Baterías de carretillas eléctricas

Evolución de las baterías en las carretillas de almacén

La energía eléctrica ha sido una fuente de energía limpia y eficiente para las carretillas de almacén durante muchos años, pero la tecnología de baterías ha evolucionado significativamente desde los primeros días de las baterías de plomo-ácido. En este artículo, exploraremos la evolución de las baterías en las carretillas de almacén, desde su estado hace 20 años hasta las últimas tecnologías disponibles en la actualidad.

Las baterías de plomo-ácido hace 20 años

Hace 20 años, las baterías de plomo-ácido eran la norma en las carretillas de almacén. Aunque estas baterías eran confiables y económicas, también eran pesadas y voluminosas. Además, el ácido en las baterías podía ser peligroso y requería cuidado especial durante la carga y el mantenimiento.

Las baterías de iones de litio

En los últimos años, las baterías de iones de litio se han vuelto cada vez más populares en las carretillas de almacén. Estas baterías son más ligeras y compactas que las baterías de plomo-ácido, lo que permite que las carretillas de almacén sean más maniobrables y ocupen menos espacio en el almacén. Además, las baterías de iones de litio tienen una vida útil más larga y requieren menos mantenimiento que las baterías de plomo-ácido.

A partir de mediados de la década de 2010, las baterías de iones de litio comenzaron a utilizarse ampliamente en carretillas de almacén. Desde entonces, su uso ha aumentado y se espera que continúe creciendo a medida que disminuyan los costos y aumenten las capacidades de carga.

Las baterías de gel y de plomo-cristal

Otra tecnología de baterías que ha ganado popularidad en los últimos años son las baterías de gel. Estas baterías han estado disponibles desde la década de 1980, pero su uso en carretillas de almacén se ha vuelto más común en los últimos 10-15 años a medida que los fabricantes han mejorado su rendimiento y las normativas de seguridad han aumentado la demanda de baterías más seguras.

La tecnología de baterías de plomo-cristal es otra opción que ha surgido en los últimos años. Estas baterías ofrecen una vida útil más larga que las baterías de plomo-ácido y son más económicas que las baterías de iones de litio. La tecnología de baterías de plomo-cristal comenzó a utilizarse en carretillas de almacén a principios de la década de 2010 y ha ido ganando popularidad desde entonces.

La carga rápida en las carretillas de almacén

Ha sido una innovación importante en las carretillas de almacén, ya que permite a los operadores cargar sus baterías más rápidamente y volver a trabajar más rápidamente. A medida que las empresas buscan formas de mejorar la eficiencia y reducir los costos, la carga rápida se ha vuelto cada vez más importante.

La carga rápida implica cargar la batería de la carretilla de almacén a una tasa mucho más alta que la carga convencional. La carga rápida típica implica cargar la batería a una tasa de 1C o más. Esto significa que una batería de 100 Ah se cargará en una hora si se carga a una tasa de 1C. En comparación, la carga convencional puede tomar de 6 a 8 horas.

Inicio de la carga rápida en máquinas de almacén

La carga rápida ha evolucionado significativamente en los últimos años. En 2011, la norma europea EN 1175-1 se actualizó para permitir la carga rápida de baterías de iones de litio en carretillas de almacén. Esto permitió a los fabricantes de carretillas de almacén comenzar a ofrecer la carga rápida como una opción para sus clientes.

Desde entonces, la carga rápida ha evolucionado para ser aún más rápida y más eficiente. En 2016, la empresa suiza Ecovolta desarrolló un sistema de carga rápida que puede cargar una batería de iones de litio de 80 Ah en solo 10 minutos. En 2018, BYD, un fabricante chino de vehículos eléctricos, presentó una solución de carga rápida que puede cargar una batería de iones de litio de 400 Ah en solo una hora.

Otro avance importante en la carga rápida ha sido la capacidad de cargar varias baterías de carretilla de almacén al mismo tiempo. Esto se conoce como carga de oportunidad. La carga de oportunidad permite a los operadores cargar sus baterías mientras hacen una pausa para el almuerzo o durante una breve interrupción del trabajo, lo que puede ahorrar tiempos muertos y mejorar la eficiencia.

Elegir batería para carretillas

Seleccionar la tecnología de batería adecuada para su carretilla elevadora eléctrica es una decisión crítica. Ya sea que esté actualizando una batería existente o adquiriendo una nueva carretilla elevadora, es fundamental evaluar minuciosamente las opciones de batería, ya que puede tener un impacto directo en el rendimiento de la carretilla, la productividad del negocio y el rendimiento financiero general.

