Un banco LiFePO4 en un yate no puede tratarse como una sustitución directa de baterías sin comprobar el resto del sistema eléctrico. El BMS, el alternador, los cargadores, los cables, los fusibles, la fijación de las baterías y los límites de temperatura deben funcionar conforme a las instrucciones del fabricante de la batería.
Esta guía explica la función protectora del BMS, por qué la carga mediante alternador requiere especial atención, cómo los ajustes del cargador y la protección por fusibles afectan a la instalación, y en qué punto entran en juego los requisitos de ABYC, bandera, clasificación y aseguradora.
El BMS es una capa de protección
Un sistema de gestión de baterías puede ordenar la desconexión de las cargas cuando la tensión de celda es baja. También puede ordenar la desconexión de la carga por tensión de celda alta o por temperatura de batería fuera del intervalo permitido.
Estas funciones protegen las celdas frente a determinadas condiciones eléctricas y de temperatura, pero el BMS no sustituye un diseño correcto del sistema. El cargador sigue necesitando un perfil LiFePO4 adecuado, la corriente del alternador debe estar controlada y las conexiones de la batería deben llevar fusibles.
En la práctica, especificar un BMS no resuelve todas las cuestiones de instalación. El conjunto debe tener en cuenta:
- Desconexión de cargas. El BMS puede ordenar la desconexión de las cargas cuando la tensión de celda baja demasiado.
- Desconexión de carga. Una tensión de celda alta o una temperatura de batería baja o alta pueden hacer que el BMS ordene detener los cargadores.
- Compatibilidad de las fuentes de carga. Cada cargador necesita un perfil compatible con la química LiFePO4, o un perfil personalizado ajustable con los valores del fabricante de la batería.
- Protección del alternador. La baja resistencia de la batería y su alta aceptación de carga pueden someter el alternador a sobrecarga.
- Protección contra sobreintensidad. Las conexiones de batería requieren fusibles porque las baterías de litio pueden suministrar corrientes muy elevadas.
Una desconexión por baja tensión de celda debe considerarse una acción de protección de último recurso, no una forma habitual de gestionar el banco. El manual Lithium Smart de Victron indica que se debe recargar inmediatamente después de esta desconexión y advierte de que las cargas permanentes pueden dañar una batería profundamente descargada.
Fuentes de carga y protección del alternador
Las baterías LiFePO4 aceptan corrientes de carga elevadas porque tienen baja resistencia interna. Esta característica es útil durante la carga, pero significa que no debe darse por hecho que un alternador es apto para conectarse directamente a un banco doméstico de litio.
La guía de Victron sobre litio describe tres formas de proteger la carga mediante alternador:
- Regulación del alternador controlada por temperatura. Gestiona la carga en función de la temperatura del alternador.
- Un equipo DC-DC con limitación de corriente. Limita la corriente suministrada al banco de litio.
- Un puerto de alternador del BMS con limitación de corriente. Combina el control del BMS con una función definida de limitación de corriente.
El método correcto depende de los equipos que se instalen. Si se va a conectar un alternador a un banco de litio, o si ese banco limita repetidamente el alternador, el sistema de carga requiere una evaluación de ingeniería, no reinicios repetidos ni cambios de ajustes.
También deben comprobarse los cargadores de puerto y otras fuentes de carga. Utilice un perfil de cargador previsto para la química LiFePO4, o configure un perfil personalizado ajustable con los valores especificados por el fabricante de la batería. No debe darse por hecho que un perfil de plomo-ácido sea adecuado.
Para la batería Victron Lithium Smart citada, no se requiere carga compensada por temperatura. Su manual indica desactivar esta función o ajustarla a 0 mV/°C. Es una indicación específica de ese producto y no debe trasladarse a otra batería sin consultar su manual.
Fusibles, cables e instalación de baterías
Las baterías de litio pueden suministrar corrientes muy elevadas, por lo que las conexiones de batería deben llevar fusibles. La selección de cables y fusibles debe basarse en la corriente máxima prevista del sistema, en lugar de copiar la disposición de baterías anterior sin revisarla.
La siguiente matriz muestra cómo se relacionan los principales riesgos con la respuesta de diseño necesaria:
| Condición | Por qué importa | Respuesta de diseño | Acción de la tripulación |
|---|---|---|---|
| Alta aceptación de carga | Puede producirse una sobrecarga del alternador | Utilizar el control de corriente o temperatura especificado | Informar de limitaciones repetidas |
| Tensión de celda alta | El BMS puede ordenar detener la carga | Comprobar la disposición del BMS y del cargador | Registrar la alarma |
| Tensión de celda baja | La descarga profunda puede continuar por cargas permanentes | Disponer una desconexión efectiva de cargas | Reducir cargas y organizar la carga |
| Corriente de fallo muy elevada | Las conexiones de batería necesitan protección | Dimensionar cable y fusible para la corriente prevista | No modificar los calibres de los fusibles |
| Calor, hinchazón o agua | El estado de la batería puede no ser seguro | Seguir las instrucciones de montaje | No abrir la carcasa |
Las instrucciones de montaje también son específicas de cada producto. Para la batería Victron Lithium Smart citada, la batería se instala en el interior, en un lugar seco, firmemente fijada y con un espacio de ventilación de 20 mm en los cuatro lados. Las baterías de otro fabricante deben instalarse según los requisitos de ese fabricante, sin adoptar estas dimensiones automáticamente.
Cualquier cambio en la química de la batería, el tamaño de cable, el fusible, el BMS o el equipo de carga modifica una parte de este sistema coordinado. Estos cambios deben ser revisados por un ingeniero antes de sustituir componentes o modificar ajustes.
