La correcta selección del banco de baterías para el arranque de generadores es crítica en sistemas industriales. Un cálculo inadecuado puede provocar fallos de arranque, daños en equipos y costosos tiempos de inactividad.
Este artículo explica cómo dimensionar el banco de baterías para el arranque de generadores según IEEE e IEC. Encontrarás fórmulas, tablas, ejemplos y una calculadora inteligente para optimizar tu diseño.
Calculadora con inteligencia artificial (IA) – Calculadora del tamaño del banco de baterías para el arranque del generador – IEEE, IEC
- Calcular el banco de baterías para un generador de 500 kW, motor de arranque de 24 V, 800 A, 10 s.
- Dimensionar baterías para generador de 1 MW, arranque 48 V, 1200 A, 15 s, temperatura mínima 0°C.
- ¿Qué banco de baterías necesito para un generador de 250 kW, arranque 12 V, 600 A, 8 s?
- Requerimiento de baterías para generador de 750 kW, arranque 24 V, 1000 A, 12 s, factor de seguridad 1.25.
Tablas de valores comunes para la Calculadora del tamaño del banco de baterías para el arranque del generador – IEEE, IEC
| Potencia del Generador (kW) | Tensión de Arranque (V) | Corriente de Arranque (A) | Duración del Arranque (s) | Capacidad Recomendada (Ah) | Temperatura de Operación (°C) | Tipo de Batería |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 12 | 400 | 8 | 90 | 25 | Plomo-ácido |
| 250 | 24 | 600 | 10 | 170 | 20 | Plomo-ácido |
| 500 | 24 | 800 | 12 | 260 | 15 | NiCd |
| 750 | 24 | 1000 | 15 | 350 | 10 | NiCd |
| 1000 | 48 | 1200 | 20 | 600 | 5 | Plomo-ácido |
| 1500 | 48 | 1600 | 20 | 800 | 0 | NiCd |
| 2000 | 48 | 2000 | 25 | 1100 | -5 | Plomo-ácido |
La tabla anterior resume valores típicos de bancos de baterías para arranque de generadores industriales, considerando normativas IEEE 485 e IEC 61809. Los valores pueden variar según condiciones ambientales, tipo de motor de arranque y requerimientos de redundancia.
Fórmulas para la Calculadora del tamaño del banco de baterías para el arranque del generador – IEEE, IEC
El dimensionamiento del banco de baterías para arranque de generadores se basa en la capacidad necesaria para suministrar la corriente de arranque durante el tiempo requerido, considerando factores de temperatura, envejecimiento y seguridad. Las fórmulas recomendadas por IEEE 485 e IEC 61809 son:
Creq = (Iarr × tarr / 3600) × FS × Ktemp × Kaging
- Creq: Capacidad requerida del banco de baterías (Ah).
- Iarr: Corriente de arranque del motor (A). Valores típicos: 400–2000 A.
- tarr: Tiempo de arranque (s). Valores típicos: 8–25 s.
- FS: Factor de seguridad. Recomendado: 1.25–1.4 (según criticidad y redundancia).
- Ktemp: Factor de corrección por temperatura. Depende del tipo de batería y temperatura mínima de operación. Ejemplo: 1.11 a 0°C para plomo-ácido.
- Kaging: Factor de envejecimiento. Recomendado: 1.25 (para compensar degradación con el tiempo).
Para bancos de baterías que alimentan cargas adicionales (controles, iluminación, etc.), se suma la demanda de estas cargas:
Ctotal = Creq + Ccargas
- Ccargas: Capacidad adicional para otras cargas (Ah).
El número de baterías en serie y paralelo se determina por la tensión nominal del sistema y la capacidad de cada celda:
Nserie = Vnom / Vcelda
- Vnom: Tensión nominal del banco (12, 24, 48 V, etc.).
- Vcelda: Tensión nominal de cada celda (2 V para plomo-ácido, 1.2 V para NiCd).
Nparalelo = Ctotal / Ccelda
- Ccelda: Capacidad nominal de cada celda (Ah).
Valores comunes de factores de corrección por temperatura (Ktemp) para baterías plomo-ácido:
| Temperatura (°C) | Ktemp (Plomo-ácido) | Ktemp (NiCd) |
|---|---|---|
| 25 | 1.00 | 1.00 |
| 10 | 1.10 | 1.05 |
| 0 | 1.20 | 1.10 |
| -10 | 1.30 | 1.15 |
Estos factores se aplican multiplicando la capacidad calculada para compensar la reducción de desempeño a bajas temperaturas.
Ejemplos del mundo real: Calculadora del tamaño del banco de baterías para el arranque del generador – IEEE, IEC
Ejemplo 1: Generador de 500 kW, arranque 24 V, 800 A, 10 s, temperatura mínima 0°C
- Iarr = 800 A
- tarr = 10 s
- FS = 1.25
- Ktemp = 1.20 (0°C, plomo-ácido)
- Kaging = 1.25
Aplicando la fórmula:
Este valor parece bajo, pero es correcto porque el arranque es de muy corta duración. Sin embargo, se recomienda seleccionar una batería con capacidad mínima de 90–100 Ah para asegurar margen y cumplir con la corriente de arranque instantánea.
- Número de baterías en serie: 24 V / 2 V = 12 celdas (plomo-ácido)
- Capacidad de celda típica: 100 Ah
- Número de cadenas en paralelo: 1 (si se requiere redundancia, usar 2 cadenas)
Por lo tanto, el banco recomendado es de 12 celdas de 100 Ah en serie, o dos cadenas en paralelo para mayor seguridad.
Ejemplo 2: Generador de 1 MW, arranque 48 V, 1200 A, 15 s, temperatura mínima 0°C, factor de seguridad 1.3
- Iarr = 1200 A
- tarr = 15 s
- FS = 1.3
- Ktemp = 1.20 (0°C, plomo-ácido)
- Kaging = 1.25
Aplicando la fórmula:
De nuevo, el valor calculado es bajo por la corta duración, pero se recomienda seleccionar una batería de al menos 200 Ah para soportar la alta corriente de arranque y asegurar la vida útil.
- Número de baterías en serie: 48 V / 2 V = 24 celdas (plomo-ácido)
- Capacidad de celda típica: 200 Ah
- Número de cadenas en paralelo: 1 (o 2 para redundancia)
El banco recomendado es de 24 celdas de 200 Ah en serie, o dos cadenas en paralelo para mayor seguridad y respaldo.
Consideraciones adicionales y mejores prácticas
- Siempre verifica la corriente máxima de descarga instantánea de la batería seleccionada.
- Considera la caída de tensión en cables y conexiones, especialmente en bancos de gran tamaño.
- Para ambientes fríos, selecciona baterías con buen desempeño a bajas temperaturas (NiCd o plomo-ácido de alta calidad).
- Incluye redundancia (N+1) en bancos críticos para asegurar arranque bajo cualquier condición.
- Consulta siempre las hojas técnicas del fabricante y las recomendaciones de IEEE 485 e IEC 61809.
Para información adicional y guías detalladas, consulta los siguientes recursos de autoridad:
- IEEE Std 485-2020 – IEEE Recommended Practice for Sizing Lead-Acid Batteries for Stationary Applications
- IEC 61809: Stationary lead-acid batteries – Selection of the dimensions and connectors
- Socomec – Industrial Battery Sizing Guide
El correcto dimensionamiento del banco de baterías para el arranque de generadores es esencial para la confiabilidad y seguridad de sistemas críticos. Utiliza siempre métodos normativos y herramientas inteligentes para optimizar tu diseño.