio y la plata son también utilizados en pequeñas
cantidades en las aleaciones. Las rejillas se fabrican en forma plana o tubular.
Separadores: Los separadores son elementos de material microporoso que se colocan entre las
placas de polaridad opuesta para evitar un corto circuito. Entre los materiales utilizados en los
separadores tipo hoja se encuentran los celulósicos, los de fibra de vidrio y los de PVC. Los
materiales utilizados en los separadores tipo sobre son poliméricos siendo el más utilizado el PE.
Carcasa: Es fabricada generalmente de PP y en algunos casos de ebonita (caucho endurecido);
en algunas baterías estacionarias se utiliza el estireno acrilonitrilo (SAN) que es transparente y
permite ver el nivel del electrolito. En el fondo de la carcasa o caja hay un espacio vacío que actúa
como cámara colectora de materia activa que se desprende de las placas.
Conectores: Piezas destinadas a conectar eléctricamente los elementos internos de una batería;
están hechos con aleaciones de plomo-antimonio o plomo-cobre.
Terminales: Bornes o postes de la batería a los cuales se conecta el circuito externo. Generalmente
las terminales se fabrican con aleaciones de plomo.
La composición en peso de una batería convencional se presenta en la Tabla 1.
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Los acumuladores de plomo tienen numerosas aplicaciones y sus pesos abarcan, por ejemplo, desde 0,3
kg (baterías para sistemas de alimentación ininterrumpida) hasta 10.000 kg (bancos de baterías que
proporcionan energía de respaldo a equipos de telecomunicaciones). Las de mayor consumo en
número son las baterías de automóviles que pesan en promedio 18 kg.
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Funcionamiento de la batería
Cuando la batería está cargada, el electrodo positivo tiene un depósito de dióxido de plomo y el
electrodo negativo de plomo. En la descarga se produce la disociación del ácido sulfúrico de manera
que el dióxido de plomo y el plomo se transforman gradualmente en sulfato de plomo. También se forma
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agua, con lo cual el electrolito va disminuyendo su densidad y quedando menos ácido. De esta manera,
cuando el acumulador está descargado, la masa activa de las placas es en gran parte sulfato de plomo
y el electrolito está constituido por una disolución de ácido sulfúrico, cuya densidad ha disminuido
aproximadamente desde 1,28 g/cm3 a 1,10 g/cm3 .
Durante la carga, el paso de la corriente hace que en las placas se produzca la disociación del sulfato
de plomo, mientras que en el electrolito se produce la electrólisis del agua conduciendo a la liberación
de hidrógeno y oxígeno, y la consiguiente disminución del volumen de agua. En esta situación el sulfato
de plomo de la placa positiva se transforma en dióxido de plomo y el de la placa negativa en plomo;
además se forma ácido sulfúrico nuevamente y aumenta la densidad del electrolito.
Normativa sobre baterías Pb - Ácido.
Acorde a la aplicación que se le dé a las baterías Pb – Ácido se puede decir que la normativa
internacional establece una clasificación.
IEC 61056 Baterías de acumuladores de Pb – Ácido para uso general.
IEC 610896 Baterías Pb – Ácido estacionarias.
IEC 60254 Baterías Pb – Ácido para tracción.
IEC 95 Baterías Pb – Ácido para arranque.
Estas normas regulan las características funcionales y requisitos generales que deben cumplir las baterías
a utilizar en cada una de las aplicaciones en cuestión.
Clasificación y tipos de baterías
Las baterías se clasifican según su aplicación o según su construcción.
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Según su uso, las baterías de plomo ácido se clasifican en:
Baterías de arranque o SLI5: Diseñadas especialmente para arrancar los motores de combustión,
son utilizadas en automóviles, camiones, motos, tractores, embarcaciones y aeronaves, entre otros.
Las baterías de arranque están diseñadas para suministrar gran intensidad de corriente en pocos
segundos y resistir profundidades de descarga no mayores del 10-20%.
