Conexión de baterías en serie y en paralelo: configuraciones y riesgos

Un banco de baterías puede tener, sobre el papel, la energía total adecuada y aun así fallar durante el servicio si el cableado no se adapta a la carga. El error más común es creer que las conexiones en serie y en paralelo son formas intercambiables de añadir baterías. Cada una modifica propiedades eléctricas distintas, y un error puede superar los límites de tensión del equipo, sobrecargar un BMS o generar corrientes dañinas entre las baterías.

## Qué cambia con las conexiones en serie y en paralelo

En una conexión en serie, el terminal positivo de una batería se conecta al terminal negativo de la siguiente. Las tensiones de las baterías se suman, mientras que la capacidad en amperios-hora se mantiene igual a la de una sola batería. Por ejemplo, dos baterías LiFePO4 de 12,8 V nominales y 100 Ah conectadas en serie forman un banco de 25,6 V nominales y 100 Ah, es decir, unos 2,56 kWh antes de tener en cuenta la profundidad de descarga (DoD) utilizable y las pérdidas del sistema.

En una conexión en paralelo, se conectan entre sí todos los terminales positivos y, por separado, todos los terminales negativos. La tensión se mantiene igual, mientras que las capacidades en amperios-hora se suman. Dos baterías de 12,8 V nominales y 100 Ah en paralelo forman un banco de 12,8 V nominales y 200 Ah, también de unos 2,56 kWh nominales. Tener la misma energía no significa que sean igual de compatibles: el inversor, el cargador, el BMS, el cableado y las protecciones deben admitir la tensión y la corriente elegidas.

Comparación rápida: la conexión en serie aumenta la tensión y conserva la capacidad en Ah de una batería; la conexión en paralelo conserva la tensión y aumenta la capacidad en Ah. Una carga de 24 V suele requerir un banco en serie formado por baterías compatibles de clase 12 V, mientras que una carga de 12 V que necesita más autonomía puede utilizar un banco en paralelo. Compruebe el rango real de tensión de funcionamiento, no solo el valor nominal de la etiqueta.

## Cómo elegir una configuración

Empiece por las especificaciones del equipo. Compruebe su rango de entrada de CC, la corriente continua y de pico, el perfil de tensión de carga y el umbral de desconexión por baja tensión. Después, calcule la carga: la corriente en amperios es aproximadamente la potencia en vatios dividida por la tensión del banco, antes de considerar las pérdidas del inversor. Con 1.200 W, un banco de 12,8 V consume unos 94 A en condiciones ideales; uno de 25,6 V consume unos 47 A. Una tensión más alta puede reducir la corriente y las pérdidas en los cables para la misma potencia, pero solo si el equipo está diseñado para ello.

Antes de dimensionar el banco, realice estas comprobaciones:

- Adapte la tensión del banco al inversor, al cargador y a las cargas de CC.

- Dimensione la capacidad según la demanda de energía, la DoD permitida, la temperatura y la autonomía requerida.

- Compruebe que los valores nominales de corriente continua y de pico del BMS sean adecuados para la carga y las fuentes de carga.

- Verifique que el fabricante de la batería permita la cantidad prevista de unidades en serie o en paralelo.

- Incluya fusibles o disyuntores, seccionadores y conductores dimensionados para la corriente de cortocircuito prevista.

## Riesgos y prácticas de instalación

En los bancos en serie, las baterías deben ser del mismo modelo y tener una química, capacidad, antigüedad y estado de salud (SOH) compatibles. Antes de conectarlas, sus estados de carga (SOC) deben estar equilibrados. Una unidad débil o desequilibrada puede alcanzar su límite superior o inferior de tensión antes que las demás, lo que hace que el BMS desconecte la cadena. No dé por sentado que todas las baterías LiFePO4 admiten conexiones en serie: algunos diseños de BMS interno las prohíben o limitan la cantidad de unidades.

En los bancos en paralelo, pequeñas diferencias de tensión pueden provocar una corriente de equilibrado elevada al conectar las baterías. Antes de conectarlas, ajuste las unidades a la tensión o al SOC especificados por el fabricante y siga la secuencia de conexión indicada. Utilice protección de derivación con valores nominales adecuados para cada batería y una disposición que favorezca el reparto de corriente, como conductores de igual longitud conectados a barras colectoras comunes. Si el BMS de una batería se desconecta, la carga puede transferirse bruscamente a las baterías restantes.

Evite combinar en un mismo banco baterías con distinta capacidad, química, límites del BMS o nivel de desgaste. Nunca conecte baterías en paralelo haciendo pasar la conexión de una sola unidad por una ruta de capacidad insuficiente, ni trate el BMS como sustituto de una protección externa contra sobrecorriente correctamente dimensionada. Siga la documentación de la batería y los códigos de instalación aplicables; cuando sea obligatorio, el trabajo debe realizarlo personal cualificado.

## Compruebe el sistema completo, no solo el cableado

La comparación para una carga de CC moderada de 1,2 kW ilustra las ventajas y desventajas. Con una batería de 12,8 V y 100 Ah, la corriente ideal es de unos 94 A y la energía nominal es de 1,28 kWh. Con dos baterías de este tipo en serie, el banco de 25,6 V y 100 Ah suministra unos 47 A y ofrece 2,56 kWh nominales. Con dos en paralelo, el banco de 12,8 V y 200 Ah suministra unos 94 A en total y ofrece 2,56 kWh nominales, con un reparto ideal cercano a 47 A por batería. La corriente real y la autonomía varían según las pérdidas de conversión, la temperatura, la caída de tensión, el SOC y los límites del BMS.

Antes de la puesta en servicio, confirme que los ajustes del cargador correspondan a la batería LiFePO4 y a la tensión exactas del banco, compruebe la polaridad y el par de apriete según las instrucciones del fabricante y verifique que los dispositivos de protección puedan interrumpir la corriente continua de forma segura. En sistemas de telecomunicaciones, UPS, solares, marinos y de tracción, compruebe también el ciclo de trabajo, las cargas de sobretensión, las condiciones ambientales y el acceso para mantenimiento. La norma UN38.3 trata sobre ensayos de transporte; IEC 62619 y UL 1973 son normas de seguridad pertinentes para determinadas aplicaciones industriales y estacionarias de baterías. Los requisitos de certificación dependen del producto y del mercado.

## Conclusión

Elija conexiones en serie cuando el sistema requiera una tensión más alta y conexiones en paralelo cuando necesite más capacidad a la misma tensión. En ambos casos, verifique las configuraciones aprobadas por el fabricante, la compatibilidad entre baterías, los límites del BMS, los ajustes de carga y las protecciones antes de conectar el banco. Para obtener un dimensionamiento específico para cada aplicación o una configuración documentada, Newbeebattery puede ser su socio OEM/ODM para paquetes de baterías personalizados.