Medición de la Resistencia Interna de una Batería: Guía Práctica

Batería

¿Trabajas con proyectos alimentados por baterías y necesitas conocer la Resistencia Interna? Estás en el artículo correcto.

Todas las baterías tienen cierto nivel de resistencia al flujo de corriente. Esta oposición es lo que llamamos resistencia interna.

Además, las baterías no duran para siempre y su resistencia interna cambia con el tiempo. Por eso debes medirla antes de usar la batería en tu circuito.

Si no sabes cómo hacerlo, quédate: aprenderás todo en este post.

Definición de Resistencia Interna

Modelo de resistencia interna

La resistencia es un concepto familiar en ingeniería. La resistencia interna ocurre cuando un objeto opone el flujo de corriente dentro de un conductor, generando calor.

Las celdas de batería ofrecen resistencia al flujo de corriente. Como no tienen conductores eléctricos perfectos, encontrar una batería con resistencia interna cero es difícil.

La resistencia interna actúa como guardiana de la batería: cuanto menor, menos restricciones encontrarás al usarla.

Si tienes alta resistencia interna, la batería se sobrecalentará y sufrirá una caída de voltaje.

¿Cómo Funciona una Batería?

Las baterías tienen dos terminales de diferentes metales y un electrolito entre ellos. Los electrolitos son soluciones químicas que permiten el flujo de electrones; es decir, son conductores eléctricos.

Terminal de batería

Los electrolitos también reaccionan con el metal manteniéndolos en sus iones. Un terminal es el cátodo, usualmente un óxido metálico con muchas cargas positivas o iones metálicos con pocos o ningún electrón.

El otro terminal es el ánodo, usualmente metal con muchas cargas negativas o iones metálicos con exceso de electrones.

La reacción química del electrolito oxida el cátodo, liberando electrones que viajan por el circuito hasta el ánodo.

La batería convierte energía química en eléctrica hasta agotar los reactivos. Entonces muere. Pero puedes recargarla aportando energía eléctrica externa que se convierte en química, repitiendo el ciclo.

Carga de batería

Medición de la Resistencia Interna: El Método Ideal

Necesitas:

• Batería nueva (preferiblemente AA)

Baterías AA

• Resistencia

Resistencia

• Voltímetro

Voltímetro

Pasos

1. Conecta el voltímetro a los terminales de la batería: terminal rojo al cátodo, negro al ánodo.

2. Anota la lectura del voltímetro a 1.500 voltios. Este voltaje de carga depende del tipo de batería. Obtienes lecturas por el voltaje de circuito abierto (VOC) o sin añadir carga al circuito.

3. Añade la resistencia a la batería y vuelve a conectar el voltímetro. Verás una caída de voltaje por la resistencia interna.

4. Anota la nueva lectura a 1.446 voltios. Al haber caída de voltaje, el valor será menor. Así puedes medir la resistencia interna usando el VOC y el voltaje con carga (la resistencia).

5. Usa la ley de Kirchhoff y la ley de Ohm. Primero, calcula la corriente con el valor tras conectar la carga:

Donde:

V = voltaje

R = resistencia

I = corriente

VL = voltaje con carga

RL = valor de la resistencia

Luego, usa la ley de voltaje de Kirchhoff para calcular los voltios del resistor interno de la batería (igual a la caída de voltaje interna):

Donde:

VOC = voltaje de circuito abierto

VL = voltaje con carga

VI = voltaje a través del resistor interno

Con la corriente y la caída de voltaje del resistor interno, usa la Ley de Ohm para calcular la resistencia interna:

Donde:

RI = resistencia interna

Por tanto, la resistencia interna de la batería AA es 0.149Ω.

¿Cómo Afecta la Resistencia Interna al Voltaje y la Corriente?

Voltaje

La Ley de Ohm muestra la relación entre corriente, voltaje y resistencia. El voltaje y la resistencia interna son variables independientes; la variable dependiente (corriente) es la afectada por la resistencia interna.

Cuando la resistencia interna aumenta, la corriente disminuye. Cuando la resistencia interna disminuye, la corriente aumenta. Son inversamente proporcionales según la Ley de Ohm.

Sin la ley, el voltaje disminuye al aumentar la resistencia interna.

¿Cómo Afecta la Resistencia Interna a la Batería?

Batería de móvil

Una baja resistencia interna significa menos problemas para entregar picos de potencia requeridos.

Por el contrario, una alta lectura en mW puede hacer que la batería muera antes. ¿Por qué? Porque no puede entregar eficiencia energética mientras almacena energía. Una gran resistencia interna daña la vida útil y el rendimiento.

¿Cambia la Resistencia Interna de una Batería?

Batería muerta

A medida que la batería envejece, su resistencia interna aumenta. Por este aumento, la potencia disponible en los terminales también disminuye.

Para operaciones fiables, monitoriza su resistencia interna antes de que sea demasiado alta.

Componentes que Afectan la Resistencia Interna

Dos componentes principales: resistencia electrónica e iónica.

La resistencia electrónica incluye la resistencia de todos los materiales de la batería: componentes internos, cubiertas metálicas y cómo contactan entre sí. Su efecto es inmediato al conectar una carga.

La resistencia iónica trata cómo la batería resiste el flujo de corriente por factores electroquímicos: movilidad iónica, área de superficie del electrodo y conductividad del electrolito.

Conclusión

Medir la resistencia interna es esencial al construir circuitos. Es responsable del funcionamiento de la batería y su estado determina si tendrás una buena o mala batería.

Una alta resistencia interna causa sobrecalentamiento y muerte prematura. Usa tus mediciones para decidir si cambiar las baterías en tus circuitos.

Si tienes preguntas, contáctanos; te ayudaremos encantados.