Autor: Coelectrix

Cuando viajas en una Camper o Autocaravana lo que más deseas tener es autosuficiencia energética, una de las primeras cosas que se suelen hacer es la instalación de una batería auxiliar para disponer de una fuente de energía autónoma para esos consumos “extra” que se necesitan en nuestra casa con ruedas.
El siguiente nivel para conseguir esta auto suficiencia energética es la instalación de paneles solares para así conseguir energía “extra” acumularla en las baterías y poder disfrutar de los viajes con la tranquilidad de disponer de la energía eléctrica suficiente.

La instalación de paneles solares es una gran alternativa que requiere una primera inversión pero que con una sencilla instalación nos puede abastecer de suficiente corriente acumulada sin necesidad de conexión a la red eléctrica además de ser una energía limpia y ecológica.

Cuando llega el momento de dar el paso a adquirir e instalar los paneles solares, te puedes dar cuenta de la gran variedad de información y elementos que inundan de dudas entre los tipos de paneles, reguladores de corriente, inversores…etc

Vamos a intentar hacer un resumen rápido a todo lo que necesitas saber y conocer antes de hacer la inversión.

¿Que es y como funciona un Panel Solar?

Un panel solar está formado por células fotovoltaicas conectadas entre si. Cada célula puede legar a un voltaje de 0,5v por lo que un panel esta formado por células fotovoltaicas conectadas en serie .
Para poder cargar una batería, el voltaje debe ser mayor al de esta.

Existen 3 construcciones de paneles en el mercado:

Paneles con 36 células conectadas en serie = 18v
Paneles con 60 células conectadas en serie = 30v
Paneles con 72 células conectadas en serie = 36v

El tipo de Panel Solar más montado en furgonetas Camper es el de 36 células por funcionar con baterías de 12v y en Autocaravanas dependiendo si van a 12 o 24v llevaran placas de 36 o 60 células

Hay varios tipos de paneles solares pero los más habituales son:

Panel Solar Flexible

Es un tipo de panel solar extrafino mide 1cm de grosor aproximadamente, es flexible por lo que es muy indicado para furgonetas camper por que no sobresale casi nada y quedan acoplados perfectamente al techo de la furgoneta además de que son bastante ligeros.
Por otro lado tienen algunos inconvenientes, las células fotovoltaicas no son flexibles por lo que hace que este tipo de panel sea muy frágil y pueda partirse con facilidad.
También tienen el inconveniente que al ir pegadas directamente al techo, esta no tiene suficiente ventilación y esto hace que su rendimiento sea bastante inferior al que debería debido al sobrecalentamiento de las fotocélulas.

Panel Solar Rígido

Este es el panel solar mas utilizado por su alto rendimiento y resistencia. Es un panel de células fotovoltaicas montado en una estructura de aluminio y protegido con una capa de cristal templado, se recomienda el montaje sobre un soporte y así se consigue una corriente de aire por sus 4 costados ayudando a refrigerar la placa y de este modo el rendimiento es mucho mayor.
Montado sobre el soporte puede llegar a sobresalir entre 6 y 8 cm del techo.

Dentro de los paneles solares rígidos existen 2 formatos.

Panel solar Monocristalino

Las celdas de los paneles solares monocristalinos están fabricadas con placas de silicio de una sola pieza por lo que esta pureza provoca un alto rendimiento.

El más eficiente de todos.
Resistente y montado en chasis de aluminio con cubierta de cristal templado.
Más económico que los flexibles.
Más grosor, con soportes incluidos unos 7 cm
Peso, entre 6 y 12 kg

Panel solar Policristalino

Los paneles policristalinos están fabricados con celdas a partir de silicio con impurezas y es por eso que su rendimiento es algo inferior.

