¿Cómo se produce energía eléctrica a partir del Sol?

La producción está basada en el fenómeno físico denominado «efecto fotovoltaico», que básicamente consiste en convertir la luz solar en energía eléctrica por medio de unos dispositivos semiconductores denominados células fotovoltaicas.

Estas células están elaboradas a base de silicio puro (uno de los elementos más abundantes, componente principal de la arena) con adición de impurezas de ciertos elementos químicos (boro y fósforo), y son capaces de generar cada una corriente de 2 a 4 Amperios, a un voltaje de 0,46 a 0,48 Voltios, utilizando como fuente la radiación luminosa. Las células se montan en serie sobre paneles o módulos solares para conseguir un voltaje adecuado.

Parte de la radiación incidente se pierde por reflexión (rebota) y otra parte por transmisión (atraviesa la célula). El resto es capaz de hacer saltar electrones de una capa a la otra creando una corriente proporcional a la radiación incidente.

La capa antirreflejo aumenta la eficacia de la célula.

¿Cual es el consumo mundial de energía?

El Sol produce una enorme cantidad de energía: aproximadamente 1,1 x 1020 kiloWatios hora cada segundo (1 kiloWatio hora es la energía necesaria para iluminar una bombilla de 100 Watios durante 10 horas). La atmósfera exterior intercepta aproximadamente la mitad de una billonésima parte de la energía generada por el sol, o aproximadamente 1,5 trillones (1.500.000.000.000.000.000) de kiloWatios hora al año. Sin embargo, debido a la reflexión, dispersión y absorción producida por los gases de la atmósfera, sólo un 47% de esta energía, o aproximadamente 0,7 trillones (700.000.000.000.000.000) de kiloWatios hora alcanzan la superficie de la tierra.

Esta energía es la que pone en marcha la «maquinaria» de la Tierra. Calienta la atmósfera, los océanos y los continentes, genera los vientos, mueve el ciclo del agua, hace crecer las plantas, proporciona alimento a los animales, e incluso (en un largo periodo de tiempo) produce los combustibles fósiles.

Nosotros dependemos de la energía de las plantas, el agua, el viento y los combustibles fósiles para hacer funcionar nuestras industrias, calentar y refrigerar nuestras viviendas y para mover nuestros sistemas de transporte.

¿Que cantidad de energía solar incide sobre la tierra?

La cantidad de energía que se consume en el mundo anualmente es aproximadamente 85 billones (85.000.000.000.000) de kiloWatios hora. Esto es lo que se puede medir, es decir la energía que se compra, vende o comercializa. No hay forma de saber exactamente qué cantidad de energía no comercial consume cada persona (por ejemplo cuanta madera se quema, o que cantidad de agua se utiliza en pequeños saltos de agua para producir energía eléctrica).

Según algunos expertos, esta energía no comercial puede constituir como mucho una quinta parte del total de energía consumida. Aunque fuera éste el caso, la energía total consumida por el mundo significaría sólo 1/7.000 de la energía solar que incide sobre la superficie de la tierra cada año.

¿Qué Panel solar elegir?

Podemos distinguir entre 3 tipos de tecnoligías de placas solares más utilizadas dependiendo del tipo de células

Las Placas solares policristalinas son reconocibles por el color azulado de las células solares. Los paneles solares policristalinos son los más vendidos abarcando hasta un 90% del total del mercado. Aunque la eficiencia del panel es un poco menor que la de los paneles monocristalinos, al ser más económicos de fabricar resultan más aconsejables para la mayoría de aplicaciones.

Las placas solares monocristalinas son reconocibles por el color negro de las células solares. El proceso de fabricación es más costoso pero obtienen mayor eficiéncia. Normalmente tienen peor respuesta frente a la temperatura que los paneles policristalinos, pero al ser más eficientes podemos ocupar menor espacio para conseguir la misma captación que con paneles solares policristalinos.

Los paneles flexibles o de integración arquitectónica. Formados por células especiales flexibles o translúcidas de elevado coste de fabricación, son ideales para ciertas aplicaciones pero no pueden competir con la relación calida-precio de los otros dos tipos en cuanto a eficiencia ni coste.

 

Clasificación de placas solares por el número de células

Aunque parezca extraño después de 50 años de tecnología solar y sus continuas evoluciones, la mayoriá de instaladores de energía solar y vendedores de tiendas online siguen cometiendo los mismos errores del pasado.

La energía solar fotovoltaica tuvo mala fama en sus inicios porque la gente pensaba que no cargaban bien las baterías, y es que no se tenía en cuenta que las caidas de tensión producidas en los cables son mucho mayores con la corriente continua que con la corriente alterna. Acostumbrados a utilizar cables de secciones de 2,5mm en la construcción de viviendas mucha gente no se dio cuenta que 5 metros de cable de 2,5mm de sección producen una caida de tensión del 1% con un paso de 10 amperios de corriente. Las placas solares antiguas trabajaban a unos 12-13 voltios teniendo serias dificultades para cargar una batería hasta los 14,4v necesarios (dependiendo de la batería) si encima se producían caidas de tensión de 1 o 2 voltios, el resultado era que las baterías solo cargaban hasta los 12V lo que supone menos del 50% de la capacidad de la batería.

Actulamente sigue pasando lo mismo por dos motivos:

  • Se incluyen cables en los kits solares fotovoltaicos sin realizar cálculos para asegurar que las secciones de los cables son suficientes
  • Se utilizan paneles solares de 60 células como si fueran paneles de 24 voltios.

 

Placas solares de 36 células y 12 voltios

Las placas solares de 12 voltios están formadas por 36 células conectadas en serie para trabajar a una tensión de unos 18 voltios en su punto de máxima potencia. Por eso estos paneles son los adecaudos para cargar baterías de 12 voltios que necesitan llegar hasta los 14,4v para ser cargadas al 100%.

Las potencias de las placas solares de 12 voltios suelen estar entre los 500Wp y los 150Wp para los módulos más nuevos y las medidas suelen estar entre: Longitud: 688mm y 1510mm;   Ancho: 545mm y 680mm;   Alto: 28mm y 35mm.

Es muy importante ver cuantas células tiene un panel solar antes de comprarlo, ya que todavía existen en el mercado paneles solares antiguos o chinos con número de células no estándar 20, 25, 30 o 32 que son vendidos como paneles de 12 voltios pero que no son capaces de cargar baterías de 12 voltios. Para poder utilizarlos es necesario configurar varios en serie-paralelo y seguramente utilizar reguladores MPPT que son más caros que los reguladores PWM.

 

Placas solares de 72 células y 24V

Las placas solares de 24 voltios están formadas por 72 células conectadas en serie para trabajar a una tensión de unos 37 voltios en su punto de máxima potencia, ideales para cargar las baterías de 24v hasta los 28,8v necesarios para cargarlas al 100%.

Las potencias de las placas solares de 24 voltios suelen estar entre los 180Wp y los 200Wp para los módulos más nuevos y las medidas suelen estar entre: Longitud: 1500mm y 1600mm;   Ancho: 800mm y 810mm;   Alto: 35mm y 40mm

Es muy importante ver cuantas células tiene un panel solar antes de comprarlo, ya que existe muchísima desinformación por internet y muchos vendedores nombran a los paneles de 60 células como paneles de 24 voltios. Los paneles de 60 células no pueden cargar baterías de 24v sin la utilización de reguladores MPPT que son más caros que los reguladores PWM.

 

Placas solares de 60 células

Las placas solares de 60 células trabajan a una tensión de unos 30 voltios en su punto de máxima potencia, por el efecto de la temperatura que hace que baje la tensión de funcionamiento del panel, no son capaces de cargar las baterías de 24v hasta los 28,8V necesarios para cargarlas al 100%. Por lo tanto necesitan reguladores MPPT capaces de cargar las baterías modificando el punto de funcionamiento de máxima potencia del panel solar.

Las placas solares de 60 células tienen potencias que suelen ser entre los 200Wp y los 260Wp para los módulos más nuevos. y las medidas suelen estar entre: Longitud: 1400mm y 1700mm; Ancho: 900mm y 990mm; Alto: 40mm y 50mm

Estas placas solares NECESITAN el uso de reguladores MPPT para poder cargar baterías de 24 voltios. Los reguladores mppt son más caros que los reguladores PWM pero en cambio las placas solares de 60 células son más baratas.