Baterías de tracción: Especialmente construidas para suministrar energía a vehículos eléctricos tales
como grúas horquillas, transpaletas y apiladores eléctricos, carros de golf y sillas de rueda. Las
baterías de tracción están diseñadas para suministrar cantidades relativamente bajas de corriente
por largos períodos de tiempo, soportando un elevado número de ciclos profundos de carga y
descarga.
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Baterías estacionarias o de reserva: Diseñadas para aplicaciones en sistemas de alarma de
incendios, alumbrado de emergencia, sistemas de alimentación ininterrumpida (o UPS) y
telecomunicaciones, entre otros. Las baterías estacionarias están constantemente siendo cargadas
(carga de flotación) para compensar la pérdida de capacidad debido a la auto descarga, y están
construidas para resistir descargas profundas esporádicas.
La capacidad se puede dar para alguno de los siguientes regímenes: 240 h, 20 h, 10 h, 5 h, 2 h. 1 h,
0.5 h. Para estos regímenes de descarga la tensión final será 1.8 V.
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Alternativamente, se pueden clasificar en baterías de arranque y baterías de ciclo (o ciclado) profundo,
siendo estas últimas aquellas que están especialmente diseñadas para soportar un alto número de
descargas de hasta un 80%. Las baterías “marinas” son un híbrido entre ambos tipos de batería.
Según la tecnología de fabricación empleada, se distinguen:
Batería abierta o ventilada: Las baterías abiertas son las más convencionales y se caracterizan por
tener orificios de acceso a su interior con tapones removibles, los cuales permiten la verificación del
nivel y gravedad específica del electrolito, la eventual reposición del agua perdida, y que los gases
producidos en su interior pueden escapar a la atmósfera. Invariablemente, el electrolito en estas
baterías se encuentra en estado líquido. Las baterías abiertas, dependiendo del fabricante, pueden
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suministrarse en las siguientes condiciones: cargadas y llenas con electrolito o cargadas y secas (sin
electrolito). Las baterías abiertas de plomo calcio son clasificadas como “libre mantenimiento”8 y
las de plomo selenio como “bajo mantenimiento”.
Batería sellada o regulada por válvula (VRLA9): Batería en la que el escape de los gases producidos
por la electrólisis del electrolito es controlado automáticamente por una válvula sensitiva a la
presión. Las baterías selladas emplean placas de plomo calcio y son de “libre mantenimiento”
(SMF10) o “sin mantenimiento”11. Según el estado en que se encuentre el electrolito, las baterías
selladas se clasifican en: baterías de gel y baterías de electrolito absorbido (o AGM12). Las baterías
de recombinación (de gel o AGM) son aquellas donde, mediante un proceso electroquímico, el
oxígeno y el hidrógeno producidos internamente vuelven a combinarse formando agua para
reincorporase de nuevo a su celda; la recombinación tiene típicamente una eficiencia del 99%,
luego casi no hay pérdida de agua. Las baterías selladas ofrecen algunas ventajas técnicas sobre
las abiertas, tales como la ausencia de fugas de electrolito, mínima emisión de gases, nula
posibilidad de contaminación del electrolito y bajos requerimientos de mantenimiento. Sin
embargo, también presentan limitaciones tales como un menor número de ciclos, la imposibilidad
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de reponer el agua perdida por exceso de sobrecarga, la imposibilidad de verificar en forma
confiable su estado de carga, y en algunos casos su mayor sensibilidad a la temperatura de
operación.
Proceso de carga
El voltaje proporcionado por una batería de acumulación es de CC. Para cargarla se necesita un
generador de CC, el que deberá ser conectado con la polaridad correcta: positivo del generador al
positivo de batería y negativo del generador al negativo de batería. Para poder forzar una corriente de
carga el voltaje deberá ser algo superior al de la batería.
La corriente de carga provoca reacciones químicas en los electrodos, las que continúan mientras el
generador sea capaz de mantener esa corriente, o el electrolito sea incapaz de mantener esas
reacciones. El proceso es reversible. Si desconectamos el generador y conectamos una carga eléctrica
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a la batería, circulará una corriente a través de ésta, en dirección opuesta a la de carga, provocando
reacciones químicas en los electrodos que vuelven el sistema a su condición inicial.
