Las baterías constituyen el único medio de almacenamiento energético a bordo. El concepto de capacidad de una batería no siempre está bien explicado, al confundir en ocasiones, la pérdida de prestaciones de una batería debido a su vida útil y la pérdida de prestaciones al demandar consumos mayores de los nominales, aún siendo la batería recien comprada.
Reserva energética a bordo.
Las baterías constituyen el único medio de almacenamiento energético a bordo. Por ello, desde la fase de diseño de la embarcación, se debe realizar un balance eléctrico para determinar la demanda de los consumidores y dimensionar las baterías para disponer de la suficiente capacidad de almacenamiento sin tener que realizar ciclos continuos de carga.
El principio de funcionamiento se basa en la conversión de energía química en eléctrica y a diferencia de las pilas, permite reconvertirla nuevamente a energía química. Aunque se están implantando cada vez más las de Ión de Litio para ciertas aplicaciones, las más tradicionales se componen de placas alternadas de plomo y de dióxido de plomo sumergidas en un medio ácido llamado electrolito. Cada par de placas forma una célula que genera algo más de 2 voltios. Las baterías de 12 V se componen internamente de 6 células conectadas en serie de tal forma que la tensión de la batería es la suma de las tensiones generadas por las células individuales.
Batería Mastervolt Plomo-Ácido de 55 Ah sin mantenimiento
Capacidad real de una batería.
La capacidad de una batería se mide en Amperios por hora (Ah) y expresa la corriente continua que la batería puede suministrar durante 1 h de uso, manteniendo la tensión de suministro en unas condiciones especificadas de temperatura estándar.
Una grupo de baterías de 250 Ah podrían pues entregar 25 Amperios (A) durante 10 h, ó bien la mitad de corriente (12,5 A) durante el doble de tiempo (20 h) en base a mantener siempre constante el producto de la corriente expresada en Amperios y el tiempo expresado en horas : 250 Ah.
En el ejemplo anterior, cabría pensar que podríamos obtener 125 Amperios durante 2 h… La respuesta es NO.
Batería de Ion de Litio. Mastervolt
En la práctica, la ley de descarga de una batería no tiene un comportamiento ideal y no es posible obtener tantos amperios, aunque sea en poco tiempo, como nosotros queramos, debido a que existe un fenómeno de saturación que hace que, a medida que exigimos a la batería grandes corrientes, se produce una disminución práctica de la capacidad y no llegará a suministrarla, aunque sólo fueran 2 h.
Para evitar esta confusión, los fabricantes de las baterías especifican el valor de la Capacidad con un valor añadido denominado “CX”, siendo X las horas nominales de descarga. Pongamos un segundo ejemplo para aclaración:
Una batería de 80 Ah de “C40” de capacidad, significa que la capacidad mencionada de 80 Ah está cuantificada para 40 h (C40), y por tanto se deduce que la corriente nominal de descarga que la batería proporcionaría al barco será: 80/40, esto es 2 A. En el caso de que los consumos a bordo demanden una corriente superior a 2 A, la capacidad de la batería bajará, ¿pero cuánto?. Hay que utilizar las llamadas curvas de descarga.
Curvas de descarga de una batería.
Curvas de descarga de una batería de 80 Ah C40
En condiciones ideales, las baterías deberían mantener el voltaje constante durante todo el proceso de descarga, y luego caer de forma brusca, pero en realidad no es así.
En las gráficas se representa la caída que experimenta la tensión de cada célula expresada en Voltios (por eso está próxima a 2 V) en función del tiempo de descarga, para varias situaciones de demanda de corriente.
Como la corriente nominal es de 2 Amperios, se observa que cuando el barco demanda este valor de corriente, la capacidad es de 40 h, manteniendo durante todo ese periodo un mínimo de 2 Voltios por célula (12 Voltios en total). Este es el significado de “C40”.
Si el barco demanda la mitad de corriente, 1 Amperio, como este valor es menor que la corriente nominal, sí que el tiempo se duplica: durante 80 h, la tensión estará ligeramente por encima de 2 V por célula (12 V en total).
Sin embargo, si el barco demanda 10 Amperios, vemos que sólo durante 5 h, la batería estará proporcionando 12 V. Comprobamos que no dura las 8 h que se obtendrían de dividir 80 Ah / 10 A, sino un 40 % menos (5 h).
Monitorización del proceso de descarga. Masterlink.
Por ello es necesario realizar un análisis de los consumidores y tiempos estimados de consumo antes de la elección de las unidades que compondrán el grupo de baterías.
Hasta aquí la aclaración del concepto de capacidad. Otro día trataremos las diferentes clases y tecnologías de baterías, las buenas prácticas de aumentar la longevidad de las mismas y los medios disponibles de monitorización.
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