Alta eficiencia
Resistente y montado en chasis de aluminio con cubierta de cristal templado.
Más económico que los flexibles
Más grosor, con soportes incluidos unos 7 cm
Peso, entre 6 y 12 kg

En resumen:

Los paneles Monocristalinos són mas eficientes, más económicos pero con el inconveniente del peso y grosor.
Es el más utilizado en furgonetas Camper y Autocaravanas

Regulador Solar

Es el aparato que hay que instalar si o si entre la placa solar y la batería. Es el encargado de regular la intensidad que proporciona la placa y suministrarla a la batería para cargarlas adecuadamente sin que estas sufran daños.

Estos reguladores de carga son capaces de calcular la necesidad de carga en cada momento según el estado en que se encuentra la batería. Si la batería está cargada dejará de suministrar energía.

Dependiendo de la calidad y tipo de regulador de carga realizará más eficientemente la carga de la batería.

Básicamente existen 2 tipos de reguladores solares, los llamados PWN y los MPPT

Regulador Solar PWM (pulse width modulation)

El controlador PWM trabaja como un interruptor que conecta el panel solar a la batería. El resultado es que el voltaje del panel se reducirá al de la batería según del estado de carga.

El modelo más económico.
Ideal para instalaciones simples para salidas de fin de semana.
Solo apto para placas de 36 células.
Recomendables para instalaciones de 1 placa y 1 batería.

Regulador solar MPPT

Este tipo de regulador solar, ajusta el voltaje de paneles solares para recoger la potencia máxima, luego transforma esta potencia a un voltaje y corriente que necesita la batería en ese momento para cargarla.
El rendimiento de un controlador MPPT es de 10% al 40% más alto en relación de un PWM. Con el se pueden instalar más de una placa en serie y combinar paneles y batería a 12 o 24v

Hasta un 40% mas eficiente que un PWM.
Uso de placas y batería a 12v o 24v indistintamente.
Mas eficiencia que los PWM en momentos de poco sol.
Control de carga de más de una placa en serie.
Precio mas elevado según modelo.

Llegados a este punto, ya deberíamos saber cual es el tipo de panel y controlador solar que necesitamos según nuestras expectativas, es el momento de conocer como instalaremos estos equipor en nuestro vehículo.

Instalación y conexión de Paneles Solares y Regulador de Carga

La instalación de los paneles solares con el regulador de carga y su conexión a la batería, no es una tarea muy complicada pero si que es necesario tener unos cuantos conceptos muy claros.

Lo primero de todo será fijar la placa en el techo, esto variará dependiendo de el tipo de placa a instalar o la forma o necesidades de cada uno pero basicamente es fijar la placa de forma segura ya sea con adhesivos de poliuretano tipo Sikaflex o con el método que cada uno crea conveniente. Además habrá que perforar el techo para pasar los cables al interior del vehículo.

De la placa salen 2 cables marcados como (+) positivo y (-) negativo con conectores estancos normalmente tipo MC4, a partir de ahí, tiraremos cableado hacia el interior del vehículo con cable eléctrico de 6mm2 de sección por el orificio al que montaremos un pasacables estanco para sellar perfectamente.

Una vez tenemos ya los cables en el interior es el momento de la conexión al regulador y a la batería.

Normalmente las conexiones al regulador son las que puedes ver en la imagen. Panel | Batería | Consumo 12v.
Solo hay que conectar cada cosa en su lugar, pero cuidado, hay que seguir un orden el el conexionado para no dañar el regulador.

Conexionado al Regulador Solar

Es muy simple pero hay que seguir un orden por que si no, podríamos dañar el regulador.

Lo primero que hay que conectar siempre, es la batería, es muy importante dar corriente al regulador antes de conectar los paneles.
Conectaremos primero el negativo de la batería en su lugar y seguido del positivo.

En este punto ya tendremos corriente en el regulador y este ya nos indicará que está conectado, si dispone de display ya veremos las indicaciones de que está en funcionamiento.

Ahora si ya podemos conectar los cables de el o los paneles siguiendo el mismo orden, primero el negativo y después el positivo.