¿Qué debo saber de un panel solar?

Actualmente existen básicamente 4 grupos de paneles solares:

Paneles solares de 12 voltios y 36 células.

  • Tensión de funcionamiento en el punto de máxima potencia (Vmpp): 18V aprox.
  • Corriente de carga en el punto de máxima potencia (Impp) : 8A aprox..
  • Potencias comprendidas entre los 140W y 150W (valores actuales)
  • VÁLIDOS para cargar baterías de 12V con reguladores PWM y MPPT
  • Posibilidad de configurar 2 paneles solares en serie para formar un panel de 24V y 72 células

 

Paneles solares de 24 voltios y 72 células.

  •  Tensión de funcionamiento en el punto de máxima potencia (Vmpp): 37V aprox.
  • Corriente de carga en el punto de máxima potencia (Impp) : 5A aprox.
  • Potencias comprendidas entre los 180W y 300W (valores actuales)
  • VALIDOS para cargar baterías de 24V con reguladores PWM y MPPT

 

Paneles solares de 60 células.

  • Tensión de funcionamiento en el punto de máxima potencia (Vmpp): 31V aprox.
  • Corriente de carga en el punto de máxima potencia (Impp) : 8A aprox.
  • Potencias comprendidas entre los 240W y 250W (valores actuales)
  • NO VALIDOS para cargar baterías de 24V con reguladores PWM
  • OBLIGATORIO el uso de reguladores MPPT para cargar baterías
  • OPTIMOS para utilizaciones de conexión a red y autoconsumo

 

Paneles solares de 32 células, 40 células, 45 células,

  •  Normalmente son paneles antiguos descatalogados
  • Tensión de funcionamiento NO ESTÁNDAR
  • No utilizar con reguladores PWM
  • Dificultad para configurar reguladores MPPT

Policristalinos y Monocristalinos

Actualmente el 80% de fabricación de células solares son Policristalinas porque el proceso de producción es mucho más económico que el de células monocristalinas.

Las células monocristalinas tienen mayor eficiencia que las policristalinas, así para poder captar la misma radiación solar se necesita menor superficie de captación cuando las células son monocristalinas. Por lo tanto para una misma potencia de panel solar, el tamaño de los paneles monocristalinos es menor.

La tendencia del mercado es hacia el producto más económico, por eso a pesar del pequeño incremento en eficiencia de los paneles solares monocristalinos existe mayor demanda de paneles solares policristalinos.

En situaciones en las que la superficie de instalación sea muy limitada será mucho más ventajoso el uso de paneles solares monocristalinos.

Otros tipos de paneles solares

Existen numerosas tecnologías en el mercado, paneles flexibles, pisables, silicio amorfo, etc. y se está investigando en la creación de nuevos paneles para integración arquitectónica y de mayor eficiencia, pero actualmente no son competitivos en cuanto a relación calidad-precio debido a que la demanda es mucho inferior a los paneles orientados a las instalaciones aisladas y las instalaciones de conexión a red.

Regulador de carga Solar

Regulador de carga solar para gestionar la producción fotovoltaica y proteger las baterías, evitando que los paneles sobrecarguen las baterías cuando éstas están completamente cargadas. Así se consigue que la instalación funcione correctamente y se alargue la vida útil de la misma.

Existen dos grandes grupos, los reguladores PWM y los reguladores MPPT. Los primeros, más económicos, funcionan para modulos fotovoltaicos de 36 o 72 células. Los MPPT, más caros, son imprescindibles cuando hay modulos fotovoltaicos de 60 células, ya que hacen funcionar al panel solar en su punto de máxima producción y evitan que la tensión de los mismos baje como para impedir la carga de las baterías.

Los parámetros más importantes a tener en cuenta son la tensión del sistema (12/24/48V) y la máxima corriente de carga, los hay desde 6A hasta 140A.

¿Cuando utilizar un regulador PWM o un regulador MPPT?

Si ya tenemos los paneles solares y necesitamos adquirir un regulador solar es bien simple, tanto para paneles solares de 12 voltios y 36 células como para los paneles solares de 24 voltios y 72 células utilizaremos reguladores PWM. En muy pocas ocasiones será más conveniente utilizar los reguladores MPPT en este tipo de paneles solares ya que la combinación no es fácil de configurar. Si en cambio tenemos paneles solares de 60 células estamos obligados a utilizar reguladores MPPT.
Si todavía no tenemos los paneles solares entran más factores que hay que considerar para elegir el regulador de carga.

Los paneles solares de 60 células son más baratos que los paneles solares de 24V en relación USD/Wp (dolares – vatio Pico). Es decir, que para una misma potencia instalada los paneles solares de 60 células son más baratos. Aunque normalmente el precio del panel es mayor porque suelen ser de mayor potencia que los paneles solares de 24V. La potencia de un panel solar de 60 células suele estar entre los 230W y los 260W actualmente. Y son fácilmente reconocibles contando el número de células solares, 10 en vertical por 6 en horizontal, en total 60 células. Sin embargo los paneles de 60 células necesitan utilizar reguladores MPPT que son más caros que los reguladores PWM

Si un panel de 24V de 190W cuesta unos 190USD, lo que equivale a un euro el vatio-pico( 1USD/Wp), un panel de 60 células de 250W de características similares cuesta unos 230USD, que son 0,92 USD/wp. El panel de 24V y 190W puede funcionar con reguladores solares PWM que cuestan entre los 28USD para los reguladores más simples sin display digital y con solamente los básico para funcionar hasta los 80USD para los más avanzados. En cambio el panel de 60 células necesita un regulador solar MPPT que cuesta entre los 99USD hasta los 200USD. Por lo tanto 1 panel solar de 24V y 190W más el regulador PWM puede costar desde los 218UDS hasta los 270USD  mientras que un panel de 60 células más regulador MPPT costará más de 329USD.

Si solamente nos fijamos en el precio del panel solar a la hora de la compra parece que comprar un panel solar de 250W y 60 células sea mejor inversión. Y más aún cuando nos engañan por Internet cuando venden el panel solar de 250W como si fuera un panel de 24v creando la confusión de que el panel solar será igual de válido que un panel solar de 24v y 72 células. Que alegría cuando te enteras que tienes que comprar un regulador solar que como mínimo cuesta 100USD para 1 solo panel.

CONCLUSIÓN:

Para instalaciones solares pequeñas con unos pocos paneles solares y donde las distancias entre los equipos suelen ser pequeñas lo más conveniente y económico es utilizar paneles solares de 12v y 36 células o paneles solares de 24V y 72 células con Reguladores solares PWM. 
Para instalaciones solares grandes normalmente descartamos los paneles solares de 12 voltios y la duda queda entre paneles solares de 24 voltios con reguladores PWM o paneles solares de 60 células con reguladores MPPT.
Cuando necesitamos instalar 4 o más paneles solares, la cosa ya empieza a ser más rentable para los paneles solares de 60 células con reguladores MPPT.

-Para 4 paneles solares de 24 voltios es necesario un regulador solar PWM de 20A que  cuesta unos 80USD
-Para 6 paneles solares de 24v haría falta un regulador PWM de 40A que cuesta unos 180USD
-Un regulador solar MPPT de 40A cuesta unos 250USD y se pueden poner 2 paneles solares de 250W con baterías de 12V o 4 paneles solares de 250W con baterías de 24V
-Un regulador MPPT de 60A cuesta unos 500USD y se pueden poner 3 paneles de 250W con baterías de 12v o 6 paneles de 250W con baterías de 24V
Por cada 3 paneles solares de 250W (3 * 250 = 750Wp) nos ahorramos un panel solar que deberíamos instalar con paneles de 190W para tener la misma potencia (4*190= 760Wp), por lo tanto se simplifica la instalación eléctrica y se necesita una estructura menos.
Además los reguladores MPPT trabajan a tensiones mucho mayores que los reguladores PWM por lo que tendremos corrientes de carga mucho menores y podremos utilizar cables con secciones mucho menores que son más económicos. Los reguladores mppt obtienen mayor rendimiento de los paneles solares que los reguladores PWM.

