Banco de Baterías Solares

Un banco de baterías o banco de acumuladores es un conjunto de baterías interconectadas que almacenan energía eléctrica, principalmente en sistemas fotovoltaicos aislados o con respaldo energético.

Su función es acumular la energía generada para su uso posterior, garantizando suministro durante la noche o periodos sin producción solar. Además, proporcionan corrientes elevadas necesarias para equipos con altos picos de demanda, como motores.

Pueden integrar diferentes tecnologías:
● Baterías de plomo-ácido: incluyen las abiertas (OPzS), que requieren mantenimiento, y las selladas (VRLA), como las AGM y Gel, más eficientes y sin mantenimiento.
● Baterías de litio-ion: ofrecen mayor densidad energética, vida útil prolongada y menor peso, aunque son más costosas.

Un banco de baterías se configura mediante conexiones en serie (para aumentar voltaje), paralelo (para incrementar intensidad) o mixtas (combinando ambos). Por ejemplo, en una instalación de 48V, se conectan cuatro baterías de 12V en serie.

Para maximizar la vida útil, se deben evitar sobrecargas, descargas profundas y temperaturas extremas. Un diseño adecuado, con baterías homogéneas en modelo y estado, es fundamental para el equilibrio del sistema.

Las baterías de almacenamiento solares están diseñadas para almacenar energía de paneles fotovoltaicos, permitiendo su uso en periodos sin generación (noches o días nublados). A diferencia de las baterías convencionales, destacan por:

● Ciclos profundos: soportan descargas diarias del 70-80% sin degradarse, mientras las no solares (como las de coche) solo admiten descargas superficiales.

● Durabilidad: optimizadas para miles de ciclos (más de 5.000 en litio), frente a las no solares, que priorizan potencia instantánea (ej: arranque vehicular).

● Mantenimiento: las solares (AGM, Gel, litio) suelen ser libres de mantenimiento, a diferencia de las plomo-ácido inundadas (no solares), que requieren revisión de electrolitos.

● Eficiencia: las solares, especialmente las de litio, pierden menos energía en carga/descarga (95% eficiencia vs. 70-80% en no solares).

● Coste: mayor inversión inicial (por su tecnología y vida útil), pero menor coste por ciclo de vida.

En resumen, las baterías solares priorizan almacenamiento cíclico y autonomía, mientras las no solares se diseñan para aplicaciones específicas (arranque, electrónica portátil o respaldo breve).

Un acumulador o batería recargable tiene la función de almacenar energía eléctrica para liberarla posteriormente cuando sea necesaria. Es clave en sistemas fotovoltaicos, vehículos eléctricos y respaldos energéticos, permitiendo el uso de energía en ausencia de generación (como por la noche en instalaciones solares).

Una batería o acumulador funciona de la siguiente manera:
● Carga: durante este proceso, la energía eléctrica (procedente de paneles solares, red eléctrica, etc.) se convierte en energía química mediante reacciones electroquímicas en la batería. Por ejemplo, en una batería de plomo-ácido, el ácido sulfúrico reacciona con las placas de plomo, almacenando energía.
● Descarga: al conectar un consumo (como un electrodoméstico), la energía química se reconvierte en electricidad, liberando corriente continua (DC) hasta agotarse la carga útil (sin superar la profundidad de descarga recomendada).

Las principales características son:
– Reversibilidad: a diferencia de las pilas no recargables, los acumuladores pueden cargar/descargar cientos o miles de veces.
– Eficiencia: las baterías de litio-ion tienen eficiencias cercanas al 95%, mientras que las de plomo-ácido rondan el 80%.
– Autodescarga: pierden carga lentamente incluso en reposo (menos en las de litio).

Para cargar correctamente un banco de baterías, se ha de seguir un proceso adecuado que garantice su eficiencia y vida útil:

1º) Fuente de carga: en sistemas fotovoltaicos, los paneles solares cargan las baterías a través de un regulador de carga, que evita sobrecargas o descargas profundas. En otros casos, se usan cargadores específicos según el tipo de batería (plomo-ácido, litio, etc.).

