Principales causas de la reducción de la vida útil de las baterías en las estaciones base

1. El papel de los paquetes de baterías en los sistemas de comunicación

En la actualidad, la mayoría de los sistemas de comunicación utilizan baterías de plomo-ácido selladas reguladas por válvula (VRLA) avanzadas. Estas baterías suelen tener un voltaje de celda única de 2 V y están conectadas en serie para formar sistemas de 48 V o 24 V. Las funciones principales de estas baterías son proteger los equipos de comunicación y garantizar el funcionamiento sin problemas de la red. En términos de protección de los equipos, las baterías, junto con los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI) y los sistemas de alimentación conmutada, desempeñan un papel fundamental en la prevención de sobretensiones, picos y transitorios de la red eléctrica, protegiendo eficazmente los dispositivos de comunicación y evitando cortes de suministro eléctrico en el sitio. En cuanto al funcionamiento de la red, las baterías, junto con los SAI y los sistemas de alimentación conmutada, mantienen el funcionamiento del sistema durante las interrupciones de suministro eléctrico y filtran el voltaje de ruido, lo que garantiza la calidad de la comunicación.

Una vez instaladas en las estaciones base de comunicaciones, estas baterías no suelen necesitar ser reemplazadas durante varios años. Por lo tanto, es fundamental mejorar el mantenimiento de las baterías para mejorar sus condiciones operativas, lo que a su vez puede extender eficazmente su vida útil. El monitoreo en línea de las baterías desempeña un papel indispensable en el mantenimiento de los sistemas de energía de comunicaciones, especialmente en entornos no tripulados.

2. Estado actual de la tecnología de baterías en los sistemas de comunicación

Los paquetes de baterías son una parte crucial del sistema de alimentación ininterrumpida de CC de la estación base, con inversiones comparables a las de los equipos de suministro de energía conmutada. La mayoría de las estaciones base móviles utilizan baterías de plomo-ácido selladas reguladas por válvula (VRLA) desarrolladas a fines del siglo XX. Debido a su estructura sellada regulada por válvula, estas baterías no requieren mantenimiento con ácido o agua, no tienen fugas ni niebla de ácido y se pueden instalar junto con el equipo en la misma habitación. Son populares debido a su tamaño compacto, peso ligero, baja autodescarga, mantenimiento mínimo, larga vida útil, conveniencia y confiabilidad. Sin embargo, es importante señalar que, si bien los principios electroquímicos de las baterías VRLA permanecen inalterados, las crecientes demandas de rendimiento de las baterías han hecho que su mantenimiento sea más estricto. Además, al principio, los fabricantes a veces se referían a estas baterías como "libres de mantenimiento,", lo que llevó a algunos miembros del personal de mantenimiento a creer que las baterías no requerían mantenimiento. Esta idea errónea ha tenido un impacto duradero, lo que resultó en una atención insuficiente al mantenimiento y las pruebas de las baterías.

En el uso actual de las baterías de las estaciones base, los problemas más comunes son la rápida pérdida de capacidad, la corta vida útil y las frecuentes interrupciones del servicio en el sitio. La calidad de las baterías de los principales fabricantes de VRLA generalmente cumple con los requisitos del operador, aunque existen diferencias en la calidad y el rendimiento entre los fabricantes. Sin embargo, la calidad de la batería en sí no es la razón principal de la rápida pérdida de capacidad y la reducción de la vida útil. Teniendo en cuenta la estructura de la batería, el rendimiento y las condiciones en el sitio, es evidente que, en circunstancias normales, las baterías VRLA deberían durar entre 1 y 4 años sin una caída significativa de la capacidad. Los principales factores que afectan la vida útil de la batería están relacionados con el entorno operativo y las prácticas de mantenimiento en las estaciones base.

Causas principales de pérdida rápida de capacidad y reducción de la vida útil de las baterías de estaciones base:

Cortes de energía frecuentes y cortes de energía prolongados e irregulares: la carga y descarga frecuente de baterías debido a cortes de energía puede provocar una falla prematura de la batería. Un problema común es la sulfatación de las placas negativas, que es un signo típico de pérdida temprana de capacidad. Si una estación base experimenta cortes de energía frecuentes, la batería se descarga antes de que se recargue por completo, lo que genera una carga insuficiente. La carga insuficiente repetida da como resultado una pérdida de capacidad acumulativa, lo que hace que la capacidad de la batería disminuya significativamente en poco tiempo y acorte su vida útil.

