Guía técnica · Dimensionamiento

Cómo se dimensiona realmente un banco de baterías

Todo banco de baterías subdimensionado fue calculado con optimismo; todo banco sobredimensionado, con miedo. El dimensionamiento correcto no es ninguna de las dos cosas — es una cadena corta de aritmética honesta, y empieza no con la batería sino con el servicio: qué debe seguir funcionando, a qué potencia, por cuánto tiempo, con qué frecuencia, y qué tan fría o caliente es la sala.

Paso 1 — La carga, en vatios, sin optimismo

Liste cada carga que la batería debe alimentar y sume los vatios. Las placas de datos mienten en ambas direcciones — los motores consumen más al arrancar, la electrónica menos en reposo — así que la cifra honesta se mide donde es posible, y se toma el peor caso donde no. Dos refinamientos: las cargas en VA se multiplican por su factor de potencia para obtener vatios reales, y una carga que solo funciona parte del período de respaldo se cuenta por sus propias horas. El resultado del Paso 1 es un solo número: los vatios-hora que la batería debe entregar.

Paso 2 — Las pérdidas entre la batería y la carga

La batería no alimenta la carga directamente; un inversor o convertidor se interpone y cobra su parte — las eficiencias de conversión suelen tomarse entre 80 y 90% según el equipo y su punto de trabajo. La batería misma tiene una eficiencia menor al 100%. Divida los vatios-hora del Paso 1 entre esas eficiencias (como fracciones decimales) y el número crece — ese crecimiento es la realidad llegando. Los cables largos añaden su propia caída de voltaje: en sistemas de CC de bajo voltaje es un dato de dimensionamiento, no una nota al pie.

Paso 3 — La ventana utilizable, no la capacidad de etiqueta

La capacidad de etiqueta no es suya para gastarla entera. Dos ventanas la reducen. Primera, la profundidad de descarga: la vida en ciclos cae cuando las descargas se profundizan, así que el diseñador elige una profundidad de trabajo con la curva de ciclos-contra-profundidad del catálogo. Segunda, el régimen: la capacidad depende de qué tan rápido se extrae — la misma celda entrega menos amperios-hora en régimen de 1 hora que en su valor de 10 o 20 horas (el efecto que Peukert cuantificó en 1897) — así que la capacidad que usted consulta debe ser la de SU régimen de descarga: la tabla de regímenes del catálogo, no el titular. Y el banco debe sostener el voltaje mínimo de la carga al final de la descarga, a la corriente más alta que verá.

Paso 4 — La temperatura, la redimensionadora silenciosa

La capacidad nominal se declara a una temperatura de referencia, típicamente 25–27 °C. Las salas frías entregan menos — la química se vuelve lenta — así que un banco en un sitio frío debe agrandarse con los factores de corrección del fabricante. El calor devuelve un poco de capacidad pero la cobra con vida más corta. En cualquier caso: dimensione para el día de operación más frío creíble, no para el promedio.

Paso 5 — El margen, y luego la aritmética

Una pequeña contingencia de ingeniería — unos pocos puntos porcentuales por envejecimiento, error de medición y la carga que alguien inevitablemente añadirá el próximo año — cierra la cadena. Luego, la aritmética en una línea:

Capacidad requerida (Ah) = [Wh de carga ÷ (voltaje del sistema × eficiencia de conversión × eficiencia de la batería × fracción utilizable de descarga)] × factor de temperatura × factor de contingencia — consultada en su régimen de descarga.

Un esbozo con números redondos ilustrativos: una carga de 2.400 W durante 8 horas en un sitio de 48 V son 19.200 Wh. Con 85% de eficiencia de conversión y 85% de eficiencia de batería se convierten en ~26.600 Wh extraídos del banco. Entre 48 V, ~554 Ah; con una ventana utilizable del 80%, ~692 Ah; un factor de sala fría y una contingencia del 5% lo llevan hacia la clase de 750–800 Ah en régimen de 8 horas — y la selección final se verifica contra la tabla de regímenes y la curva de voltaje final de la propia celda. Las suposiciones son ilustrativas; el MÉTODO es el producto.

Por qué dimensionamos contra el servicio, no contra la consulta

La mitad de las consultas que recibimos nombran una capacidad; las buenas conversaciones nombran un servicio. Cuando un comprador nos dice “600 Ah”, preguntamos qué debe HACER esos 600 Ah — porque si el número salió de un banco que fallaba por estar él mismo subdimensionado, copiarlo copia la falla. Envíenos las cinco respuestas con que empezó este artículo — cargas, horas, frecuencia, temperatura y la ventana de voltaje que tolera su equipo — y el dimensionamiento regresa como documento de ingeniería: capacidad en su régimen, número de celdas, y el razonamiento a la vista. Un dimensionamiento que se puede auditar es un dimensionamiento en el que se puede confiar.

Artículo en inglés: Battery Sizing