2º) Las etapas de carga del regulador o cargador son:
– Fase bulk (carga rápida): la corriente máxima carga las baterías hasta ~80% de su capacidad.
– Fase de absorción: voltaje constante hasta completar el 95-100%.
– Fase de flotación: mantiene la carga sin sobrecargar (ideal para plomo-ácido).
– Ecualización (opcional): en baterías de plomo-ácido, una carga controlada a mayor voltaje equilibra las celdas.

Para recargar un acumulador se recomienda:
✓ Usar voltajes y corrientes adecuados (consultar especificaciones del fabricante).
✓ Evitar sobrecargas (dañan las placas) y descargas profundas (reducen vida útil).
✓ En sistemas solares, el regulador optimiza el proceso automáticamente.

Una carga correcta prolonga la vida del banco de baterías y asegura su rendimiento.

Existen principalmente 2 grandes categorías de acumuladores:

● Baterías de plomo-ácido (las más tradicionales):
– Baterías abiertas (OPzS): requieren mantenimiento (relleno de agua destilada), tienen alta capacidad pero vida útil limitada (1.500-2.000 ciclos). Ideales para instalaciones fijas.
– Baterías selladas (VRLA): no requieren mantenimiento. Incluyen:
✓ AGM: electrolito absorbido en fibra de vidrio, más económicas
✓ Gel: electrolito en estado gelificado, mayor durabilidad y resistencia

● Baterías de iones de litio (tecnología más moderna):
– Mayor densidad energética (almacenan más energía en menos espacio)
– Vida útil más larga (3.000-5.000 ciclos)
– Menor peso y autodescarga
– No requieren mantenimiento
– Necesitan sistema de gestión (BMS) integrado

Cada tipo tiene ventajas específicas: las de plomo-ácido son más económicas inicialmente y toleran mejor las sobrecargas, mientras que las de litio ofrecen mayor eficiencia (95% vs 80%) y vida útil, aunque con mayor coste inicial.

La elección del tipo de banco de baterías dependerá de factores como el coste, la capacidad requerida, la vida útil esperada, los requisitos de mantenimiento, la eficiencia y la aplicación específica.

La elección de la mejor batería solar depende de las necesidades específicas de cada instalación, pero las baterías de litio-ion destacan como la opción más eficiente y duradera para la mayoría de aplicaciones. Estas baterías ofrecen:
● Mayor vida útil: entre 3.000 y 5.000 ciclos de carga/descarga (frente a los 1.500-2.000 ciclos de las de plomo-ácido).
● Eficiencia superior: alcanzan hasta 95% de rendimiento, minimizando pérdidas energéticas.
● Menor peso y tamaño: ideales para espacios reducidos.
● Profundidad de descarga (DoD) del 80-90%: permiten aprovechar casi toda su capacidad sin dañarse.

Sin embargo, las baterías de plomo-ácido (especialmente las OPzS y las AGM/Gel) siguen siendo una alternativa válida para presupuestos ajustados o instalaciones fijas donde el peso no es crítico. Aunque requieren más mantenimiento (en el caso de las OPzS) y tienen menor DoD (~50%), su coste inicial es más bajo.

¿Qué baterías solares duran más?
– Litio-ion: 10-15 años con uso adecuado.
– Plomo-ácido: 5-8 años (dependiendo del tipo y mantenimiento).

En conclusión, si el presupuesto lo permite, el litio es la mejor opción por su longevidad y eficiencia. Para sistemas económicos, las AGM/Gel son una solución equilibrada.

El tiempo de almacenamiento de energía solar en una batería depende del tipo de tecnología, las condiciones ambientales y el mantenimiento del sistema. En general, una batería solar puede conservar toda su carga desde horas hasta varios días, con diferentes rangos según su diseño:

● Baterías de plomo-ácido (AGM, Gel, OPzS):
– Autodescarga del 3% al 20% mensual (dependiendo del modelo).
– Pueden mantener toda su energía útil por 1 a 7 días sin recarga, aunque se recomienda evitar descargas profundas para no reducir su vida útil.
– Podría mantenerse almacenada unos 3 meses

● Baterías de litio-ion:
– Autodescarga muy baja (1-3% mensual).
– Conservan toda la energía por semanas o incluso meses si están en buen estado y con un sistema de gestión (BMS) que evite pérdidas.
– Podría mantenerse almacenada durante 6 a 12 meses

Los factores que afectan el almacenamiento son:
✔ Temperatura: lo ideal es mantenerlas entre 20°C y 25°C.
✔ Profundidad de descarga (DoD): descargas por encima del 80% (litio) o 50% (plomo-ácido) reducen su vida útil.
✔ Uso y mantenimiento: las OPzS necesitan revisión de electrolitos.

