Usar una batería como tampón

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Las baterías de ácido-plomo (lead acid en inglés), no obstante su capacidad de acumulación de energía mucho más baja respecto a las modernas baterías ION-Litio (las que se usan en los teléfonos móviles y en los PC portátiles), tienen algunas ventajas que a continuación podemos elencar:

1. No pierden la carga si no se usan (o por lo menos la pierden muy poco).

2. Es posible cargarlas fácilmente, inclusive con una fuente de alimentación común.

3. Son bastante robustas y resistentes.

4. Pueden entregar corrientes de salida muy elevadas (ideales para el arranque en los automóviles)

Estas características permiten, con una electrónica muy simple, su uso como baterías tampón, es decir, que automáticamente mantienen la tensión de alimentación de un circuito  cuando falta la energía eléctrica. Como ejemplos de uso podemos citar las alarmas anti-robo, las luces de emergencia y los grupos de continuidad UPS.

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Símbolo equivalente de una batería.

Una batería ácido-plomo está compuesta por celdas conectadas en serie con una tensión característica de 2V cada una. Por lo tanto, una batería de 6V estará compuesta por 3 celdas mientras que una de 12V estará compuesta por 6 céldas.

Las baterías ácido-plomo más cómodas de usar son las llamadas "sin mantenimiento" o sigiladas. En ellas, el electrolito (solución de ácido sulfúrico y agua) en vez de ser líquido, se encuentra en forma de gel para evitar la evaporación y la perdida de líquido con el tiempo o en el caso que la corriente de entrada o de salida (carga y descarga) sea excesiva.

Como podemos observar en el gráfico, para cargar una batería de ácido-plomo en el mejor modo, el fabricante aconseja una serie de 3 fases de carga que solo un cargador con una electrónica compleja puede producir.

Bateria_curva_de_carga.png
Curvas  de carga  de una batería ácido-plomo aconsejadas por los fabricantes.

En la primera fase se aplica una corriente constante que dependerá del tipo de batería. En el ejemplo la corriente es de 2,5A. Después de un tiempo (4 horas) se pasa a la segunda fase donde el cargador aplica una tensión constante de 13,6V. En esta fase la batería toma la corriente que necesita como se puede ver en la curva roja. Por último, el cargador pasa a una tensión flotante con un mínimo absorbimiento de corriente y que sirve para compensar las pérdidas de la batería y mantenerla siempre cargada (corriente de mantenimiento).

Bateria_fuente_simple.png
Conexión directa de una fuente de alimentación de 13,6V usada como cargador de una batería de 12V.

No obstante el procedimiento explicado, estas baterías pueden ser cargadas también usando una fuente de alimentación común que entregue una tensión constante (generalmente de 13,6V para las baterías de 12V) y evitando, si están completamente descargadas, de dejar pasar una excesiva corriente inicial para que no se calienten demasiado. En la figura siguiente les muestro una fuente de ejemplo que usa un regulador en serie y un limitador de corriente para evitar una excesiva corriente inicial, cuando la batería está descargada. Esta fuente puede entregar una corriente por debajo de 1,5A y se puede usar con baterías pequeñas (10Ah o menos). Para potencias más elevadas, conviene usar reguladores más potentes o fuentes de tipo switching.

Fuente_limitada_en_corriente.png
Fuente de alimentación regulada con limitación de la corriente, útil para cargar una batería tampón.

En el ejemplo, la regulación de tensión se obtiene con el LM317 mientras que el transistor BC548, la resistencia de 100 ohms y la resistencia de 0,5 ohm sirven para limitar la corriente. El valor de la resistencia de 0,5 ohms en realidad depende de la corriente máxima que queremos que la fuente deje pasar. La fòrmula es la siguiente:

Resistencia = 0,6 / Corriente máxima

En el ejemplo, con 0,5 ohms la fuente limitará la corriente a 1,2A. Recuerden que el LM317 necesita de un buen disipador de calor. Para calibrar el cargador debemos regular la tensión de salida a 13,6V con el potenciómetro de 10K.

Volviendo al ciclo de carga, mientras que la batería se va cargando, la tensión en sus bornes aumenta y por lo tanto la corriente proveniente de la fuente disminuye automáticamente. Cuando se llega a una tensión de 13,6V, se produce una especie de equilibrio, no pasa casi más corriente y las batería puede considerarse cargada.

