Inversores y baterías

Hola lectores de Energicentro. Un lector me escribe desde República Dominicana. La patria de Juan Bosch. El me describe una necesidad: vida útil de las baterías de su instalación domiciliaria con uso de inversor. Aquí la consulta:

Buen día

Carlos tengo un inversor Trace 24V con 4 baterías de 6V Trojan 105. En principio las baterías me duraban 3 a 4 años de vida útil, actualmente me están durando 1 a 1.5 años y tengo que cambiarlas. En mi país Rep. Dominicana sufrimos interrupciones de energía muy frecuentemente en mi caso particular estoy en un ciclo de 4 horas de energía y 4 sin ella de esta manera tengo en total 12 horas con energía y otras 12 sin ella en ciclos de 4 horas.

El inversor tiene cargador automático y carga con 18 Amperios las baterías y un voltaje aproximado de 25 Voltios conforme las baterías se cargan el cargador utilizara menos corriente y posteriormente solo utilizara una carga de mantenimiento.

Me han recomendado cambiar el electrolito de las baterías para no tener que comprarlas nuevamente (en este momento las baterías me duran aproximadamente 30 minutos), siempre verifico su nivel de agua, pero ahora no sé qué hacer, esta es una buena práctica? En caso de que lo sea cual sería la proporción de ácido sulfúrico y agua destilada, se recomienda hacer la mescla fuera y después echarla en cada celda, cuál sería el mejor procedimiento o consejo para prolongar la vida de mis baterías. En espera de sus comentarios

Mi respuesta:

Buen día Stomme

Nota Previa Importante: llamaré ciclo, a cada periodo de cuatro horas, seguido de cuatro horas de carga. La batería en su interior tiene placas positivas y negativas y es en estas placas donde se acumula la energía. Yo las llamo simplemente placas.

Usted dice que en estos momentos las baterías le duran treinta minutos. Quiere decir que se queda más de cuatro horas sin energía hasta la reposición de la red pública.

Usted dice también que antes le duraban de tres a cuatro años. 

Preguntas: 

¿En esos años, el corte de energía era como ahora. Es decir periodos de cuatro horas, tres periodos por día? 

¿Hace cuatro años, la instalación suya era la misma, o varió e incrementó su consumo con más aparatos conectados a su instalación? 

¿Las baterías que ahora tiene, inicialmente cuánto de tiempo de servicio en minutos le daban?

No quisiera aventurar una conclusión apurada, pero yo diría que sus baterías están respondiendo como comportamiento natural de envejecimiento.

Las técnicas tendientes a mejorar el desempeño son:

1) Poner el doble de baterías, para así evitar que sus baterías se descarguen más allá del 50% de su capacidad nominal (225 Ah) en cada ciclo de trabajo. Ciertamente duplicando el No de baterías, logrará más del doble de tiempo de vida útil de las baterías antes de requerir su reemplazo.

2) ¿Cuál es la densidad con la que se llenan de ácido las baterías? ¿1250, 1260, 1270 o mayor?

Densidades altas permiten lograr más capacidad, pero a cambio tienen una acción corrosiva mayor sobre las placas internas. Lo anterior sumado a que si la temperatura anual tiene una media superior a 28 grados Celsius, pues acrecienta la capacidad corrosiva del ácido. Utilizar densidades bajas contribuye a preservar mejor las partes internas de la batería, pero se pierde Amperios-hora. Es decir la densidad del ácido de las baterías es una elección de compromiso. Yo hago lo siguiente, si se trata de una instalación en un sitio de mucho calor. Pongo las baterías bajo sombra. Pongo densidad baja 1240 (clima tropical). O pongo una densidad de 1260 y las baterías las instalo en cubetas de agua. Así las tengo refrigeradas.

No sé si será conveniente el recambio de ácido de sus baterías actuales. En realidad dudo que sea efectivo.

Siento no poder responder a su consulta con una respuesta alentadora. Me gustaría si saber más de los criterios de diseño de su instalación. En ocasiones ocurre que cuando las baterías se proyectan muy justas, pues se reduce el tiempo de vida útil.

