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martes, diciembre 29, 2009

Autonomía

El diccionario RAE, para la palabra Autonomía, dice:

"Máximo recorrido que puede efectuar un vehículo sin repostar. Tiempo máximo que puede funcionar un aparato sin repostar."

Repostar: Reponer provisiones, pertrechos, combustibles, etc.

Hola amigos, más de una vez, he tenido consultas en el siguiente estilo:
  • ¿Durante cuanto tiempo, una batería de 12 voltios y 11 placas, tendrá encendido un foco?
  • ¿Por cuántas horas, estará funcionando un equipo de sonido, que consume 100 watts, si la batería es de 100 A-h?
El tiempo durante el cual una batería mantendrá un equipo en funcionamiento, recibe el nombre de Autonomía. Este tiempo, dependiendo del consumo del equipo y de la capacidad de la batería, puede ser de unos pocos minutos, pero también puede alcanzar varias horas.


Para poder estimar la Autonomía es necesario conocer los A-h de la batería. Si el dato que de la batería se tiene es sólo el número de placas, pues el estimado adolecerá de exactitud. Entoces reiterando, es necesario conocer la capacidad de la batería expresada en Amperios-hora.

Forma Práctica Para el Cálculo de la Autonomía

1) Supongamos que conectamos un foco de 40 watts y 12 voltios a una batería de 12 voltios.
2) Supongamos también, que la batería es de 120 A-h.
3) ¿Durante cuanto tiempo, el foco de 40 watts, se mantendrá encendido por la batería?

Primero:
Calculemos los watts-hora de la batería. Esto se hace, multiplicando la Capacidad por el voltaje. Entonces, para nuestro ejemplo es:
(120 A-h) x (12 voltios) = 1440 watts-hora

Segundo:
Los watts-hora, es la cantidad de potencia que puede entregar la batería. El valor arriba calculado es el teórico. Una batería no entrega toda la potencia almacenada en ella. Además, así se trate de las llamadas baterías de Ciclo Profundo, no es conveniente, descargar totalmente a una batería.

Se utiliza un factor, para calcular los watts-hora "reales". Mi experiencia me hace usar 0.6 como factor.

Tercero:
Watts-hora reales = watts-hora téorico x 0.6 = 864 watts-hora

Cuarto:
Para calcular cuantas horas, se mantendrá encendido el foco, se dividen los watts-hora reales, entre la potencia del foco. El resultado será número de horas de autonomía.

Horas de Autonomía = watts-hora reales / watts del foco. O sea:  864 / 40 = 21.6 horas. En otras palabras, 21 horas y 36 minutos.

Estamos hablando de funcionamiento continuo. Si el foco se usa por tramos, o se un día 4 horas, el segundo otras cuatro y así sucesivamente, la autonomía crece un poquito, debido a que la batería reposa y recupera su voltaje durante las "paradas". Quizás para nuestro caso de foco de 40 watts, la autonomía pudiera llegar a unas 23 horas.

Amigo lector, Usted puede usar este método, para cualquier batería de plomo-ácido y para cualquier artefacto o equipo que conecte a la batería. Puede incluso ser un arreglo de baterías en conexión serie o en paralelo, o un banco de celdas. La forma de cálculo es la misma.

En una posterior entrada, calcularemos la autonomía, usando las tablas que para el caso, brindan los fabricantes.




Saludos

9 comentarios:

CHC dijo...

Felicidades Calos, Feliz Año Nuevo para ti y tu familia. Gracias por tu amistad.

Carlos el baterillero dijo...

Muchas gracias Chachi.

Carlos el baterillero

Anónimo dijo...

Buenas tardes mi nombre es Jhon Aruquipa, antes de todo felicitaciones por tu blog y era el tema que andaba buscando. Bueno tengo una consulta y espero me la resuelvas, soy proveedor de internet y en una de mis repetidores la energia electrica se corta a la semana dos veces y te imaginaras que es muy
Molesto para mi entonces tube la idea de colocar una bateria en esa estacion y mi problema era (hasta q lei tu blog) de cuanto me iba a durar en funcionamiento, en esta estacion tengo 2 equipos una funciona a 12 voltios y el otro a 24 voltios ambos son adaptadores que van conectadas a 220 v. ambos no exceden de los 2 Amperios y 2 watts de potencia son equipos ubiquiti wifi,que me recomendarias?, o talvez si le pongo un inversor de voltaje a 220 a la bateria, esta se gasta mas rapidamente?, te estaria muy agradecido si me ayudas con este tema gracias. mi mail es jhac_cpp@hotmail.com estare a la espera de su respuesta

Carlos el baterillero dijo...