Para limitar la corriente de salida existe una solución todavía más simple (aunque si no es muy elegante) que consiste en usar una fuente menos potente que no logre mantener la tensión de salida si el pedido de corriente por parte de la batería es elevado. Esta técnica nos puede sacar de apuros si no disponemos de un cargador. También se puede usar con pequeños paneles fotovoltaicos.

Cuando se usa la batería como tampón simple (por ejemplo en alarmas o luces de emergencia), la fuente de alimentación se encuentra siempre conectada al circuito eléctrico mientras que la batería, conectada en paralelo, absorbe corriente de la fuente para cargarse solo si lo necesita. El circuito necesario podemos observarlo en la figura siguiente:

Bateria_fuente_diodo.png
Fuente de alimentación usada como como cargador con diodo de protección.

El diodo a la salida de la fuente sirve para evitar una posible corriente inversa (desde la batería hacia la fuente) cuando la fuente esta apagada y la batería alimenta el circuito. Conviene usar diodos con una baja caía de tensión y que soporten bien la máxima corriente que la fuente puede entregar, por ejemplo los de tipo Schottky. A través del diodo podría pasar una corriente elevada, por este motivo, conviene montarlos con un disipador.

Bateria_fuente_diodo_fuse.png
Conexión de un fusible de protección a la batería tampón.

Este circuito es bastante eficaz pero es muy importante que la tensión de la fuente no sea excesiva en modo tal que la batería deje de absorber corriente cuando está completamente cargada. En caso contrario podría producirse una disminución significativa de la vida útil de la batería por daño de los electrodos.

Diodo_simbolo.png
Símbolo y encapsulado de un diodo de protección.

Recuerden también que las baterías de este tipo pueden entregar corrientes muy elevadas por lo tanto es necesario agregar fusibles de protección.

Bateria_en_tampon_iluminacion.png
Diagrama de conexión de una batería tampón en un sistema de iluminación con 12V.

Un inconveniente que se presenta en la configuración descripta está en el hecho que la alimentación del circuito puede variar entre los 11,5V (batería casi descargada) y los 13,6V (tensión de salida de la fuente). Esta variación de tensión, en la mayor parte de los casos, no comporta inconvenientes porque generalmente los circuitos electrónicos prevén una tolerancia en la tensión de entrada. La variación será más visible cuando se usa el sistema para iluminación con led de 12V pero les aseguro que por experiencia personal, en condiciones normales, la variación de la intensidad luminosa es poco significativa.

Pare terminar les recuerdo de no dejar nunca una batería de ácido-plomo descargada porque se daña.

Un agradecimiento especial para Héctor (HJ) por sus correcciones y sus acertadas sugerencias antes de la publicación de este artículo.

Hasta la próxima!!

 

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Usar una batería como tampón ultima modifica: 2015-05-15T19:20:31+00:00 da inventable

43 pensamientos en “Usar una batería como tampón”

  1. Muy buen post!,

    Lo que no veo es para que aplicaciones se puede hacer servir estas baterias “tampon”. Y una pregunta se podría usar baterias de coche para hacer el esquema ultimo de las luces?. Y otra cosa el disipador se le pone también al diodo?, nunca lo he visto…

    1. Hola José Antonio,
      Un uso de este tipo de sistemas es el que muestra Gabriel (Inventable) para un sistema de luces de emergencia residenciales por ejemplo, o para alimentar equipamiento médico, o sistemas de comunicaciones que requieren que sigan funcionando si se “corta la energía eléctrica”, funcionarían como una “UPS” (o “SAI”) pero para equipos de 12V, en este caso, aunque puede hacerse para sistemas de 24V o 36, etc…

      Con respecto a tu consulta sobre si puedes utilizar batería de coches, te comento que si puedes, sería mas eficiente algún tipo de batería ácido-plomo de descarga profunda, pero las de coche sirven..

      Con respecto al disipador de diodos, existen y son necesarios si circula mucha corriente por ellos, como podría ser en estos casos. Por ejemplo, en la mayoría de fuentes de PC poseen al menos dos diodos con encapsulado TO-220 montados sobre uno de los disipadores. Las fuente de muchos fax traían también diodos con disipadores, y en los alternadores hay un conjunto de diodos empotrados en un disipador, en algunas fuentes de alimentación de potencia de sistemas de comunicaciones tienen diodos con disipadores.