Como conclusión podemos decir que normalmente:

Utilizaremos paneles solares de 12v y 36 células o paneles solares de 24v y 72 células con reguladores solares PWM para instalaciones pequeñas y medianas donde las distancias entre los equipos sean pequeñas, no haya problema de espacio para ubicar los paneles y sea más importante reducir el coste frente a maximizar la eficiencia.

Para instalaciones con distancias grandes entre los paneles solares y el regulador solar, o donde la estructura sea compleja y encarezca la instalación elegiremos paneles de 60 células y reguladores MPPT

Para instalaciones con distancias entre elementos sean cortas, donde no hay problema de espacio para instalar los paneles solares, ni la estructura encarezca la instalación, es decir, donde no hay ningún factor aparentemente determinante que favorezca una elección sobre la otra, valoraremos si el incremento de coste de la opción MPPT obteniendo una mayor eficiencia de producción de los paneles nos conviene en nuestro caso.

¿Cómo funcionan los reguladores de carga solares PWM y MPPT?

En toda instalación fotovoltaica aislada existen dos tipos de reguladores de carga solares: los PWM y los MPPT. Ambos se encargan de lo mismo, controlar el flujo de energía entre el campo fotovoltaico y las baterías, pero difieren en la tensión de funcionamiento y por tanto en las aplicaciones en las que deben ser usados, como veremos más adelante.

¿Cómo funciona un regulador PWM?

Un regulador PWM (Modulación por anchura de pulsos) sólo dispone en su interior de un Diodo, por tanto el campo fotovoltaico funciona a la misma tensión que las baterías. La energía a un lado y al otro del regulador es la misma, con los valores de tensión y corriente igualestambién.
Esto hace que los módulos no trabajen en su punto de máxima potencia, sino en el que impone la batería según su estado de carga, produciendo una pérdida de potencia, que puede llegar hasta el 25-30%.

El regulador PWM es capaz de llenar por completo la batería gracias a que introduce la carga de forma gradual, a pulsos de tensión, en la fase de flotación, fase de llenado último de la batería. Así, la corriente se va introduciendo poco a poco hasta que la batería se llena de manera óptima y estable.

¿Cómo funciona un regulador MPPT?

Un regulador MPPT o maximizador solar dispone, además del diodo de protección, de un convertidor de tensión CC-CC  y de un seguidor del punto de máxima potencia. Esto le permite dos cosas:

  • El convertidor de tensión CC-CC (de alta tensión en el campo fotovoltaico a baja tensión en las baterías) permite trabajar a tensiones diferentes en el campo fotovoltaico y en las baterías.
  • El seguidor del punto de máxima potencia (MPPT por sus siglas en inglés) adapta la tensión de funcionamiento en el campo fotovoltaico a la que proporcione la máxima potencia.

Por tanto, en un regulador MPPT la energía que entra y sale del regulador es la misma, al igual que en los reguladores PWM, pero la tensión y la corriente son diferentes a un lado y a otro. Con ello se consigue aumentar la tensión del panel solar y aumentar la producción solar en hasta un 30% respecto a los reguladores PWM, aunque también son más caros los MPPT.

Al poder trabajar a tensiones más elevadas en el campo fotovoltaico, se reducen las pérdidas energéticas ocasionadas con bajas tensiones (como las pérdidas son proporcionales a la corriente, a menor corriente, menores pérdidas), haciendo que los reguladores MPPT sean especialmente indicados para potencias fotovoltaicas elevadas, dónde se busque generar el máximo de energía.

En  resumen, ambos reguladores, por su forma de trabajar, funcionan con paneles solares diferentes y sirven para instalaciones diferentes.

En cuanto a cuál elegir, en instalaciones ya existentes, el panel solar instalado va a determinar el regulador a utilizar. Mientras que, en nuevas instalaciones aisladas, el regulador solar se puede elegir libremente en función de los objetivos de la instalación.

Inversores Solares

¿Qué es un inversor o convertidor?

Los inversores son equipos electrónicos capaces de invertir o transformar la corriente continua (DC) procedente de los paneles solares y de las baterías a corriente alterna (AC) de 220V necesaria para alimentar los electrodomésticos de una vivienda. Dependiendo de la aplicación podemos distinguirlos en 2 grandes grupos inversores de baterías e inversores de conexión a red.

Tipos de inversores y usos

Los inversores de aislada (con baterías) se utilizan en instalaciones sin conexión a la red eléctrica. Son capaces de convertir la corriente continua (DC) de la batería a corriente alterna (AC) de 220V para alimentar los consumos de la vivienda. Necesitan obligatoriamente el uso de baterías y son capaces de generar una onda senoidal directamente extrayendo energía de la batería. Se utilizan para proporcionar luz en localizaciones sin conexión a la red eléctrica como casetas de campo, barcos, caravanas, sistemas de bombeo, etc. Dentro de este grupo podemos encontrar varios tipos de inversores de aislada:

Inversor de aislada: Su finalidad es transformar la corriente continua (DC) de las baterías en corriente alterna (AC) a 220V para alimentar los electrodomésticos. Para proteger la batería están programados para detener el suministro cuando la tensión de la batería es muy baja y evitar las sobredescargas. Además incorporan protecciones contra sobretensión, cortocircuito de salida, inversión de polaridad y excesiva temperatura.

Inversor-cargador: Los inversores cargadores incorporan además un cargador interno capaz de cargar la batería usando una fuente de alimentación de 220V externa, como los grupos electrógenos, la red eléctrica o motores de gasolina. La ventaja de los inversores-cargadores es que el sistema se independiza de las condiciones metereológicas pudiendo funcionar incluso en los días de lluvia o nublados o cuando el consumo en la vivienda es muy superior al esperado y la batería está descargada. Al incorporar el cargador interno, cuando una fuente auxiliar de energía está presente, toda la energía suministrada a la vivienda proviene de la fuente auxiliar y al mismo tiempo se cargan las baterías, de este modo se aprovecha la energía de la fuente auxiliar al máximo. Permiten el arranque de grupos electrógenos de forma automática, alimentar consumos muy elevados puntualmente sumando a la energía de la fuente auxiliar energía procedente de la batería (smart boost function) y además permiten instalar menor número de paneles solares, ya que la energía extra necesaria en la vivienda será cubierta por un grupo electrógeno y no es necesario instalar un excedente de paneles solares que producirían un sobrante de energía durante todo el año, de esta forma se abaratan los costes de la instalación.

Inversores 3 en 1: Los inversores 3 en 1 incorporan inversor de baterías, regulador de carga y cargador de baterías. Estos equipos compactos son capaces de gestionar toda la energía de la instalación y por lo tanto se puede visualizar en el display digital toda la energía de carga procedente de los paneles solares, el estado de la batería y la energía de salida. Por su facilidad de instalación, su reducido peso y su reducido coste, estos inversores 3 en 1 son cada vez más utilizados en las instalaciones solares.

Los inversores de conexión a red se utilizan en instalaciones con conexión a la red eléctrica. Estos inversores están equipados con seguidores del punto de máxima potencia (MPPT) para maximizar la producción de los paneles solares, por lo que se deben utilizar con paneles solares de 60 células. La corriente proveniente de los paneles solares es transformada a corriente alterna (AC) y mediante un algoritmo de bucle de enganche de fase (phase locked loop) sincronizan la corriente alterna de salida con la corriente alterna de la red eléctrica. De esta forma la energía puede ser consumida tanto en la vivienda como inyectada en la red eléctrica para su venta. Estos inversores no son capaces de generar una forma de onda sinoidal de 220V, necesitan obligatoriamente seguir una onda presente bien sea de la red o de un inversor de baterías. Dentro de este grupo podemos distinguir los siguientes inversores de conexión a red:

Inversor de autoconsumo directo: Los inversores de autoconsumo directo transforma la corriente continua de los paneles solares y es inyectada directamente en el interior de la vivienda. La tensión de inyección es ligeramente superior a la tensión de la red eléctrica, lo que hace que toda la energía procedente de los paneles solares se consuma con prioridad a la energía de la red. Por lo tanto el consumo de la vivienda será abastecido con la energía solar mientras esta sea suficiente, y en caso de que el consumo sea mayor a la producción solar se suplirá la diferencia con energía de la red. En los casos donde la producción solar sea superior al consumo de la vivienda el excedente de producción será vertido a la red. En caso de no querer verter a la red se utilizan kits de inyección cero.

