Plomo-ácido: por qué un solo vaso muerto obliga a cambiar toda la serie

Un vaso se hincha. Los otros veintitrés parecen estar bien. Y alguien pregunta: ¿podemos cambiar solo ese?

El mes pasado un cliente de un centro de datos nos mandó una foto. Tres filas de vasos de 2 V, veinticuatro en total, en serie para formar una batería OPzV de 48 V. El de la izquierda estaba visiblemente hinchado — las nervaduras de la caja sobresalían por ambos lados. La pregunta que hizo es una que oímos varias veces al mes: ¿podemos sustituir solo ese?

Sinceramente, nuestra primera respuesta solía ser que sí. Es lo que el cliente quiere oír, cuesta una fracción de la serie completa, y tirar veintitrés vasos que todavía aguantan carga duele en el alma. Luego empezamos a seguir qué pasaba seis meses, doce meses después. Salía mal con la frecuencia suficiente como para cambiar nuestra respuesta.

Este artículo va solo de plomo-ácido: los OPzS abiertos, los OPzV de gel y los bloques AGM que llenan la mayoría de las salas técnicas. El litio juega con reglas completamente distintas. Eso será otro artículo.

Lo que una serie en serie garantiza realmente

Por cada vaso de una serie circula exactamente la misma corriente. Ese único hecho gobierna todo lo demás, y es la razón por la que «cambiar solo la pieza rota» funciona en cualquier otro sitio de la electricidad y aquí falla:

• La capacidad útil de la serie es igual a la de su vaso más débil. Meter un vaso al 100 % en una serie cuyos vasos están al 70 % no te da el 100 %. Te quedas en el 70 %.
• El cargador protege por tensión de serie, no por el estado de cada vaso. Una serie flotando a unos muy respetables 54,0 V puede tener al mismo tiempo un vaso cociéndose y otro muriéndose de hambre.
• Las resistencias internas se suman, y la más alta decide cuánta autonomía se te va en forma de calor y caída de tensión.

Nada dentro de una serie de plomo-ácido revisa los vasos uno a uno. Nadie cuida de las unidades individuales. Viven o mueren juntas.

Lo que pasa en cada una de las cuatro fases, una vez colocado el vaso nuevo

Lee esa tabla dos veces. La trampa está en la segunda fila. A 25 °C, un vaso VRLA flota normalmente a 2,25–2,30 V por vaso y se ecualiza a 2,35–2,40 V por vaso, con además una compensación de temperatura de −3 mV/°C por vaso. El cargador trabaja con la media de los 24 vasos: no sabe cuál es el nuevo. El vaso nuevo tiene la resistencia interna más baja, así que acaba en la parte baja de la banda de tensión y se queda infracargado; los vasos viejos, con más resistencia y un umbral de gases más bajo, se van hacia arriba. El vaso flamante que acabas de pagar lo está estropeando poco a poco la serie que lo rodea.

La inversión de polaridad — el paso que convierte una reparación barata en un incidente

Volvamos a la serie de 24: a los 23 viejos les queda el 70 % de su capacidad nominal, el nuevo está al 105 %. En la descarga los 23 viejos se vacían primero. La carga no se detiene, porque la tensión de serie sigue por encima del corte del inversor. Así que la corriente sigue circulando — al revés, forzada a través de vasos que ya no tienen nada que dar.

Para el vaso al que están invirtiendo:

• Su tensión en bornes se vuelve negativa, normalmente entre −0,5 V y −2 V por vaso con carga;
• La polaridad de las placas se invierte de hecho, la cara que debería ser positiva empieza a desprender hidrógeno, el electrolito hierve localmente y la presión sube dentro de la caja estanca;
• La caja se hincha, la válvula se abre y con el gas sale niebla de ácido. En un armario cerrado, añade una sola chispa cerca y tendrás una atmósfera inflamable.

Hemos visto cómo un único vaso invertido se llevaba por delante un armario entero — no por el fuego, sino por el ácido que salió disparado tras la ventilación y se comió el armario y la bandeja de abajo. Esa factura es mucho más pesada que una serie nueva.

El desajuste de resistencia se come tu autonomía en silencio

Un vaso VRLA nuevo mide internamente unos 3–4 mΩ; al final de su vida ha subido a 8–10 mΩ. En una serie que descarga a 100 A, solo esa diferencia añade 0,5–0,7 V de caída extra, y eso significa:

• La protección por baja tensión del inversor salta antes — una autonomía nominal de 10 minutos se queda en 6;
• Esa caída extra se convierte en calor en el vaso que tiene la resistencia más alta, así que el punto caliente siempre cae en el más viejo;
• En carga, buena parte de la tensión en bornes es caída IR y no estado de carga, de modo que el cargador decide con un número que ya no significa lo que él cree.