Cuando una batería solar se descarga completamente, ocurren varios efectos negativos que varían según su tecnología:
● Baterías de plomo-ácido:
– Sufren sulfatación irreversible (formación de cristales en las placas)
– Pueden perder hasta el 30-50% de su capacidad en un solo ciclo profundo
– En modelos inundados (OPzS), se acelera la corrosión de placas
– La vida útil se reduce drásticamente (hasta un 70% menos ciclos)
● Baterías de litio:
– Los sistemas con BMS (Battery Management System) se desconectan antes del 100% de descarga
– Si llegan a 0V, pueden sufrir polarización inversa
– Se reduce su capacidad total y eficiencia de carga
– En casos extremos, requieren reemplazo completo

Estos son los efectos comunes a todas las tecnologías:
✔ Disminución de la capacidad de almacenamiento
✔ Mayor tiempo de recarga requerido
✔ Posible daño permanente en celdas
✔ Pérdida de garantía por mal uso

Las recomendaciones para evitarlo:
1º) Usar reguladores de carga con protección por bajo voltaje
2º) Configurar correctamente los parámetros de desconexión
3º) Monitorear regularmente el estado de carga

El tiempo que hay que poner a cargar los acumuladores depende de múltiples factores técnicos y ambientales. Para calcularlo debemos considerar:
1º) Capacidad de la batería (Ah): una batería de 200Ah requiere más tiempo que una de 100Ah. Ejemplo: A 20A de carga, 200Ah tardan ~10 horas (teóricamente)
2º) Corriente de carga (A): normalmente entre el 10-20% de la capacidad (para plomo-ácido). Cargas más rápidas (30-50% capacidad) solo para litio con BMS
3º) Tecnología de la batería: las de plomo-ácido: 5-8 horas (fases bulk + absorción), las de litio: 2-4 horas (admite mayor corriente de carga)
4º) Estado de descarga previo: una batería al 50% tarda la mitad del tiempo vs totalmente descargada
5º) Eficiencia del sistema: pérdidas típicas del 15-20% en conversión CC/CC

La fórmula básica es:
Tiempo (h) = (Capacidad · DoD) / (Corriente · Eficiencia)
Por ejemplo: Batería 12V/200Ah (50% DoD) con regulador 30A:
Tiempo (h) = (200Ah · 0,5) / (30A · 0,85) ≈ 4 horas

En el tiempo influyen factores adicionales, como temperatura ambiente (óptimo 25°C), potencia disponible de paneles y configuración del banco de baterías.

Las baterías monoblock o monobloque son acumuladores compactos y sellados que integran múltiples celdas en una sola unidad, diseñados principalmente para aplicaciones de energía solar, sistemas de respaldo y vehículos. Estas baterías destacan por:

● Diseño integrado: todas las celdas (normalmente 6 celdas de 2V en una batería de 12V) están contenidas en un único bloque.

● Tecnologías comunes:
– Plomo-ácido selladas (VRLA): incluyen baterías AGM (electrolito absorbido) y Gel, que no requieren mantenimiento y son resistentes a derrames.
– Litio-ion: muchas monoblock usan esta tecnología para mayor eficiencia y vida útil.

● Ventajas:
✅ Fáciles de instalar: ideales para sistemas residenciales o pequeños proyectos solares.
✅ Seguras: al estar selladas, no emiten gases peligrosos (en condiciones normales) y pueden usarse en interiores.
✅ Versátiles: se emplean en paneles solares, UPS, carretillas eléctricas y sistemas de emergencia.

● Limitaciones:
❌ Capacidad moderada: suelen tener capacidades entre 7Ah y 200Ah.
❌ Vida útil: las de plomo-ácido duran 3-5 años (con descargas del 50%), mientras las de litio alcanzan 8-10 años.

Una batería estacionaria es un acumulador diseñado para instalaciones fijas donde permanece en un mismo lugar durante toda su vida útil. El término "estacionaria" se refiere a que no está pensada para movimiento o transporte frecuente, a diferencia de las baterías portátiles o automotrices.