Inversor de autoconsumo con baterías: Los inversores de autoconsumo con baterías además de realizar las funciones de los inversores de autoconsumo normales, son capaces de almacener el excedente de energía solar en las baterías para poder ser utilizada con posterioridad.Al estar interconectados con la red de distribución eléctrica y además ser capaces de gestionar la energía de los paneles solares y de las baterías estos inversores también son conocidos como gestores energéticos o inversores híbridos.

Características de los inversores solares

Potencia de salida: La potencia de salida del inversor puede estar expresada en vátios (W) o en Voltio-Amperios (VA). La diferencia entre uno y otro es el factor de potencia que depende de la eficiencia del inversor y de las cargas o consumos conectados a él. Así pues un inversor con salida de 500VA tendrá una salida cercana a 495W cuando las cargas conectadas sean prácticamente resistivas puras. Y una salida de unos 450W con cargas fuertemente inductivas o capacitivas. Las cargas resistivas son aquellas donde no hay desfase entre la tensión y la corriente, es decir, no hay transformación de corriente si no que simplemente la energía es consumida en calor como las estufas de resistencias, un termo eléctrico o un horno convencional. Las cargas inductivas y capacitivas crean un desfase entre la tensión y la corriente debido a una trasnformación antes de ser consumida y produciendo un consumo de reactiva como sucede con motores, compresores, tubos fluorescentes y cualquier cosa que tenga un transformador o un condensador.

Temperatura: La temperatura afecta fuertemente a la salida de los inversores limitando el máximo de potencia que pueden entregar y el tiempo durante el cual pueden entregar esa potencia. A mayor paso de corriente mayor temperatura por lo que todos los inversores serán capaces de suministrar la potencia de salida nominal a temperatura estándar de 25º y prácticamente el doble de potencia nominal durante unos pocos segundos.

Pico de potencia máxima: Todos los inversores son capaces de suministrar hasta el doble de la potencia nominal de salida durante unos pocos segundos para poder soportar el transitorio de arranque de las cargas más exigentes como los motores o los compresores.

Consumo de standby: El inversor consume un poco de energía incluso en los periodos donde no hay consumo en la vivienda. Cuanto mayor es el inversor, (más potente) más grande es el consumo de standby.

Tensión de funcionamiento: Por eficiencia en la conversión los inversores de baterías de 12V tienen potencias de salida de unos poco vatios hasta unos 1200W, los inversores de 24v tienen potencias entre los 1000W y 3000W y los inversores de 48V entre 4000W y 8000W. Los inversores de conexión a red trabajan a tensiones mucho mayores para aumentar la eficiencia al máximo posible, de esta forma podemos encontrar inversores de conexión a red que trabajan con tensiones de paneles solares entre los 400V y los 500V.

Batería Uso Solar

La batería es el corazón de una instalación solar. Elegir una buena batería es imprescindible para obtener un buen resultado.

-Para instalaciones con consumos bajos y esporádicos se puede utilizar baterías monoblock (a escepción de las nuevas baterías Tesla de ion-lio que son monoblock y están diseñadas para autoconsumo en uso doméstico). La vida util de estas baterías es menor que las baterías estacionarias, pero también son más económicas.

  • Monoblock plomo-ácido abiertas: Las más económicas, En torno a los 400 ciclos de carga y descarga con profundidades de descarga del 20% con esperanzas de vida util que van de 2-3 años para las más económicas hasta 10-15 años para las de ciclo profundo más caras dentro de esta gama. Aplicaciones fotovoltaicas de consumos medios-bajos y discontinuos.
  • Monoblock AGM: Baterías de tracción. Selladas y sin mantenimiento, Hasta 1500 ciclos para las deep cycle. Mejor respuesta a corrientes elevadas y descarga profunda. Para vehículos eléctricos.
  • Monoblock GEL: Las de mayor vida útil, mayor número de ciclos de carga y descarga. Selladas y sin mantenimiento. Mejor respuesta de voltaje frente a la descarga. Para aplicaciones de consumos medios como aplicaciones fotovoltaicas de telecomunicaciones etc.
  • Monoblock Ion-Litio: Las mejores prestaciones de baterías del mercado. Profundidades de descarga del 80% sin daños para la batería. Más rápidas cargando.

-Para instalaciones de uso habitual y consumos medios o altos debemos decantarnos por las baterías estacionarias. Mejor relación calidad-precio, ya que la esperanza de vida util de estas baterías ronda los 20 años.

  • Estacionarias plomo-ácido abiertas: es la tecnología de mayor realación calidad-precio para cubrir las necesidades en aplicaciones fotovoltaicas. La madurez de la tecnología y el aumento de la demanda ha hecho que estas baterías tengan las mejores prestaciones a un coste muy ajustado. Los fabricantes punteros del mercado son Hoppecke y Bae.
  • Estacionarias GEL: Especialmente ideadas para aplicaciones de uso estacionario y continuo con consumos medios-altos con profundidades de descarga y picos de corriente moderados. Mayor vida util y mejor respuesta en tensión frente a corrientes de descarga.
¿Baterías estacionarias o baterías monoblock?

Las baterías monoblock plomo-ácido baratas son más recomendadas para pequeñas instalaciones solares de iluminación con consumos pequeños y esporádicos. Con esperanzas de vida de 2-3 años y no muy buena respuesta frente a las descargas profundas o sobredescargas. No sobrepasar nunca el 50% de descarga. No es recomendable utilizar estas baterías en instalaciones que vayan a tener un uso continuo o consumos elevados. Las baterías monoblock de ciclo profundo son muy económicas y son más recomendables para las instalaciones solares. Al tener una muy buena respuesta frente a la descarga profunda son más convenientes para las instalaciones solares que las baterías monoblock plomo-ácido normales. En una instalación solar fotovoltaica consumimos energía diáriamente de las baterías descargando normalmente un 20% de la capacidad de la misma (siempre que esten bien diseñadas las baterías con 3-4 días de autonomía). Pero es muy frecuente que algún día tengamos mayor consumo y aumentemos la profundidad de descarga incluso hasta el 50%, por eso es necesario que una batería para instalación solar sea capaz de recuperarse bien después de una descarga profunda, de esta forma la esperanza de vida útil de las baterías solares aumenta hasta los 4-5 años.
Las baterías monoblock AGM son ideales para usos exigentes, fueron diseñadas para utilización en vehículos eléctricos, carretillas, carritos de golf, donde la batería se descarga en el uso de un día y son cargadas por la noche. Presentan una excelente respuesta frente a las descargas profundas y son capaces de entregar tasas de corriente muy elevadas. Por todo esto y por su amplia utilización que ha hecho que los precios de las baterías AGM sean muy competitivos las hacen unas baterías muy recomendables para el uso en instalaciones solares donde el uso es menos exigente y alargan la vida útil también entre los 4-5 años dependiendo del uso. Además estas baterías son selladas por lo que no requieren mantenimiento.

Las baterías monoblock GEL son las de mayor vida útil, el electrolito está inmovilizado en forma de gel lo que le proporciona mayor estabilidad de tensión a la batería, mejor respuesta frente a la temperatura, menos pérdida de electrolito y mayor número de ciclos de carga y descarga. Son ideales para la utilización en instalaciones fotovoltaicas y ampliamente utilizadas con inversores de autoconsumo con baterías. El único inconveniente es su elevado precio, que frente a la buena respuesta y mejor precio de las baterías AGM no puede competir para abrirse un hueco en el mercado.

Baterías estacionarias, tipos y usos

Las baterías estacionarias son las más recomendadas para instalaciones solares de uso permanente y consumos medios o altos. Con más de 8000 ciclos de carga y descarga y esperanzas de vida de hasta 20 años para las primeras marcas baterías estacionarias Hoppekec y Baterías estacionarias BAE.

