La mejor batería para el almacenamiento solar

La mejor Batería para el Almacenamiento Solar

Las baterías hacen dos cosas esenciales para tu sistema eléctrico: Almacenan energía cuando no la generas, y suavizan las fuentes de energía erráticas.

En este artículo vamos a discutir la mejor batería para el almacenamiento solar. También hablaremos de los diferentes tipos de baterías, de los productos químicos y de cómo dimensionar las baterías. Por último, te mostraremos cómo combinar las baterías y realizar el mantenimiento de las mismas.

De un vistazo: Nuestras principales opciones de Baterías Solares

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Eligiendo una batería para tu furgoneta

Opción económica: Ácido de plomo inundado . Esta es la tecnología más antigua del grupo. Si se mantienen adecuadamente, siguen siendo los más baratos a corto y largo plazo. El mantenimiento es más complicado y debe ser manejado con más cuidado debido a la ventilación y al ácido líquido en su interior. No es difícil de hacer, pero para los pequeños sistemas de aficionados no son tan atractivos.

Bajo mantenimiento: AGM Ciclo profundo . A largo plazo, esta es la batería más cara porque se desgastan más rápido que las otras dos. A corto plazo, son más baratas que el litio. Son comunes y alrededor de un buen punto de partida para la mayoría de los instaladores aficionados.

Elección Premium: Litio LiFePO4 Estas baterías están a la vuelta de la esquina de ser la mejor opción para todos. Desafortunadamente, el alto costo inicial es una barrera para muchos.

A continuación, lee los siguientes consejos para aprender a sacar el máximo provecho de tus baterías y mantenerlas a largo plazo.

Estado de carga de la batería AGM

Salud de la Batería de Litio y AGM

Las baterías de litio se pueden descargar de forma segura casi por completo. Las baterías AGM deben ser descargadas a no más del 50%. Lo que significa que necesitarás un banco de baterías AGM más grande que el de litio para el mismo uso.

Sige la tabla de voltaje de la derecha para mantener tu banco de baterías AGM en una condición saludable.

¿Qué especificaciones tienen las baterías?

Las baterías utilizan la química para tomar la energía que recogen y la almacenan como energía potencial, lista para ser usada más tarde. Cuando la batería se conecta a un dispositivo, se produce una reacción química que genera electricidad. En las baterías recargables, esta reacción química es reversible cuando se le da una corriente a la batería.

Hay un par de especificaciones diferentes cuando se miran las baterías:

El voltaje (2V, 6V, 12V, 24V) es una medida de la “presión” de su sistema eléctrico. Es importante que los componentes del sistema coincidan con el voltaje de la batería. Si el voltaje es demasiado alto, se romperán los componentes, como una tubería de agua que se rompe por demasiada presión. Demasiado bajo y no se encenderán. La mayoría de la gente utiliza sistemas de 12V, aunque muchos de los nuevos vehículos recreativos utilizan bancos de baterías más grandes de 24V o 48V.

Los amperios-hora (Ah) son una medida de la cantidad de electricidad que contiene tu batería. Si imaginas la electricidad como el agua, los Ah son del tamaño del cubo en el que se almacena el agua. Si tienes dos baterías de 12V, una de 50Ah será físicamente el doble de grande que una de 25Ah.

Amperios de arranque en frío (CCA): Es una medida de la rapidez con la que la batería puede descargarse con seguridad, lo que sólo es relevante para ráfagas cortas. No es un dato útil para los sistemas de baterías domésticas.

Las baterías tienen un poste positivo (+) y uno negativo (-). La energía viaja direccionalmente desde el (+) al (-) dondequiera que haya una conexión.

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Tipos de Baterías

Como si esto no fuera suficientemente complicado, hay varias categorías de baterías para vehículos y cada una funciona de manera un poco diferente. Lo son:

  • Baterías de arranque
  • Baterías de ciclo profundo
  • Baterías híbridas (AKA Marine o baterías de carro de golf)
  • Baterías auxiliar

Baterías de arranque

Las baterías de arranque hacen exactamente lo que dice y están diseñadas para expulsar una gran cantidad de energía en un corto período de tiempo para hacer girar todas las partes móviles de tu motor. Generalmente se clasifican en CCA (Cold Cranking Amps) , que es una medida de cuanta potencia instantánea pueden entregar al motor de arranque.

