Cómo calcular el tiempo de respaldo de baterías

Tiempo de respaldo de baterías o el tiempo de duración de un Inverter/ inversor en modo baterías es muy relativo, no se puede decir un tiempo exacto porque siempre dependerá de varios valores, sin embargo, una cosa que está clara y  depende las especificaciones de las baterías , numero de baterías, voltaje y amperaje de cada una de ellas.

Podemos calcular cuánto tiempo nos va dar de autonomía.

Recuerde que las baterías de arranque del motor y las de ciclo profundo son diferentes.

La fórmula para calcular el tiempo de un Inversor o UPS en modo baterías es:

Tiempo en minutos de duración  = ((N x V x AH x Eff ) / WATT ) x 60

• N = numero de baterías que usara
• V = voltaje de las baterías ( tome en cuenta que puede conectar varias baterías en serie o paralelo )
• AH = Amperios-Hora de las baterías
• Eff = eficiencia del Inversor (por norma, suele oscilar entre el 90% y el 98% dependiendo)
• WATT = (son los watt que usted va consumir en modo batería o respaldo)

 Generalmente los eletrodomesticos poseen el consumo en Watt en su etiqueta, si no lo tienen, tienen los Amperios que consume la formula para convertir Amperios a watt es así: 

( AMP x Voltaje ) Ejemplo 1,2 A x 120 voltios=  144 Watt.

Teniendo en cuenta todo lo anterior aquí descrito, lo explicamos con el ejemplo:

• N = número de baterías  = 2
• V = voltaje de las baterías = 12V
• AH = Amperios-Hora de las baterías = 100Ah
• Eff = eficiencia  (por norma, suele oscilar entre el 90% y el 98% dependiendo del Inversor o SAI) = aproximadamente 95%
• WATT = Que pensamos usar en modo bateria o respaldo = 700W

Duración del inverter a carga  = ((2 x 12 x 100 x0.95))/700) x 60 = 3.25 horas = 195.4 minutos

Una vez que sabemos que dura 195 minutos, tenemos que entender que este tiempo es lo que duraría  al 100% de su consumo.

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PASO 1: Determine la Potencia Total Necesaria

Agregue los valores nominales de potencia de todos los equipos que conectará a su inversor/cargador. Generalmente, los valores nominales de potencial aparecen en los manuales o en las placas de datos de los equipos. Si su equipo tiene una potencia nominal en amperes, multiplique ese número por el voltaje de la red pública de CA para determinar los watts. (Ejemplo: un taladro de 1⁄4 de  requiere 2 1⁄2 amperes.

2 1⁄2 amperes X 120 voltios = 300 watts.)

Nota: Su inversor/cargador operará con mayor eficiencia a alrededor de 75% – 80% del valor nominal de la placa de datos.

PASO2: Determine lo Amperes de la Batería de CD Necesarios.

Divida la potencial total necesaria (del paso 1, anterior) en el voltaje de la batería (12) para determinar los amperes de CD requeridos.

540 watts ÷ 12V = 45 amperes de CD 

PASO 3: Calcule los Amperes-Hora Necesarios de la Batería.

Multiplique los amperes de CD necesarios (del paso 2, anterior) por la cantidad de horas que estima que operará su equipo exclusivamente con energía de la batería antes de tener que recargar las baterías con alimentación de CA de la red pública o suministrada por generador.

Compense alguna ineficiencia multiplicando este número por 1.2. Esto le dará un cálculo aproximado de cuántos amperes-hora de energía de la batería (de una o varias baterías) debe conectar a su inversor/cargador.

NOTA: Los valores nominales de amperes-hora de la batería generalmente se dan para una tasa de descarga de 20 horas. Las capacidades reales de amperes-hora son menores cuando las baterías se descargan a tasas más rápidas.

Por ejemplo, las baterías que se descargan en 55 minutos proporcionan solo un 50% de sus valores nominales de amperes-listados, en tanto que las baterías que se descargan en 9 minutos entregan tan solo un 30% de sus valores nominales de amperes-hora. 45 amperes de CD x 5 hrs. de Autonomía x 1.2 .270 Amperes-Hora de Valor nominal de Ineficiencia =2 

PASO 4: Calcule la Recarga Necesaria de la Batería, Considerando su Aplicación.

Usted debe dejar que las baterías se recarguen el tiempo suficiente para sustituir la carga perdida durante la operación del inversor o, a la larga, agotará sus baterías. Para calcular la cantidad mínima de tiempo que necesita recargar sus baterías considerando su aplicación, divida sus amperes-hora necesarios (del paso 3 anterior) por los amperes de carga nominales de su inversor/cargador.