Una batería estacionaria funciona operando en modo de carga flotante: mantienen una carga constante cerca del 100% y se descargan solo cuando es necesario. Su diseño prioriza:
● Descargas profundas y sostenidas
● Larga vida útil (5-15 años)
● Baja autodescarga
● Resistencia a temperaturas variables

Las aplicaciones de estas baterías son:
✔ Sistemas de energía solar fotovoltaica
✔ Backup para telecomunicaciones
✔ Alimentación de emergencia (SAI o UPS) en hospitales y centros de datos
✔ Sistemas de seguridad y alarmas
✔ Alumbrado público autónomo

Los tipos comunes son:
– Plomo-ácido OPzS (para grandes instalaciones)
– AGM/Gel (para usos medianos)
– Litio-ion (para alta eficiencia)

La baja tasa de autodescarga y la adaptabilidad a diferentes regímenes de carga/descarga hace que estas baterías sean ideales para proporciona energía estable en aplicaciones fijas durante años con mínimo mantenimiento.

Las baterías OPzS (del alemán Ortsfest PanZerplatte Säure, que significa "placa tubular fija con electrolito líquido") son acumuladores estacionarios de plomo-ácido inundados, diseñados para aplicaciones de larga duración y descargas profundas.

Las características principales de las OPzS son:
● Diseño robusto: electrodos tubulares que resisten mejor la corrosión y sulfatación.
● Alta capacidad: ideales para sistemas que requieren autonomía prolongada (telecomunicaciones, energía solar off-grid, etc.).
● Mantenimiento: necesitan relleno periódico con agua destilada para compensar la evaporación del electrolito.
● Vida útil: entre 10 y 15 años.

¿Qué significa OPzV en baterías?
OPzV (Ortsfest PanZerplatte Verschlossen) son la versión sellada y sin mantenimiento de las OPzS, con electrolito en gel o AGM. Ofrecen:
– Mayor seguridad: no emiten gases en condiciones normales.
– Instalación flexible: pueden usarse en interiores.
– Menor vida útil que las OPzS (8-12 años).

Por tanto, las OPzS son baterías industriales de alto rendimiento, mientras las OPzV son su versión sellada, más práctica, pero con ligera reducción en durabilidad.

La tecnología AGM (Absorbent Glass Mat, o Malla de Vidrio Absorbente) es un tipo avanzado de batería de plomo-ácido sellada que utiliza un separador de fibra de vidrio especial para contener el electrolito.

Las principales características son:
● Electrolito inmovilizado: el ácido sulfúrico está absorbido en mantas de fibra de vidrio microporosas, eliminando el riesgo de derrames
● Diseño sellado: operan en régimen de recombinación de gases (VRLA), no requieren mantenimiento
● Alta eficiencia: 80-85% de rendimiento energético
● Resistencia a vibraciones: ideal para aplicaciones móviles o en entornos difíciles

Las ventajas de la tecnología AGM son:
✅ Mayor vida útil (500-800 ciclos al 50% DoD) que baterías inundadas tradicionales
✅ Capacidad para altas corrientes de descarga
✅ Instalación en cualquier posición (excepto invertida)
✅ Baja tasa de autodescarga (1-3% mensual)
✅ Amplio rango de temperatura de operación (-20°C a 60°C)

Las aplicaciones típicas son:
📌 Sistemas solares fotovoltaicos
📌 Sistemas UPS y de emergencia
📌 Vehículos recreativos y marinos
📌 Equipos médicos y de telecomunicaciones

1º) Baterías AGM (plomo-ácido)
✅ Ventajas:
– Coste inicial más económico (30-50% menos que litio)
– Tecnología probada y fiable
– No requieren sistema BMS complejo
– Buen rendimiento en amplio rango de temperaturas
❌ Limitaciones:
– Vida útil más corta (500-800 ciclos al 50% DoD)
– Profundidad de descarga recomendada del 50%
– Mayor peso y tamaño
– Requieren ventilación adecuada

2º) Baterías de Litio
✅ Ventajas:
– Mayor vida útil (3.000-5.000 ciclos al 80% DoD)
– Profundidad de descarga del 80-90%
– Mayor eficiencia (95-98%)
– Menor peso y tamaño
– Carga más rápida
❌ Limitaciones:
– Coste inicial más elevado
– Requieren sistema BMS de protección
– Sensibles a temperaturas extremas