Las baterías de arranque se pueden usar para alimentar artículos domésticos, pero no es una buena idea. Si las descargas y recargas con frecuencia, su vida útil se acortará significativamente.

Las baterías de arranque no deben usarse para nada más que para arrancar el coche

Baterías de ciclo profundo

Las baterías de ciclo profundo son el caballo de batalla del mundo de las baterías. Tienen placas internas más gruesas que proporcionan energía durante largos períodos de tiempo y pueden ser descargadas y recargadas con frecuencia. La consistencia de una batería de ciclo profundo la convierte en la solución ideal para el uso a largo plazo. No son capaces de proporcionar tanta energía instantánea como las baterías de arranque.

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Las baterías de ciclo profundo se clasifican en Ah (Amp-horas) . La mayoría de las veces ni siquiera tienen una clasificación CCA. Mientras que las baterías de arranque están pensadas para ofrecer una descarga corta y rápida y luego volver a cargarse rápidamente, las baterías de ciclo profundo pueden descargarse mucho más durante un largo período de tiempo.

Las baterías de ciclo profundo son la opción ideal para la mayoría de las configuraciones de furgonetas

Baterías híbridas

Estas son el gato de todos los oficios. Su composición interna puede manejar una descarga más rápida pero son más resistentes en situaciones de ciclos de carga frecuentes.

Estas baterías se usan en situaciones que necesitan un poco de ambos mundos: barcos que necesitan poner en marcha el motor de gas fuera de borda pero también hacer funcionar un motor eléctrico de trolling durante unas horas. Los carros de golf requieren mucha potencia a todo gas pero necesitan poder funcionar durante un largo período de tiempo.

Las baterías híbridas funcionan bien en una caravana. No durarán tanto como un ciclo profundo, pero a menudo son más baratas y en el caso de algunos requisitos electrónicos podrían incluso ser la mejor opción.

Las baterías híbridas también funcionan bien, especialmente si se necesitan capacidades de descarga rápida

Batería Auxiliar

Estas son baterías diseñadas para emergencias que pueden entregar suficiente jugo para hacer saltar la batería de arranque si está muerta. A menudo vienen con puertos USB para cargar pequeños dispositivos. No almacenan suficiente energía para hacer funcionar un sistema eléctrico completo, pero funcionan muy bien como respaldo o para aquellas personas que sólo tienen un pequeño dispositivo eléctrico.

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Química de la batería: Ácido de Plomo vs. Litio

Las baterías no sólo tienen diferentes usos, sino que también hay diferentes composiciones químicas que afectan a la función y al rendimiento de las baterías. Los dos principales diseños de baterías de vehículos que encontrarás son el ácido de plomo y el litio.

Las baterías de arranque, las baterías de ciclo profundo y las baterías híbridas pueden ser compradas tanto en plomo como en litio.

Baterías de plomo

Las baterías de plomo-ácido tienen cuatro partes internas: una placa positiva, una negativa, un separador y un electrodo, todas contenidas en una caja. Son baterías pesadas porque, sorpresa, ¡estas placas están hechas de plomo!

Pro Tip : Para mantenerse saludable, una batería de plomo ácido no debe ser descargada regularmente por debajo del 50% de la capacidad total. Esto se llama la profundidad de descarga, o DOD. La descarga por debajo de este nivel no dañará la batería a corto plazo, pero si la batería se descarga o almacena constantemente por debajo del 50% de la carga no durará tanto tiempo. Cuanto menos descargue la batería, más tiempo durará. Para que su batería dure un realmente largo tiempo, mantenga su DOD al 20% o menos.

Hay varios tipos de baterías de plomo que usan una química similar:

Baterías de plomo-ácido inundadas (FLA): Son el tipo de baterías más asequibles, pero también las que requieren más mantenimiento. Las baterías inundadas usan un electrodo líquido estándar que necesita mantenerse lleno para funcionar correctamente. Cuando se compran, estas baterías están secas y vienen con tapas removibles para que la carcasa se pueda llenar con agua destilada. El nivel de líquido debe comprobarse mensualmente y llenarse en consecuencia.