Las Baterías estacionarias plomo-ácido HOPPECKE O BAE son las más utilizadas en las instalaciones solares, su elevada realación calidad-precio con esperanzas de vida de hasta 20 años y con precios muy competitivos, hacen de estas baterías las más aconsejables para uso fotovoltaico. Mantenimiento mínimo, solamente rellenar con agua destilada y excelente respuesta frente a las descargas profundas.

Las baterías estacionarias GEL son las de mayor vida útil y mejor respuesta frente a la temperatura, mayor estabilidad de tensión a la salida sin mantenimiento ni fuga de gases porque son selladas y esperanzas de vida de más de 20 años. El único inconveniente es su mayor coste frente a las baterías estacionarias plomo-ácido.

Consejos para seleccionar batería para instalación solar fotovoltaica

Para formar una batería de 24v con 500Ah conectaremos dos baterías de 12v y 500Ah en serie. Para baterías de mayor capacidad utilizaremos baterías estacionarias preferiblemente, por ejemplo para formar una batería de 12v con una capacidad de 900Ah conectaremos 6 elementos de 2v y 900Ah en serie para formar el conjunto de 12v.
Las baterías monoblock suelen ser de 12V y con capacidades entre los 10Ah y los 400Ah, están más indicadas a consumos pequeños y esporádicos.
Las baterías estacionarias están formadas por elementos de 2v y con capacidades comprendidas entre los 200Ah y más de 4000Ah. Indicadas para aplicaciones permanentes o estacionarias, con consumos medios o altos y continuos.

Por lo tanto, seleccionaremos el tipo de batería según corresponda a nuestra aplicación y además:
1.- Tendremos en cuenta si vamos a ampliar el consumo en un futuro próximo. Comprando una batería de capacidad suficiente para el consumo esperado en el futuro para que no se quede pequeña antes del final de su vida útil.
2.- Diseñaremos la batería para que tenga autonomía suficiente para 3 o 4 días. De esta forma conseguiremos que la profundidad de descarga media diaria sea próxima al 20% y no superior, que el régimen de descarga medio sea cercano a C100 (descarga de la batería en 100 horas). De esta forma conseguiremos alargar la vida de la batería al máximo.

Importante al diseñar una batería solar:

Es importante elegir la batería con cálculos para al menos 3 días de autonomía, de esta forma nos aseguramos que la mayor parte del tiempo nuestra batería va a estar trabajando a un régimen de descarga C100, y con profundidades de descarga cercanas al 20%, de esta forma alargamos la vida de la batería.

Respetar las corrientes de carga que proporciona el fabricante es otro factor decisivo para un buen mantenimiento de la batería.
-Normalmente la corriente de carga será alrededor del 10% de la capacidad nominal de la batería en C10. Nunca superior al 20%.
-No superar en ningún caso la temperatura de 55ºC en la batería.

Respetar los valores de tensión recomendados

-Tensiónes de absorción elevadas producirán mayores gasificaciones en las baterías plomo-ácido abiertas y posibles daños en las baterías GEL.
-Valores de tensión de absorción muy bajos o un mal diseño de la instalación que no permita realizar cargas completas a la batería podruciráelevada sulfatación en las placas.
-Las ecualizaciones en baterías BAE y Hoppecke nuevas deberían ser 1 vez cada 50 días aprox. Para baterías muy viejas se puede llegar incluso a 1 por semana.
-Las ecualización en baterías GEL están totalmente prohibidas.
-La tensión de flotación viene marcada en la etiqueta de las baterías. Mantener la batería continuamente por encima de esta tensión de flotación provaca mayor gasificación y acorta la vida de la batería.

No instalar baterías en paralelo. Elegir la capacidad deseada de la batería e incrementar el voltaje del conjunto uniendo baterías idénticas en serie.

Comparativa Baterias GEL vs AGM

Las baterías de uso más común, son las llamadas de electrolito líquido. Pero existen otro tipo de baterías, las llamadas “secas”. Internamente no hay electrolito en estado de fluido. Es decir, el electrolito está inmovilizado. Durante su normal funcionamiento estas baterías no emanan gases al exterior, por tanto es nulo el peligro de corrosión en los alrrededores de la batería.

Técnicamente hay dos formas de inmovilizar el electrolito:

1. Volviendo gelatina al electrolito (o sea GEL).
2. Uso de separador, de fibra de vidrio con gran capacidad de absorción, en inglés AGM (Absorbed Glass Mat).

Nota: Separador, dispositivo que se emplea en la manufactura de una batería, para “separar” las placas positivas de las negativas, ya que de otra manera, ocurriría un corto-circuito.

Baterias de gel
Se agrega al electrolito un compuesto de silicona, lo que provoca que el líquido se vuelva una masa sólida como gelatina. Si esta batería se rompe, no hay posibilidad de derrame de líquido.

Baterias AGM
Tecnología moderna en la fabricacion de baterías. Se usan separadores a base de fibra de vidrio absorbente, material que tiene la consistencia parecida al muleton. Al ensamblar la batería y agregar el electrolito líquido, este es absorbido por el fibra AGM que actúa como una esponja. Al igual que la bateria de gel, las baterías AGMen caso de rotura no tendra fugas de liquido, esta tecnología tambien tiene la ventaja de que la bateria se puede instalar tumbada.

Toda batería durante su normal funcionamiento genera gasificación, y si ésta es abundante se origina presión en el interior de las misma, por tanto, no es apropiado sellar completamente una batería. Por eso, las baterías AGM, llevan unos tapones de jebe que hermetizan cada celda. Estos tapones en caso de excesiva gasificación, se abrirán liberando la presión interna. Es decir, los tapones por seguridad, regulan la eventual salida de gas. Debido a esto las AGM, reciben también el nombre de baterías Valvo Reguladas.
La batería AGM, se provee de su propia agua, ésta característica es llamada: Recombinación. Con las AGM, podemos conseguir todas las ventajas de las GEL sin adquirir ninguna de sus desventajas. Por último las baterías AGM, se pueden instalar “echadas” o de costado y no habrá filtración.

Aplicaciones
Estas baterías AGM, tienen diversos usos tales como: Automoviles, Motocicletas, Equipos de Luces de Emergencia, Centrales de Telefonía, Equipos de video-filmación, Carritos de Niño, Silla de Ruedas Eléctricas, Energía Renovables, Robótica, Carros de Golf, Equipo Médico, etc.

Importante:
Al recargar estas baterías, debe cuidarse la cantidad de corriente que entrega el cargador. Si la corriente es excesiva, se genera abundante gasificación al interior de la batería y esto provoca la dilatación («hinchazón» y deformación), de la caja. La batería se vuelve inservible.

Es recomendable iniciar la carga, con un rango de corriente equivalente en valor a 1/10 de la capacidad de la batería. Ejemplo, si se trata de una batería de 12 voltios 7 A-h (como las que se usan en los equipos de luces de emeregencia), es recomendable iniciar la recarga con una corriente de 0.7 amperios.

Baterías de Ciclo Profundo o tambien llamadas Deep Cycle
BATERIAS CICLICAS, CICLO PROFUNDO O TAMBIEN LLAMADAS EN INGLESDEEP CYCLE

El termino cíclica, ciclo profundo o Deep cycle se refiere en general a las baterias que tienen la capacidad de descargarse completamente cientos de veces. La diferencia principal de las baterías deep cycle y la de un automovil convencional es que la batería del automovil esta hecha para proveer una rapida cantidad de energia miles de veces en su tiempo de vida, mientras que solamente es capaz de descargarse completamente menos de 50 veces durante su vida y las baterias de ciclo profundo o ciclicas estan hechas para descargarse cientos de veces.
Una bateria cíclica puede ser usada en varias aplicaciones tales como: náutica,autocaravanas, energías renovables, casas de campaña, iluminación, coches de golf, silla de ruedas, plataformas elevadoras, maquinaria industrial, etc.

QUE ES UN CICLO?

