Litio en carretillas elevadoras

Cada vez encontramos más opciones energéticas a la hora de elegir una carretilla elevadora eléctrica. En los últimos años, las baterías de litio se han convertido en una fuente de energía cada vez más popular.

No obstante, aún existen muchas dudas en torno a la utilización de este tipo de baterías en la operativa diaria dentro del almacén.

En este artículo vamos a dar respuesta a las preguntas más frecuentes sobre la utilización del litio como fuente de energía en carretillas elevadoras.

Existen diversas opciones de energía en el mercado de los equipos de manutención. Cada tipo de batería presenta ventajas y desventajas generales. Nuestra recomendación: tener en consideración el tipo de proceso logístico de su empresa así como el nivel de complejidad y naturaleza de las operaciones a realizar.

Baterías de plomo ácido

Las baterías de plomo ácido funcionan gracias a una reacción química entre las placas de plomo y el ácido sulfúrico. Este tipo de energía para carretillas eléctricas requiere una inversión inicial menor pero mayor disciplina tanto en términos de mantenimiento como en términos de uso.

Baterías de hidrógeno

Las pilas de combustible de hidrógeno generan electricidad cuando éste entra en contacto con el oxígeno en el proceso de electrólisis. Así impulsa su motor eléctrico generando agua como producto residual.

Baterías de litio

Las baterías de litio son una alternativa cada vez más clara a las baterías de plomo ácido. Requieren una mayor inversión inicial, sin embargo, su precio ha caído en los últimos años convirtiéndolo en una opción mucho más accesible.

Las características del litio aportan múltiples ventajas que ahora conoceremos en profundidad.

Para saber más: ¿Qué opciones de conducción eléctrica existen en el mercado?

Más del 90% del sector usa baterías de plomo ácido en sus carretillas, pero el litio es una energía donde hay puestas muchas esperanzas ya que ofrece muchas ventajas respecto al plomo.

Baterías de litio o baterías de plomo ácido

Las diferencias principales por las que las baterías de litio destacan más que las de plomo tradicional son las siguientes:

• Densidad energética y almacenaje de la energía: El ion litio tiene una densidad de energía mucho mayor y puede almacenar más energía ocupando menos espacio y con un peso menor. Esto expande las posibilidades de diseño de las carretillas.
• Potencia y capacidad de carga: Con una batería de plomo la capacidad del equipo disminuye cuanto más se descarga la batería, con baterías de litio la entrega de energía es máxima durante todo el tiempo.
• Carga rápida: Las baterías plomo ácido necesitan un mínimo de 8 horas para cargarse, mientras que las de ion litio se cargan al 100% en tan solo 1 hora.
• Tasa de autodescarga: La tasa de autodescarga de las baterías de litio de las carretillas Toyota es 10 veces menor que las de plomo ácido.
• Efecto memoria: La capacidad de carga de las baterías de litio es superior a las de plomo ya que no tienen efecto memoria, es decir, es posible recargarlas sin que haga falta que se descarguen por completo.
• Prolongación de la vida útil: Las baterías de plomo ácido permiten 1.500 ciclos de vida, mientras que la tecnología de las baterías de litio ofrece una duración de hasta tres veces más. 
• Sobrecalentamiento: Las baterías de litio permiten dejar los equipos conectados a la corriente eléctrica sin riesgo de que se sobrecalienten.
• La seguridad de los operarios: Las baterías de litio no funcionan con ácido sulfúrico, así evitamos el riesgo a sufrir quemaduras en la piel. Además, son completamente estancas y se cargan de forma segura al no emitir ninguna partícula tóxica o inflamable.
• Mantenimiento: Las baterías de litio, a diferencia de las de plomo, no necesitan ningún tipo de mantenimiento: no necesitan cambio de agua, no emiten gases y esto las hace ser baterías más seguras.
• Impacto medioambiental: Las baterías de litio tienen menos impacto medioambiental ya que provocan menos emisiones.

Si quiere ampliar esta información no dude en consultar nuestro artículo dedicado exclusivamente a las diferencias entre baterías de litio y de plomo ácido.

Como se puede ver, las baterías de litio tienen múltiples ventajas respecto a las baterías tradicionales, pero ahora vamos a ver de qué están compuestas, cómo funcionan respecto a las baterías que conocíamos hasta ahora y qué beneficios tiene el litio en la operativa del almacén.

¿Cuál es la composición de las baterías de litio?