Debido a que las baterías de plomo-ácido inundadas son líquidas, deben almacenarse en posición vertical para evitar que se filtre su solución de electrodos ácidos. También tienen válvulas para evitar la emisión de gases. Las baterías de plomo-ácido inundadas liberan gases explosivos y tóxicos mientras se cargan, por lo que necesitan una ventilación adecuada.

Las baterías FLA tienen una vida útil relativamente larga.

 FLA Pros Contras FLA
AsequibleMantenimiento mensual requerido
DuraderoDebe almacenarse en posición vertical
Carga rápidaNecesita ventilación
Funciona con la mayoría de los cargadores.

Baterías de vidrio absorbido mate (AGM): Como su nombre lo indica, estas usan un vidrio mate en lugar de un electrodo líquido para separar las placas. Las baterías AGM mantienen su carga muy bien y son menos sensibles a la sobrecarga. Estas baterías no requieren de una ventilación dedicada porque tienen válvulas selladas que mantienen el gas en su interior a menos que se sobrecarguen severamente. Fueron desarrolladas para el ejército, por lo que son físicamente robustas, y pueden soportar una gran variedad de temperaturas.

Las baterías AGM suelen costar el doble que las baterías FLA y generalmente no duran tanto. Son capaces de descargarse y cargarse más rápidamente que las FLA, lo que las hace más aplicables en situaciones en las que se necesita una rápida descarga en una aplicación de ciclo profundo o tomando la entrada de un alternador de alto amperaje.

Debido al diseño de las baterías AGM, no necesitan ser almacenadas en posición vertical para continuar operando eficientemente. Además, estas baterías requieren menos mantenimiento. Las baterías AGM tienen muchos apodos diferentes y pueden venderse como baterías de celdas secas, no derramables o de plomo ácido reguladas por válvulas.

 AGM Pros AGM Contras
No requiere ventilación dedicadaVida útil más corta que FLA o litio
Mantiene la carga bienMás sensible a la sobrecarga
Robusto (puede operar en ángulo)Caro en comparación con FLA
Sin riego mensual.
Por lo general, mayor velocidad de descarga

Baterías de gel: Funcionan de manera similar a las baterías AGM. No tienen fugas porque usan un gel en lugar de un electrodo líquido. Las baterías de gel son generalmente más costosas y más delicadas que las otras dos químicas. El gel del interior puede secarse y agrietarse. Tienen algunas características que las hacen buenas para baterías de respaldo de largo plazo y aplicaciones expuestas a temperaturas más extremas. En su mayoría no las recomendamos para los usuarios de furgonetas.

 GEL Pros GEL Contras
No requiere ventilación dedicadaEl gel puede secarse y agrietarse
Maneja mejor las temperaturas extremasMás caro que FLA y AGM
Sin riego mensual

Baterías de iones de litio

Cuando se trata de baterías de litio, hay varios tipos diferentes. Las baterías de iones de litio, que son las pequeñas que alimentan el teléfono móvil (Litio-Cobalto), son diferentes de las baterías de iones de litio que se utilizan comúnmente para aplicaciones de ciclo profundo. A las que nos referimos específicamente son las de litio-fosfato de hierro (LiFePO4 o LFP), aunque algunas personas están realizando configuraciones geniales con las baterías de automóvil Tesla de Litio-Cobalto usadas.

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→ Las baterías LFP rompen todas las reglas del ácido de plomo. En general, son baterías seguras, no emiten gases y son resistentes al calor, por lo que no las verás explotar como el tipo de batería de iones de litio que alimenta los móviles.

 Lithium Pros Contras de litio
Más potencia por una fracción del peso.Caro por adelantado
Puede operar de lado o inclinadoLa nueva tecnología lleva a menos opciones
Seguro, no requiere ventilaciónEl controlador de carga necesita ser programado
Muy bajo DOD (hasta 95%)Más difícil de encontrar o reemplazar
Carga más rápida que cualquier otro tipo de batería.
Duradero

→ Las baterías de litio son ventajosas porque pueden ser descargadas y almacenadas casi completamente vacías sin daños a largo plazo. Esto significa que en lugar de un límite de DOD del 50% (recuerde, eso significa usar el 50% de la capacidad total de Ah), puede diseñar alrededor de un DOD del 90%. También pueden ser cargadas más rápidamente que las baterías de plomo. Debido a la forma en que las baterías de LFP pueden descargarse rápidamente pero también en profundidad, tienen un tipo específico como el de arranque o de ciclo profundo.