Un ciclo es una descarga y carga de una bateria a cualquier porcentaje de descarga. La cantidad de descarga de la bateria (en porcentaje) comparada a su capacidad cuando esta llena determina la necesidad para una carga pequeña, moderada o deep cycle. A esto se le llama la profundidad de descarga de la bateria (DOD) y es medida en porcentaje. Por ejemplo, 40% DOD indica una bateria que ha sido descargada por un 40% de su capacidad total y tiene una carga remanente del 60%.

TIPOS DE CICLOS

Existen tres tipos primarios de ciclos de descarga de las baterias, pequeño, moderado y profundo. Estos terminos nos ayudaran para comprender el tipo de ciclo que las baterias requeriran. Para clarificar esto, veamos los tres ciclos. El ciclo pequeño ocurre cuando solo un pequeno porcentaje del total de la capacidad de la bateria es descargado. Siguiendo esa misma linea de pensamiento, los ciclos moderado y profundo (deep) es donde las baterias son descargadas a un mayor porcentaje del total de la capacidad de la bateria respectivamente.

CICLOS DE VIDA
Cuantos ciclos deberia producir una bateria deep cycle?
Es dificil calcular los ciclos de vida de las baterias ya que dependen de muchos factores. Algunos de los factores son el mantenimiento, el porcentaje de descarga, temperatura de la bateria, cantidad de veces que se descarga, vibración, etc.
Uno de los factores mas importantes es la cantidad (en porcentaje) de descarga de la bateria (DOD) por ciclo. Cuando la cantidad de DOD es incrementada por ciclo, resulta en una reducción del total de ciclos de la bateria. (Figura 1).

CICLOS DE VIDA APROXIMADOS

Figura 1

Si por ejemplo, una bateria es descargada constantemente al 100% DOD (considerando que las otras variables son constantes) , el ciclo total de vida de la bateria podria ser la mitad de una que es descargada solamente al 50%. Con esto, nos damos cuenta que para optimizar la duración de las baterias es recomendable no descargarlas mas del 50%. Recuerda que existen muchos otros factores que afectan la vida de las baterias. Si las baterias trabajan a temperaturas de 36 grados centifrados constantemente, los ciclos de vida se reducirian drasticamente.

DETERMINANDO EL PORCENTAJE DE CARGA DE LAS BATERIAS
El DOD de las baterias (en porcentaje) es lo contrario al estado de carga de las baterias. Por ejemplo si la bateria tiene un 70 % de carga, la profundidad de descarga es el 30% siendo que el total debe ser igual a 100%. ( ver figura 2). La forma mas eficiente para determinar el estado de carga de una bateria en baterias con tapas removibles es usando un hidrometro. En baterias libres de mantenimiento, el mejor metodo es usando un buen voltimetro.

Estado de carga de la bateris vs voltaje/gravedad especifica.

La carga superficial, en terminos generales, se refiere a una carga inflada en un nivel inmediato superior despues de que una bateria ha sido cargada completamente. Las cargas superficiales afectan mas la lectura tomada con un voltimetro que con el hidrometro. Como ejemplo, probando el voltaje de una bateria, aun despues de horas de haberla cargado, y dando la lectura 12.66 volts, podria no ser un verdadero indicador de que la bateria esta realmente cargada. Para remover la carga superficial de la bateria, es recomendable aplicarle una carga por un periodo de tiempo. Por ejemplo, de 10-15 amp por dos o tres minutos, despues permitele a la bateria reposar por un minuto y vuelve a checar su voltaje.

ESPECIFICACIONES

Las especificaciones de las baterias deep cycle incluyen el cold cranking ampere (CCA). marine cranking ampere (MCA), la capacidad de reserva (RC) y amperes hora (Ah).
Cold Cranking Ampere (CCA)
La cantidad de corriente (amp) que una bateria a -17.8 grados centigrados puede proporcionar por 30 segundos y manteniendo cuando menos 7.2 volts en una bateria de 12 volts.
Marine Cranking Ampere (MCA)
La cantidad de corriente descargada de una bateria probada a 0 grados centigrados por 30 segundos y manteniendo al menos 7.2 volts en una bateria de 12 volts.
Capacidad de Reserva (RC)
La cantidad de tiempo que una bateria puede entregar 25 amp a 0 grados centigrados sin bajar de 10.5 volts en una bateria de 12 volts.
Amperes Hora (Ah)
Probada a 26 grados centigrados, es la cantida de corriente (en amp) que una bateria puede entregar multiplicada por la cantidad de horas sin bajar de 10.5 volts en una bateria de 12 volts.La mayoria de las baterias deep cycle estan marcadas a un rango de 20 horas. Ejemplo: una bateria de 100 Ah puede entregar 5 amp por 20 horas. ( amp x horas = Ah ).

CARGANDO LAS BATERIAS
Utilizanzo siempre el cargador correcto y siguiendo los metodos propios para cargar las baterias es una de las llaves primarias para mejorar la vida util de las baterias. Nunca permitas que una bateria se sobrecarge o se caliente. Si la bateria se calienta al tacto en la parte exterior, inmediatamente desconecta el cargador y permite que la bateria se enfrie antes de continuar.

FAQ
Que tan importantes son los Ah de una bateria?
La cantidad de Ah de una bateria es muy importante cuando se requiere determinar el tipo y la cantidad de baterias para un sistema dado.

Se necesita descargar completamente una bateria deep cycle cuando la acabas de comprar?
No! Una bateria deep cycle no requiere de que la descarges totalmente en ningun ciclo de su vida. De hecho, para mejores resultados, es recomendable no descargarla demasiado cuando es nueva.

DIFERENTES TIPOS DE CONEXIONES DE LAS BATERÍAS CICLICAS

Las 20 preguntas más frecuentes sobre baterías

1. ¿Qué es una batería industrial?

Existen dos tipos de baterías: las de arranque, ignición e iluminación de vehículos con motor a explosión (denominadas LSI, según sus siglas en inglés) y las industriales, destinadas a otras aplicaciones como telefonía y sistemas de comunicaciones en general, servicios auxiliares de subestaciones transformadoras de energía, energía solar y eólica, UPS, iluminación de emergencia y vehículos eléctricos, para mencionar las más frecuentes. Las baterías industriales, a su vez, se dividen entre las de uso estacionario, ideales para el uso con energías renovables, y las destinadas a tracción eléctrica.

2. ¿Qué es una batería para uso estacionario?

Una batería para uso estacionario es la que se mantiene permanentemente cargada mediante un regulador. Este regulador puede, también, alimentar a un consumo, como en el caso de las centrales telefónicas, o a otro equipo de conversión de energía, como en el caso de las UPS (el equipo en cuestión es el inversor que alimenta al consumo).

En los sistemas de iluminación de emergencia, en cambio, el regulador solo alimenta a la batería. En cualquier caso, lo importante es que la batería se descarga con muy poca frecuencia y el regulador debe recargarla, luego de una descarga, y mantenerla perfectamente cargada, compensando la auto-descarga interna.

3. ¿Qué tipos de baterías se usan?

Las baterías para aplicaciones estacionarias pueden ser de cualquier tecnología. No obstante, en el caso de optarse por electrolito líquido, se recomienda que las rejillas sean con aleación de plomo-calcio para que la reposición de agua destilada sea poco frecuente. Las placas pueden ser planas o tubulares.

Sin embargo, dado que el uso estacionario supone una baja frecuencia de descarga, las baterías de placas planas son las más convenientes por un tema de costes. La combinación ideal sería placas planas y electrolito absorbido, dado que el coste es bajo y el mantenimiento muy reducido.

4. ¿Qué es una batería de electrolito absorbido?

Las baterías de electrolito absorbido o VRLA son unas baterías con funcionamiento casi idéntico al de una batería de electrolito líquido, sólo que el volumen de electrolito es únicamente el necesario para ser absorbido en el separador que aísla a una placa positiva de una negativa.

Esta absorción del electrolito en el separador permite que la batería se instale en cualquier posición, sin que por ello se produzcan derrames (a veces también se las denomina como baterías de electrolito inmovilizado). Dado que la cantidad de electrolito es escasa, estas baterías no tienen tapones para reponer agua desmineralizada sino válvulas. Éstas se colocan para evitar que el agua del electrolito se evapore durante la última parte de la carga. Asimismo, todo el diseño interno está previsto para facilitar la recombinación de gases, evitando su pérdida.