Hola Jhon Aruquipa

Para poder estimar que tiempo las baterías brindarán energía, es necesario conocer las potencias de consumo. Me dices que no exceden los dos amperios... ¿Ambos equipos?... pero también me dices 2 watts de potencia. No hay lógica en lo que es amperios y lo que es watts.

Esos consumos que especificas, son en ¿220 voltios o en 12 y 24 voltios?

Si conectas un inversor, este definitivamente tiene un consumo. Los mas sofisticados afirman tener un consumo de 1 a 2 % de la potencia que entregan. Los hay menos sofisticados y su consumo puede llegar a un 10% de la potencia que entregan. Ciertamente, los inversores con mas perfomance, cuestan mas.

Hay sistemas que en forma automática, detectan la falta de enrgía y entran a actuar inmediatamente. Son los UPS online, provistos también de un sistema cargador, el cual recarga las baterías, una vez que la energía regresa y así mantener operativas las baterías. Para seleccionar el UPS, nuévamente, es necesario conocer con precisión los consumos de los equipos.

Si tu sistema es de 12 voltios y el otro de 24 voltios, pues necesitarás dos baterías de 12 conectadas en serie, para lograr los 24.

Si solo usas baterías, deberás preveer también el contar con un cargador, para mantener las baterías siempre operativas.

Una pregunta final, esperando tus respuestas: ¿Durante cuanto tiempo se ausenta la energía de red 220 voltios?

Saludos

Carlos el baterillero

Anónimo dijo...

Hola Carlos, te agradesco la pronta respuesta, y me disculpo si no supe expresarme bien, y contestando a tus respuestas, te indico individualmente las caracterisiticas de mis equipos, en si voy a cambiar uno de mis equipos y aumentar otro mas, y entonces tendria 3 equipos de las mismas caracteristicas, es un equipo ubiquiti nanobridge m5 y tiene un adaptador con las siguientes caracteristicas INPUT 100-240 v. 50-60 hz. 0.55 A. OUTPUT 24V. 1 A. en los tres equipos viene las mismas caracteristicas, y los 3 adaptadores van conectados a 220 v. ahora si hablamos de watts en las especificaciones de los equipos dice 650 mw. de potencia, espero haber sido mas especifco esta vez.
Por otro lado lo del inversor ya me quedo claro, lo que me intereso es el tema de los sistemas UPS que se recargan automaticamente?, es decir si llegara a cortarse la luz inmediatamente entra a funcionar el ups y las baterias? y cuando vuelve la energia esta entra en modo de suspencion? y se vuelve a recargar la bateria?, si es asi me parece excelente una buena solucion pero deve ser costosa me imagino a lo que me lleva a decirle que soy de Peru Dpto. de Puno, y se que los equipos ups cuestan caro. y el lugar donde tengo este repetidor es rural y esta al aire libre en una torre de de 24 metros claro que hay quien cuide pero no estaran ahi las 24 horas usted me entiende verdad?.
y respecto a su ultima pregunta la energia se corta a veces hasta 2 dias osea 48 horas como maximo, debido a las tormentas electricas o vientos fuertes que ocasionan la caida de la tension y tengo q estar llamando a la empresa para que vayan a solucionar y al estar en zona rural demora la reparacion.

Bueno estimado Carlos este es mi problema y creo q no solo el mio sino de varios integradores de WIFI para llevar a zonas rurales el internet tenemos este problema y quedo agradecido por la ayuda que me estas brindado.

atte Jhon Aruquipa.

Carlos el baterillero dijo...

Hola Jhon

Bueno, ahora si que ha sido bastante explicito tu comentario.

Espero me confirmes lo que voy entendiendo:

1) Cada uno de tus equipos (no los adaptadores) consume 650 mw (miliwatts). Es un bajo consumo. Entiendo que el equipo de 12 voltios, consume esa potencia a ese voltaje. Idem el de 24 voltios.
2) Sería excepcional, que todos tus equipos sea de 12 o sean de 24 voltios.
3) Entiendo lo que me dices sobre seguridad y eso te hace resistencia a optar por un UPS, pero: ¿ Cómo es que cuidas tus equipos ubiquiti nanobridge m5?
4) Quizás podrías "enjaular" el UPS en un gabinete metálico y así ganar en seguridad.
5) Ahora, me dices que cuando se va la energía, debes solicitar a la empresa que reponga el servicio, entonces, sea que optes por solo baterías o baterías e inversor o UPS, tendrás siempre la necesidad de solicitar a la empresa la reposición del servicio, claro, contando con tu equipo de respaldo de energía, pues te haces menos dependiente de los avatares de falta de energía.

