BATERIAS PARA BARCOS, CUAL ESCOGER?

Hola a todos.

En muchas ocasiones colocamos las baterías del barco sin pensar en sus características o especificaciones, simplemente compramos y ponemos la que se adapta a nuestro presupuesto, aunque a la larga nos costará el doble.

Vamos a ver los posibles tipos de baterías que podremos colocar en una embarcación y que parámetros debemos mirar.

¿Que tipos de baterías hay?

ACIDO, AGM, GEL y LITIO,  son 4 de las más comunes.

Antes de entrar al detalle de cada una veamos unos conceptos necesarios para entenderlas.

- Tensión: Medida en voltios, puede ser de 12v o 24v, según el tamaño de la embarcación.
- Intensidad: Medida en amperios amp.
- Potencia o Energía: Es la multiplicación de tensión X intensidad= se expresa en Watios
- Capacidad: Cantidad de amp que nos puede suministrar al 100% de carga, se mide en AH (amperios hora).
- Corriente nominal de carga: Corriente de carga en amp  para la que está preparada.
- Corriente máxima de carga: Máxima corriente de pico que soporta en la carga de golpe.
- Ciclos de carga: Veces que la batería puede cargarse una vez llegado a una descarga del % del total. Nos da idea de su vida útil.

Para los que no estáis familiarizados con los términos eléctricos, vamos a traducir esto a un símil de agua. Imaginemos que nuestra batería es un deposito, entonces:

- Tensión: Altura a la que coloco el deposito.
- Intensidad: Litros que entran y salen del deposito.
- Potencia o Energía: Ratio para medir el numero de hogares a suministrar.
- Capacidad: Cantidad de litros que podemos almacenar.
- Corriente nominal de carga: Cantidad de litros por hora que podemos llenar.
- Corriente máxima de carga: Máxima presión de llenado para no reventar el deposito.
- Ciclos de carga: Número de veces que puedo llenar el deposito, antes de que se agriete.


También debemos saber que en general, la carga de una batería no se hace de forma lineal, me explico.
Si tengo una batería de 12v y 100AH y mi cargador es de 20amp, no se cargará en 5 horas, que sería la resultante de multiplicar 20amp x 5h = 100AH.
Lo que pasa lo podemos ver con un ejemplo muy sencillo. Si intentamos llenar una botella de agua con un grifo que tiene mucha presión, al colocar la botella debajo del chorro, al principio se llena rápidamente, pero conforme vamos llegando al final, o reducimos el caudal del grifo, o el agua rebosará y cuando al retirarla veamos su nivel, aun queda por llenar, estaba entrando la misma cantidad de agua que de aire. Pues lo mismo pasa con las baterías, hasta el 80% se llenan rápidamente, pero luego necesitan de pequeñas cargas muy lentas para alcanzar el 100% , esto es lo que hacen los cargadores inteligentes de baterías con los tres ciclos de carga. Podemos verlo en la siguiente gráfica, linea verde.

1ª Bulk o corriente de llenado de carga rápida. (Paso 1 y 2 de la gráfica). En la segunda parte de este paso, la duración del tiempo es programable)
2º Float o corriente de flotación que mantiene la carga estática de la batería. (Paso 3)
3º Low Bat o valor por debajo del cual comienza el ciclo 1º. (Paso 4)

Ahora que tenemos claros los conceptos fundamentales de una batería vamos a ver los tipos:

ÁCIDO

Son las baterías mas comunes y baratas, las hemos utilizado en automoción desde siempre y están fabricadas con 6 celdas de plomo bañadas en un electrolítico líquido de ácido sulfúrico y agua destilada.
Cada celda proporciona 2.1 voltios y la suma de las 6 celdas nos dan los 12.6v de una batería.
Son baterías de tracción o arranque y se utilizan para dar muchos amp en poco tiempo, y enseguida hay que cargarlas, no se deben descargar por debajo del 50% por que acorta su vida útil.
En estas baterías observamos que tienen 6 tapones superiores, uno por cada celda y que se pueden abrir por rosca o presión, ya que será necesario hacerlo para su mantenimiento.
No se pueden volcar y deben trabajar en horizontal y sin golpes ni vibraciones.
Cada cierto tiempo tendremos que abrir los tapones para añadirle agua destilada para que las celdas de plomo queden totalmente cubiertas de líquido.
Otra cosa que hay que tener en cuenta, es que al cargar este tipo de baterías se liberan gases de hidrógeno, por lo que debemos tener quitados los tapones y bien ventilado el recinto.
Este tipo de baterías suelen tener 2 o 3 años de vida y entre 100 y 300 ciclos de descarga, se considera que un ciclo es cuando la batería se descarga al 50% en este tipo de baterías.
Los valores de tensión de carga en estas baterías es de 14.8volt y de flotación de 13.7volt.

Por todo esto, en una embarcación solo la utilizaremos para el arranque del motor.

AGM

Al igual que las de ácido, llevan un electrolito y plomo, llevan 6 celdas en serie de 2.1volt para producir los 12.6v totales.
A diferencia de las anteriores, van selladas y no tienen mantenimiento, ya que en su fabricación se le añade fibra de vidrio alrededor del los ánodos de plomo y el hidrógeno que se desprende al cargarse, es absorbido por la fibra de vidrio y vuelto a convertir en ácido.
Sirven como arranque y servicio y admiten descargas lentas y picos mucha potencia para arranque.
Podemos decir que son un híbrido y que es una buena opción para llevar en un barco.
Tienen una duración de entre 3 a 4 años, de 600 a 800 ciclos de descarga y para ellas una descarga está entre 50% y 40% de su valor total de carga.
Pueden funcionar  inclinadas y no derraman electrolito, aguantando bien vibraciones lo que las hace muy válidas para la náutica.
Se utilizan en la actualidad en automoción para los coches con sistema star-stop, en carritos de golf, elevadoras eléctricas, y en general todo tipo de vehículos de movilidad reducida y pequeñas instalaciones de energía solar.

Los valores de tensión de carga son de 14.4volt y de flotación 13.5volt.

Es la batería que yo pondría en el arranque de motor. Ya que por su versatilidad, me sirve como arranque, pero también como segunda batería de repuesto para servicio y sus parámetros de carga están muy cerca de los de las baterías de Litio.

GEL

Al igual que las baterías de AGM, cambian el electrolito liquido y el cuerpo de fibra de vidrio por uno en forma de gel, esto les permite adaptar el espacio de la batería a formas diferentes y así poderlas integrar en lugares concretos, aunque las más comunes son rectangulares. No tienen plomo
La característica principal es que sirven como servicio y no como arranque, y que su vida útil es mayor que la de AGM, ya que su duración es de 5 a 6 años y tienen entre 800 y 1000 ciclos de descarga.
Un ciclo de descarga para esta batería es estar entre el 40% y 30% de sus carga total.
Los valores de carga y flotación son iguales a las de AGM.
Las baterías de GEL se cargan más rápidamente que las AGM y aguantan más tiempo sin descargarse almacenadas.

LITIO (LiFePo4)

Estas baterías han sido las últimas en llegar al mercado, llevan la misma tecnología que los teléfonos, tablet y ordenadores, etc....
Están ya lo suficientemente probadas como para considerarlas seguras y es una muy buena opción como batería de servicio, vamos a ver porqué.

Al igual que las dos últimas, están selladas, pero se pueden volcar y funcionan en cualquier posición.
Pesan la mitad que las de ácido y AGM, y ocupan un poco menos.
Su duración es de 8 a 10 años y con 5000 a 8000 ciclos de descarga.
Se considera un ciclo de descarga el 90% del valor y no es necesario cargarlas al 100% pues no tiene memoria.
La velocidad de carga es rápida, muy rápida, y tiene una estabilidad en la tensión de voltaje de 12.8v durante la mayor parte de su ciclo.