270 Amperes-Hora ÷ 55 Amperes nominales del Inversor/Cargador = 5 Horas de recarga Ahora bien hablemos de Baterías, Selección de una batería:

 Cuando compre una batería nueva, le sugiero que compre una batería con la mayor capacidad de reserva o capacidad de amperaje por hora posible. Por supuesto, el tamaño físico, el cable conectado y el tipo de terminal deben ser considerados. 

Es posible que desee considerar una de GEL o una o (AGM) en lugar de una celda húmeda si la aplicación se encuentra en un entorno más hostil o si la batería no va a recibir un mantenimiento y una carga regulares.

Asegúrese de comprar el tipo correcto de batería para el trabajo que debe hacer. Recuerde que las baterías de arranque del motor y las de ciclo profundo son diferentes. La fecha de producción de una nueva batería es muy importante. 

Cuanto más tiempo se asiente una batería y no se recargue, mayor será la acumulación de sulfatación dañina que pueda haber en las placas.

 La mayoría de las baterías tienen un código de fecha de fabricación. El mes se indica mediante una letra con “A» que corresponde a enero y un número «9» correspondiente al año 2009. C9 nos diría que la batería se fabricó en marzo de 2009. Recuerde que cuanto más fresca, mejor.

• La letra «I» no se usa porque puede confundirse con el número 1.

Duración y rendimiento de la batería: la vida media de la batería se ha acortado a medida que aumentan los requisitos de energía. Las dos frases que oigo más a menudo son «mi batería no se carga» y «mi batería no tiene carga». Solo el 30% de las baterías vendidas hoy alcanzan los 48 meses.

Las causas de la sulfatación de las baterías son numerosas:

• Las baterías permanecen demasiado largas entre cargas. Tan solo 24 horas en climas cálidos y varios días en climas más fríos.
• La batería se almacena sin algún tipo de entrada de energía.
• «Ciclismo profundo» una batería de arranque del motor. Recuerde que estas baterías no soportan una descarga profunda.
• La carga insuficiente de una batería a solo el 90% de la capacidad permitirá la sulfatación de la batería utilizando el 10% de la química de la batería no reactivada por el ciclo de carga incompleto.
• El calor de más de 100 ° F aumenta la descarga interna. A medida que las temperaturas aumentan también lo hace la descarga interna. Lo más probable es que una nueva batería completamente cargada que se deja 24 horas al día a 110 ° F durante 30 días no arranque el motor.
• Bajo nivel de electrolito. Las placas de la batería expuestas al aire se sulfatarán inmediatamente.
• Niveles de carga y ajustes incorrectos. La mayoría de los cargadores de batería baratos pueden hacer más daño que bien. Consulte la sección sobre la carga de la batería.
• El clima frío también es duro para la batería. La química no produce la misma cantidad de energía que una batería caliente. Una batería muy descargada puede congelarse de forma sólida en condiciones meteorológicas por debajo de cero.
• El drenaje parasitario es una carga colocada en una batería con la llave apagada.

Baterías en serie y paralelo ¿Cómo debo conectar?

Conexión en Paralelo

 La conexión en paralelo de dos baterías iguales, permite obtener una salida dos veces la capacidad de las baterías individuales, manteniendo el mismo voltaje nominal.Siguiendo este ejemplo, donde tenemos dos baterías de 200Ah y 12V cada una, conectadas en paralelo, vamos a tener:

• Tensión nominal total: 12V (Voltios).

• Capacidad total: 400Ah (amperios por hora).

En este caso, significa que con una capacidad de 400Ah, la suma de ambas baterías teóricamente puede proporcionar una corriente de 400 amperios durante 1 hora de tiempo, o 200 amperios durante 2 horas continuamente, o 100 amperios durante 4 horas continuamente, y así sucesivamente.

Cuanto menor sea la intensidad máxima utilizada (amperios), mayor será la duración en tiempo de las baterías.

Conexión en SERIE

 Siguiendo este ejemplo en el que tenemos dos baterías de 200Ah y 12V cada una, conectadas en serie, vamos a tener:

• Valor de tensión de salida total: 24V (voltios)
• Capacidad total: 200Ah (amperios por hora), sin cambios.

Conexión SERIE-PARALELO:

La combinación de la conexión en paralelo con la conexión en serie, será una duplicación de la tensión nominal y de la capacidad.Siguiendo este ejemplo, vamos a tener dos conjuntos a 24V y 200Ah unidas en paralelo, formando así un total de 24V y 400Ah.

Cuando el vínculo es importante, prestar atención a la polaridad, usando cables de sección adecuada y lo más corto posibles.

Cuanto menor sea la longitud de las conexiones, menor será la resistencia que se formó en los cables para el paso de corriente, y por lo tanto menor será la pérdida de energía en el mismo.

 Imagen portada de Manuchi  Денис Марчук de  Pixabay