Existen principalmente dos tecnologías de baterías que alimentan las carretillas elevadoras comerciales: Plomo-ácido y Ion-lition. En esta guía, realizaremos un análisis comparativo de estas tecnologías basado en varios criterios, incluyendo tecnología, gastos, mantenimiento y requisitos de carga, para ayudarlo a tomar una decisión informada. Antes de adentrarnos en una comparación detallada, veamos brevemente cómo funcionan estas dos tecnologías y obtengamos información sobre el dimensionamiento de las baterías.

Tecnología Baterías de Plomo-ácido

Una batería de plomo-ácido consta de placas de plomo como electrodos sumergidos en una solución electrolítica de ácido sulfúrico y agua. La electricidad se genera a través de una reacción química que involucra al plomo y al ácido sulfúrico. El agua se consume durante esta reacción, lo que requiere un llenado regular de agua para mantener los niveles requeridos.

Baterías de Ion-lition

En el mercado existen varios tipos de baterías de Ion-lition, dependiendo del material del cátodo utilizado. Ejemplos incluyen el óxido de ion-lition cobalto, el óxido de ion-lition manganeso y el fosfato de hierro y ion-lition (LFP), siendo el LFP una química ampliamente adoptada en la industria moderna de manejo de materiales. El LFP ofrece una mayor seguridad, una mayor capacidad de corriente y un menor impacto ambiental en comparación con algunas otras variantes de ion-lition.

Dimensionamiento de la Batería de la Carretilla Seleccionar el tamaño adecuado de la batería es crucial para asegurarse de que su carretilla pueda funcionar a su máximo rendimiento y pueda levantar la carga para la que está calificada. Hay tres aspectos a considerar al dimensionar una batería:

Voltaje de la Batería y Amperaje

Las baterías de carretillas elevadoras generalmente están disponibles en cuatro opciones de voltaje, y elegir la adecuada es fundamental. Una batería sobredimensionada puede potencialmente causar daños graves e irreversibles a la carretilla, por lo que es esencial conocer la capacidad de voltaje de su carretilla. Las especificaciones de voltaje suelen estar indicadas en la placa de especificaciones de la carretilla.

Es recomendable seleccionar una batería con la mayor capacidad de hora de amperio dentro del rango de voltaje aprobado para maximizar la potencia de su carretilla.

Si bien la tabla a continuación proporciona una descripción general de qué voltaje de batería es adecuado para diferentes tipos de equipos, se recomienda consultar con un especialista en baterías local para determinar el tamaño de batería adecuado para su carretilla.

  • Baterías de 24 voltios / 36 voltios: Carretillas Elevadoras de Conductor, Apiladores, Carros de Almacén, Recogedores de Pedidos, Carretillas Elevadoras de Pasillo Estrecho.
  • Baterías de 48 voltios / 80 voltios: Carretillas Elevadoras de Alcance, Carretillas Elevadoras Eléctricas Contrapesadas.
  • Baterías de 120 voltios y más: Vehículos de Patio, Camiones de Traslado.

Dimensiones de la Batería

Mida el tamaño del compartimento de la batería de su carretilla elevadora y asegúrese de que la batería encaje adecuadamente. La batería debe encajar correctamente en el compartimento; una batería demasiado grande o demasiado pequeña puede representar riesgos de seguridad.

Peso de la Batería

Consulte la hoja de especificaciones o la placa de especificaciones para conocer los requisitos de peso mínimo y máximo de la batería para su carretilla. Seleccionar una batería que exceda el peso máximo podría dañar los componentes del equipo, potencialmente anulando la garantía del fabricante. En muchos casos, la batería también actúa como contrapeso para la carretilla. Una batería más ligera que el peso mínimo requerido podría reducir la capacidad de elevación de la carretilla y crear problemas de seguridad. Al cambiar la batería en cualquier carretilla elevadora, puede ser necesario obtener una nueva placa de especificaciones para reflejar los cambios en la capacidad de la máquina debido a las alteraciones de peso. La batería de una carretilla elevadora eléctrica sirve como contrapeso de la máquina y es fundamental para su capacidad de elevación.

Comparación entre Baterías de Plomo-ácido y Ion-lition

Operación de un solo turno frente a operación de varios turnos

Baterías de plomo-ácido:

Si su negocio opera durante 16 o 24 horas al día, los tiempos de carga de la batería se vuelven cruciales para mantener un funcionamiento sin problemas, ya que una batería de plomo-ácido típicamente se descarga en aproximadamente 6-8 horas. Una batería de plomo-ácido necesita aproximadamente 8 horas para cargarse, seguidas de un período de enfriamiento de 8 horas, lo que resulta en un tiempo total de inactividad de 16 horas antes de que pueda utilizarse nuevamente. Como resultado, para una operación de varios turnos, es posible que necesite de 2 a 3 baterías de plomo-ácido por carretilla. Si no tiene varias baterías por carretilla, podría experimentar tiempos de inactividad debido a la falta de equipos, lo que afectaría directamente a su rendimiento financiero.