La recomendación para la elección será:
● Para presupuestos limitados o instalaciones pequeñas: AGM
● Para proyectos que requieran alta eficiencia y larga vida útil: Litio
● En aplicaciones móviles o con limitación de espacio: Litio
● Para instalaciones en entornos con temperaturas extremas: AGM

Las baterías de gel son un tipo de batería de plomo-ácido regulada por válvula (VRLA) en la que el electrolito (ácido sulfúrico) se encuentra en estado gelificado, gracias a la adición de sílice. Esta tecnología las hace más seguras y eficientes que las baterías tradicionales de plomo-ácido líquido.

Las principales diferencias entre una batería de gel y una "normal" (plomo-ácido inundada) son:
– Electrolito inmovilizado: a diferencia de las baterías convencionales, que usan ácido líquido, las de gel tienen el electrolito en forma de gel, lo que evita derrames y permite instalación en múltiples posiciones.
– Sin mantenimiento: no requieren rellenar agua destilada, ya que son selladas y recombinan internamente los gases.
– Mayor vida útil: resisten mejor los ciclos profundos (hasta 1.200 ciclos al 50% DoD) frente a las baterías inundadas (300-500 ciclos).
– Seguridad mejorada: ideales para espacios cerrados, ya que no emiten gases nocivos en condiciones normales.
– Rendimiento en temperaturas extremas: el gel las hace menos sensibles a la evaporación en climas cálidos.

Las aplicaciones comunes son:
✔ Sistemas solares aislados
✔ Vehículos eléctricos (sillas de ruedas, scooters)
✔ Alumbrado público y telecomunicaciones

Las baterías de litio ofrecen importantes ventajas frente a otras tecnologías:

✅ Mayor vida útil y ciclos de carga:
– 3.000-5.000 ciclos (vs 500-1.200 en AGM/gel)
– Mantienen el 80% de capacidad después de miles de ciclos

✅ Eficiencia energética superior:
– Rendimiento del 95-98% (frente al 80-85% de AGM/gel)
– Menores pérdidas en carga/descarga

✅ Mayor profundidad de descarga (DoD):
– Permiten descargas del 80-90% sin daños
– (vs 50% recomendado en plomo-ácido)

✅ Características físicas avanzadas:
– 70% más ligeras que las de plomo
– Hasta 50% más compactas
– No requieren mantenimiento

✅ Rendimiento en condiciones variables:
– Carga más rápida (admite mayor corriente)
– Menor autodescarga (1-3% mensual vs 3-10%)
– Mejor comportamiento en temperaturas extremas

✅ Beneficios económicos a largo plazo:
– Menor coste por ciclo de vida
– No requieren igualación de carga
– Posibilidad de expansión modular

Presentan algunas limitaciones importantes a considerar:

❌ Coste inicial elevado:
– Precio 2-3 veces mayor que baterías de plomo-ácido equivalentes
– Inversión inicial significativa, aunque se amortiza con el tiempo

❌ Sensibilidad térmica:
– Rendimiento disminuye notablemente bajo 0°C
– Exposición prolongada a >45°C reduce su vida útil
– Requieren sistemas de gestión térmica en entornos extremos

❌ Complejidad técnica:
– Necesidad obligatoria de BMS (Battery Management System)
– Mayor exigencia en compatibilidad con equipos de carga
– Posibles problemas con reguladores de carga convencionales

❌ Limitaciones de instalación:
– Restricciones para instalación en espacios cerrados (normativas específicas)
– Requieren protecciones adicionales contra cortocircuitos

❌ Disponibilidad y reciclaje:
– Dependencia de materiales estratégicos (cobalto, litio)
– Infraestructura de reciclaje menos desarrollada que en plomo-ácido
– Logística más compleja para su transporte

El BMS (Battery Management System, o Sistema de Gestión de Baterías) es un circuito electrónico esencial en las baterías modernas, especialmente en las de litio-ion (LiFePO4), que garantiza su seguridad, rendimiento y durabilidad.