Las composiciones de las celdas de la batería de iones de litio más comunes en la industria de carretillas elevadoras y el sector del automóvil son:

• LFP: Aleación de litio, hierro y fosfato.
• NMC: Aleación de cobalto de litio, níquel y manganeso.
• NCA: Aleación de óxido de aluminio, cobalto de litio y níquel de alta calidad.

Esta última composición, la NCA, ofrece la mayor densidad energética y entrega de energía instantánea, además de garantizar una vida útil mayor de la batería.

Cómo funciona el ion de litio

Puede parecer que el funcionamiento de una batería de litio es similar al de una batería tradicional. Sin embargo, una de las principales diferencias es que la entrega de energía es máxima durante todo el tiempo, sin importar si a la batería le queda más o menos carga.

Con una batería de plomo ácido tradicional, la capacidad de conducción del equipo disminuye cuanto menos carga le queda a la batería. Esto afecta a la velocidad y a la capacidad de elevación de la máquina y, en definitiva, le da menos autonomía.

Consulte en este artículo cómo está diseñada la batería de litio de Toyota.

Litio modular ¿Todas las baterías de litio son iguales?

No todas las baterías de litio nos ofrecen las mismas ventajas, ¿cúal es la diferencia? Una batería de litio modular está formada por varias celdas que se ensamblan juntas en un módulo. Estos módulos están conectados en serie y forman un sistema de batería en función del tamaño que tenga ésta. Esto permite, por ejemplo, que cada módulo esté equipado con un sistema de seguridad mecánico y electrónico propio.

• Adaptabilidad de potencia: El litio modular se adapta a diferentes necesidades de potencia gracias a sus módulos independientes, combinables e intercambiables.
• Fiabilidad: Las celdas cilíndricas de elevada resistencia mecánica responden tanto a la exigencia de golpes y vibraciones como a variaciones en temperatura y humedad.
• Seguridad redundante en varios niveles: Cada módulo de la batería posee elementos mecánicos de seguridad independientes, además de un control electrónico. Esto minimiza riesgos.
• Sistema integrado: Los sistemas que se presentan ya integrados en la carretilla exprimen un mayor rendimiento de la máquina en todo tipo de aplicaciones.
• Conector de carga: Existen cargadores inteligentes que permiten dar servicio a distintas máquinas de una misma flota de manera flexible e independiente. 
• Reparaciones in situ: El sistema de litio modular de Toyota ha sido diseñado para poder sustituir in situ módulos independientes en caso de avería.

Si quiere profundizar sobre por qué todas las baterías de litio no son iguales, puede leer este artículo de nuestro blog.

Que las baterías de litio tienen una densidad energética mucho más alta y pueden almacenar más energía es una de las ventajas que tienen respecto a las baterías de plomo ácido pero, ¿qué otras ventajas tienen las baterías de litio en carretillas elevadoras?.

Las baterías de litio son más eficientes energéticamente

Una batería li-ion emplea como electrolito “sal de litio” que, mezclada con otros elementos químicos, mejora su rendimiento y durabilidad. Como ya hemos visto, la ventaja respecto al resto de baterías es su capacidad para almacenar una gran densidad de energía en un espacio reducido. 

Las baterías de litio son hasta un 30% más eficientes energéticamente que las baterías tradicionales. Una única batería de litio dura toda la vida útil de la carretilla que supone una duración 3 veces mayor que la de las baterías de plomo ácido.

Mantenimiento de la batería

Las baterías de litio eliminan el mantenimiento periódico que requieren las baterías de plomo ácido. Además, un buen sistema de litio modular permite la reparación de la batería in situ, sin necesidad de trasladar la máquina.

Ventajas en la carga de la batería

Las baterías de litio se caracterizan por ser de carga rápida, se cargan completamente en 1 hora. Además, permiten cargas parciales, esto significa que las carretillas no entran en parada y siempre están disponibles.

• Elimina la sala de carga: Permite acercar los puntos de carga a las zonas de trabajo y ganar espacio en el almacén.
• Carga en salas blancas: su carga es tan limpia que puede realizarse dentro de salas blancas o cuartos limpios, incluso en laboratorios. 
• Más seguridad durante la carga: No se produce emisión de gases durante la carga y esto hace que sea una tarea más segura para los trabajadores.

Menos emisiones

Las baterías reducen el impacto medioambiental de la empresa ya que provocan menos emisiones al ser una tecnología estanca.