Baterías de Ion-lition:

Una batería de ion-lition se carga completamente en menos de 2 horas y no requiere un período de enfriamiento como las baterías de plomo-ácido. Las baterías de ion-lition también pueden cargarse en ráfagas de 15-30 minutos, conocidas como carga oportunista, lo que permite cargarlas durante los descansos o cuando la carretilla está inactiva durante unos minutos. Esto permite llevar a cabo operaciones de varios turnos con solo una batería por carretilla.

Si bien hay una gran diferencia en los tiempos de carga, ambos tipos de baterías generalmente duran la misma cantidad de horas (entre 6 y 8) después de una carga completa. Si tiene una operación de un solo turno y un tamaño de flota pequeño, puede funcionar con baterías de plomo-ácido. A medida que su flota y operaciones crezcan, las baterías de ion-lition se vuelven inevitables para mantener operaciones ininterrumpidas.

Infraestructura y Recursos Disponibles para la Carga Baterías de plomo-ácido:

Dado que es posible que necesite varias baterías de plomo-ácido por carretilla, también debe tener en cuenta el espacio de almacenamiento adicional necesario. Además, debe garantizar un entorno de almacenamiento seguro, lejos de conductos de aire caliente y otras fuentes de calor, que no reciba luz solar directa y que se mantenga a temperatura ambiente o más baja.

También debe seguir un proceso de carga seguro para las baterías de plomo-ácido y asignar recursos para ello. Para cada carga, la batería debe retirarse de la carretilla y colocarse en el soporte de carga designado, lo que convierte el proceso en una labor intensiva en mano de obra. Debido al peso de la batería, es posible que se requiera personal capacitado para utilizar un equipo de elevación para moverla de la carretilla al soporte de carga y viceversa.

Dicho esto, la mayoría de las instalaciones hoy en día están equipadas con una infraestructura de suministro eléctrico adecuada para las baterías de plomo-ácido. Es posible que no necesite realizar inversiones significativas en cargadores de baterías, puntos de venta y cableado.

Baterías de Ion-lition:

No necesita una infraestructura de almacenamiento adicional al optar por baterías de ion-lition, ya que no necesita múltiples baterías por carretilla. Incluso durante la carga, puede dejar la batería dentro de la carretilla misma, lo que simplifica y abarata el proceso. Simplemente puede conectar la batería a un cargador al conducir su carretilla hasta un enchufe de corriente.

Dado que la carga de la batería de ion-lition es mucho más rápida, también necesitan una corriente de entrada más alta. Es posible que deba realizar una auditoría energética de su instalación para determinar si necesita mejorar su infraestructura eléctrica para una carga eficiente de las baterías de ion-lition. Esto representa un costo único al adoptar las baterías de ion-lition para alimentar sus carretillas.

Las baterías de ion-lition pueden ayudarlo a ahorrar espacio valioso y tiempo de su personal debido a su proceso de carga más rápido y simple. Si planea adquirir baterías de plomo-ácido, debe tener en cuenta estos costos adicionales de infraestructura, que a menudo están ocultos.

Por otro lado, es posible que deba mejorar su infraestructura eléctrica para adoptar las baterías de ion-lition, ya que sus cargadores generalmente requieren una corriente de entrada más alta.

Mantenimiento Baterías de plomo-ácido:

Si no se mantienen adecuadamente, las baterías de plomo-ácido pueden someterse a un proceso químico llamado sulfatación de baterías, que puede provocar su deterioro. Para evitarlo, es importante mantener el nivel de agua en el electrolito. Es esencial llenar la batería con agua destilada a intervalos regulares para mantener la salud de una batería de plomo-ácido.

El llenado de agua de las baterías para una flota grande puede ser un proceso tedioso y costoso. Debe asignar personal capacitado para llevar a cabo este procedimiento y asegurarse de que sigan el protocolo de seguridad mientras lo hacen.

Baterías de Ion-lition:

Las baterías de ion-lition son mucho más fáciles de mantener, ya que no necesitan ser llenadas de agua y no requieren procedimientos de mantenimiento frecuentes.

El llenado regular de agua de las baterías de plomo-ácido es inevitable para mantener su rendimiento, algo que no es necesario hacer con las baterías de ion-lition. El procedimiento de mantenimiento tedioso y costoso es una de las principales desventajas de las baterías de plomo-ácido.

Seguridad Baterías de plomo-ácido:

Dado que las baterías de plomo-ácido están compuestas por dos productos químicos de alto riesgo, ácido sulfúrico y plomo, pueden representar un riesgo de seguridad para usted y su equipo. Existe el riesgo de que el ácido sulfúrico entre en contacto con la piel y los ojos de quienes realizan el procedimiento de mantenimiento, por lo que debe garantizar el uso de equipo de protección personal (EPP) como gafas a prueba de salpicaduras, delantal resistente a ácidos, protector facial y guantes de goma.