      Saludos
      HJ

    2. Jose Antonio. Hay diodos especiales para alta corriente, estos tienen forma o cuerpo de tornillo y se montan normalmente en un disipador de aluminio. Hay otros parecidos a los transistores de potencia, y el montaje es también en un disipador.

  2. Muy útil, práctico y sencillo de montar. Me gustaría hacer algunas consultas, pero utilizaré el foro, pues me parece más apropiado.
    Como siempre, gracias por compartir conocimientos.
    Saludos.

  3. Ok, muy útil el proyecto, de hecho andaba buscando algo así, de muy bien explicado, yo quiero hacer unas luces de emergencia para mi casa, solo una pregunta, falta la etapa de swich automatico cuando no tenemos Tensión en la red electrica que no adtive las luces en automatico, podrias orientarme con respecto a como realizar esta etapa? po algun proyecto que tengas realizado y no lo haya consultado, de antemano muchas gracias y saludos desde mexico

    Hola David, he publicado algo así en la página de inventable en facebook. Este es el link: https://www.facebook.com/inventable/photos/a.375065589280582.1073741828.367667020020439/527219504065189/?type=1

  4. cordial saludo, que solucion me recoiendas, tengo una bateria de 12v 1,5 amperios de las usadas en luces de emergencia (gel) como podria conectarla en paralelo con la de un coche para que me cargue y no se dañe, gracias de natemano

    1. Solo como comentario, el régimen de carga de una batería sellada de gel no es el mismo de una de ácido plomo de automóvil.

      Saludos
      HJ

  5. Por favor alguien me puede indicar cual debe ser la tension de salida de la fuente de alimentacion descrita, cuando se utiliza una bateria tampon ,13,6 votios o hay que regularla ha 14,2 voltios cuando utilizamos un diodo de proteccion.

    Gracias por vuestra amabilidad.-Luis

    1. Hola Luis, como se explica en el texto y se muestra en los diferentes gráficos la tensión a la salidas de la fuente deberá ser de 14,2V.

      Ten en cuenta que el esquema de la fuente propuesta por Gabriel (Inventable) ya tiene incorporado el diodo a su salida.

      Saludos
      HJ

  6. Hola, queria saber si la fuente este circuito recarga la beteria cuando hay corriente (simil ups)? No se mucho de electronica peros solo colocando el diodo tiene esta funcion?

    1. Hola Sergio.
      efectivamente, mientras haya corriente en la red eléctrica , la fuente cargará la batería a través del diodo, así mismo ese diodo sireve para que cuando no haya corriente en el fuente, la batería no se descargue a través del circuito de la fuente, sino a través de la carga. Pero ten en cuenta que la fuente debe ser como la mostrada en el circuito que acompaña el artículo de Gabriel (Inventable), es decir una fuente con una tensión máxima y con control de corriente máxima.

      Saludos
      HJ

  7. Hola Gracias por el circuito, me queda una duda arme el circuito, al cargar durante un día y medio llego a un maximo de 12.8 en la batería, La Batería de gel de 12Volt 7 Amp y es nueva es la primera vez que la cargo ¿es posible que esto este bien así o debería tener un voltage de 13.6 transcurrido el tiempo de carga completo?.
    Al principio la Batería recibía una coriente de 700mA ahora recibe 20mA, pensaba que la corriente de flote sería después de los 13,6 voltios.

    1. Hola guille, ese debería ser el valor.
      ¿regulaste la fuente para que entregue a la salida, después del diodo, los 13,6V?
      Esos 13,6 los debes tener en los bornes que bas ha conectar a la batería.

      Saludos
      HJ

  8. exelente articulo, espero poder hacerlo en la realidad, siempre he querido hacerme un cargador de baterias pero ojala hubiera uno que lo conectara en 110v. 😀

    1. Hola Javi, tanto el diodo como el fusible van ha depender del tu circuito final de aplicación, esto es solo una idea general, te recomiendo que leas el artículo completo de Gabriel (Inventable)

      Saludos
      HJ

  9. tengo una bateria de 6 voltios y 4.5 Ah;quisiera hacer este sistema ;algunos datos de mi bateria
    cycle use : 5.20v – 5.50v;
    stanby use : 4.75 v – 4.90 v;
    max charging ,current : 1.35A;

    gracias por la respuesta.