Estas características, las hacen ideales para colocarlas en una embarcación como baterías de servicio, ya que con las anteriores si tengo una batería de AGM de 100Ah solo tendré disponible 50Ah o de lo contrario acortaría la vida de las baterías, en cambio con una de Li tendré 90Ah disponibles con la mitad de peso y posibilitando alargar la vida de la batería 4 veces más.

Pero tienen unos inconvenientes que hay que controlar y saber:

- Estas baterías están formadas por 4 células de 3.2v en serie, por lo que nos dan 12.8v a la salida, y llevan muy mal que se descompense la tensión de alguna una de ellas, SIEMPRE debe ser la misma tensión, por eso necesitan de una electrónica interna de balanceo que las tenga siempre a igual tensión. Las actuales baterías en block que se venden ya lo tienen dentro de su caja, además de permitirnos por bluetooth saber el estado de cada celda. Se llama BMS.
- Son muy sensibles al cortocircuito, si se produce la batería muere.
- Son baterías que no tienen resistencia a ser cargadas, por lo que mientras las estemos cargando, van admitir todos los amp que podamos meter, estos van a entrar a mogollón, esto es bueno por que carga muy, pero que muy rápido, pero es malo para los aparatos que las cargan, ya que si no los protegemos se pueden quemar.

Por ejemplo, si estamos utilizando para cargarlas, unas placas solares con su regulador, no hay problema siempre que este ya esté fabricado para detectar baterías de Litio, ya que todo lo que entreguen será para llenar la batería y cuando la batería esté llena el regulador de carga de las placas absorberá el exceso. Lo mismo pasará con un cargador inteligente de 220v conectado al pantalán o un generador, ellos cargan a su intensidad máxima y cuando estén cargadas se quedan el flotabilidad. 

Pero el problema lo podemos tener con el alternador antiguo del motor diésel,  ya que si este alternador no es de los de última generación que llevan integrado absorber el exceso cuando la batería esté cargada, no admite más amp y el alternador al seguir trabajando comienza a calentarse y se puede quemar sobre todo a bajas rpm. Por eso hay que instalarles un dispositivo de protección del alternador como este de la foto para que no se queme.

También puede dar problemas la carga del alternador cuando tenemos el motor al ralentí, ya que el alternador gira a pocas rpm y al mandar mucha carga  a las baterías se puede recalentar y quemar, es por ello que podemos colocar un regulador de 12+12 voltios y unos 20 o 30 amp, con eso regulamos la entrada de amp a las baterías y el alternador siempre estará  fresquito. 

- Otro asunto importante es la temperatura de trabajo se estas baterías, ya que aguantan temperaturas de almacenamiento desde -20ºC a +50ºC . Pero la temperatura de carga NO DEBE estar fuera de los valores de +5ºC a +50ºC , de lo contrario la batería muere. Es importante poner un sistema de alarma de desconexión de carga fuera de estos límites. Los MBS ya lo llevan.

La tensión de carga será de 14.2volt y la de flotación 13.5volt

También te comenté anteriormente,  que estas baterías llevan integrado un sistema de gestión de baterías por bluetooth, BMS, con el podemos ver el estado de cada una de las celdas, su tensión y la temperatura de la batería.
Se puede generar una alarma siempre que la tensión de una celda baje de 3.1v, desconectar cuando caiga por debajo de 2.8v, detener la carga por encima de 4.2v y apagar el sistema cada vez que la temperatura este fuera del los parámetros +5ºC y +50ºC, funciones muy útiles para alargar la vida de las baterías y hacernos mas fácil en control de estos inconvenientes.

Otra posibilidad es hacerse uno mismo la batería con 4 células de 3.2v de Litio u 8 poniendo 4+4 en paralelo, a esto habrá que añadirle una placa de balanceo y BMS. Pero esto es otro tema de bricolaje que podremos repensar la el futuro.

Y esto es todo, espero poder haber aclarado las dudas que siempre se tienen ante este tipo de tecnologías que en muchas ocasiones no entendemos y nos llevan a tomar las decisiones inadecuadas.

Buena proa _/)__