Las baterías de electrolito absorbido tienen innumerables ventajas: pueden instalarse en cualquier posición, requieren bajo mantenimiento (no se debe reponer agua), ocupan poco espacio y pueden instalarse junto a un equipamiento electrónico de cualquier tipo porque tienen muy baja liberación de gases. Como precaución es importante tener en cuenta la temperatura ambiental (lo ideal es que esté comprendida entre 15 y 30ºC) y el cargador, que debe ser de tipo autorregulado, con tensión constante y corriente limitada. Según la aplicación la tensión de carga oscila entre 2,27 V y 2,4 V.

5. ¿Qué aplicaciones tiene una batería de electrolito absorbido?

Este tipo de baterías se utilizan sobre todo en instalaciones solares fotovoltaicas y eólicas de baja potencia, como las utilizadas en viviendas, hoteles y albergues rurales, en instalaciones de bombeo, en las de respaldo, en instalaciones de telecomunicaciones y microredes, en sistemas de seguridad, instalaciones agrícolas o ganaderas, en centrales telefónicas fijas, en celdas de telefonía celular, en servicios auxiliares en subestaciones transformadoras, UPS (Sistemas ininterrumpidos de energía) o en iluminación de emergencia.

6. ¿Qué es una batería para uso en tracción eléctrica?

Es una batería que ha sido diseñada para soportar un alto ciclado, es decir, una gran secuencia de descargas seguidas de las correspondientes recargas. Una batería para uso estacionario tendrá conectado un cargador (que, a su vez estará conectado a la red pública alterna), por lo cual su descarga será muy baja.

En cambio, una batería que alimenta un vehículo eléctrico, como un auto-elevador eléctrico, todos los días tendrá un ciclo de descarga mientras la máquina se encuentra trabajando, a lo que seguirá una carga durante el tiempo en que el operador descansa.

7. ¿Qué es la capacidad nominal de una batería?

La capacidad de una batería es la cantidad de electricidad que puede proveer a una carga. Depende, básicamente, de tres parámetros: régimen de descarga (o “velocidad” a la que la descargamos), temperatura y tensión final.

Capacidad nominal es la capacidad definida en condiciones normalizadas de los tres parámetros básicos de los que ella depende. Estas condiciones están establecidas en varias normas nacionales e internacionales, como las IEC, IEEE, DIN, BS, JIS, etc. Por ejemplo, en la norma IEC 60896, las condiciones normalizadas que se fijan para una batería estacionaria son las siguientes: descarga en 10h hasta 1,8 VPC (Volt por celda) a una temperatura ambiente de 20ºC. En cambio en la norma IEEE 450, las condiciones para el mismo producto son 8h hasta 1,75 VPC a 25ºC. En las baterías monoblock pequeñas, la descarga se normaliza para un tiempo más largo: 20h. Lo más frecuente es que la capacidad se mida en Ah, unidad que indica la cantidad de carga eléctrica (el lector que recuerde la unidad de carga eléctrica, el Coulomb [Coul], mediante una simple cuenta deducirá que 1 Ah = 3600 Coul).

En los últimos años, sin embargo cada vez más, la capacidad de las baterías se especifica también en Wh (Watt x hora). Esto se debe a la aparición de los equipos UPS, que mantienen en operación no interrumpida a equipos informáticos. Dado que una UPS debe entregar una determinada potencia, es razonable que la batería que la alimentará también se especifique de esa manera. Las descargas en Wh suelen darse para tiempos inferiores a una hora (un valor típico es 15 minutos). La capacidad de una batería ¿es la misma en cualquier régimen de descarga? De la misma manera que un automóvil, con su carga de combustible completa, no recorre la misma distancia si el conductor maneja a 100 Km/h que si lo hace a 150 Km/h, la capacidad de una batería disminuye si la velocidad (régimen de corriente de descarga) aumenta con respecto al valor nominal. Por ejemplo, una batería de 100Ah de capacidad nominal (descarga a 5A durante 20h), tiene 90Ah cuando se la descarga a 18A en 5h, y solo 64Ah cuando el régimen es de 64A durante 1h. Siempre se deben consultar los datos del fabricante para saber la capacidad exacta que entregará el producto bajo las condiciones de la aplicación.

8. ¿Qué es un ciclo de una batería?

Se denomina ciclo de una batería a la sucesión de una descarga seguida de su posterior recarga hasta recuperar completamente la energía extraída. Las normas anteriormente mencionadas también definen la duración de ciclos normalizados para probar una batería. Por ejemplo, en la norma IEC 60896, el período de descarga es de 3 horas, mientras que el de carga dura 21 horas. Es decir, la norma permite realizar un ciclo completo por día.

Se denomina profundidad de una descarga a la relación entre la capacidad descargada y la capacidad nominal de la batería. Cuanto mayor sea la profundidad de la descarga, menor será la cantidad de ciclos que la batería nos podrá entregar. Por ejemplo, si una batería de tipo monoblock para aplicaciones estacionarias entrega 180 ciclos con una profundidad de descarga del 80%, reduciendo las descargas a un 30%, la misma batería entregará más de 1.000 ciclos.

9. ¿Qué es una batería de ciclo profundo (Deep Cycle)?

Es aquella que ha sido especialmente diseñada para operar en ciclos de profundidad superior al 50%. No se debe utilizar una batería de propósitos generales cuando los ciclos son profundos (por ejemplo, en un carro de golf). Las baterías de ciclo profundo poseen placas reforzadas para evitar su agotamiento prematuro y poder soportar mejor la exigencia del ciclado.

10. ¿Cómo influye la temperatura en el desempeño de la batería?

Las altas temperaturas aceleran la corrosión de las rejillas y la degradación de los materiales activos, si bien su rendimiento se ve aumentado. A bajas temperaturas, la capacidad de entregar corriente disminuye pero la vida útil aumenta. Esto se debe a que todos los procesos de corrosión interna se hacen más lentos.

Como regla general para la vida de las baterías, podemos decir que por cada 10ºC de aumento de la temperatura ambiente por encima de la de referencia, la vida útil se reduce a la mitad. Por ejemplo, una batería de cinco años de duración a 25ºC, solo durará 30 meses si la temperatura en el ambiente es de 35ºC.

11. ¿Qué significa expectativa de vida útil de una batería?

Es el tiempo de funcionamiento que el fabricante pronostica si se mantienen las condiciones especificadas. En algunos casos, el tiempo ha sido extrapolado a partir de los datos obtenidos en un ensayo denominado de “vida acelerada”, en el que la batería se ensaya a una temperatura elevada (por ejemplo, 70ºC) hasta llegar al 80% de su capacidad. El tiempo obtenido (por ejemplo, 6 meses) se convierte luego a las condiciones de operación nominales de 20ºC (en Europa) o 25ºC (en USA).

Las baterías selladas nunca han de instalarse en una habitación cerrada. Se trata de una pregunta muy frecuente al adquirir una batería de electrolito absorbido o gelificado, ya que este tipo de baterías se denominan también como “baterías selladas”. Las baterías de electrolito inmovilizado (absorbido o gelificado), llamadas también VRLA o selladas, no pueden instalarse en lugares que no tengan alguna ventilación. Si bien se trata de productos cuya liberación de gases es muy pequeña (la recombinación de los mismos en el interior de la batería es superior al 99%), lo cierto es que no están 100% sellados. En lugar de tapones encontramos válvulas (cuya apertura es a una presión, aproximada, de 4 psi) porque el fabricante ha previsto que, bajo ciertas condiciones, si se produce un exceso de gasificación interna que no se recombina, la misma sea liberada a través de ellas. Y, en tal caso, no puede permitirse su acumulación en el interior de una habitación o compartimento cerrado y sin ventilación.

12. ¿Hasta cuántos paralelos de bancos de batería puedo instalar?

No existe una limitación desde el punto de vista teórico. Sin embargo, la práctica aconseja no conectar más de cinco (5).