Ciclo de carga - descarga
En principio el “ciclo” de carga-descarga puede ser repetido indefinidamente. En la práctica existen
limitaciones para el máximo número de ellos, ya que los electrodos pierden parte del material con cada
descarga. La diferencia funcional entre diferentes tipos de baterías obedece al uso de diferentes
electrolitos y electrodos metálicos.
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Riesgos y medidas de seguridad
Las baterías poseen dos sustancias peligrosas: el electrolito ácido y el plomo. El primero es corrosivo, tiene
alto contenido de plomo disuelto y en forma de partículas, y puede causar quemaduras en la piel y los
ojos. El plomo y sus compuestos (dióxido de plomo y sulfato de plomo entre otros) son altamente tóxicos
Batería cargada Batería descargada
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para la salud humana, ingresan al organismo por ingestión o inhalación y se transportan por la corriente
sanguínea acumulándose en todos los órganos, especialmente en los huesos. La exposición prolongada
puede afectar el sistema nervioso central, cuyos efectos van desde sutiles cambios psicológicos y de
comportamiento, hasta graves efectos neurológicos, siendo los niños la población en mayor riesgo.
Cuando el plomo entra al medio ambiente no se degrada, pero los compuestos de plomo son
transformados por la luz natural, el aire y el agua. El plomo puede permanecer adherido a partículas del
suelo o de sedimento en el agua durante muchos años.
Los riesgos más importantes y sus efectos son:
Inhalación
Ácido sulfúrico: Respirar vapores o niebla de ácido sulfúrico puede causar irritación en las vías
respiratorias.
Compuestos de plomo: La inhalación del polvo o vapores puede causar irritación en vías
respiratorias y pulmones.
Ingestión
Ácido sulfúrico: Puede causar una irritación severa en boca, garganta, esófago y estómago.
Compuestos de plomo: Su ingestión puede causar severo dolor abdominal, nausea, vómito, diarrea
y alambres. La ingestión aguda puede llevar rápidamente a toxicidad sistémica.
Contacto con la piel
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Acido sulfúrico: El ácido sulfúrico causa quemaduras, úlceras e irritación severa.
Compuestos de plomo: No se absorben por la piel.
Contacto con los ojos
Acido sulfúrico: Causa irritación severa, quemaduras, daño a las córneas y ceguera.
Compuestos de plomo: Pueden causar irritación.
Sobre exposición aguda (por una vez)
Acido sulfúrico: Irritación severa de la piel, daño a las córneas que puede causar ceguera, e
irritación al tracto respiratorio superior.
Compuestos de plomo: Síntomas de toxicidad incluyen dolor de cabeza, fatiga, dolor abdominal,
pérdida de apetito, dolor muscular y debilidad, cambios de patrones de sueño e irritabilidad.
Sobre exposición crónica (largo plazo)
Ácido sulfúrico: Posible erosión del esmalte de los dientes, inflamación de nariz, garganta y tubos
bronquiales.
Compuestos de plomo: Anemia; neuropatía, particularmente de los nervios motores, caída de la
muñeca; daño a los riñones y cambios reproductivos en hombres y mujeres.
Carcinogenicidad
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Acido sulfúrico: La Agencia Internacional para la Investigación del Cáncer (IARC) ha clasificado la
exposición ocupacional a vapores de ácidos inorgánicos fuertes que contienen ácido sulfúrico,
como carcinogénica para los humanos (Grupo 1). Esta clasificación no aplica al electrolito de las
baterías, sin embargo, las recargas con corrientes excesivamente altas durante periodos de tiempo
prolongados, de baterías sin las tapas de venteo bien puestas, puede crear una atmósfera de
neblina de ácido inorgánico fuerte con contenido de ácido sulfúrico.
Compuestos de plomo: La IARC clasifica el plomo y sus compuestos dentro del Grupo 2B
“posiblemente carcinogénicos en humanos”.