Ahora si que ya lo tenemos todo conectado y funcionando. Aquí ya dependerá de cada regulador que podremos comprobar la corriente que nos está llegando de los paneles con más o menos información que nos ofrecerá el regulador, pero las conexiones estarán bien hechas con un cableado de una sección suficiente (6mm2 de sección)

Pues hasta aquí el tema de hoy, hay algunas cosas más a contar como es el tema del consumo, las distintas potencias de paneles que existen y la carga que nos puede dar cada uno de ellos. Pero esto lo dejaremos para otro post.
Como siempre, estaré encantado de responder a cualquier duda que tengas.

Vamos a seguir con esta serie de posts de conceptos básicos en instalaciones 12v y hoy me centraré en las baterías, la unión de baterías para distintos fines, como realizar las uniones y buenas practicas.

Bancada de Baterías

En el núcleo de cualquier sistema de 12v está la batería. Puede tratarse de una sola batería o de un grupo de baterías conectadas entre sí.

Las baterías se conectan entre sí para aumentar la tensión o la capacidad de la batería o las dos cosas.
Un grupo de baterías conectadas entre sí recibe el nombre de bancada de baterías.

Lo siguiente es de aplicación a las bancadas de baterías:

• Cuando se conectan dos baterías en serie la tensión aumenta.
• Cuando se conectan dos baterías en paralelo la capacidad aumenta.
• Cuando se conectan baterías en serie/paralelo la tensión y la capacidad aumentan.

Algunos ejemplos:

En las imágenes podemos ver claramente como la capacidad (Ah) y la tensión (V) aumenta según las conectamos entre si.

En baterías de ácido-plomo no se recomienda la unión de más de 4 baterías en serie/paralelo, debido a que se crea desequilibrio por las conexiones de cables y por las pequeñas diferencias en las resistencias internas de las baterías.

Cableado de baterías en paralelo

La forma en que se conecta la bancada de baterías al sistema es importante. Es fácil cometer algún error al hacer las conexiones de la bancada de baterías. Uno de los errores más frecuentes es conectar todas las baterías juntas en paralelo y luego conectar un lado de la bancada de baterías en paralelo a la instalación eléctrica, tal y como se indica en la siguiente imagen.

¿Cual es el problema de esta conexión?
La energía procedente de la batería de abajo solo pasará a través de los cables de la conexión principal. La energía de la siguiente batería tiene que ir por la conexión principal y atravesar los dos cables de interconexión hasta la siguiente batería. La siguiente batería tiene que atravesar 4 grupos de cables de interconexión. La de más arriba tiene que atravesar 6 grupos de cables de interconexión. Cada grupo de cables tiene su propia resistencia, que se va sumando. La batería de la parte superior proporciona mucha menos corriente que la de abajo.

El resultado es que la batería de abajo trabaja, se descarga y se carga en unas condiciones más exigentes, de modo que fallará prematuramente.

¿Por qué la resistencia del cable es importante en la conexión de bancadas de baterías? Recuerde que un cable es como una resistencia. Cuanto más largo es el cable, más resistencia presenta. Además, los terminales de los cables y las conexiones de la batería también aportarán resistencia.

La corriente siempre elegirá el camino de menor resistencia. Por lo que la mayor parte de la corriente irá por la batería de abajo. Solo una pequeña parte de la corriente irá por la batería de arriba.

Para conectar varias baterías en paralelo de forma correcta hay que asegurarse de que todo el recorrido que hace la corriente para entrar y salir de cada batería es igual.

Hay cuatro formas de hacerlo:

• Conectarlas en diagonal.
• Usar un borne positivo y uno negativo Las longitudes de los cables que van del borne a cada batería han de ser iguales.
• Conectarlas a medio camino. Asegúrese de que todos los cables tienen el mismo grosor.
• Usar barras de conexiones.

Conexionando la baterías de cualquiera de estos modos la corriente circulará por igual entre todas las baterías encontrando la misma resistencia en todos los tramos de cable por igual.

En la tienda disponemos de los cables y conexiones necesarios para realizar las uniones. Si no encuentras lo que necesitas también podemos hacerlo a medida.

