Cómo calcular la capacidad de la batería del inversor y el tiempo de autonomía

Para calcular la capacidad de la batería del inversor, primero determine cuánta energía necesitan sus aparatos en vatios-hora (Wh), luego considere la porción utilizable de la batería y las pérdidas entre la batería y los aparatos. Para estimar el tiempo de funcionamiento, divida la energía utilizable de la batería por la potencia media consumida desde la batería. La potencia nominal del inversor por sí sola no puede indicarle cuánto tiempo durará una batería.

1. Comprenda los vatios, los vatios-hora y los amperios-hora

• Los vatios (W) miden la potencia en un momento dado. Suma los vatios de funcionamiento de los dispositivos que funcionarán juntos para estimar la carga del inversor.
• Los vatios-hora (Wh) miden la energía. Una carga constante de 100 W utilizada durante 3 horas consume 300 Wh en la carga.
• Los amperios-hora (Ah) describen la capacidad de carga de la batería a un voltaje especificado. Compare las baterías utilizando Wh cuando sus voltajes difieran.

Por ejemplo, una batería etiquetada como 12 V, 100 Ah tiene aproximadamente 1.200 Wh de energía nominal. Una batería etiquetada como 24 V, 100 Ah tiene aproximadamente 2.400 Wh. Utilice el voltaje nominal real en la etiqueta de la batería: una batería de 12,8 V, 100 Ah tiene aproximadamente 1.280 Wh. Si el fabricante proporciona una clasificación en Wh, comience con esa cifra.

Un número de Ah mayor no demuestra por sí solo que una batería pueda alimentar una carga mayor. La corriente de descarga permitida de la batería y la capacidad de salida del inversor también deben ser suficientes.

2. Calcule la capacidad de la batería del inversor para un tiempo de funcionamiento objetivo

1. Enumere los dispositivos y su potencia de funcionamiento real. Utilice los vatios indicados o mida el uso típico con un medidor de potencia adecuado. La demanda de carga de un portátil puede cambiar; un refrigerador funciona por ciclos. Si una etiqueta solo indica voltios y amperios de CA, su producto es VA y puede diferir de los vatios reales.
2. Calcule la energía para cada dispositivo. Multiplique los W de funcionamiento por las horas que funcionará, luego sume los valores de Wh.
3. Elija la fracción utilizable de la batería. Esta es la porción de la capacidad nominal que planea usar entre la carga inicial y la reserva o el corte elegido. Siga los límites del fabricante de la batería y considere el estado, la temperatura y la tasa de descarga. No existe una regla universal del 80 %.
4. Considere la eficiencia total de la batería a la carga en el punto esperado. Prefiera información medida para la configuración real. La eficiencia máxima no es un valor constante en todas las cargas.

En estas fórmulas, introduzca el 80 % como 0,80 y el 90 % como 0,90. Si ya tiene una cifra medida de Wh utilizable, no la reduzca de nuevo por la misma fracción de capacidad utilizable.

Ejemplo resuelto: 310 W durante 3 horas

Suponga que cinco luces de 30 W y dos portátiles de 80 W consumen realmente su potencia indicada durante toda la sesión:

• Carga simultánea: 5 × 30 W + 2 × 80 W = 310 W.
• Energía necesaria en los aparatos: 310 W × 3 h = 930 Wh.
• Solo para este cálculo, asuma una capacidad utilizable de la batería del 80 % y una eficiencia total de la batería a CA del 90 %.
• Energía nominal requerida de la batería: 930 Wh ÷ (0,80 × 0,90) ≈ 1.292 Wh.

Estas son cifras aritméticas de dimensionamiento antes de cualquier reserva de planificación adicional. No son una recomendación para sustituir un voltaje por otro: el sistema de batería debe coincidir con la entrada de CC del inversor seleccionado. Confirme la energía utilizable real de la batería, su clasificación de descarga y su compatibilidad antes de elegir un tamaño.