Espero me comente su parecer acerca de mi respuesta. Me gustaría conocer más acerca de la realidad de su país. Frecuentemente tengo visitantes lectores de su patria.

Saludos

Carlos el baterillero


Carlos Torres, especialista en acumulación de energía (pilas y baterías), planos eléctricos, mantenimiento eléctrico doméstico e industrial. Móvil 996583864 (24 horas al día).

¿Cuánto vive una batería?

Hola amigos. Un lector, nos plantea la siguiente solicitud:

Hola Carlos, soy de España.

Quisiera hacerte dos consultas, robándote parte de tus conocimientos,,,, mejor que robar, tomarte prestado....

1º.    Tengo dos coches y tres baterías para ellos. La tercera, que es la que menos tiempo tiene (un año) y la que mejor rinde, ya que es de 640 Amperios nominales de poder de arranque, pero usando un tester especial, en realidad entrega 660 Amperios de arranque. A la fecha, la tengo almacenada y sin instalar.

A esa batería, la mantengo cargada "a tope" y cada dos meses la someto a una carga completa que termina en carga de flotación. Asi mismo, le enchufo un dispositivo desulfatador construido por mi mismo. 

Con el fin de conseguir el mejor mantenimiento posible para alargar su duración mientras la tengo almacenada y en espera para montarla en uno de los autos, cuando su respectiva batería falle, es: ¿Si se puede hacer algo más como técnica de mantenimiento? 

Me explico: si una batería como la que tengo de repuesto (gama media de calidad) dura instalada y funcionando en el auto unos 4 o 5 años, entonces la batería que tengo almacenada y siempre cargada, ¿debería durarme por lo menos el doble? Sé que en una batería, trabaje esta o no, el ácido del electrolito siempre sigue con su acción corrosiva. 

¿Qué me puedes decir sobre esto?

(A los lectores les comunico que para centrarme en esta pregunta, no he consignado la otra inquietud que nos plantea el preguntador. Esa será materia de otra entrada)

Aquí mi respuesta

Buen día allá en España

En el Perú, tenemos un dicho: "Mezclar papas con camotes", se refiere a cuando hablamos de un tema y para abordarlo o argumentarlo, comenzamos hablando de otro tema, que no tiene ninguna relación con el inicial.

Y es que una vez estuve en un seminario sobre la lectura del evangelio de San Lucas. Fueron dieciséis clases sobre el médico dedicado a redactar uno de los evangelios. Cuando se tocó el tema de la muerte de Judas, el evangelio dice: "Y judas después de morir, fue al lugar que le correspondía..." Eso es todo lo que dice la lectura. Yo hice la siguiente pregunta al conferencista: ¿Y qué debemos entender por: se fue al lugar que le correspondía"·... el padre que daba la charla me dijo: "Ah Carlos, tu me haces unas preguntas..."


Pues le diré Antonio, que con las dos consultas que hoy me plantea, puedo afirmar también como el cura: "Usted, me hace unas preguntas" 

Encarando su consulta

Hay baterías que se ensamblan, para que su duración sea de unos 15 a 20 años. Son las que se emplean en instalaciones remotas de difícil acceso, o en lugares críticos, como las baterías de respaldo para un sistema de comunicaciones del ejército, o del patio de maniobras y servicios auxiliares en una Central Hidroeléctrica.

Habían también baterías, que su existencia era pronosticada como para unos treinta años. Eran las que se empleaban en los faros para uso marino. Claro: ¿Quién iba a un faro con regularidad, para mantenimiento preventivo de baterías?, pues habían (no sé si todavía) las baterías ensambladas con placas Manchester o con placas Fauré. Estas placas eran muy gruesas y el criterio técnico era un ensamble de tal manera que la propia placa a medida que pasaba el tiempo, se iba proveyendo de su propia materia activa. Explicar lo anterior, me llevaría más tiempo, no quisiera alargar mi respuesta, ya de por si extensa.