Equilibrado de la Bancada de Baterías

Cuando se crea una bancada de baterías con una tensión más alta, como 24 V o 48 V, es necesario conectar varias series de baterías de 12 V. Pero hay un problema con la conexión en serie de las baterías, y es que las baterías no son idénticas en términos eléctricos.
Tienen pequeñas diferencias en la resistencia interna. De modo que, cuando se cargue una cadena de baterías en serie, esta diferencia de resistencia ocasionará una variación en las tensiones de los terminales de cada batería. Sus tensiones pasan a estar “desequilibradas”. Este “desequilibrio” aumentará con el tiempo y hará que una de las baterías esté continuamente sobrecargada y que otra tenga siempre una carga inferior. Por lo que una de las baterías de la cadena en serie fallará prematuramente.

Para comprobar si hay desequilibrio en su sistema:

• Carga la bancada de baterías.
• Mide hacia el final de la fase de carga inicial, que es cuando el cargador está cargando a plena corriente.
• Mide la tensión individual de una de las baterías.
• Mide la tensión individual de la otra batería.
• Compara las tensiones.
• Si hay una diferencia detectable entre ellas es que la bancada de baterías no está equilibrada

Para evitar el desequilibrio inicial de las baterías, asegúrate de cargar por completo cada una de las baterías antes de conectarlas en serie (y/o en paralelo). Para evitar el desequilibrio más adelante, según envejezcan las baterías, usa un equilibrador de baterías

El equilibrador de baterías se conecta al sistema como se indica en la imagen de la derecha. Mide la tensión de la bancada de baterías y la tensión de cada una de las baterías.
El equilibrador de baterías se activa en cuanto se empieza a cargar la bancada de baterías y la tensión de carga ha alcanzado más de 27,3 V. En ese momento, empezará a medir y comparar las tensiones de las dos baterías. Tan pronto como detecte una diferencia de tensión de más de 0,1 V entre las dos baterías, se encenderá una luz de aviso y empezará a equilibrarlas. Para ello, descarga la batería más alta extrayendo una corriente de hasta 0,7 A hasta que las tensiones de las dos baterías son iguales.

Para un sistema de 24 V solo se necesita un equilibrador de baterías. Y para uno de 48 V se necesitan tres equilibradores, uno entre cada dos baterías.

Y aquí lo dejamos por hoy, espero que te haya servido para aclarar dudas o descubrir algo que no sabías, como siempre cualquier duda o comentario puedes dejarlo aquí mismo y estaré encantado de poder responder.

Seguimos con esta serie de posts en los que hablamos de conceptos básicos a tener en cuenta si trasteamos a menudo con instalaciones a 12v.

Hoy nos centraremos en conocer más sobre resistencia y sobretodo en caídas de tensión, como calcularlas y tratar de evitarlas al máximo.

Resistencia del cable y Caídas de tensión

Como ya explicamos, la corriente que pasa por un circuito eléctrico para una carga fija es diferente según la tensión del circuito. Cuanto mayor sea la tensión, menor será la corriente.

I = P / V

En esta imagen podemos ver un ejemplo de la cantidad de corriente que pasa por tres circuitos diferentes en los que la carga es la misma, pero la tensión de la batería cambia:

Además, como ya hemos visto, una cable tiene una resistencia determinada. El cable forma parte del circuito eléctrico y puede considerarse como una resistencia.

Cuando la corriente pasa por una resistencia, ésta se calienta. Lo mismo pasa con los cables, cuando la corriente pasa por ellos, se calientan. Se pierde potencia en forma de calor. Estas pérdidas reciben el nombre de pérdidas del cable.

Otra consecuencia de las pérdidas del cable es que se generará una caída de tensión a lo largo del cable. La caída de tensión se puede calcular con la siguiente fórmula:

Tensión = Resistencia x Corriente
V = R x I

Ejemplo de cálculo de caída de tensión

Ahora vamos a usar en ejemplo práctico en el que un inversor está conectado a una batería de 12 V para calcular las pérdidas del cable.

