Objetivo del Proyecto
Este innovador proyecto tiene como finalidad aprovechar baterías de computadoras portátiles antiguas y en desuso, combinándolas con una caja de excedentes militares para crear un sistema de respaldo energético de alta capacidad, específicamente de 1.72 kWh. La iniciativa promueve la sostenibilidad al reutilizar componentes que de otro modo serían descartados, ofreciendo una solución económica y ecológica para necesidades de energía de emergencia.
Materiales necesarios
Para llevar a cabo esta construcción, se requieren diversos materiales esenciales. Primero, es imprescindible adquirir baterías 18650 de iones de litio provenientes de laptops desechadas, las cuales pueden encontrarse en centros de reciclaje de electrónicos o en laptops fuera de uso. Además, se necesitan soportes de celdas de 4×5 y 3×5 para organizar las baterías de manera segura y eficiente. La carcasa puede aprovechar una munición militar como contenedor resistente y portátil.Para gestionar la carga y descarga de las baterías, se requiere un sistema de gestión de baterías (BMS) de 40 amperios, que ayuda a mantenerlas en condiciones óptimas y prolonga su vida útil. También, será necesario un soldador de puntos para realizar las conexiones de soldadura de las tiras de níquel, además de tiras de níquel fusionadas, cinta de calor (heat shrink) y cinta de Kapton para aislar y proteger las conexiones eléctricas.
Configuración inicial de las celdas
El primer paso consiste en determinar cuántas baterías 18650 caben dentro de la carcasa seleccionada. En este proyecto, se emplean dos paquetes de 91 celdas cada uno, totalizando 182 unidades. Estas se organizan en soportes de 7 x 13 celdas, formando una estructura sólida y compacta. Para obtener un sistema de 24 V, se conectan en una configuración 7S (siete celdas en serie). Dado que cada celda tiene un voltaje nominal de 3.7 V, siete grupos en serie suman aproximadamente 25 V, que es adecuado para la mayoría de aplicaciones de respaldo energético.
Preparación y conexión de las celdas
Las celdas seleccionadas, como las Samsung ICR18650-28A, poseen una capacidad de 2800 mAh cada una. Para garantizar la seguridad, cada celda se ha aislado con encogimiento térmico y se ha colocado un disco aislante en el polo positivo. La conexión comienza agrupando las primeras 26 celdas en paralelo, asegurando que la polaridad sea correcta, y luego se combinan en serie con las siguientes celdas, formando una configuración 7S 2P. Esto proporciona una capacidad máxima de 72.8 Ah, asegurando una fuente de energía potente y confiable.
Conexiones en serie y en paralelo
Para conectar las celdas en serie, se utilizan tiras de níquel fusionadas, de aproximadamente 4 mm de ancho, colocadas cuidadosamente sobre cada grupo de celdas y soldadas con el soldador de puntos. Es importante verificar que cada conexión sea sólida y segura, de modo que solo la celda afectada en caso de cortocircuito se vea comprometida. La disposición en serie permite que las filas de celdas se conecten en paralelo para aumentar la capacidad total. Posteriormente, se unen las diferentes filas en serie mediante tiras de níquel, asegurando la correcta configuración 7S 2P, que resulta en un paquete con voltaje de aproximadamente 25 V y capacidad de 72.8 Ah.
Consolidación de los paquetes de baterías
Una vez que los paquetes individuales están completos, se alinean y se apilan cuidadosamente uno sobre otro. Se emplea una tira de níquel fusionada para unir el extremo positivo del primer paquete con el extremo negativo del segundo, formando así una conexión en serie que suma los voltajes. Cada unión se realiza doblando la tira de níquel en ángulo recto y soldándola con precisión. Para aislar estas conexiones y prevenir contactos accidentales, se recubre con cinta de Kapton. Además, se emplea una lámina de plástico ABS de 1/16 de pulgada entre los paquetes para distribuir la presión y evitar daños estructurales.
Seguridad y protección eléctrica
Para proteger las conexiones, se utilizan cuatro tiras de níquel adicionales para conectar los terminales no unidos en cada extremo del paquete. La soldadura cuidadosa y el aislamiento con cinta de Kapton aseguran que las conexiones sean seguras y duraderas. Posteriormente, se conectan los cables de cobre Thhn a los terminales principales de la batería, soldándolos firmemente y asegurando la correcta polaridad. Se emplea un conector XT90 para facilitar la conexión con sistemas externos de alta potencia.
Integración del sistema de gestión de baterías (BMS)
El siguiente paso consiste en conectar el BMS al paquete de baterías. Este dispositivo protege contra sobrecargas, sobredescargas y desequilibrios entre celdas, prolongando la vida útil del sistema. El BMS seleccionado, un modelo 7S 24V con capacidad de carga de 20A y descarga de 40A, tiene cables específicos para la protección y el equilibrio. Los cables de sentido se conectan a cada serie de celdas para monitorear y balancear automáticamente el voltaje, asegurando la estabilidad y seguridad del sistema completo. Todo el conjunto se envuelve en una lámina retráctil para mayor protección.
Preparación y montaje en caja de munición
Para alojar la batería, se perfora un orificio en la parte trasera de la caja de munición para pasar los cables necesarios. Se coloca una pequeña pieza de plástico ABS en la parte inferior para soporte adicional y aislamiento. La batería se introduce cuidadosamente en la caja, asegurando que los cables pasen por el orificio preparado. El BMS se sitúa en la parte superior, conectado a los terminales de la batería y a los cables de equilibrio. Se utilizan piezas de lámina de ABS para aislar y estabilizar la batería dentro de la caja, evitando movimientos que puedan dañar las conexiones. Finalmente, se vuelve a colocar la tapa, asegurando una protección completa del sistema.
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