Las funciones principales del BMS son:
✔ Protección contra sobrecarga y sobredescarga: controla los voltajes máximos y mínimos de cada celda para evitar daños irreversibles.
✔ Balanceo de celdas: iguala el voltaje entre las celdas para optimizar la capacidad total y evitar degradación prematura.
✔ Control de temperatura: monitorea y regula la temperatura para prevenir sobrecalentamiento o congelamiento.
✔ Estimación del estado de carga (SOC): proporciona información precisa sobre la energía disponible.
✔ Protección contra cortocircuitos y sobretensiones: desconecta la batería en situaciones peligrosas.

¿Por qué es importante el BMS?
● Sin BMS, una batería de litio podría incendiarse por sobrecarga o perder capacidad por desbalanceo.
● En baterías de plomo-ácido (AGM/Gel), no siempre es necesario, pero en sistemas avanzados mejora su vida útil.

Las aplicaciones comunes son:
– Baterías solares (litio y algunas AGM modernas).
– Vehículos eléctricos y almacenamiento estacionario.

Las baterías de litio (iones de litio, LiFePO4) se utilizan en múltiples aparatos:

1º) Electrónica de consumo
✔ Dispositivos portátiles: smartphones, tablets, laptops y relojes inteligentes.
✔ Herramientas eléctricas: taladros, sierras y lijadoras inalámbricas.
✔ Cámaras y drones: por su bajo peso y alta densidad energética.

2º) Movilidad eléctrica
✔ Vehículos eléctricos (EV): coches, autobuses y bicicletas eléctricas.
✔ Scooters y patinetes: por su capacidad de carga rápida.
✔ Aviones no tripulados y aeronaves experimentales.

3º) Energía renovable y almacenamiento
✔ Sistemas solares residenciales e industriales: bancos de baterías para autoconsumo.
✔ Backup energético (UPS): en hospitales, centros de datos y telecomunicaciones.

4º) Aplicaciones industriales y médicas
✔ Equipos médicos: desfibriladores, bombas de infusión y sillas de ruedas.
✔ Robótica y automatización: almacenamiento en robots industriales.

5º) Otros usos
✔ Náutica y caravanas: por su resistencia a vibraciones.
✔ Sistemas de emergencia y militar: por su fiabilidad en condiciones extremas.

Los bancos de baterías son generalmente seguros cuando se diseñan, instalan y mantienen correctamente, pero su nivel de seguridad varía según la tecnología empleada:

● Factores de seguridad por tecnología:
–  Baterías de Litio (LiFePO4):
✔ Alto nivel de seguridad intrínseca
✔ Incluyen BMS (sistema de gestión) que previene sobrecargas, descargas profundas, cortocircuitos y desbalanceo de celdas
✔ Riesgo mínimo de fuga térmica (especialmente LiFePO4)
– Baterías de Plomo-Ácido (AGM/Gel):
✔ No presentan riesgo de incendio en condiciones normales
✔ Posible emisión de gases (H2) en sobrecargas (requieren ventilación)
✔ Electrolito inmovilizado (gel/AGM) elimina derrames ácidos

● Medidas de seguridad básicas:
✔ Instalación en áreas ventiladas
✔ Protecciones eléctricas adecuadas (magnetotérmicos, fusibles, etc.)
✔ Mantenimiento preventivo regular
✔ Cumplimiento de normativas, como NFPA 70E (artículo 320) e IEEE 1188

● Riesgos principales:
✔ Incendio (principalmente en litio de baja calidad sin BMS)
✔ Explosión por acumulación de gases (en plomo-ácido mal mantenidas)
✔ Descargas eléctricas

El tiempo de vida de un banco de baterías depende principalmente de 3 factores: la tecnología utilizada, las condiciones de operación y el mantenimiento recibido. Estas son las expectativas de vida promedio:
● Banco de baterías de litio (LiFePO4):
– Vida útil: 10-15 años
– Ciclos: 3.000-5.000 (al 80% de descarga)
– Mantienen el 80% de capacidad después de 10 años
● Plomo-ácido estacionarias (OPzS):
– Vida útil: 8-12 años
– Ciclos: 1.500-2.000 (al 70% de descarga)
● AGM/Gel:
– Vida útil: 5-8 años
– Ciclos: 500-1.200 (al 50% de descarga)

Los factores que prolongan la vida útil de un banco de baterías son:
✔ Temperatura controlada (20-25°C ideal)
✔ Correcto dimensionamiento del sistema
✔ Uso dentro de los parámetros de profundidad de descarga
✔ Mantenimiento preventivo regular
✔ Sistema de carga adecuado y equilibrado

La duración real varía según la calidad de los componentes, la frecuencia de ciclos profundos y las condiciones ambientales. Un banco bien mantenido puede superar las expectativas de vida del fabricante.

