(15) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

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#1 (15) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Homo_non_sapiens » 01 Feb 2019, 20:05

Las baterías son fuentes de energía eléctrica, que se pueden conectar tanto en serie como en paralelo, para aumentar la tensión respectivamente la capacidad. En este capítulo hablaremos de baterías de plomo-ácido. En fotovoltaica (FV) son muy habituales elementos de 2V, llamados "vasos" (2V es la tensión del elemento base de plomo-ácido). Una batería de 6V ("monoblock") consta de 3 vasos -llamados "celdas"- en una misma carcasa, conectados en serie, y una batería monoblock de 12V consta de 6 celdas conectadas en serie, en una misma carcasa
Una gran ventaja de los vasos respecto a las monoblock -aparte de vivir muchos más ciclos- es tener acceso a la tensión de cada uno de los vasos/celdas. Gracias a esto es fácil detectar y sustituir vasos "muertos"; en el caso de una monoblock hay que sustituir toda la batería

- Baterías en serie
Conexión en serie significa conectar el polo positivo de una batería con el polo negativo de la siguente. Es como una fila de elefantes, donde cada uno coge la cola del anterior con su trompa. Solo quedan "libres" un polo de la primera y otro de última batería; uno será negativo y el otro positivo. Éstos polos libres son los polos del banco en seríe, donde se conectarán todas las cargas
La intensidad que pasa por un banco de baterías en serie, es la misma para cada una de sus baterías; pero la tensión de cada batería no es necesariamente igual

Un banco de baterías conectadas en serie tiene como tensión la suma de las tensiones de sus baterías. La capacidad del banco es la misma que tiene cada una de sus baterías, por lo que conviene mucho que todas tengan la misma capacidad. Si se serían baterías de distinta capacidad, el banco tendrá la capacidad de la batería con menor capacidad. Es decir, solo se podría aprovechar esa capacidad menor. No se hará, salvo raras excepciones.
Ejemplo: Si conectamos 8 baterías de 6V y 200Ah (1.2kWh) en serie, tendremos un banco con 48V y 200Ah (9.6kWh)
Para la intensidad máxima es lo mismo que para la capacidad: Si cada batería puede entregar Imax=1200A, por ejemplo, la serie también tendrá Imax=1200A

La conexión en serie tiene un inconveniente: Si todos los vasos de una serie son 100% iguales, no hay problemas. Pero en la vida real, la resistencia interna (Ri) de los vasos seriados puede ser un poco diferente de vaso a vaso. Entonces, algunos vasos se cargarán menos que otros, lo que significa que durante el proceso de carga, algunos recibiran demasiada carga (más shedding), mientras a otros nunca llegarán al SoC 100% (más sulfatación). Debido a este desequilibrio, las diferencias entre los vasos aumentan con el tiempo, y el banco acabaría muerto. Por esa razón hay que ecualizar, cuando se observa un desequilibrio entre vasos

- Baterías en paralelo
Conectar varias baterías en paralelo significa juntar todos los polos positivos y todos los polos negativos de las baterías. Estos polos comúnes son también los polos del banco de baterías, donde se conectarán todas las cargas. La conexión de baterías en paralelo es como un grupo de ovejas bebiendo de la misma fuente
La tensión de un banco de baterías en paralelo es la misma que la de cada una de sus baterías; pero puede pasar una intensidad distinta por cada batería

Un banco de baterías conectadas en paralelo tiene como tensión la misma de cada una de sus baterías; y como capacidad la suma de las capacidades de sus baterías. La intensidad máxima que puede entregar un banco en paralelo también es la suma de la intensidad máxima de sus baterías
Ejemplo: Un banco de 4 baterías de 12V y 200Ah (2.4kWh) en paralelo tiene 12V y 800Ah (9.6kWh)

Conectadas en paralelo es aún más importante que en serie, que las baterías sean todas iguales. Y casi más importante aún, que el cableado sea simétrico!
Como la tensión del banco en paralelo es la misma que la de cada una de sus baterías, todas deben tener la misma tensión. Y todas deben ser de la misma capacidad, porque al no ser así, constantemente habria intensidad de carga y descarga entre ellas, es decir se ciclarían mútuamente, acortando su vida útil. Una pequeña diferencia de capacidad no es mala, al contrario: Serviría de balanceo, igualando a las batería. Pero si la diferencia aumenta, el banco en paralelo llegará a deteriorarse
Por esta razón, muchas veces se dice, que "no conviene conectar baterías en paralelo". Dicho tan estrictamente, eso no es cierto. Si las baterías son bien iguales (mismo modelo, misma edad/ciclaje), se pueden conectar en paralelo sin problema. Lo que no hay que hacer nunca, es conectar en paralelo baterías de distintas características o de edad/ciclaje diferente. Y hay que tener mucho cuidado con el cableado (los puentes), porque la resistencia de los cables puede provocar desequilibrio!
Nota: Gabriel_2018 ha ideado un circuito electrónico que permite paralelizar baterías no iguales. @Gabriel_2018: Aquí sería un buen sitio para presentar este circuito