Las baterías de plomo-ácido también pueden producir una mezcla explosiva de gases de hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) durante la carga. Si la sala de carga no está ventilada adecuadamente, existe el riesgo de explosión. Entre otras medidas, debe instalar sensores de hidrógeno en el techo de las habitaciones donde se cargan las baterías de plomo-ácido.

La sobrecarga de las baterías de plomo-ácido ventiladas, especialmente las antiguas, puede producir un gas altamente tóxico llamado sulfuro de hidrógeno (H2S). Si ocurre un evento de este tipo, es posible que deba evacuar el área para garantizar que nadie esté expuesto a este gas peligroso.

Baterías de Ion-lition:

Las baterías de ion-lition se consideran mucho más seguras en comparación con las baterías de plomo-ácido, ya que no representan tantos riesgos para la salud de quienes trabajan con ellas. Estas baterías están completamente selladas y no necesitan abrirse para agregar agua, lo que reduce el riesgo de derrames de electrolito, emisión de gases tóxicos o sulfatación, como ocurre en las baterías de plomo-ácido.

Las baterías de ion-lition se pueden considerar mucho más seguras que las baterías de plomo-ácido. La salud y la seguridad son fundamentales en cualquier entorno de trabajo, y debe tener en cuenta los costos asociados con la capacitación, la mano de obra y la infraestructura para crear un entorno seguro al usar baterías de plomo-ácido.

Vida útil de la Batería Baterías de plomo-ácido:

Una batería de plomo-ácido bien mantenida tiene una vida útil de 1000 a 1500 ciclos de carga. Es importante tener en cuenta que incluso si carga una batería de plomo-ácido durante un corto período, por ejemplo, 15 minutos, eso cuenta como un ciclo de carga. Esto reduce aún más la vida útil de una batería de plomo-ácido si no la carga cuidadosamente al 100% cada vez.

Además del mantenimiento, el momento de la carga también puede afectar la vida útil de una batería de plomo-ácido. No debe dejar una batería de plomo-ácido en estado de descarga parcial y debe cargarla de inmediato para asegurar su rendimiento y longevidad.

Baterías de Ion-lition:

Una batería de ion-lition tiene una vida útil que oscila entre 2,000 y 3,000 ciclos de carga. A diferencia de la batería de plomo-ácido, se considera que una batería de ion-lition ha completado un ciclo de carga solo cuando se carga al 100%. La carga intermitente de unos minutos agrega comodidad pero no reduce la vida útil de una batería de ion-lition.

Además, dejar una batería de ion-lition en estado de descarga parcial no afecta negativamente su vida útil, ya que no sufren ningún daño.

La vida útil total de las baterías que elija determina con qué frecuencia deberá reemplazarlas. Las baterías de ion-lition pueden ayudarlo a ahorrar en costos recurrentes de reemplazo, considerando que tienen casi el doble de ciclos de carga que las baterías de plomo-ácido.

Eficiencia Energética Baterías de Plomo-ácido:

Las baterías de plomo-ácido desperdician energía durante la carga, la descarga e incluso mientras están inactivas. Como resultado, solo alrededor del 80% de la energía utilizada para cargar la batería está disponible como salida, lo que hace que las baterías de plomo-ácido sean ineficientes desde el punto de vista energético y aumenten los costos de electricidad.

Baterías de Ion-lition:

Las baterías de ion-lition se consideran mucho más eficientes desde el punto de vista energético, ya que las pérdidas son mínimas y la mayoría de la energía utilizada para cargar la batería está disponible como salida, hasta un 99% en algunos casos.

Las baterías de ion-lition pueden ayudarlo a reducir los costos de electricidad, ya que proporcionan más salida gracias a las pérdidas de energía mínimas. Puede esperar ahorros de hasta un 30% en comparación con las baterías de plomo-ácido, que son conocidas por desperdiciar energía.

Costo Inicial Baterías de Plomo-ácido:

El costo inicial de una batería de plomo-ácido es bastante bajo en comparación con otros tipos de baterías.

Baterías de Ion-lition:

La inversión inicial para una batería de ion-lition puede ser casi el doble que la de una batería de plomo-ácido.

Debido al bajo costo inicial, las baterías de plomo-ácido pueden ser una opción adecuada en ciertos escenarios comerciales, como se mencionó en el punto #1. Sin embargo, es fundamental analizar el Costo Total de Propiedad (CTP) ya que proporciona una imagen integral y a largo plazo al tomar tales inversiones.

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