Las nuevas tendencias apuestan por sistemas de baterías de ion-litio en contraposición con las baterías de plomo ácido, ya que responden mejor las exigencias actuales y proporcionan una mayor flexibilidad.

Flexibilidad en la operativa

Una operativa con varios turnos de menor intensidad necesita flexibilidad a la hora de usar las carretillas elevadoras, con batería de litio se cuenta con disponibilidad continuada de la máquina durante toda la jornada gracias a las cargas parciales.

Empresas con incertidumbre en los turnos de trabajo o empresas con más o menos turnos según la época del año pueden aprovecharse también de esta flexibilidad.

Mayor eficiencia energética, más productividad

Las baterías de litio generan menos calor y mejoran la capacidad de entregar voltaje estable sin importar el nivel de carga que tengan. Esto permite una mejora de eficiencia de hasta el 30% respecto de las baterías tradicionales de plomo-ácido.

La facilidad de carga de las baterías de litio

Una máquina que funciona con baterías de litio puede cargarse en cualquier momento sin esperar a que la carga esté baja, esto comporta una serie de mejoras en la productividad.

Carretillas siempre disponibles

Las recargas intermedias no afectan a la vida útil de la batería y las oportunidades y tiempos de carga son mucho más flexibles y pueden adaptarse a las diferentes rutinas de trabajo de cada operativa. De esta manera se puede mantener disponible la carretilla durante toda la jornada.

Además, las baterías de litio permiten cargas completas en 1 hora, junto a las cargas parciales, esto significa que las carretillas no entran en parada y siempre están disponibles. Esta característica evita los dobles juegos de baterías para cubrir todos sus turnos.

Redistribuir el almacén

La posibilidad de acercar los puntos de carga a las zonas de trabajo elimina las salas de cargas y hace posible redistribuir el almacén para optimizar los flujos y maximizar la eficiencia de toda la operativa.

De todas las diferencias que existen entre las baterías de litio y las baterías de plomo-ácido, seguramente la seguridad que da el litio es una de las ventajas más remarcables. No solo para la operativo, sino sobre todo para los operarios.

El litio es estanco y no desprende gases

Cuando una batería de plomo-ácido se recarga, se debe habilitar un espacio dedicado con ventilación, alejado de cualquier fuente de fuego o llama. En cambio, las baterías de litio son completamente estancas y se pueden cargar de forma totalmente segura.

Seguridad durante la carga

Que el litio sea una energía estanca no sólo es una ventaja a nivel logístico sino que también aporta más seguridad a los trabajadores al no emitir ninguna partícula. 

Las baterías de plomo ácido están compuestas por una solución de ácido sulfúrico y agua. El ácido sulfúrico puede provocar quemaduras en la piel en caso de accidente o mal uso.

Carga en salas blancas

Las salas blancas o cuartos limpios, son salas especialmente diseñadas para obtener bajos niveles de contaminación que se encuentran en almacenes de alimentación, laboratorios y otras industrias que deben controlar sus parámetros ambientales de forma muy estricta.

Estas salas se pueden encontrar en variedad de industrias como la de la alimentación, laboratorios, etc. Por seguridad, en estas salas no pueden producirse emisiones de gases y por eso el litio es apto, porque al ser una energía estanca no produce esta contaminación del espacio.

Prevención de riesgos específicos de las baterías de litio

El principal riesgo inherente en las baterías de litio es la cantidad de energía que albergan. En casos extremos, generalmente provocados por usos inadecuados o factores externos, se pueden provocar cortocircuitos e incluso llegar a la combustión. Al liberar oxígeno, se pueden producir fugas térmicas, lo que significa que el fuego generado se produce a través de una reacción en cadena.

Estas son las medidas de prevención de riesgos que hay que tener en cuenta a la hora de trabajar con máquinas equipadas con baterías de litio:

Control de sobrecargas

Cuando una batería se carga por encima de los voltios permitidos se produce la sobrecarga. En casos muy extremos, la batería podría llegar a encenderse de forma espontánea. Las unidades de control BMS (Battery Management System) integradas en las carretillas Toyota son las encargadas de evitar sobrecargas.

Evitar la descarga profunda 

Cuando una batería se descarga más allá del voltaje mínimo permitido de la batería, hablamos de descarga profunda. El estado de descarga profunda dañaría la batería. El BMS también es el encargado de evitar esta situación para minimizar riesgos. 