Las baterías de litio son las más caras pero también las más eficientes. Son una de las baterías más duraderas del mercado tanto en vida útil como en ciclos de carga. Si tienes el dinero por adelantado, son más económicas a largo plazo. Si tienes un poco de habilidad eléctrica, puedes construir tu propio paquete por mucho más barato, pero no vamos a cubrir eso aquí.

Las baterías de litio tienen algunas desventajas. Deben cargarse de forma diferente a las de plomo, por lo que muchos componentes de carga no funcionan con ellas. Tampoco pueden cargarse bajo cero, por lo que se necesita un poco más de control de temperatura para las que están en climas fríos.

De un vistazo los tipos de batería

BateríaVentilaciónDoD *Toda la vida**
Ácido de plomo inundadosi50%~ 500 ciclos (2-4 años)
Gel de plomo-ácidosi50%~ 1000 ciclos (5 años)
AGMNo50%~ 800 ciclos (4 años)
Fosfato de litioNo95%~ 2000 ciclos (10 años)

* DOD = Profundidad de descarga. Esta es la recomendación de profundidad de descarga saludable para cada batería.

Descripción general de los tipos de batería

Combinando varias baterías juntas

A veces tiene más sentido conectar varias baterías en lugar de comprar una grande. Las baterías grandes son pesadas y más difíciles de conseguir. Cablear las más pequeñas juntas crea un banco más grande que funciona como una batería sola para tus aparatos electrónicos.

Es esencial combinar baterías del mismo tipo y edad. Nunca debes cablear baterías de diferente química, tamaño o edad juntas, ya que se pelearán entre sí tratando de equilibrarse y descargarse.

Combinando baterías para aumentar la capacidad de una instalación de paneles solares de vida útil de camionetas

Cablear una batería en serie o en paralelo

Cableado de baterías en serie: Esto es cuando dos baterías están cableadas juntas con un terminal positivo (+) conectado a un terminal negativo (-). Cuando se cablea en “serie” el voltaje de la batería se suma, pero sus amperios no. Si cableas dos baterías de 6V, 50Ah en serie, obtienes una batería de 12V, 50Ah. Puedes cablear tantas baterías en serie como quieras, siempre y cuando sean del mismo tipo.  Si se conectan en serie, las baterías se descargan uniformemente y no pueden desequilibrarse entre sí, por lo que es la mejor opción.

Cableado de las baterías en paralelo: Se trata de cablear dos baterías junto con un positivo (+) conectado al positivo (+) de otra. Cuando se conectan en “paralelo”, los amperios de las baterías se suman, pero el voltaje se mantiene igual. Dos baterías de 12V, 50Ah juntas en paralelo hacen que se obtenga una batería de 12V, 100Ah. Nunca conecte más de dos baterías en paralelo, e incluso esto está mal visto. A veces es necesario debido a la disponibilidad de las baterías.

Consejo: Cuando conectes las baterías en paralelo, asegúrate de usar cables de la misma longitud para que la resistencia entre las baterías sea igual.

Cuando dimensiones tus cables de interconexión, sube un tamaño de lo que serán tus tasas de descarga más rápidas. A menos que tengas un inversor excepcionalmente grande, 2AWG es bueno para la mayoría de los cables paralelos y 0AWG para la mayoría de los cables de interconexión en serie para las instalaciones de las caravanas.

Combinando Múltiples Baterías Juntas
Combinando baterías para aumentar la capacidad de una instalación de paneles solares.

Seguridad de la batería

Las baterías no deben ser nunca perforadas o golpeadas. Tampoco debe tocar los dos postes (+) y (-) al mismo tiempo con un material conductor como una llave metálica. No deben estar en temperaturas extremas o cargadas demasiado rápido o con el voltaje equivocado.