Esta es la parte que la gente odia oír: después de montar un vaso flamante nuevo, la autonomía de la serie suele ser más corta que con el vaso muerto puesto. Gastaste dinero y lo empeoraste.

Los otros veintitrés no están tan sanos como crees

Este es el punto que más se olvida. Una misma serie de vasos de plomo-ácido ha pasado cinco años bajo la misma tensión de flotación, en la misma sala, con los mismos eventos de red — así que envejecen juntos:

• La corrosión de la rejilla positiva avanza de forma irreversible; es el modo clásico de fin de vida útil del plomo-ácido;
• La masa activa se ablanda y se desprende un poco más en cada ciclo profundo, y lo que cae se queda en el fondo como sedimento;
• Los vasos que estuvieron infracargados o trabajaron con calor han criado cristales de sulfato de plomo duros y gruesos que ninguna carga devuelve;
• Un vaso VRLA pierde agua despacio y sin parar, y ningún rendimiento de recombinación del oxígeno recupera lo que ya salió por la válvula.

La regla del oficio es sencilla: cuando la capacidad medida cae por debajo del 80 % del valor nominal, toca programar el reemplazo. IEEE 450 lo dice para los vasos abiertos, IEEE 1188 lo dice para los VRLA. Así que cuando el primer vaso por fin se derrumba, los demás suelen dar algo justo por encima del 80 %. No son «vasos buenos que puedes conservar» — son vasos haciendo cola para ser los próximos en caer. Cambia el primero y unos meses después el segundo se tumbará exactamente en el mismo sitio.

Entonces, ¿cuándo sí es aceptable cambiar uno solo?

No vamos a fingir que nunca lo es. El cambio de un solo vaso se sostiene únicamente si se cumplen todas estas condiciones:

En la práctica, cuando una serie de menos de un año pierde un vaso, suele ser un defecto de fabricación — y eso va por garantía, donde el fabricante además pide una evaluación de toda la serie. En las consultas que de verdad importan, las que caen en la franja de tres a cinco años, la respuesta es casi siempre: cambia la serie.

Cómo pedir la serie nueva para no tirar el dinero

• Cambia toda la serie con un mismo modelo, una misma capacidad, un mismo lote. Nada de mezclar fabricantes, ni lotes, ni viejo con nuevo.
• A la llegada, mide tensión en circuito abierto y resistencia interna, y mantén la serie apareada dentro de ±5 % en capacidad y ±10 % en resistencia — otra vez la lógica de IEEE 450.
• Tras la instalación, haz un ensayo de capacidad completo y guarda el registro. Esa es tu referencia para todas las pruebas anuales futuras.
• Vuelve a medir a los 30 días para confirmar que nadie se ha quedado atrás.
• Aprovecha y revisa el apriete de las conexiones, la sonda de temperatura y la tensión de flotación y compensación de temperatura del cargador. El envejecimiento nunca es culpa solo de la batería.

Hagamos números

Un cuatro por ciento suena muy tentador. Lo que pasa es que ese 4 % no compra «arreglado». Compra «aguanta por ahora». Y un corte de luz nunca te avisa del día que va a llegar.

Lo que hacemos nosotros

• Medimos toda la serie antes de pedir nada — registramos tensión en circuito abierto, resistencia y estado físico, vaso por vaso
• Determinamos si el fallo viene del envejecimiento o de una causa externa, según el tiempo de servicio y el historial
• Toda serie que ya ronda el 80 % de capacidad se cambia entera, sin remiendos de un solo vaso
• Apareamos la serie nueva a la llegada: ±5 % de capacidad, ±10 % de resistencia, un solo lote
• Hacemos un ensayo de capacidad completo y lo dejamos como base, y volvemos a medir en 30 días
• Calibramos al mismo tiempo la tensión de flotación y la compensación de temperatura, para que los vasos nuevos no repitan el camino de los viejos

Al final, una batería en serie es un deporte de equipo. Cambias a un jugador y el equipo no se vuelve más fuerte — sigue corriendo al ritmo de su eslabón más débil. La próxima vez que alguien pregunte «¿podemos cambiar solo el que falló?», esperamos que ya sepas la respuesta.