Temperaturas extremas 

La exposición de la batería a una temperatura superior a 60ºC podría causar una combustión espontánea. También podríamos dañar la batería en el caso opuesto con temperaturas bajo cero, convirtiendo el sistema en inestable. 

Para operar en condiciones de cold-store podemos optar por una versión calefactada de la batería de litio. Más adelante hablaremos de este tipo de baterías que posibilitan su utilización y carga en ambientes fríos sin perder prestaciones.

Golpes o impactos

Una batería podría dañarse si se da una colusión o un golpe fuerte de forma accidental. En estas situaciones, la batería podría perforarse, lo que podría llegar a provocar un incendio. El golpe también podría dañar el BMS. 

Por estos motivos es especialmente importante que después de un choque fuerte un técnico especializado compruebe el estado óptimo de la batería.

Seguridad en caso de incendio

La prevención es esencial para evitar posibles incendios. Es importante cumplir con los requisitos contra incendios a la hora de diseñar un almacén con seguridad así como la seguridad en las áreas de carga de baterías de litio.

• Extinguir el fuego con extintores especiales para baterías de litio, conocidos como extintores de AVD (Solución Acuosa de Vermiculita).
• Si el incendio se inicia en un espacio cerrado, podría extinguirse a través de un rociador automático contra incendios o sprinkler. 
• Enfriar la batería para evitar fugas térmicas.
• Pese a que el litio es un metal, no deben utilizarse extintores para incendios de metal. 

Lea el siguiente artículo para conocer la seguridad de las baterías del litio Li-Ion Modular Toyota.

Almacenar en entornos fríos o cold store es un requisito cada vez más demandado en el mercado europeo, esto hace necesaria la flexibilidad en las operaciones que proporcionan las baterías de litio, ya que se adaptan a todo tipo de operativas.

Baterías de litio en entornos fríos cold store

Tanto las baterías de plomo como las de litio funcionan en cámaras frigoríficas, pero así como las de plomo pierden una cantidad importante de capacidad energética en estas condiciones, las baterías de litio casi no pierden rendimiento en almacenamiento frío. Existen dos opciones:

1. Batería de litio estándar

La mayoría de las baterías de litio permiten a las carretillas elevadoras que las incorporan operar en zonas refrigeradas, pero con ciertas limitaciones:

• Zonas de trabajo a temperatura negativa: Tiempo de uso limitado y bajo unas condiciones determinadas.
• No se debe parar en zonas de temperatura negativa.
• La carga debe realizarse a una temperatura mínima de +5ºC.

Si su operativa puede adaptarse a estas casuísticas no hará falta añadir ningún coste adicional a la batería.

2. Batería de litio calefactada

En caso de no poder adaptarnos podemos optar por baterías de litio calefactadas. 

Esta alternativa permite cargar tanto en el interior como en el exterior de la zona refrigerada, además que mantener la carretilla en un ambiente frío previene posibles problemas de condensación derivados de la entrada y salida frecuente de una zona fría.

El único inconveniente es que la autonomía de la batería se reduce entre un 5-10% para garantizar una temperatura óptima de los equipos en todo momento. Por este motivo, es recomendable aprovechar cualquier oportunidad de carga en las pausas de más de 5 minutos.

Amplíe esta información en nuestro artículo sobre la posibilidad de utilizar baterías de litio en entornos fríos.

Baterías de litio en salas blancas o con bajos niveles de contaminación

En estas salas que requieren bajos niveles de contaminación, las salas de carga de baterías de plomo ácido deben alejarse aún más de la zona de almacenaje para eliminar los gases que emiten. Las baterías de litio son una energía limpia que permiten su carga dentro de estas salas, incluso en laboratorios.

Baterías de litio para empresas con poco uso pero alta disponibilidad

Las baterías de litio permiten que la máquina esté disponible de forma continua gracias a la posibilidad de realizar cargas parciales. Esta disponibilidad continuada aporta la flexibilidad que necesita una operativa con varios turnos de menor intensidad, ya que permite disponer de la máquina durante toda la jornada.

Si la empresa no tiene el mismo número de turnos durante todo el año también puede beneficiarse de la flexibilidad que le permite disponibilidad de la máquina.

Esperamos que haya resuelto todas sus dudas sobre el litio como energía para carretillas elevadoras, si tiene cualquier duda no dude en ponerse en contacto con nosotros y le ayudaremos.