Yo voy a calcular que batería necesitas, para la potencia de 650 miliwatts por equipo y para una autonomía de unas 48 horas.

Espero tus comentarios

Saludos allá en Puno, la tierra del grupo Orkopata.

Carlos el baterillero

Carlos el baterillero dijo...

Buen día Jhon,

Me dices que un equipo consume 650 miliwatts (0.650 watts), eso es menos de 1 watt, es una potencia bastante reducida.

Si el equipo se queda sin energía por 48 horas, tenemos que el consumo máximo por equipo será: 48 x 0.650 = 31.2 watts-hora.

Consideremos un factor de seguridad de 40%, entonces la energía que nominalmente debe tener una batería es de: 43.68 watts-hora.

Una batería de 12 voltios y 7.2 A-h, entrega teóricamente: 12 x 7.2 = 86.4 watts-hora.

De lo anterior, vemos que esta batería sería suficiente para un equipo. El precio de esta batería es de S/. 40.00 Nuevos Soles.

Un cargador sencillo, no automático, similar en apariencia a uno de celular está por unos S/. 35.00 Nuevos Soles. Uno automático, ronda los 100 nuevos soles.

Ciertamente, la batería debe retirarse de la instalación para su recarga. La que puede hacerse en un domicilio. El peso de esta batería es de unos 2 kilos. La recarga, puede tomar unas 8 horas, dependiendo de cuanto se descargó la batería.

Nótese, que toda la operación es manual. Producido el apagón, debe procederse a conectar la batería, para que pueda energizarse el equipo y que este funcione sin inconvenientes.

Ahora la solución UPS: Este equipo es automático tanto en su conexión, como en su desconexión. Los hay muy compactos y de precio digamos aceptable, el tema es que se preparan para cubirir potencias digamos de unos 100 watts (mucho mayor que el consumo de sus equipos), pero para funcionar periodos cortos de tiempo: no mas de 20 minutos.

Los hay con prestación para funcionar por periodos largos, pero el precio del equipo sube considerablemente.

Hay una solución que se me ocurre. Emplear un equipo de iluminación de emergencia, pero de los que emplean batería de 12 voltios. Estos equipo, tienen conexión y desconexión automática, incluyen cargador y batería, se pueden utilizar por horas. Para minimizar la inversión, todos los equipos deberían ser de un mismo voltaje (digamos 12 V). Se instalaría en el equipo una batería de unos 18 amperios (o el equivalente de tres baterías de 7.2 A-h), para atender hasta 3 equipos por unas 48 horas. El precio podría rondar en unos 500 Nuevos soles.

Ese equipo, una vez superados los cortes, puede usarse como iluminación de emergencia.

Esperaría sus comentarios.

Saludos.

Carlos mendoza casaverde dijo...

muy clara tu explicación felicitaciones, una observacion seria que el equipo no consume 650 mw, esa es la potencia de transmision via inalambrica del equipo, el consumo de estos equipos es 8 W.

el consumo es DC:24V 1A

Cuanto seria lo que consumo por dia este equipo si tengo un panel de 150 watts y 2 baterias en paralelo de 100 amp.

y en total tengo 04 equipos de esto espero puedas ilustrarme respecto a este punto muchas gracias

Carlos T dijo...

Buen día Carlos Mendoza Casaverde

Voy a partir del dato: 24 VDC 1A
en watts: 24 watts.

Para ocho equipos: 8 x 24 = 192 watts.

Ahora el consumo por día dependerá de cuantas horas está conectado el equipo. Supongamos 24 horas, entonces consumo = 24 x 192 = 4608 watts-hora (4.608 Kw-hr)

Cálculo de watts-pico = 1200(4.608/5) = 1105

1105 es casi 7 veces un panel de 150 watts. Antes de continuar con los cálculos es necesario que me especifique el No de horas. Si el sistema trabaja en 24 VDC, se requiere el uso de panles que den ese voltaje.

Esperaría su respuesta.

Atentamente,

Carlos el baterillero