Fuego y explosión
La liberación de hidrógeno, incluso con la batería en estado de reposo, es inherente a la reacción
química que se produce en aquella, por lo tanto la emanación de este gas inflamable es inevitable. La
emanación de hidrógeno y proximidad de un foco de ignición (cigarro encendido, flama o chispa)
pueden causar la explosión de una batería con la proyección violenta tanto de fragmentos de la caja
como del electrolito líquido corrosivo. Las chispas se pueden producir internamente en el seno de la
batería por cortocircuitos causados por un deficiente estado de la misma, ya sea por desprendimiento
de materia activa, por acumulación de algunas impurezas, por comunicación entre los apoyos o por
deformaciones de éstas, así como por avería en algún separador; circunstancias que pueden deberse a
defectos de fabricación, mantenimiento incompleto o al trato dispensado a la batería. Las chispas
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externas tienen lugar por la manipulación de herramientas durante el montaje o desmontaje, la conexión
de pinzas de cables de emergencia, la electricidad estática, las abrazaderas flojas, la carga insuficiente,
la sobrecarga y por dejar objetos metálicos encima de la batería.
Reactividad
Acido sulfúrico: El contacto del electrolito con combustibles y materiales orgánicos puede causar fuego y
explosión. También reacciona violentamente con agentes reductores fuertes, metales, gas trióxido de
azufre, oxidantes fuertes y agua. El contacto con metales puede producir humos tóxicos de dióxido de
azufre y puede liberar gas hidrógeno inflamable.
Compuestos de plomo: Se debe evitar el contacto con ácidos fuertes, bases, haluros, halogenados,
nitrato de potasio, permanganato, peróxidos y agentes reductores.
Se recomienda el uso de equipos de protección personal, incluyendo equipo de protección a la vista tal
como antiparras, ropa de trabajo resistente al ácido y guantes de goma o plástico resistentes al ácido. El
agua de reposición de las baterías (abiertas o ventiladas) debe ser agua destilada por lo que su manejo
no precisa el empleo de equipos de protección personal, sin embargo, al rellenar la batería se debe
evitar un llenado excesivo que provoque el desbordamiento del electrolito. Si se necesita preparar
electrolito, por ejemplo al activar baterías cargadas en seco, se debe verter el ácido sobre el agua;
nunca debe verterse agua sobre ácido sulfúrico concentrado.
Las áreas de manejo o almacenamiento de baterías deben estar equipadas con lavaojos y disponer de
medidas para contener líquidos en caso de un derrame del electrolito. Para contener derrames
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pequeños se debe contar con arena seca, tierra, vermiculita u otro material no combustible; para
neutralizar derrames pequeños de electrolito, cuando sea posible, se debe disponer de bicarbonato de
sodio o cal. Como medio de extinción de incendios se recomienda disponer de extintores tipo C (dióxido
de carbono, polvo químico seco).
Para evitar riesgos de electrocución y cortocircuitos, cuando se trabaje con baterías se recomienda
observar las siguientes precauciones generales:
Remover relojes, anillos u otros objetos metálicos de las manos que pudieran entrar en contacto
accidentalmente con los bornes de la batería.
No dejar herramientas u objetos de metal sobre las baterías;
Usar guantes y botas de goma;
Usar herramientas con mangos aislantes;
Desconectar la fuente de carga antes de conectar o desconectar terminales de batería;
Determinar si la batería está haciendo contacto a tierra inadvertidamente; de ser así, remover la
fuente de tierra, pues el contacto con cualquier parte de la batería conectada a tierra puede
resultar en choque eléctrico.
Para evitar riesgos de incendios, debe prohibirse fumar y no permitir en la cercanía de baterías
ningún tipo de fuego, chispa o cuerpos incandescentes. Asimismo, la carga de baterías debe
realizarse en salas con ventilación adecuada para evitar que la concentración de hidrógeno
supere el límite inferior de explosividad.
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La ventilación debe ser suficiente además para que la concentración ambiental de vapores de
ácido sulfúrico no superen los límites permisibles ponderados y temporales establecidos, 0,8 y 3
mg/m3 respectivamente.
LA PILA ELÉCTRICA
Una pila eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso
químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto
que sus características resultan alteradas durante el mismo. Esta energía resulta accesible mediante dos
terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo positivo o cátodo
y el otro es el polo negativo o ánodo .
La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos,
introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito.