Conexión de baterías.
Disponemos de tres formas de conectar un grupo de baterías entre sí. En serie, en paralelo o una conexión mixta serie-paralelo. Dependiendo como lo hagamos, incrementaremos la tensión total, la capacidad o las dos. Conexión en serie.
Con este tipo de conexión, incrementamos el voltaje total. Conexión en paralelo.
Con este tipo de conexión, incrementamos la capacidad total. Conexión mixta.
Con este tipo de conexión, incrementamos la capacidad total y la tensión total. Aunque en los tres dibujos estén representados los 12 V, no quiere decir que los dibujos tengan relación alguna entre sí. Los dibujos simplemente indican cómo se realiza la conexión y nada más. Lo indico porque puede dar lugar a confusión. NOTA:
si las ponemos en serie tendríamos 24 V (12v + 12v) mientras que la capacidad es la misma (Ej: dos baterías de 85 ah tendrían 85 ah entre las dos). Si las ponemos en paralelo tendríamos 12v mientras que la capacidad de la "batería resultante" seria la suma de las dos (Ej: 85 ah + 85 ah = 170 ah)" Visto así, parece que en la conexión en serie, de las dos baterías, la capacidad es la mitad, por lo que quiero aclarar que lo que hay que ver es "la potencia o energía capaz de suministrar por las dos baterías", que tanto en serie como en paralelo, son las mismas, otra cosa es los Ah o la tensión de uso que necesitemos, y eso mismo pasa con cualquier fuente de tensión, como las placas solares, pilas, etc. Para hacer las cuentas mas fácilmente, supongamos que son de 100 Ah y 12 V, por lo que cada una, teóricamente puede suministrar una potencia de 100 Ah x 12 V = 1200Wh por dos baterías = 2400 Wh. y esa potencia teórica de 2400 Wh, es la que suministrarán, repito teóricamente, se conecten como se conecten. Si las ponemos en serie se suman las tensiones o V y se mantienen los Ah por lo que 12+12 = 24 V que por 100 Ah = 2400 Wh. Si las ponemos en paralelo lo que se suman son los Ah por lo que 100+100=200 Ah por 12 V = 2400 Wh.
Instalación de baterías
Las baterías de de 12 voltios tienen en su interior 6 elementos cada uno de los cuales entrega 2 voltios, y al sumarse por estar en serie ofrecen los 12 voltios que necesitan la mayoría de los barcos de recreo. Por esta misma razón, si necesitáramos 24 voltios simplemente podríamos utilizar 2 baterías de 12 voltios y conectarlas en serie. La capacidad de la batería está relacionada con la cantidad de superficie activa que tiene cada uno de los elementos y la cantidad de elemento activo que tiene cada placa. Si tenemos dos baterías de 12 voltios y las unimos en paralelo, (rojo con Rojo y negro con negro) lo que hemos hecho es doblar la capacidad manteniendo los mismos 12 voltios de tensión. Por ejemplo dos baterías de 125 Ah y conectadas en paralelo serán totalmente equivalentes a una única batería de 250 Ah.
Pero cualquier combinación es posible. Con 4 baterías podríamos hacer dos parejas en serie para obtener 24 voltios y luego estas dos parejas ponerlas en paralelo para doblar la capacidad. Pero lo importante a tener muy en cuenta, es que todas las baterías deben ser iguales, nuevas y de la misma tecnología. Si en el montaje alguna batería es distinta o está más gastada lo cual ha hecho cambiar sus características originales, no podrían ser cargadas con la misma cantidad de corriente, haciendo que el sistema global quede desequilibrado. Cuando renovemos las baterías del barco, debemos cambiarlas todas para conseguir un equipo que funcione de forma correcta. La capacidad total del parque de baterías debe ser calculada de tal forma que no tengamos que utilizar más allá del 80% de la capacidad total. Es decir, si nuestro parque
de baterías ofrece una capacidad de energía de 200Ah, solo deberemos disponer de 160Ah. Si consumimos más la batería empezará a deteriorarse sin posibilidad de recuperación.