3. Estime cuánto tiempo durará una batería existente

El punto de partida más útil es la potencia media consumida de la batería por la configuración completa conectada:

Tiempo de funcionamiento (h) ≈ energía utilizable de la batería (Wh) ÷ potencia media desde la batería (W)

Un monitor de batería adecuado puede ayudar a medir este consumo. Si la medición incluye el inversor, las cargas conectadas y el cableado, sus pérdidas ya están incluidas en el valor medido. No aplique otra reducción de eficiencia del inversor al mismo valor medido.

Si solo conoce la carga de CA y una estimación adecuada de la eficiencia total, utilice:

Tiempo de funcionamiento (h) ≈ V nominal × Ah × fracción utilizable × eficiencia total ÷ W de la carga de CA

Utilizando una batería hipotética de 12 V, 100 Ah, una capacidad utilizable del 80 %, una eficiencia total del 90 % y una carga de CA constante de 310 W, se obtiene: 12 × 100 × 0,80 × 0,90 ÷ 310 ≈ 2,8 horas. Esta es una estimación ilustrativa, no un tiempo de funcionamiento probado para un inversor WZRELB ni para ninguna batería en particular.

4. Planifique la alimentación de respaldo de dispositivos pequeños por uso de energía

Para un router, un portátil y un ventilador, comience con un presupuesto de energía dispositivo por dispositivo. Las potencias a continuación son ejemplos hipotéticos; sustituya las mediciones por las de su propio equipo.

La batería debe suministrar más de este presupuesto de carga de 400 Wh después de las pérdidas y la reserva elegida. Para un teléfono o portátil que utilice una salida USB compatible, mida o estime esa ruta de alimentación específica en lugar de asumir que tiene la misma eficiencia que la salida de CA.

Para un refrigerador u otra carga cíclica, mida los Wh durante un período de funcionamiento representativo y utilice su ciclo de trabajo o consumo de energía diario. Compruebe la demanda de arranque por separado. Multiplicar la potencia máxima del aparato por 24 horas puede no representar fielmente un día normal.

5. Incluya las pérdidas del inversor y el consumo en reposo una sola vez

Un inversor puede consumir energía mientras está encendido sin que ningún aparato consuma potencia. Esto es especialmente importante para cargas pequeñas y largos períodos de espera. Utilice el consumo en reposo del modelo y la configuración exactos, o mídialo; no reutilice el valor de otro inversor.

Energía en reposo (Wh) = potencia en reposo (W) × horas que permanece encendido sin carga

Si el inversor está cargado durante parte del día y se deja encendido sin carga durante el resto, tenga en cuenta la energía del período de carga y la energía del período de reposo por separado. Una medición directa desde la batería a través del período completo incluye ambas.

Evite el doble conteo: la eficiencia total de CC a CA medida a una carga determinada ya incluye las propias pérdidas del inversor durante ese período de carga. No vuelva a añadir la misma pérdida de reposo para esas horas. Una cifra publicada de eficiencia máxima tampoco debe aplicarse a todas las cargas, especialmente a una muy pequeña.

La antigüedad de la batería, la temperatura, la alta corriente de descarga, las pérdidas de cableado y el corte de la batería o del inversor pueden acortar el tiempo de funcionamiento. La capacidad de plomo-ácido puede variar con la tasa de descarga. Utilice la información de descarga del fabricante de la batería y compruebe la estimación en condiciones representativas.

6. Calcule la energía nominal en las baterías de herramientas

Utilice los Wh indicados de la batería o su voltaje nominal y Ah. Por ejemplo, DEWALT identifica sus baterías 20V MAX como 18V nominales. Una batería DCB205 de 5 Ah representa, por lo tanto, aproximadamente 18 V × 5 Ah = 90 Wh nominales, antes de la reserva y las pérdidas de conversión.

Para varios paquetes compatibles, sume sus valores individuales de Wh nominales. Esto suma energía para la planificación; no describe el cableado interno de la batería del inversor ni garantiza una salida o un tiempo de funcionamiento en particular.