Configuración incorrecta de la fuente de alimentación conmutada: si la configuración de voltaje para la protección contra subtensión y el voltaje de reinicio de la fuente de alimentación conmutada de la estación base es demasiado baja, la batería puede experimentar una descarga excesiva o una descarga profunda, lo que acelera la sulfatación de las placas negativas. Los valores adecuados de protección contra subtensión deben configurarse en función de la corriente de carga. Actualmente, la protección contra subtensión suele configurarse demasiado baja, lo que provoca una descarga excesiva y, cuando la batería se descarga excesivamente repetidamente y no se recarga por completo, su vida útil se acorta considerablemente.

Entorno operativo hostil: después de un corte de energía, si la estación base no tiene aire acondicionado, la temperatura interna aumenta, lo que reduce la vida útil de la batería. Si el sistema de aire acondicionado falla y no se repara a tiempo, o si los cortes de energía impiden que el aire acondicionado funcione, las temperaturas en la estación pueden superar los 70 °C, lo que afecta gravemente el rendimiento de la batería. Las altas temperaturas aceleran el descontrol térmico, lo que provoca la corrosión de las placas positivas, la deformación de las placas y el hinchamiento o agrietamiento de la batería, lo que en última instancia conduce a una rápida disminución de la capacidad de la batería y una vida útil más corta.

Falla en la recarga después de la descarga: en algunas áreas remotas, los cortes de energía son frecuentes y duran períodos prolongados. Si la batería se descarga hasta su voltaje de terminación y no se recarga de manera oportuna, la capacidad de la batería disminuye y su vida útil se acorta. De manera similar, si el voltaje de carga flotante de la fuente de alimentación conmutada es demasiado bajo, la batería puede permanecer en un estado de carga insuficiente durante períodos prolongados.

3. La necesidad de monitorizar la batería

Como se ha comentado anteriormente, el sistema de alimentación de las comunicaciones es la columna vertebral de la red de comunicaciones, y la batería de reserva es la última línea de defensa. Una vez que se produce un accidente debido a un fallo de la batería en la sala de equipos de comunicaciones, las consecuencias pueden ser catastróficas. Para garantizar el buen funcionamiento de las redes de comunicaciones, los operadores se centran cada vez más en el mantenimiento y la comprobación de las baterías. Han adoptado normas de mantenimiento estrictas, como la IEEE1189-2005, y ahora confían en sistemas de monitorización más eficaces.

Los métodos de mantenimiento tradicionales, como las pruebas periódicas de descarga, tienen limitaciones debido a las limitaciones de personal, las ubicaciones remotas y los largos tiempos de prueba. Los sistemas de monitoreo de baterías ofrecen varias ventajas sobre los métodos tradicionales:

Reducción del trabajo manual para la medición in situ y la inspección de la batería.

Monitorización continua del estado de la batería sin necesidad de visitas periódicas, ahorrando costes.

Mayor confiabilidad del suministro de energía, reduciendo el tiempo de inactividad del sistema.

Reemplazo temprano de baterías defectuosas antes de que afecten otras celdas, extendiendo así la vida útil general del sistema de batería.

Mejor gestión de los ciclos de reemplazo de baterías, garantizando una adquisición proactiva y reduciendo la necesidad de reemplazos masivos.

Mejorar la satisfacción del cliente al minimizar las interrupciones de energía.

Mayor confiabilidad del sistema y capacidad de producción al identificar tempranamente baterías defectuosas.

Utilizando tecnología patentada de medición de impedancia para detectar problemas de batería en las primeras etapas.

Monitorización remota y análisis de tendencias, mejorando la eficiencia de la gestión.

Seguimiento preciso del rendimiento de la batería durante cortes de energía, mejorando la planificación y preparación operativa.

Si bien la implementación de sistemas de monitoreo de baterías aumenta los costos operativos a corto plazo, los beneficios a largo plazo (como extender la vida útil de la batería en un 30 %, reducir la carga de trabajo de mantenimiento en un 75 % y disminuir los costos de mantenimiento en un 80 %) hacen que valga la pena invertir en ellos. También reduce las interrupciones del servicio en el sitio, lo que mejora la confiabilidad de las comunicaciones y la satisfacción del cliente.