Cuanto más capaz sea la batería más importante debe ser la corriente utilizada para cargarla. Para calcular el tiempo de recarga debemos saber la cantidad de amperios que nos puede suministrar el cargador. Supongamos que hemos consumido 160 Ah de energía, y que nuestro cargador es capaz de entregar una corriente de 20 Amperios. Por tanto debemos cargar la batería durante 160/20 = 8 horas para restablecer el nivel de carga inicial. Si el cargador es menos potente y entrega 10 Amperios lograremos cargar la batería en el doble de tiempo. Es muy importante recordar que el límite de corriente suministrada a las baterías no puede ser mayor a la máxima corriente de descarga que puede aceptar la batería. Es más, con una carga lenta, las baterías sufren mucho menos, de modo que no utilice un cargador de de muy alta intensidad ni de los llamados cargadores rápidos.
Cuanto más capaz sea la batería más importante debe ser la corriente utilizada para cargarla. Para calcular el tiempo de recarga debemos saber la cantidad de amperios que nos puede suministrar el cargador. Supongamos que hemos consumido 160 Ah de energía, y que nuestro cargador es capaz de entregar una corriente de 20 Amperios. Por tanto debemos cargar la batería durante 160/20 = 8 horas para restablecer el nivel de carga inicial. Si el cargador es menos potente y entrega 10 Amperios lograremos cargar la batería en el doble de tiempo. Es muy importante recordar que el límite de corriente suministrada a las baterías no puede ser mayor a la máxima corriente de descarga que
puede aceptar la batería. Es más, con una carga lenta, las baterías sufren mucho menos, de modo que no utilice un cargador de de muy alta intensidad ni de los llamados cargadores. Capacidad del parque de baterías
Debemos instalar un parque de baterías de al menos el doble de lo que podamos llegar a consumir en un día completo, y si podemos permitírnoslo, 3 veces el consumo diario, el parque funcionará de forma mucho más desahogada. La instalación del parque de baterías debe realizarse de tal forma que queden solidamente sujetas y preferiblemente en un lugar que sea estanco y con ventilación propia, ya que salvo las batería de electrolito en forma de gel, estas pueden soltar aunque en pequeñas cantidades, hidrógeno y gases nocivos. El tipo de cable que debemos utilizar para sus conexiones debe ser adecuado en sección y calidad a la potencia total del parque de baterías. Normalmente la sección es muy gruesa, por lo que a veces se unen entre sí con placas de cobre atornilladas. Una forma sencilla de calcular el tamaño adecuado de un banco de baterías es la siguiente: Nota:
En muchas ocasiones hay factores adicionales a considerar, sobre todo en sistemas de energía solar. Si tienes dudas o deseas mayor información, puedes contactarnos utilizando nuestro formulario de contacto.
1. Determinar: Amperios en DC o CC (Corriente Continua) consumidos o estimados por consumir = Watts (de la carga en CC a respaldar con baterías) ÷ Potencia del sistema de CC (12, 24 ó 48) x 1,2 (para prever pérdidas de eficiencia) 2. Determinar: Amperios horas consumidos entre ciclos de carga: Tiempo de funcionamiento del aparato (horas) x Amperios de CC = Amperios horas consumidos o estimados por consumir. 3. Número de baterías requerido: (Total de amperios horas consumidos x 2*) ÷ Amperios horas de la batería seleccionada = Número de baterías requerido Por ejemplo, si los requisitos totales del sistema dado son de 480 amperios horas de batería (el doble de los amperios horas consumidos entre ciclos de carga). El número de baterías debe ser como mínimo el total del requerido por el sistema. Es posible crear un banco de batería de 480 amperios horas como mínimo al combinar seis baterías de Grupo 27 (90Ah cada una para un total de 540 ah), cinco de grupo 31 (105 Ah cada una para un total de 525 Ah) o seis baterías de carrito de golf de 6 voltios (112.5 Ah cada una en tres cadenas de 2 baterías cada una para un total de 675 ah). *Las baterías de ciclo profundo sólo deben utilizarse hasta un máximo del 50% de su capacidad total.
*No es recomendable combinar baterías de distintos tamaños. Esquemas de cableados para sistemas con baterías de 2, 6 y 12 Voltios para obtener 12, 24 y 48 Voltios
En las siguientes imágenes verás la forma de conectar distintos tipos de baterías para obtener un voltaje determindao deseado. Conexiones para Bancos de Baterías en Serie
Conexiones para Bancos de Baterías en Paralelo.
Conexiones para Bancos de Baterías en Serie-Paralelo.
Voltaje terminal = fem - caída interna o, V = E - I R¡
PROBLEMA 21. ¿Cuál es el voltaje en los terminales de una pila seca de 1,5 voltios que
entrega 30 amperios, si la resistencia interna es 0,003 ohms? SOLUCIóN. V = E - I R¡ = 1,5 voltios - 30 amperios X 0,003 ohmios = 1,5 voltios - 0,09 voltios = 1,41 voltios PROBLEMA 22. Una batería tiene una fem a circuito abierto de 6 voits, y una resistencia
interna de 0,2 ohms (Fig. 1-4). Determinar la corriente y el voltaje en los terminales cuando la batería se pone en cortocircuito al conectarle entre sus terminales un alambre de resistencia despreciable. SOLUCIóN. Corriente de cortocircuito:
Voltaje en terminales, V = E - I R i = 6 volts - 30 amps x 0,2 ohm = 0 volt (Esto es una consecuencia de la definición de cortocircuito.) PROBLEMA 23. ¿Cuál es la resistencia interna de una pila de 2 volts (a circuito abierto)
que tiene un voltaje en sus terminales de 1,85 volts cuando círcula una corriente de 22 amperes?
Pilas y Baterías Conexión de las pilas en serie para formar baterías
Bajo ciertas circunstancias, el voltaje que produce una sola pila es suficiente, tal como sucede en algunas linternas. En otras ocasiones se necesita mayor voltaje. Esto puede lograrse conectando varias pilas (primarias o secundarias) en serie, en número tal como para lograr el voltaje necesario. Esta agrupación de pilas se llama batería. La fem (E) de una combinación serie es la suma de las fem de las pilas individuales, y la resistencia interna total es la suma de las resistencia ( R¡) de cada pila. En la combinación de pilas en paralelo, en la cual todas tienen la misma fem, la fem (E) resultante es la de una sola pila ( E) . La resistencia interna total de n pilas en paralelo, teniendo cada una, una resistencia interna R¡ es, R /n . (La ventaja de la conexión en paralelo es la mayor ¡ capacidad de corriente que en una sola pila.)
y
Pilas y baterías .Conceptos . Pila primaria y secundaria .
El voltaje total de un conjunto de pilas conectadas en serie es la suma de los voltajes de cada pila. Así, si se conectan en serie cuatro pilas de 1,5 volts, el voltaje total es 1,5 + 1,5 + 1,5 + 1,5, o sea 6 voltios. Si se conectan 30 de estas pilas en serie, el voltaje final será 30 x 1,5, o sea 45 voltios. Los acumuladores de plomo-ácido de 6 voltios consisten en tres baterías de 2 voltios conectadas en serie.
Una batería se forma conectando pilas entre sí . Una batería de 30 voltios ( 20 pilas de 1,5 voltios en serie ) .
Cuando las pilas se conectan en serie, el terminal positivo de una se conecta con el terminal negativo de la otra. Al hacer esto, se suman todos los potenciales individuales, unos a otros. Los ejemplos anteriores tratan las pilas que poseen el mismo voltaje. Esto no necesita ser de esa forma; se pueden conectar en serie pilas de cualquier voltaje . Aunque todas las pilas no tengan el mismo voltaje, se pueden conectar igualmente en serie. Ahora bien, cada pila o acumulador, en una conexión serie, debe tener la misma capacidad de corriente. Conexión de las pilas en paralelo para formar baterías
También se puede formar baterías conectando pilas en paralelo. Esto solamente puede hacerse con pilas que tengan el mismo voltaje de salida . El propósito de una conexión en paralelo es aumentar la capacidad de corriente. La conexión en paralelo crea el equivalente de un aumento en el tamaño físico de los electrodos y de la cantidad de electrólito, e incrementa por lo tanto la corriente disponible.
Por ejemplo, si se conectan tres pilas en paralelo, la capacidad de corriente de la batería se hace igual al triple de la capacidad de corriente una sola pila. Es decir, cada pila contribuye con la tercera parte de la corriente total. Conectando las pilas en paralelo no cambia el voltaje. El voltaje final de las pilas en paralelo, es el mismo que el de una sola. Cuando se conectan pilas en paralelo de tensiones desiguales, circula corriente entre las pilas debido a las diferencias de potencial y se consume energía eléctrica. Hay, también una posibilidad de que las pilas puedan dañarse. Conexión de pilas en serie-paralelo
Las ventajas de la conexión serie y paralelo, se pueden combinar en la distribución serie-paralelo. Ésta permite mayor voltaje de salida como sucede en la conexión serie y aumenta la capacidad de corriente simultáneamente por la conexión paralelo. Como en los ejemplos previos de la conexión paralelo, es deseable que el voltaje y la capacidad de corriente de las pilas, sean en todas los mismos. Si se conecta una pila de tensión alta sobre otra de tensión baja, por esta última circulará corriente y puede dañarse. Generalmente este tipo de conexión solamente se usa cuando se quiere obtener una capacidad de corriente mayor que con una sola pila. Sin embargo hay casos en que el voltaje y la capacidad de corriente sólo se pueden alcanzar por medio de este tipo de conexión serieparalelo. Cuando se realiza una conexión serie-paralelo, se deben seguir las reglas de la polaridad: en circuito serie, se conecta positivo con negativo; en circuitos paralelos, se conectan positivo con positivo y, negativo con negativo.
PROBLEMA 24. Seis pilas secas tienen una fem de 1,5 volts y una resistencia interna de
0,1 ohm cada una. ¿Qué corriente pueden entregar a una resistencia externa de 35 ohms, a) cuando las pilas se conectan en serie, y b) cuando se conectan en paralelo (Fig. 1-5) ?
Solución a) fem total = 6 X 1,5 volts = 9 volts
resistencia interna total = 6 X 0,1 ohm = 0,6 ohm resistencia total ( int. + ext.) = 0,6 + 35 ohms = 35,6 ohms corrienteI = E/R= 9 volts/35,6 ohms = 0,252 amp b) fem del grupo en paralelo = fem de una sola pila = 1,5 volts; resistencia interna = 0,1/6
ohms = 0,0167 ohms (despreciable) ; resistencia total del circuito 0,0167 + 35 = 35,0167 ~ 35 ohms (aproximadamente). corrienteI = E/R = 1,5 volts/35 ohms = 0,0429 amp PROBLEMA 25. Cuatro pilas de 1,4 volts de fem cada una y una resistencia interna de
1,2 ohms se conectan primero en serie y luego en paralelo. Si cada combinación se cortocircuita con un alambre grueso, calcular la fem total, la resistencia interna y la corriente de cortocircuito en cada caso. Solución. a) Combinación serie: fem total = 4 X 1,4 volts = 5,6 volts
resistencia interna total = 4 X 1,2 ohms = 4,8 ohms corriente de cortocircuito I = E/R = 5,6 volts/ 4,8 ohms = 1,17 amps
b) Combinación paralelo: fem total = fem de una pila = 1,4 volts.
resistencia interna total = 1,2 / 4 ohm = 0,3 ohm corriente de cortocircuito I = E/R = 1,4 volts / 0,3 ohm = 4,67 amps