Una manera de responder técnicamente a su pregunta es referirse a la característica: Ciclo de Vida. Lamentablemente (hasta lo que conozco) los fabricantes de baterías de arranque de electrolito líquido, no suelen dar este dato. Quienes manufacturan baterías VRLA, si. Por tanto usaré como referencia esa información. De entre los tipos de VRLA, emplearé la de formato HR, que es la que más se asemeja a una de arranque de electrolito líquido. Me referiré a la batería marca GasTon modelo GT12-75HR. GasTon es la marca que yo distribuyo y la que dicho sea de paso es por esta razón por lo que cuento con mayor información. Aquí el link de la hoja de datos técnicos en versión PDF del referido modelo: GT12-75HR

La curva Cycle service life de la hoja 2 del PDF, expresa la esperanza de vida, medida en Ciclos. Un ciclo comprende una descarga, seguida de una recarga. Para su pregunta asumiré:

(1) que la batería de arranque se considerará como buena, si en cualquier etapa de su vida útil, logra entregar todavía una capacidad equivalente al 90%. 

(2) Usaré la franja DOD 30%, ya que una batería de arranque se diseñó no para descargas profundas. Es que en un arranque "normal" una batería no entrega mas allá de ese 90% de su capacidad el cual es medido en A-h. Claro, para responder con mas certeza a su inquietud, se debe medir el CCA, pero no hay curva que ligue CCA y Ciclo de Vida.

(3) Finalmente, usted dice que recarga la batería cada dos meses. Una batería de tecnología actual, pierde una media de 3% de capacidad al mes. En dos será un 6% y esto está dentro del 10% que consideramos como batería buena.

Para un 90% de capacidad  remanente, la batería (a un 30% DOD) puede entregar unos 600 ciclos. Es lo que estimamos del gráfico. Como usted recarga cada dos meses, pues su ciclo es de 2 meses. El tiempo esperanza de vida será: 600 x 2 = 1200 meses. En años sería: 100 años.

Al cálculo anterior, hay que agregarle lo siguiente: A medida que la batería envejece, pues su 100% original, ya no es el mismo. Digamos si nueva su 100% nominal es 75 A-h., al cabo de un año su nuevo 100% podría ser 73 A-h. Por tanto el envejecimiento se acelera a medida que pasan los años. Es como la vida de las personas. Un hombre de 20, quizás no aperciba menoscabo en su actividad física cuando cumpla 30. Pero un hombre de 70, cuando cumpla 80, pues si lo apercibirá.

Hay un modo de calcular lo anterior. Hay que hacer uso de lo que se llama Interés Compuesto o anualidades, pero nuevamente, supera ya la extensión de mi respuesta. Y como su pregunta, es si la batería le durará 9 años, pues le diría que si. Esperemos estar presentes, cuando pasen esos años y usted me diga si fue acertada mi predicción.

Muchas gracias amigo lector español, por el reto que demandan sus preguntas.

Saludos

Ciclo de Vida

Hola amigos baterilleros. Ahora continuamos con el tema de la batería de Ciclo Profundo: Deep Cycle.

Una de las preguntas que se hace el diseñador de proyectos, o el usuario, es: ¿Cuanto durará la batería?

La duración, dependerá:

1) Del cuidado.

2) De la forma de uso.

Para este post, nos referiremos al punto dos. Antes, haremos una definición.

¿Que es el DOD?

DOD  es un acrónimo en inglés para Depth of Discharge. La traducción al castellano es: Profundidad de Descarga.

El DOD es cuanto de energía se extrae de una batería. Por ejmplo si una batería es de 200 A-h y de ella se extraen 60 A-h, entonces se ha decargado en una profundidad de 30%. Si por el contrario, de ella se extraen 100 A-h, pues la profundidad de descarga es de 50%. Si en cambio se extraen 150 A-h, el DOD viene a ser 75%.

¿Cómo afecta el DOD a la vida de servicio de una batería?

