Calculo De Estado De Carga De Una Bateria

GRUPO
APLICACIONES
ENERGETICAS
SOSTENIBLES

MODELAJE Y SIMULACIÓN DE UNA BATERÍA DE PLOMO ÁCIDO MEDIANTE
FUENTES DEPENDIENTES DE VOLTAJE. PRINCIPALES DEFINICIONES.
A.

López-Agüera, USC. Mayo 2004

Resumen: El presente trabajo trata sobre el modelaje y la simulación de una batería de plomo -ácido
utilizando fuentes dependientes de voltaje y corriente, así como también, bloquesaritméticos que forman
parte de la biblioteca de las distintas herramientas computacionales orientadas al análisis de circuitos
eléctricos y electrónicos. Partiendo de las ecuaciones fundament ales de la batería, se construye un modelo
que permite evaluar las fases de carga y descarga, tomando en consideración el estado de carga en que se
encuentra la batería. Los resultados obtenidos demuestran elcomportamiento preciso del modelo tanto
cuando se simula una celda simple como cuando se simula un banco de baterías dispuestas en serie. El
modelo propuesto es de gran utilidad cuando se requie re simular sistemas que aprovechan la energía solar,
del viento o su combinación.
Palabras clave: Baterías de plomo – ácido / Modelaje de baterías / Simulación de batería/ Fuentes
controladas / Bloquesfuncionales.

I. INTRODUCCIÓN
Las baterías de plomo-ácido se usan ampliamente en equipos electrónicos para el
aprovechamiento y el control de la energía eléctrica: fuentes ininterrumpidas de potencia
[1]-[3], lámparas de emergencia, bancos de respaldo para paneles fotovoltaicos, para
turbinas de viento [4]-[7], así como en sistemas mixtos [8].
Algunos autores han planteado toda una serie deecuaciones para representar un modelo
casi completo de las baterías (sin tomar en consideración efectos químicos, de temperatura,
etc.). No obstante, hasta los momentos muy poco se ha tratado acerca de la simulación de
la baterías trasladando las ecuaciones desarrolladas a esquemas representados mediante
fuentes dependientes de voltaje-corriente y de otros bloques aritméticos, que estándisponibles en las herramientas computacionales orientadas a la simulación de circuitos
electrónicos.
Este trabajo es un aporte al desarrollo de un modelo esquemático de baterías de plomoácido. Partiendo de las ecuaciones fundamentales que definen los modos de carga,
descarga y estado de carga de la batería, se consigue un esquema basado en fuentes
dependientes y bloques de funciones.
Por ser elesquema de bloques un modelo dinámico formado por este tipo de fuentes que
dependen del potencial aplicado en los terminales de la batería, no se considera el efecto de
la auto – descarga, el cual se simula generalmente a través de una alta resistencia en
paralelo que descarga a la capacitancia de la batería en modelos clásicos formados por
redes RC. De no existir potencial en los extremos dela batería, las fuentes dependientes no
actuarían por lo cual el modelo arrojaría resultados falsos.
Como punto de partida se expone la teoría básica de las baterías de plomo ácido tomando
en consideración las relaciones fundamentales que definen la carga, descarga y su estado

de carga. Especial apartado se dedica a la definición de modos de medida del Estado de
Carga. A continuación seexpone un modelo completo de la batería con fuentes
dependientes propuesto por Castaner y Silvetre donde se conmuta los estados a través de
interruptores. Posteriormente, se expone el modelo simplificado donde se sustituyen los
elementos conmutadores por sintaxis o comandos condicionados para la selección del
modo de operación (carga o descarga). Finalmente, en función de las partes funcionalesde
la herramienta computacional disponible, se logró un modelo adaptado que se avaló con
los resultados de simulación de conformidad con lo realizado por los autores mencionados.
II. DESARROLLO
1. Las Baterías de Plomo - Ácido
El funcionamiento de la batería puede ser descrito en dos modos: carga o descarga como lo
muestra la Fig.1 . El modo de operación depende del sentido de la...