● Celda de batería:
– Es la unidad básica de almacenamiento electroquímico
– Genera voltaje mediante reacciones químicas internas
– Voltajes típicos de las celdas por tecnología:
✔ Plomo-ácido: 2V por celda
✔ Litio-ion (LiFePO4): 3,2V por celda
✔ NMC (Li-ion): 3,6-3,7V por celda
✔ Níquel-Cadmio: 1,2V por celda

● Batería (o acumulador):
– Agrupación de varias celdas: en serie (aumenta el voltaje total) o en paralelo (aumenta la capacidad en Ah)
– Ejemplos comunes:
✔ Batería de coche 12V = 6 celdas de plomo-ácido (2V) en serie
✔ Batería LiFePO4 12V = 4 celdas (3,2V) en serie
✔ Batería de litio para laptop = múltiples celdas en serie/paralelo

Las diferencias principales entre una batería y una celda de batería son:
1º) Escala: la celda es individual, la batería es un conjunto
2º) Voltaje: la celda tiene voltaje fijo según su química
3º) Configuración: las baterías permiten ajustar voltaje/capacidad
4º) Aplicación: las celdas raramente se usan solas en aplicaciones prácticas

El voltaje final de una batería depende del número de celdas en serie y su química, mientras que su capacidad depende de las conexiones en paralelo.

Conectar el polo positivo al polo negativo de una batería se conoce como cortocircuito. Es una situación muy peligrosa que puede tener consecuencias graves:

● Cortocircuito peligroso:
– Al conectar positivo con negativo directamente, se crea un circuito sin resistencia
– La corriente fluye a niveles extremos (solo limitada por la resistencia interna de la batería)
– Ejemplo: Batería de coche 12V puede superar los 1000A en cortocircuito

● Efectos inmediatos:
– Chispas violentas y riesgo de incendio
– Calentamiento extremo de cables y terminales
– Posible explosión en baterías selladas por presión de gases
– Derrame de electrolito en baterías de plomo-ácido abiertas

● Daños a la batería:
– Plomo-ácido: sulfatación acelerada, deformación de placas
– Litio: daño irreversible a celdas, posible fuga térmica
– Reducción inmediata de capacidad y vida útil

● Peligros personales:
– Quemaduras por salpicaduras de ácido
– Lesiones por explosión
– Daño ocular por chispas

Se pueden usar 2 métodos para determinar la polaridad:

● Marcas físicas en la batería:
– El terminal positivo (+) suele ser más grueso y estar marcado con:
✓ Color rojo
✓ Símbolo "+"
✓ Textura rugosa (en algunas baterías automotrices)
– El negativo (-) normalmente tiene:
✓ Color negro/azul
✓ Símbolo "-"
✓ Superficie lisa

● Pruebas con multímetro:
1º) Conectar las puntas de prueba al multímetro (la negra al "COM" la roja al "VΩmA")
2º) Configurar en medición de voltaje DC
3º) Elegir una escala ligeramente superior al voltaje nominal de la batería
4º) Cable rojo del multímetro al terminal desconocido (cable negro al otro terminal)
5º) Si muestra voltaje positivo: el terminal desconocido es positivo
6º) Si muestra voltaje negativo: el terminal desconocido es negativo

Los indicadores son los siguientes:

● Capacidad reducida:
– La batería se agota mucho más rápido que antes
– En sistemas solares: menor autonomía energética
– En vehículos: dificultad para arrancar (especialmente en frío)

● Problemas de carga:
– Tarda demasiado en cargarse o no alcanza carga completa
– En baterías de litio: el BMS reporta errores frecuentes
– En plomo-ácido: voltaje en reposo inferior a lo normal (ej. <12V en batería 12V)

● Síntomas físicos:
– Abultamiento o deformación (especialmente en Li-ion)
– Fugas de electrolito (en baterías inundadas)
– Corrosión excesiva en terminales

El comportamiento característico de una batería en mal estado es:
✔ Descarga muy rápida bajo carga normal
✔ No mantiene la carga en reposo
✔ Calentamiento anormal durante carga/descarga
✔ En bancos de baterías: desbalanceo evidente entre celdas

Cuando 3 o más de estos síntomas están presentes, es muy probable que la batería necesite reemplazo.