Si nunca has trabajado con baterías de vehículos antes, es aconsejable que tomes a algún amigo para que mire un poco a medida que te familiarices con ellas. Los sistemas de 12V DC son relativamente seguros comparados con los cables de 110V AC de los hogares, pero todavía hay muchas cosas que pueden salir mal.

Ventilación

Es necesario ventilar las baterías FLA en espacios reducidos. Las baterías se desgastarán mientras se cargan. Asegúrate de tener esto en mente cuando prepares la construcción de tu furgoneta. La principal característica del diseño es tener una ventilación cerca de la parte superior del compartimento de la batería. Esto permite que el gas de hidrógeno ligero flote hacia el exterior. El ácido sulfúrico es el otro gas principal que se libera y es dañino para la respiración. No querrás que las baterías se gasten debajo de tu cama mientras el sol se está cargando.

Algunos diseños sin ventilación nunca tendrán problemas, y puede que veas algunos diseños que funcionan sin ella, pero aún así debe hacerse. ¡No querrás ser la persona afortunada que cree un espectacular fuego de baterías!

Las baterías de gel y AGM están selladas y contienen la mayoría de los gases en su interior, por lo que no suele ser necesario un respiradero externo; sólo necesitan ventilación atmosférica. Esto sólo significa no ponerlas en un contenedor sellado. Aún así, recomendamos no almacenar estas baterías cerca de su cabeza.

Carga de la batería

Si usas baterías de plomo, deberías intentar alcanzar el 100% de carga al menos dos veces a la semana para conseguir la mayor duración de vida. Aún mejor es alcanzar esa carga del 100% una vez al día. Las baterías de litio no se ven afectadas significativamente si las almacenas por debajo del 100% de carga.

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Las baterías de plomo necesitan ser cargadas hasta el final y luego necesitan sentarse con la carga completa para que la química se equilibre. Debido a esto;

Hay varias etapas para una carga completa de las baterías de plomo:

A granel: cuando las baterías están por debajo de un cierto nivel de descarga su resistencia interna es baja. Esto significa que pueden tomar una gran cantidad de amperios. El cargador empuja tantos amperios como puede hasta un cierto límite dentro de la batería para hacer esto.

Absorción: A medida que se acercan a la capacidad máxima, el voltaje se establece en un nivel alto que mantiene la batería cargando sin dañarla. Cuanto más llena está la batería, más lentamente fluyen los amperios hacia ella con este voltaje.

Flotación: Cuando las baterías terminan de cargarse, deben mantenerse llenas mientras la química se equilibra. El voltaje de flotación suele ser de unos 13,8V para los tipos de plomo y ácido.

Ecualización. Algunos cargadores inteligentes darán a las baterías FLA una ráfaga de 15 minutos de 14,4 voltios cada uno o dos días para evitar la estratificación.

Las células de litio son un poco diferentes y no necesitan múltiples etapas para cargarse. Su resistencia interna no aumenta significativamente mientras se cargan y no se agotan cuando están inactivas, por lo que sólo necesitan un simple voltaje de masa para cargarse. Un cargador de plomo-ácido puede dañarlos.

Tasas de carga y descarga

Un término más del glosario cuando se habla de tasas de carga. Usaremos la referencia:

C = Capacidad del banco de baterías (Ah)

Ejemplo: Si tienes dos baterías de 12V de 150Ah conectadas en paralelo para formar un banco de baterías de 300Ah, entonces C = 300. Usa la C de tu banco de baterías en particular para interpretar la siguiente tabla.

Propiedades de la carga para los tipos de baterías*

Tipo de BateríaCarga mínima (amperios)Carga máxima (amperios)Descarga máxima (amperios)
FLAC / 12C / 8C / 8
AGMC / 12C / 8C / 4
LitioC / 2C / 2

*Esta tabla es para propósitos de estimación y comparación. Las baterías varían mucho, así que lea la hoja de datos de su batería específica para conocer los límites exactos de carga y descarga.

Sin entrar en demasiados detalles, las baterías son más saludables cuando se cargan y descargan dentro de los límites. Por ejemplo, si cargas una batería de plomo ácido demasiado lentamente, estará sujeta a la sulfatación y perderá capacidad más rápidamente con el tiempo.