Siempre se debe cuidar que la sección de los cables sea la misma, así como también su recorrido. Cualquier diferencia en la resistencia óhmica, desde los bornes del equipo hasta los de cada paralelo de baterías, hará que la corriente de descarga en cada uno de ellos no sea la misma, como se pretende. De la misma manera, en el momento de la carga, se debe cuidar que la resistencia entre el cargador y cada paralelo sea la misma. El número máximo de cinco (5) obedece a que la práctica demuestra que las condiciones anteriores no son fáciles de lograr cuando el número es mayor.

13. ¿Qué datos se requieren para seleccionar y dimensionar una batería industrial?

Seleccionar una batería industrial de plomo-ácido a utilizar en una aplicación implica elegir: el tipo de placa (plana, tubular) y la construcción (electrolito líquido o inmovilizado). Dimensionar una batería industrial de plomo-ácido a utilizar implica, por tanto, determinar tanto el número de celdas como la capacidad de las mismas.

Para seleccionar una batería industrial se debe conocer:
a. La aplicación (estacionaria o ciclado)
b. Ubicación física (espacio disponible, acceso al lugar)
c. Condiciones ambientales (temperatura, ventilación)
d. Mantenimiento disponible (personal capacitado, distancia)
e. Condiciones para la recarga.

Para dimensionar una batería industrial se debe conocer:
a. Tensión nominal y los límites de tensión admisible por parte del equipo o sistema a alimentar (por ejemplo, 48VDC +/- 10%)
b. Corriente o potencia de descarga
c. Duración de la misma
d. Temperatura promedio del lugar

14. ¿A qué régimen de corriente se carga una batería industrial?

Lo más normal es hacerlo al 10% de la capacidad nominal. Se recomienda no hacerlo a menos del 5% y a no más del 20%.

15. ¿A qué tensión se carga una batería industrial?

Las baterías de electrolito líquido se mantienen cargadas a una tensión denominada de flote o mantenimiento y su valor depende de la densidad del electrolito. La mayoría de las baterías estacionarias de electrolito líquido se mantienen a una tensión de 2,2 V (Volt por celda). Luego de una descarga, la tensión de carga debe aumentar hasta un valor comprendido entre 2,33 y 2,4V.

Las baterías VRLA o de electrolito inmovilizado para uso estacionario se cargan con un solo valor de tensión, normalmente, 2,27V. Cuando la aplicación es de ciclado, la carga se puede realizar con las mismas tensiones ya mencionadas para baterías de electrolito líquido.

16. ¿Cuándo se considera cargada una batería industrial?

La respuesta más precisa sería “cuando se le hayan devuelto los Ah (o Wh) extraídos durante la descarga, más un porcentaje adicional que se relaciona con el rendimiento del producto”. Este porcentaje oscila entre un 15% adicional para una batería de electrolito líquido y un 10% en el caso de una sellada.

Sin embargo, no es habitual poder medir los Ah. La regla práctica dice entonces, que la carga se debe considerar finalizada cuando la corriente de carga permanece estable, sin disminuir, durante un lapso de tiempo de tres horas. En las baterías de electrolito líquido se puede medir su densidad que también debe permanecer estable, sin aumentar, durante el mismo lapso de tiempo.

Otra regla práctica es considerar que la batería (si sus rejillas de placas son de aleación de plomo-calcio) está cargada cuando la corriente es inferior al 0,5% de la capacidad nominal.

17. ¿Debe corregirse por temperatura?

Hasta hace poco tiempo se consideraba que la tensión aplicada debía corregirse por temperatura, utilizando un coeficiente que variaba entre –3 y –5 (la unidad es mV/ºC/celda).

Sin embargo, las baterías selladas en la actualidad tienen un desempeño que no lo requiere, siempre y cuando la temperatura ambiente esté comprendida entre 15ºC y 30 ºC. Si su aplicación fuera a temperaturas que se encuentran fuera de esta ventana, se recomienda consultar con el fabricante cuál es la corrección a aplicar.

18. ¿Hasta qué tensión se puede descargar una batería?

Para descargas en tiempos superiores a 3h y hasta 20h, el valor más frecuente es de 1,75VPC. En un monoblock de 12v esto implica 10,5V. Pero se debe consultar el manual del producto porque puede ser de un valor menor (por ejemplo 1,67VPC) si la descarga es en 15 minutos, o de 1,9V si la descarga es en 100h.

19. ¿Cómo se sabe si una batería está bien cargada?

Medir la tensión de vacío es una forma sencilla y práctica. La tensión, en baterías de plomo-ácido, depende de la densidad del electrolito. La regla práctica dice que, si se conoce la densidad del electrolito (expresada en Kg/l) sumando el coeficiente 0,845 obtendremos la tensión a circuito abierto o en vacío (por celda) de esa batería.

Veamos un ejemplo. La densidad del electrolito de las baterías selladas es de 1,3 Kg/l. Por lo tanto, 1,3 + 0,845 = 2,145. Éste será el valor en Volt de la tensión a circuito abierto. Si la batería es un monoblock de 12V (6 celdas), la tensión a circuito abierto que mediremos, cuando se encuentra bien cargada, será de 12,87V.

20. ¿Qué recomendaciones de seguridad debo tener en cuenta para el manejo de una batería?

Las baterías producen gases inflamables por lo tanto nunca fume o acerque fuentes de calor y no produzca chispas eléctricas.

Si la batería es de electrolito líquido, efectúe su traslado con extremo cuidado para que no se derrame el electrolito ácido. Una batería debe elevarse siempre tomándola de la base. Es aconsejable evitar hacerlo de los bornes porque que podría dañarse el sellado de los mismos.

Si se derrama electrolito ácido en la ropa o en el cuerpo, lave inmediatamente con abundante agua durante no menos de 15 minutos; si hubiera salpicaduras en los ojos, no los cierre y lávelos con abundante agua durante el tiempo ya mencionado; recurra a un médico (CAP) o servicio oftalmológico lo antes que sea posible.

Cuando el derrame sea más importante, y encontremos electrolito en el suelo, se debe tener en cuenta que la composición de este (en peso) es de, aproximadamente un 45% de ácido sulfúrico concentrado. Entonces, recordemos que jamás debe arrojarse agua sobre un ácido. Lo que se debe hacer, al igual que con otros productos químicos, es absorberlo para luego descartar el material absorbente impregnado de ácido en un contendor o bolsa para residuos peligrosos. Una vez absorbido el derrame, cualquier traza o mancha de electrolito que quede en el suelo y pueda tener un efecto residual, puede neutralizarse limpiando mediante una solución de bicarbonato de sodio (125g por litro de agua) seguida de un enjuague final con agua.

Al conectar las terminales de un cargador externo a la batería, poner el cable (rojo) positivo al borne positivo y el cable (negro) negativo al borne negativo. Si la batería aún está conectada a algún equipo, previamente, desconecte el borne (negro) negativo.

Recuerde que una batería es un equipo eléctricamente activo, que tiene “vida”. Trátelo con el mismo respeto y cuidado con el que manipula los equipos conectados a la red de corriente alterna. Además cuide que la tapa o cubierta superior esté limpia y no deje elementos metálicos sobre la misma. Utilice herramientas aisladas especiales para estas necesidades, quítese los anillos y relojes de malla metálica al trabajar y cumplir con las normas de Seguridad y Riesgos Laborales.Asegúrese al instalar la batería que la polaridad de las terminales sea la correcta; de lo contrario, podría dañar el equipo a alimentar.

Las baterías contienen plomo en su interior. Por lo tanto, cuando la capacidad es mayor a 50Ah, su peso pasa a ser considerable. Recuerde que no es su espalda, sino sus piernas y rodillas, las que deben realizar el esfuerzo más importante cuando levante una batería. Siempre que pueda, y obligatoriamente cuando el peso exceda los 30 Kg, recurra a la ayuda de otra persona y al uso de elementos de elevación.

Por el mismo hecho que contiene plomo (además de ácido sulfúrico), al final de su vida útil, una batería no puede descartarse con los desperdicios habituales. Entréguesela a un circuito de reciclado entregándola a quien le suministre la batería nueva

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