Normas, límites y ajustes de mantenimiento
ABYC identifica E-13 como 'Lithium Ion Batteries' y E-11 como 'AC and DC Electrical Systems on Boats'. Son normas eléctricas de referencia relevantes para yates construidos en Estados Unidos. También pueden aplicarse requisitos de bandera, clasificación y aseguradora, por lo que deben determinarse los requisitos propios del yate en lugar de asumir que una única referencia cubre todos los casos.
Cuando una conversión afecta a la instalación eléctrica documentada del yate o a sus requisitos operativos, puede considerarse el apoyo en cumplimiento y estado de bandera junto con los trabajos eléctricos. La información disponible no establece una única vía de aprobación para todos los yates, banderas, sociedades de clasificación o aseguradoras.
Los límites de temperatura requieren el mismo tratamiento específico por modelo. La carga de la batería Victron Lithium Smart de 12.8 V citada solo está permitida de +5 °C a +50 °C, y su manual indica que los cargadores deben detenerse en el límite mínimo Allowed-To-Charge. Otras baterías pueden tener límites distintos, por lo que el manual de la batería instalada determina el ajuste.
Las indicaciones sobre el equilibrado de celdas también pueden variar. El manual Victron citado recomienda al menos dos horas al mes en modo de carga de absorción para el equilibrado. Es una indicación de mantenimiento para ese producto, no un intervalo universal para todos los bancos LiFePO4.
Los registros de monitorización ayudan a distinguir un evento aislado de una condición repetida. Cuando está conectado, VictronConnect puede mostrar la tensión de la batería, la temperatura, el estado de equilibrado de las celdas y la tensión de cada celda. Sus avisos y alarmas solo son visibles mientras la aplicación está conectada activamente, por lo que la tripulación debe registrar la información mostrada al investigar un aviso.
Qué puede comprobar la tripulación con seguridad
Las comprobaciones de la tripulación deben centrarse en observar y registrar, sin abrir la carcasa de una batería ni modificar ajustes de protección.
- Registrar los datos de funcionamiento. Utilizar la aplicación o pantalla de monitorización aprobada para anotar tensión, temperatura, estado de equilibrado de celdas y alarmas mientras está conectada.
- Inspeccionar externamente la instalación. Comprobar que los compartimentos estén secos, firmemente sujetos y ventilados. Buscar calor, hinchazón y cables dañados, pero no abrir la carcasa de la batería.
- Responder a una desconexión por baja tensión. Reducir cargas y organizar una carga aprobada inmediata. No intentar alimentar repetidamente el banco después de que el BMS lo haya desconectado.
- Mantener las indicaciones del modelo junto al sistema. Utilizar el manual de la batería concreta para límites de carga, instrucciones de montaje y ajustes de mantenimiento, en lugar de aplicar valores de otro producto.
Estas comprobaciones proporcionan al ingeniero información útil sobre el fallo sin modificar la protección de cables, el control del BMS ni la configuración del cargador.
Cuándo llamar a un ingeniero
Limítese a observar y llame a un ingeniero cuando el fallo o el trabajo previsto afecte al control de protección, la carga o el estado de la batería:
- El BMS desconecta cargas o cargadores.
- El sistema de monitorización informa de desequilibrio de celdas, una alarma de temperatura o una prealarma repetida.
- Se va a conectar un alternador a un banco doméstico de litio o dicho banco lo limita repetidamente.
- Se modifica un fusible, BMS, perfil de cargador, regulador de alternador, tamaño de cable o química de batería.
- Una batería de litio está hinchada, dañada, mojada o sobrecalentada.
- El banco ha sufrido una desconexión por baja tensión de celda.
No considere que un reinicio demuestra que se ha corregido la condición subyacente. Registre la tensión, la temperatura, el estado de equilibrado de las celdas y las alarmas activas, y facilite esa información junto con los datos de la batería y del equipo de carga.
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Preguntas frecuentes
¿Por qué una batería de litio para yate necesita un BMS?
Un BMS puede ordenar la desconexión de las cargas cuando la tensión de las celdas es baja y la desconexión de la carga cuando la tensión de las celdas es alta o la temperatura de la batería está fuera de su rango permitido. Es solo una capa de protección. La instalación sigue necesitando sistemas de carga compatibles, protección del alternador, cables y fusibles correctamente dimensionados, y un montaje conforme a las instrucciones del fabricante de la batería.
¿Puedo conectar un alternador directamente a un banco de servicio LiFePO4?
No dé por hecho que una conexión directa sea adecuada. Las baterías de litio admiten una corriente de carga elevada por su baja resistencia interna, lo que puede sobrecargar el alternador. El manual de Victron indica como posibles métodos de protección la regulación del alternador controlada por temperatura, un dispositivo DC-DC con limitación de corriente o un puerto de alternador del BMS con limitación de corriente.
¿Qué debo hacer tras una desconexión por baja tensión del BMS de litio?
Reduzca las cargas y organice una carga inmediata autorizada, en lugar de intentar alimentar repetidamente el banco. Victron describe la desconexión por baja tensión de celda como un último recurso e indica que debe recargarse de inmediato después de que se produzca. Las cargas permanentes pueden causar más daños a una batería profundamente descargada, por lo que conviene registrar los datos de monitorización disponibles y llamar a un ingeniero.
Fuentes y lecturas adicionales
Estas referencias informaron esta guía. Siga los procedimientos y límites del equipo instalado a bordo.