En este diagrama se puede ver un inversor de 2400 W conectado a una batería de 12 V con dos cables de 1,5 m de longitud y 16 mm2 de sección.

Como ya aprendimos antes, cada cable tiene una resistencia de 1,6 mΩ.

Con estos datos, se puede calcular la caída de tensión de un cable:

• Una carga de 2400 W a 12 V crea una corriente de 200 A
• La caía de tensión de un cable es: V = I x R = 200 x 0,0016 = 0,32 V
• Como tenemos dos cables, la caída de tensión total del sistema es de 0,64 V

Debido a la caída de tensión de 0,6 V, el inversor ya no recibe 12 V, sino 12 – 0,6 = 11,4 V.
La potencia del inversor es una constante en este circuito. De modo que cuando cae la tensión en el inversor, la corriente aumenta.
Recordemos que I = P/V.
Ahora la batería suministrará más corriente para compensar las pérdidas.
En este ejemplo, esto significa que la corriente subirá hasta 210 A.
Esto hace que el sistema sea ineficiente porque hemos perdido el 5% (0,64 / 12) de la energía total. Esta energía perdida se ha transformado en calor.

No solo el Cable ofrece resistencia en un circuito

Es importante tener en cuenta que no solo el cable presenta resistencia. Cualquier otro elemento que la corriente tenga que atravesar en su camino creará una resistencia adicional.
En esta lista se incluyen elementos que pueden contribuir a incrementar la resistencia total:

• Grosor y longitud del cable
• Fusíveis
• Derivadores
• Interruptores
• Montaje de terminales de cables
• Conexiones

Y prestar especial atención a:

• Conexiones flojas
• Contactos sucios o con corrosión.
• Terminales de cables mal montados.

Se añadirá resistencia al circuito eléctrico con cada conexión que se haga, o con cada cosa que se coloque en el camino entre la batería y el inversor.

Para hacerse una idea de qué pueden suponer estas resistencias:

• Cada conexión de cable: 0,06 mΩ.
• Derivador de 500 A. 0,10 mΩ.
• Fusible de 150 A: 0,35 mΩ.
• Cable de 2 m y 35mm2 : 1,08 mΩ.

Efectos negativos en las caidas de tensión del cable

Ya sabemos que es necesario limitar la resistencia de in circuito para evitar caídas de tensión. Pero ¿qué efectos tiene una caída de tensión fuerte en un sistema? Estos son algunos de ellos:

• • Se pierde energía y el sistema es menos eficiente. Las baterías se descargarán más rápido.
• Aumentará la corriente del sistema. Esto puede hacer que los fusibles CC se fundan.
• La presencia de corrientes altas en el sistema pueden provocar sobrecargas prematuras del inversor.
• Si se produce una caída de tensión durante la carga, las baterías no se cargarán del todo.
• El inversor recibe una tensión de la batería más baja. Esto puede activar alarmas de baja tensión.
• Los cables de la batería se calientan. Esto puede hacer que el aislante de los cables se derrita o causar daños en los conductos de los cables o en el equipo que forma parte del sistema. En casos extremos, el calentamiento de los cables puede ocasionar un incendio.
• Todos los dispositivos conectados al sistema tendrán una vida más corta debido a la ondulación CC.

Para evitar las caídas de tensión:

• Usa cables de la menor longitud posible.
• Usa cables con suficiente grosor.
• Aprieta las conexiones (pero no demasiado, sigue las recomendaciones de torsión del manual).
• Comprueba que los contactos están limpios y no presentan corrosión.
• Usa terminales de cable de calidad y móntalos con la herramienta adecuada (crimpadora).
• Usa interruptores de aislamiento de baterías de calidad.
• Limita el número de conexiones de cada tramo de cable.
• Utiliza puntos de distribución o barras de conexiones CC.

Pues hasta aquí lo dejamos hoy, el próximos capítulos de esta serie de conceptos básicos, hablaremos de secciones de cable y uniones de baterías.

Recuerda que para cualquier duda o sugerencia puedes contactar aquí con nosotros.