Lógicamente, también se pueden combinar las dos formas de conectar batería, obteniendo un banco de baterías en serie-paralelo. Por ejemplo, las siglas 12S4P significan un banco de batería en serie-paralelo, con 4 series paralelizadas, siendo cada serie de 12 baterías (o vasos)
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Baterias_serie.JPG
Fig.1: Ejemplo de baterías conectadas en serie (mal hecho, porque uno de los puentes es más largo que los otros)
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Baterías_paralelo.JPG
Fig.2: Ejemplo de baterías conectadas en paralelo. Conexión no ideal, porque a la batería de abajo van cables más largos. Lo correcto sería conectar los cables que van al inversor en el punto medio de los puentes entre las dos baterías
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Baterias_serie_paralelo.JPG
Fig.3: Ejemplo de baterías conectadas en serie-paralelo. Conexión no ideal, por repetir los errores de las fig. 1 y 2
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Nota: El cableado de las baterías en un banco (los cables de conexión entre baterías o vasos se llaman "puentes") es muy importante, especialmente en paralelo. Es que la resistencia interna de una batería es muy pequeña, y los cables también tienen su resistencia. Si la resistencia de los puentes no es igual para todas las baterías, se introduce un desequilibrio en la carga y descarga de las baterías, que puede llevar al deterioro acelerado del banco
Para que nos entendamos: Si la intensidad que circula por los cables es pequeña, no pasa nada. Pero si son muchos amperios, como en el caso de la FV, la caída de tensión en los cables puede significar un desbalance importante, aunque los cables sean gruesos
Aviso: En FV es muy importante que la conexión en paralelo sea simétrica! Los cables que van a cada batería deben tener la misma longitud y sección!
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Baterías_paral_mal.JPG
Fig.4: Ejemplo de una conexión en paralelo mal hecha. Razón: Cuanto más a la izquierda está la batería, más resistencia de cable ve
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Baterias_paral_bien.JPG
Baterias_paral_bien.JPG (16.54 KiB) Visto 857 veces
Fig.5: Ejemplo de una conexión en paralelo bien hecha (esquema; en realidad todos los cables deben ser igual de largos)


Nota: Es curioso! Buscando en la red algunas imágenes para los ejemplos, he encontrado una sola conexión en paralelo bien hecha (la Fig.5). Supongo que esto se debe a que (casi) todos los ejemplos son de circuitos con muy poca intensidad
El cableado correcto para baterías en paralelo es el tipo "telaraña" de la Fig.5, con un borne central, del cual van cables idénticos en sección y longitud a todas las baterías/vasos. El cableado mal hecho es la razón, por la que muchos "expertos" recomiendan no paralelizar nunca las baterías en sistemas FV


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#2 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Homo_non_sapiens » 05 Feb 2019, 09:53

Actualizando el órden de los capítulos
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#3 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Pifek » 12 Feb 2019, 00:57

Gabriel... ¿Ya funciona el circuito? Está muy interesante

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#4 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Homo_non_sapiens » 12 Feb 2019, 08:49

Pifek escribió:
12 Feb 2019, 00:57
Gabriel... ¿Ya funciona el circuito? Está muy interesante
Supongo que te refieres a eso que puse en el post inicial:
Homo_non_sapiens escribió:
01 Feb 2019, 20:05
Gabriel_2018 ha ideado un circuito electrónico que permite paralelizar baterías no iguales
Gabriel ya publicó el circuito en otro sitio, a ver si lo presenta también aquí (nos lees, @Gabriel_2018 ?)
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#5 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Gabriel_2018 » 12 Feb 2019, 09:27

Os leo. He estado mirando y no lo tengo en entre los archivos de este ordenador.

Prepararé un brico porque era bastante sencillo, un par de transistores en push-pull de forma que la tensión de ambas baterías se mantenía uniforme en la descarga.
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#6 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Homo_non_sapiens » 12 Feb 2019, 09:38

Gabriel_2018 escribió:
12 Feb 2019, 09:27
Prepararé un brico porque era bastante sencillo, un par de transistores en push-pull de forma que la tensión de ambas baterías se mantenía uniforme en la descarga
Exactamente, gracias. Cuando esté el brico, pondremos un enlace aquí ...
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#7 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Lanzarote » 12 Feb 2019, 12:59

Hola quería agradeceros por compartir vuestra información, para muchos nos es muy útil ! Saludos
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#8 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Ulra » 13 Feb 2019, 00:40

Una pregunta sobre este tema, si los puentes entre los dos bloques de 4 baterias en serie son iguales, da igual donde conectar el + y el -?
Mira la foto de mi conexionado, seria correcto?
Todos los cables son iguales al milimetro y de la misma seccion hasta el inversor.Imagen

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#9 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Homo_non_sapiens » 13 Feb 2019, 08:56

Ulra escribió:
13 Feb 2019, 00:40
si los puentes entre los dos bloques de 4 baterias en serie son iguales, da igual donde conectar el + y el -?
No lo veo muy bien en la foto, pero parece que es un banco 4S2P, es decir, 2 series de 4 baterías conectadas en paralelo. Y parece que la conexión no es ideal, creo que la tienes como en la fig.3 del post inicial

La respuesta a tu pregunta es: No da igual! Los cables que van al inversor (o a la carga) tienen que conectarse en el punto medio de los puentes entre las dos series!!

Vuelve a leer el post inicial. He explicado con más detalle como hay que conectar las baterías. Fíjate especialmente en las fig.3 y fig.5. Tu tienes que hacer algo parecido como la "telaraña" de la fig.5: Conexión en el punto medio de los puentes entre las dos series!
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#10 Re: (14) Banco de baterías en serie y/o en paralelo

Mensaje por Ulra » 14 Feb 2019, 10:19

Ok, ya lo nentiendo, en vez de conectar a un borne, dwberia hacerlo en el punto medio del puente que une las dos series.
A lonque me surge otra duda, como se empalman trea cables de 35mm? Con un tornillo y terminales de anillo supongo, o hay otro metodo?

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