Durante la descarga y la consiguiente recarga, el material activo de una batería, está sometido a contracciones y dilataciones. El efecto se hace mas intenso, cuando la Profundidad de Descarga (DOD), es mayor. Una batería que se someta a una DOD de 30%, vivirá más que una que se somete a una DOD de 80%.

Los fabricantes describen en sus catálogos, los comprtamientos esperados de las baterías, de acuerdo al grado de DOD. Bien, hay un gráfico de bastante utilidad para el diseñador o proyectista de instalaciones con baterías. El grafico es: Vida de Servicio en Ciclos (Cycle Service Life).

Retomemos la definición de CICLO: evento que para una batería, comprende una Descarga, seguida de una Recarga. Bien el gráfico : Vida de Servicio en Ciclos, expresa cuantos ciclos se espera que entregue una batería, de acuerdo al DOD al que se trabaje.

Aquí el gráfico para una batería de 12 V, 100 A-h, de tipo estándar. Modelo GT12-100. Tecnología AGM-VRLA.

Vemos que:

Si el DOD es 30%, puede entregar de 1000 a 1100 ciclos.

Si el DOD es de 50%, puede entregar de 400 a 500 ciclos.

Si la batería, está sometida a un ciclo por día, podemos correlacionar la esperanza de vida que da el gráfico, con el periodo calendario. Por ejemplo, para una DOD del 30%, la batería "vivirá" unos 1100 dias o unos 3 años.

Nótese además, que el gráfico, brinda una adicional información. En el eje vertical aparece CAPACITY(%). Lo que nos indica, la relación entre el número de ciclos y el porcentaje de Amperios-hora que conserva la batería. Me explico. A medida que una batería va "envejeciéndose", su capacidad va disminuyendo. Es decir, va cayendo paulatinamente, y por mas que se recargue, no llega al valor nominal que tenía cuando era nueva. Este es el comportamiento natural de toda batería. Por eso el diseñador, debe preveer esta característica a fin de dimensionar correctamente el acumulador.

Interpretemos lo de CAPACITY(%). Lo que nos dice el fabricante, es que la batería entregará los ciclajes del gráfico, considerando que mantiene siempre una capacidad igual o mayor al 60% de la capacidad que tenía cuando era nueva.

Una batería que esta sometida a un servicio de descarga y recarga, no debería trabajarse mas allá de un DOD de 50%. Valores de DOD mayores, limitan grandemente la esperanza de vida.

Ahora veamos el gráfico para una batería de 12 V, 100 A-h, del tipo Ciclo Profundo o Deep Cycle. Modelo GT12-100C. Tecnología AGM-VRLA.

Si el DOD es 30% la batería entregará 1500 ciclos.

Si el DOD es de 50%, entrega de 700 a 800 ciclos.

Esta por ser una Deep Cycle, tiene mejor desempeño, comparada con una de tipo estándar. Nuevamente, por mas que se llame de Ciclo Profundo, su vida se ve afectada si el DOD es de 100%. Es mas, el gráfico nos dice que puede entregar 300 ciclos, pero no nos garantiza que la batería entregará durante esos 300 ciclos el 100% de su capacidad nominal de cuando era nueva.

No es conveniente, descargar a una batería, repetidas veces al 100%, así sea del tipo Ciclo Profundo. Ya que su vida se acorta.

Es importante seleccionar bien la batería a instalar. Una de Ciclo Profundo, tiene mejor perfomance en ciclaje, que una que no lo es, pero una de Ciclo Profundo, puede ser dos veces más cara. En ocasiones, seleccionar una batería AGM estándar, considerando una DOD del 50%, puede dar mejor resultado, que seleccionar una Deep Cycle, que se someterá a una DOD del 80%. Es decir, al momento del diseño, debe llegarse a un compormiso, que tenga en cuenta las prestaciones que dará una batería y la inversión que demande su adquisición.

Por ahora aquí ponemos punto final. Nos queda entender, que hace que una batería sea de Ciclo Profundo. Que cambios hay en su estructura intrena. Eso será, matería de una nueva entrada.

Saludos