Calculadora de baterías estacionarias: dimensionado, autonomía y ensayo de capacidad
Calcule la capacidad mínima que pide su perfil de carga, la autonomía estimada frente a una corriente constante y el resultado de un ensayo de descarga corregido por temperatura.
Dimensionado, autonomía y ensayo de capacidad
Tres cálculos sobre el mismo banco: la capacidad mínima que pide el perfil de carga, la autonomía estimada frente a una corriente constante y el resultado de un ensayo de descarga corregido por temperatura.
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Qué hace esta calculadora
Tres cálculos sobre el mismo banco, en tres pestañas:
- Dimensionado. A partir del perfil de carga, la capacidad mínima que hay que instalar.
- Autonomía. Cuánto aguantará un banco ya instalado frente a una corriente constante.
- Ensayo de capacidad. Qué porcentaje de su capacidad nominal ha dado una descarga real, corregido por temperatura.
Dimensionado según IEEE 485
El método completo de IEEE 485 divide el perfil de carga en secciones y busca, para cada una, el tamaño de celda que la cubre usando las curvas de capacidad del fabricante. Esta calculadora aplica la versión simplificada que se usa para un primer tanteo:
- Se suman los amperios-hora que exige el perfil: Σ (corriente × duración).
- Se aplica el factor de temperatura correspondiente a la temperatura mínima del local. Se interpola entre los puntos de la tabla de IEEE 485 —1,00 a 25 °C; 1,04 a 21,1 °C; 1,11 a 15,6 °C; 1,19 a 10 °C; 1,30 a 4,4 °C; 1,59 a −6,7 °C— y por encima de 25 °C no se toma crédito, que es el criterio conservador.
- Se aplica el factor de envejecimiento, 1,25 por convenio.
- Se añade el margen de diseño, típicamente entre el 10 % y el 15 %.
El resultado es la capacidad mínima en amperios-hora. No es el tamaño definitivo de la celda: para eso hace falta entrar en las curvas del fabricante con el régimen de descarga real, porque una batería no entrega la misma capacidad a 1 hora que a 8.
Autonomía estimada
La segunda pestaña usa la ecuación de Peukert,
t = H × (C / (H × I))^n
donde C es la capacidad nominal, H el régimen al que está dada (8 o 10 horas en la mayoría de las estacionarias), I la corriente de descarga y n el exponente de Peukert, entre 1,1 y 1,3 en plomo-ácido.
Es una aproximación conocida y cómoda, pero una aproximación: se aleja de la realidad en descargas muy rápidas y en corrientes muy pequeñas, y no contempla la tensión final de descarga ni el estado de carga inicial. Sirve para decidir si un banco anda sobrado o justo; no para certificar una autonomía.
Ensayo de capacidad según IEEE 450
La única forma de saber qué capacidad tiene una batería es descargarla. La tercera pestaña calcula
Capacidad (%) = (tiempo alcanzado / tiempo esperado) × 100
corregida por la temperatura media de las celdas durante el ensayo con el factor de IEEE 450, 1 + 0,008 × (T − 25 °C). Con las celdas a 30 °C la batería rinde de más, y sin corregir se apuntaría un resultado un 4 % mejor del real.
Interpretación: 90 % o más, servicio normal; entre el 80 % y el 90 %, acortar el intervalo entre ensayos; por debajo del 80 %, sustituir.
Ejemplo resuelto
Sistema de 125 V c.c. en una subestación cuyo local baja a 10 °C en invierno. Perfil: 120 A durante el primer minuto, 25 A durante 179 minutos y 80 A en el último minuto.
- Consumo del perfil: 120×(1/60) + 25×(179/60) + 80×(1/60) = 77,9 Ah
- Factor de temperatura a 10 °C: 1,19
- Con envejecimiento 1,25 y margen del 10 %: 77,9 × 1,19 × 1,25 × 1,10 = 127 Ah
Una celda de 150 Ah al régimen de 8 horas cubre el perfil con holgura; una de 125 Ah quedaría al límite y habría que comprobarla contra la curva del fabricante antes de comprarla.
Lo que esta calculadora no hace
No sustituye al método por secciones de IEEE 485 ni a las curvas del fabricante, que son las que mandan en el dimensionado final. No conoce el tipo de celda, la tensión final de descarga ni el número de elementos. Y no dice nada del estado de un banco instalado: para eso está el ensayo de descarga, que es la única medida que no se puede sustituir por un cálculo.
Con qué se mide
El ensayo de capacidad se hace con un descargador de baterías capaz de mantener la corriente constante y registrar la tensión de cada elemento durante toda la descarga. El resto del ciclo de mantenimiento —carga, comprobación de elementos y monitorización— lo cubre la gama de mantenimiento y carga de baterías.
Si no quiere calcular el equipo a mano, el selector de cargadores y descargadores propone el modelo concreto a partir de la tensión del banco, la corriente y el tipo de ensayo.
Preguntas frecuentes
- ¿Por qué se multiplica por 1,25 al dimensionar una batería?
- Es el factor de envejecimiento. Una batería estacionaria se considera agotada cuando su capacidad cae al 80 % de la nominal, y 1/0,8 = 1,25. Dimensionar sin ese factor significa que la instalación deja de cumplir su autonomía mucho antes de que la batería llegue al final de su vida útil.
- ¿Por qué hay que corregir por temperatura?
- Porque una batería de plomo-ácido entrega menos capacidad cuanta más baja es la temperatura: a 10 °C hace falta alrededor de un 19 % más de capacidad nominal para obtener los mismos amperios-hora que a 25 °C. Se dimensiona con la temperatura mínima esperada en el local, no con la media.
- ¿Cuándo hay que sustituir un banco de baterías?
- IEEE 450 marca el criterio en el 80 % de la capacidad nominal: por debajo de ese valor la batería se sustituye. Entre el 80 % y el 90 % la recomendación es acortar el intervalo entre ensayos y seguir la evolución, porque la caída suele acelerarse.