Si una batería se descarga completamente, la posibilidad de recuperarla depende del tipo de batería y del tiempo que haya pasado en ese estado:

● Baterías de plomo-ácido (AGM, Gel, OPzS)
– Recuperación parcial: si la descarga fue reciente, una carga lenta con un cargador adecuado puede revivirla.
– Consecuencias de descarga total: sulfatación de las placas (cristales de sulfato que reducen capacidad) y pérdida irreversible de hasta el 50% de su capacidad (si permanece descargada mucho tiempo).

● Baterías de litio (LiFePO4, Li-ion)
– Protección por BMS: muchas se desconectan antes de llegar al 0% para evitar daños.
– Recuperación limitada: si el voltaje por celda cae bajo 2,5V, pueden sufrir daños permanentes.

¿Cómo intentar recuperarlas?
✔ Cargadores especializados: algunos tienen modo "recuperación" para baterías sulfatadas.
✔ Carga lenta: en plomo-ácido, una corriente baja (10% de su capacidad) puede ayudar.
✔ Ecualización: útil en bancos de baterías para rebalancear celdas.

Como prevención, usar reguladores de carga con protección por bajo voltaje y evitar descargas profundas.

Para garantizar el correcto funcionamiento y vida útil de un banco de baterías, se realizan varias pruebas técnicas:

1º) Prueba de voltaje (sin carga): mide el voltaje en reposo (24 horas sin uso). Los valores esperados son:
– Plomo-ácido (12V): ~12,6V (cargado), <11,8V (descargado).
– Litio (LiFePO4 12V): ~13,3V (cargado), <12V (descargado).

2º) Prueba de resistencia interna: usando un analizador de baterías, se mide la resistencia de cada celda. Una alta resistencia indica degradación o sulfatación (en plomo-ácido).

3º) Prueba de capacidad: descarga controlada al 80% de profundidad en litio o 50% en plomo-ácido. Después, se compara la capacidad real vs. la nominal.

4º) Prueba de carga: verifica el tiempo y eficiencia de carga. Las baterías sanas deben cargarse sin calentamiento excesivo.

5º) Balanceo de celdas (en litio y baterías estacionarias): mide el voltaje individual de cada celda. Un desbalance >0,2V entre celdas requiere corrección.

6º) Inspección visual y térmica: riesgo de fallo si hay fugas, corrosión o abultamientos. También detectar puntos calientes mediante termografía.

Los factores determinantes en la duración de la carga de una batería son:
● Capacidad nominal (Ah) del acumulador: determina el "tamaño del depósito" energético.
● Potencia de la carga conectada (consumo en Watts): potencia de los receptores alimentados.
● Profundidad de descarga permitida (DoD): porcentaje total que podemos descargar de la batería
● Eficiencia energética del sistema: valores típicos entre 80 y 98%.
● Condiciones ambientales (temperatura ideal: 20-25°C): tienen un impacto significativo en la capacidad disponible.

El cálculo aproximado es el siguiente:
Autonomía (horas) = [Capacidad (Ah) · Voltaje (V) · DoD (%)] / [Potencia carga (W) · Eficiencia]

Por ejemplo: Batería 12V/200Ah (LiFePO4), al 80% de profundidad (DoD) y eficiencia del 95% con carga de 500W:
Autonomía = (200 · 12 · 0,8) / (500 · 0,95) = 4,04 horas

A continuación, se muestran valores comunes de autonomía de diseño o tiempo de respaldo en algunas aplicaciones:
– Baterías de plomo-ácido (AGM/Gel): de 12-24 horas en aplicaciones solares residenciales y de 1-2 horas en sistemas SAI (UPS)
– Baterías de litio (LiFePO4): de 18-36 horas en instalaciones fotovoltaicas y de 2-8 horas en vehículos eléctricos