El balance eléctrico es un cálculo fundamental que estima el consumo total de energía de todos los equipos a bordo durante un período de tiempo (normalmente 24 horas) en diferentes condiciones de uso. El objetivo es asegurar que el banco de baterías tenga la capacidad suficiente para cubrir esta demanda, manteniendo un margen de seguridad y protegiendo la vida útil de las baterías.
## Principios Clave para el Cálculo
Antes de empezar, es crucial entender estos conceptos:
- Consumo Instantáneo (Amperios – A): Es la cantidad de corriente que un equipo consume cuando está encendido. Se mide en Amperios (A).
- Capacidad de la Batería (Amperios-hora – Ah): Es la cantidad total de energía que una batería puede almacenar y entregar. Una batería de 100 Ah puede, teóricamente, entregar 1 A durante 100 horas, o 10 A durante 10 horas.
- Factor de Utilización: No todos los equipos funcionan el 100% del tiempo que están encendidos. El frigorífico, por ejemplo, solo consume energía cuando el compresor está en marcha (quizás un 30-50% del tiempo). El piloto automático consume más o menos dependiendo del estado de la mar. Este factor ajusta el consumo a la realidad.
- Profundidad de Descarga (DoD – Depth of Discharge): Es el porcentaje de la capacidad total que se extrae de la batería. Para las baterías AGM (Absorbent Glass Mat), no se recomienda descargarlas más allá del 50% de su capacidad. Superar este límite de forma recurrente acorta drásticamente su vida útil. Por lo tanto, para los cálculos, solo usaremos la mitad de la capacidad nominal del banco.
- Margen de Seguridad (Autonomía): Se debe prever la posibilidad de no poder recargar las baterías durante un tiempo (días nublados sin sol, pocas horas de motor, etc.). Normalmente se calcula una autonomía de 2 o 3 días.
## Paso 1: Inventario de Consumidores y su Consumo
Primero, listamos todos los equipos eléctricos del velero de ejemplo y su consumo estimado en un sistema de 12V. Estos valores son aproximados y pueden variar según el modelo y la marca.
| Equipo | Consumo Estimado (Amperios) | Notas |
|---|---|---|
| GPS Plotter | 1 A | Consumo constante cuando está encendido. |
| Piloto Automático | 4 A | Valor promedio. Varía mucho con el estado del mar. |
| Frigorífico/Nevera | 5 A | Solo cuando el compresor está activo. |
| AIS (Transpondedor) | 0.5 A | Consumo promedio (incluye transmisiones periódicas). |
| Radar | 2.5 A | Solo cuando está transmitiendo. En standby es mucho menor. |
| Luces de Navegación (LED) | 0.7 A | Pack completo (tricolor o tope, alcance y popa). |
| Luces de Cabina (LED) | 0.4 A | Por cada luz encendida. |
| Bomba de Agua Dulce | 4 A | Uso muy esporádico. |
| Carga de Móviles (USB) | 2 A | Por cada dispositivo cargando. |
## Paso 2: Análisis de Consumo por Escenario
Ahora calculamos el consumo en Amperios-hora (Ah) para cada una de las condiciones descritas, asumiendo un ciclo de 24 horas.
Condición 1: Navegando de Día (Duración: 12 horas)
En este escenario, el radar y las luces de navegación están apagados.
| Equipo | Consumo (A) | Horas de Uso | Factor Utilización | Consumo Total (Ah) |
|---|---|---|---|---|
| GPS Plotter | 1.0 A | 12 h | 100% | 12.0 Ah |
| Piloto Automático | 4.0 A | 12 h | 50% | 24.0 Ah |
| Frigorífico | 5.0 A | 12 h | 40% | 24.0 Ah |
| AIS | 0.5 A | 12 h | 100% | 6.0 Ah |
| TOTAL NAVEGANDO DE DÍA | 66.0 Ah |
Condición 2: Navegando de Noche (Duración: 12 horas)
Este es el escenario de mayor consumo, ya que se suman las luces y el radar.
| Equipo | Consumo (A) | Horas de Uso | Factor Utilización | Consumo Total (Ah) |
|---|---|---|---|---|
| GPS Plotter | 1.0 A | 12 h | 100% | 12.0 Ah |
| Piloto Automático | 4.0 A | 12 h | 50% | 24.0 Ah |
| Frigorífico | 5.0 A | 12 h | 30% | 18.0 Ah |
| AIS | 0.5 A | 12 h | 100% | 6.0 Ah |
| Radar | 2.5 A | 6 h | 50% | 7.5 Ah |
| Luces de Navegación | 0.7 A | 12 h | 100% | 8.4 Ah |
| TOTAL NAVEGANDO DE NOCHE | 75.9 Ah |
Condición 3: Fondeado (Duración: 24 horas)
En fondeo el consumo se reduce drásticamente. El piloto, radar y luces de navegación están apagados (solo se usaría la luz de fondeo).
| Equipo | Consumo (A) | Horas de Uso | Factor Utilización | Consumo Total (Ah) |
|---|---|---|---|---|
| Frigorífico | 5.0 A | 24 h | 30% | 36.0 Ah |
| Luz de Fondeo (LED) | 0.2 A | 12 h | 100% | 2.4 Ah |
| Luces de Cabina | 0.4 A | 4 h | 100% | 1.6 Ah |
| Carga de Móviles | 2.0 A | 2 h | 100% | 4.0 Ah |
| TOTAL FONDEADO (24h) | 44.0 Ah |
## Paso 3: Cálculo del Consumo Diario Total
Para dimensionar el banco de baterías, debemos usar el escenario de mayor consumo posible en un ciclo de 24 horas. Este sería un día completo de navegación (12h de día + 12h de noche).
- Consumo Total en 24h de Navegación = Consumo Día + Consumo Noche
- Consumo Total en 24h = 66.0 Ah + 75.9 Ah = 141.9 Ah
Este valor, ~142 Ah, es nuestra demanda energética diaria máxima.
## Paso 4: Dimensionamiento del Banco de Baterías AGM
Ahora aplicamos los principios de seguridad y protección de las baterías AGM.
- Consumo Diario Máximo: 142 Ah.
- Días de Autonomía: Establecemos un margen de seguridad de 2 días sin recarga.
- Profundidad de Descarga (DoD): Para baterías AGM, usamos un 50% (o 0.5).
La fórmula para calcular la capacidad total necesaria del banco de baterías es:
Capacidad Total (Ah)=Profundidad de Descarga Maˊxima(Consumo Diario Maˊximo×Dıˊas de Autonomıˊa)
Sustituyendo con nuestros valores:
Capacidad Total (Ah)=0.50(142 Ah×2 dıˊas)
Capacidad Total (Ah)=0.50284 Ah=568 Ah
Conclusión del Ejemplo
Para este velero y sus condiciones de uso, se necesitaría un banco de baterías de servicio con una capacidad nominal total de aproximadamente 570 Ah. Esto se podría lograr instalando, por ejemplo:
- 3 baterías AGM de 200 Ah en paralelo (Total: 600 Ah).
- 6 baterías AGM de 100 Ah en paralelo (Total: 600 Ah).
Este dimensionamiento asegura que, incluso en el escenario de mayor consumo y sin poder recargar durante 48 horas, las baterías no se descargarán por debajo del 50%, garantizando así su rendimiento y una larga vida útil. No olvides que este cálculo debe complementarse con un sistema de recarga adecuado (alternador del motor, placas solares, generador eólico) capaz de reponer el consumo diario.