    1. Hola Eduardo.
      Seguramente ha montado algo mal, ya que el circuito ha sido probado por Gabriel (Inventable) y varios lectores lo han montado sin problemas.
      Revisa temer todo correctamente, polaridades, valores, soldaduras etc.
      Si quiere saque unas fotos de buena calidad y muéstrelas en el Foro.

      Saludos
      HJ

  10. Buenas noches… tengo una inquietud que necesito que se me aclare por favor:
    – Estoy realizando un sistema GPS para vehículos, ya tengo desarrollado el sistema, este funciona completamente a 5V, para esto se hace uso de la alimentación de la batería del vehículo y mediante un regulador (exactamente el LM2596s) se lo regula a 5V para que funcione todos lo módulos internos(GSM,GPS,NFC…etc).
    Ahora la pregunta es… necesito un sistema de backup de alimentación con este tipo de batería para que si cortasen algún cable de alimentación de la batería del vehículo mi sistema siguiera funcionando … cual sería el diagrama a utilizar para poder tener cargada constantemente la batería de acido-plomo y poder usar mi sistema con el sistema backup…. GRACIAS ESPERO SU PRONTA RESPUESTA.

  11. Que tal??Tengo una bateria de plomo de 6V y 4.2Ah…pero la bateria descargada al medirla me marca 1.42V…eso quiere decir que ya no funciona??o si la cargo funcionaria normalmente??

    1. Hola José, te respondo de metido que soy…
      Con esa tensión te diría que es prácticamente irrecuperable, hay un “método alternativo” para intentar recuperar, pero por una cuestión de principios no voy a mencionar cual es , ya que es sumamente peligroso y la política de Inventable no lo permite. (Por tu cuenta busca alternativas en internet)

      Saludos
      HJ

  12. Excelente post. Aporta mucho conocimiento para algunos como yo que sabe poco de electrónica, pero que me gusta y hago mis experimentos.
    Solo tengo una duda, espero alguien pueda ayudarme.
    Tengo una fuente de energía de 110v AC a 12v DC con 30 amperes que alimenta a un reproductor de medios y a un amplificador de Subwoofer. Ademas tengo una batería de Ácido Plomo de 12v y 4 amperes. Para hacer esta conexión ¿Qué tipo y capacidad del DIODO puedo utilizar?
    Gracias. Saludos desde México?

  13. Hola Isidro, sólo soy un colaborador.
    Hay varios problemas:
    – El más importante es que no puedes utilizar este sistema con tu fuente. Es imprescindible una limitación de corriente para cargarla. Si la batería está medio descargada y le conectas tu fuente, lo más probable es, o que se arruine para siempre, o que explote (literalmente). Esta limitación de corriente no se puede lograr con el circuito mostrado, ya que necesita unos 16V a la entrada para funcionar correctamente, pero además, el regulador debe manejar no sólo la corriente de carga de la batería, sino también la de salida total. No se pueden hacer ambas cosas con este circuito (para los valores que mencionas).
    – La otra cosa que veo es que poner una batería de 4Ah en tampón con una fuente de 30A es medio un despropósito. Aunque pudiéramos resolver lo del punto anterior de alguna forma (con un cargador separado, por ejemplo), en caso de un corte de energía, una batería de 4Ah, con una carga de 30A, te podría durar uno o dos minutos, sin hacer demasiadas cuentas. Además, correrás con el mismo problema que con la carga, con 30A puede llegar a explotar.

    Una corriente de 30A no es fácil de manejar. Por favor, si a pesar de todo quieres hacer algún experimento, ten mucho cuidado.

    Saludos,
    Juan

    1. Hola Juan,
      Muchas gracias por la información. Solo unas dudas, espero puedas comentarme algo. ¿La fuente de energía siempre tiene que ser mayor de 12V? y ¿Los amperes que tanto pueden ser mayor el de la fuente de energía y la Pila?

      Como comentario, tengo una fuente de poder de Computadora de 350watts y este da de salida DC 12.12v y a 15 amperes. O en su caso podría comprar una fuente que se adapte a este tipo de pilas, pues es para un sistema de audio portátil.