Para los modelos ETP de WZRELB, confirme el modelo de batería compatible, la cantidad de baterías requerida y la carga conectada utilizando la guía del inversor de batería ETP. La capacidad y la salida disponible son comprobaciones separadas. Elija la configuración de producto ETP500 adecuada o la configuración de producto ETP600 solo después de comprobar esos requisitos.

7. Compruebe estos elementos antes de seleccionar la batería y el inversor

• Entrada de CC: haga coincidir el sistema de batería con la versión exacta del inversor. Los productos pueden ofrecer varias versiones de voltaje fijo en un solo listado; esas opciones no significan por sí solas detección automática de voltaje.
• Salida de CA y frecuencia: seleccione el voltaje y la versión de 50 Hz o 60 Hz requerida por sus aparatos.
• Potencia continua y de arranque: compruebe tanto la carga de funcionamiento como la potencia y la duración de arranque requeridas. No existe un único multiplicador de arranque para todos los refrigeradores, bombas o motores. Consulte por qué un inversor puede dispararse cuando se enciende un refrigerador.
• Capacidad de descarga de la batería: confirme que las celdas y el sistema de gestión de la batería (BMS) puedan suministrar la corriente continua y momentánea requerida. Una cantidad suficiente de Wh nominales por sí sola no establece que una carga arrancará.
• Configuración del banco de baterías: las disposiciones en serie y en paralelo cambian el voltaje y los Ah de manera diferente. Para dos baterías idénticas etiquetadas como 12 V, 100 Ah, en serie da 24 V, 100 Ah; en paralelo da 12 V, 200 Ah. Ambas suman aproximadamente 2.400 Wh nominales. Utilice solo las configuraciones permitidas por los fabricantes de la batería y el inversor.

Tenga listo su modelo y cantidad de baterías, los vatios de funcionamiento de los aparatos, los requisitos de arranque, las horas de uso deseadas y la versión de inversor seleccionada. Contacte a info@powerreliable.com si necesita ayuda para comprobar una configuración de WZRELB.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto tiempo funcionará un inversor con una batería de 100 Ah?

También necesita su voltaje nominal, energía utilizable y la carga conectada. Al mismo voltaje y capacidad utilizable, un consumo medio más bajo de la batería generalmente dura más. Utilice el cálculo anterior en lugar de asignar un tiempo de funcionamiento a cada batería de 100 Ah.

¿Un inversor de 3.000 W siempre consume 3.000 W?

No. Su clasificación describe la capacidad de salida. El consumo de la batería depende de la carga real, el modo de funcionamiento y las pérdidas. Utilice la información de eficiencia de carga del fabricante o mida la configuración para obtener una estimación del tiempo de funcionamiento.

¿Una batería más grande solucionará un inversor que no puede arrancar un refrigerador?

Compruebe primero la causa. Los límites de descarga de la batería, la caída de voltaje y la capacidad de arranque del inversor son limitaciones separadas. Más capacidad nominal por sí sola no garantiza un arranque exitoso.

¿Puedo usar el tiempo calculado como una duración de respaldo garantizada?

No. Una estimación depende de las suposiciones indicadas. Verifique la batería exacta, el nivel de carga, las cargas, la configuración y las condiciones de corte, y deje una reserva adecuada para su uso previsto.

Referencias técnicas

Las siguientes referencias del fabricante explican los principios generales de las baterías y los inversores. Sus cifras de eficiencia específicas del modelo o de consumo en reposo no son especificaciones de WZRELB.

• Victron Energy: clasificación de salida, temperatura de funcionamiento y eficiencia — eficiencia y pérdidas sin carga.
• Victron Energy: Wiring Unlimited — energía del banco de baterías y principios de serie/paralelo.
• DEWALT: batería DCB205 20V MAX 5Ah — voltaje máximo versus nominal de la batería.