      Y en el caso de hacer la conexión ¿Que tipo y capacidad del DIODO puedo utilizar?

      De antemano muchas gracias. Saludos.
      Excelente día.

      1. Hola Isidro:
        Esto puede ir para largo. Te sugiero que te registres y abras un nuevo hilo en el foro. Allí se pueden subir imágenes y circuitos, y además las preguntas no se mezclan con las de otros lectores por otros temas.
        Ponle un título acorde al tema, así lo reconocemos, y la seguimos allí.
        No te preocupes, no te piden ningún dato personal ni tarjeta de crédito, jeje.

        Nos vemos allí,
        Juan

  14. Hola.
    En primer lugar, felicitarle por su magnífico blog.
    En segundo lugar, permítame consultarle una duda: la resistencia de 0,5 ohm limitadora de corriente, ¿de qué potencia debe ser?
    Muchas gracias por su atención y saludos desde España.
    Francisco.

    1. Hola Francisco, sólo soy un colaborador.
      La potencia de la resistencia dependerá de la corriente a la que desee limitar el cargador. En el caso del circuito tal como está presentado, es de aproximadamente 1.2 A.
      La potencia se calcula como: I * I * R (corriente al cuadrado multiplicada por la resistencia).
      En este caso en particular debe ser de como mínimo de 1.2 * 1.2 * 0.5 = 0.72 W.
      Le aconsejo excederse un poco, por ejemplo, con dos resistencias de 1 ohm – 1/2 W en paralelo logra el equivalente a una de 0.5 ohms – 1W. Y no se asuste si calientan un poco 🙂

      Espero haberlo ayudado,
      Juan

  15. Hola, Juan.

    Muchas gracias por su respuesta, claro que me sirve. Tenía pensado hacer el circuito “a ojo”, con una resistencia de 5W, pero ahora tengo la seguridad de que lo voy a hacer bien.
    En cualquier caso, leyendo su respuesta llego a la conclusión de que tengo (mucho) que estudiar… Entre otras materias, la Ley de Ohm. (Estupendo artículo el que tenemos en el blog.)
    Una vez más, gracias.
    Francisco.

    1. Hola Francisco, fue un gusto y me alegra que le sirviera.
      Respecto a lo de estudiar, yo tengo 60 años, hace 50 que estoy oficialmente en esto, y sin embargo tengo que seguir haciéndolo, no sólo por las cosas nuevas que aparecen, sino a veces también para refrescar cosas oxidadas por poco uso. Pero para los entusiastas es hermoso ir aprendiendo cosas nuevas, y además, el complemento perfecto para el estudio es la práctica. Verá que cuando termine el aparato las cosas le quedarán mucho más grabadas que sólo leyendo esto.
      Y pregunte lo que necesite, para eso estamos.

      Saludos cordiales,
      Juan

  16. hola buenas tardes te felicito por tus publicaciones son super excelentes. no tengo experiencia con electrónica y por ello te quiero consultar, tengo un dvr con 8 cámaras marca ZMODO, cada vez que se interrumpe el suministro de energía (que lamentablemente en mi país esta pasando con bastante frecuencia) el dvr se desconfigura y se me daña el disco duro. estoy interesado en realizar una batería tampon para que al haber fallas en el suministro de energia no se apague el dvr. DATOS DEL DVR: fuente original switching power adapter que entrega 12 vol 3 amp. yo dispongo de una fuente universal ac adapter regulable de 13 a 20 vol , 4.5 A LA PREGUNTA 1 ES: podre usar de manera segura la fuente regulable que entrega 13 vol para conectarla a la bateria acido plomo 12 v? LA PREGUNTA 2: podre usar de manera segura el adaptador 12 vol 3 amp original del dvr para conectarlo a la bateria acido plomo 12v? crees que se cargue la bateria de manera segura o que inconveniente podre tener? de antemano muchas gracias. y de nuevo felicitaciones por tus muy educativas publicaciones

  17. Hola, Que tal Tengo una duda talvez algo tonta pero quería saber si este circuito puedo ocupar lo para cargar la batería y que este cargando “Todo el tiempo”,? La vida de la batería se vería reducida? O me recomienda usar un circuito con corte automático? Saludos y gracias por su pronta respuesta 😀

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