La tabla anterior te ofrece estimaciones generales de los amperios de carga mínimos y máximos que debe planificar.

Ejemplo (continuación): usted tiene un banco de baterías AGM de 300Ah. Lo más lento que debes cargar es 300/12 = 25A. La más rápida que deberías cargarla es 300/8 = 37.5A. Esto significa que una buena velocidad de carga para él es de alrededor de 30A. Notarán que esto es alrededor de 360W de energía solar, lo que cae justo en el rango de energía solar necesaria para reponer la mitad del banco de baterías de 300Ah.

Tasas de descarga:

Esto es más relevante cuando se elige el tamaño del inversor. Si descargas continuamente más de lo que la química de la batería puede manejar, se desgastará rápidamente y tendrás que comprar una nueva y costosa batería antes de lo que esperas.

Ejemplo (continuación): Su batería AGM de 300Ah puede descargarse de forma constante hasta 300/4 = 75A. Para transferir eso al tamaño del inversor, multiplique por 12. 75A x 12V = 900W inversor.

Tasas de descarga
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Midiendo cuán llenas están las baterías

A continuación se presentan algunas opciones para medir el estado de su sistema. Realmente no hay una forma óptima de medir con precisión cuánta carga tienen las baterías, por lo que es importante hacer una configuración robusta para que puedas estar seguro de dejarla funcionar.

El voltaje: Para obtener una estimación aproximada de este nivel puedes leer el voltaje de la batería. Esto se ve afectado por diferentes características como la antigüedad de su uso y la temperatura ambiental. Una batería de ácido de plomo de 12 V completamente cargada se encuentra a unos 12,7-12,8 V. Con una descarga del 50%, está alrededor de 12,1-12,2V. El voltaje es muy útil para asegurarse de que no se descarguen completamente las baterías. Una vez que baje de 12,1V, es hora de tratar de reducir su uso de electricidad.

Las baterías de litio son aún más difíciles de leer usando voltaje y requieren un BMS (Sistema de Administración de Baterías) para mantener una carga adecuada. Pero son menos sensibles a ser almacenadas con una carga parcial, por lo que las consecuencias son menores por no saber.

Amperímetro de derivación: Este es un dispositivo común en la mayoría de los sistemas de vehículos recreativos de nivel medio y superior. Esencialmente es una pequeña resistencia que mide cuánta corriente pasa a través de él. La idea es que si se mide cuánta corriente sale de las baterías, se tiene una idea bastante buena de cuál es su nivel de carga. Hay varios grados de discusión sobre la seguridad de éstas. En teoría, tu batería debería estar conectada directamente al chasis de la furgoneta sin resistencia. Esto significa que tienes que tener un sistema de conexión inadecuado o una derivación que no mide todas las rutas de la electricidad.

Los monitores basados en derivaciones, como el Monitor de batería Victron, son bastante populares. Dan más números para que te sientas en control. En realidad, con las baterías de plomo-ácido es difícil de medir porque su resistencia cambia dependiendo del funcionamiento, la temperatura, la edad, etc. Los medidores de batería seguirán siendo un poco más precisos que un medidor de voltaje recto.

Somos de la opinión de que la mayoría de los sistemas de baterías funcionarán bien sin un medidor de baterías. Son excelentes para medir el uso instantáneo de energía, pero no son muy precisos para medir la carga de la batería durante un período de varios días.

Amperímetro de efecto Hall: Es una forma no invasiva de medir los amperios que pasan por un circuito de corriente continua. Puedes comprar uno simple que te dará una buena idea de cuántos amperios pasan por los diferentes circuitos. También mide el uso instantáneo de energía sin añadir resistencia a tus cables negativos.

Cargadores inteligentes

Cuando compras un controlador de carga para tus paneles solares o un cargador inteligente para enchufarlo a la red eléctrica de la costa, debes asegurarte de que tiene la capacidad de cargar tu tipo de batería específico. Cada batería tomará una cantidad diferente de corriente en diferentes etapas del proceso, por lo que es importante mantener tus baterías seguras y cargarlas eficientemente.

Si sigues las reglas generales esbozadas, no te encontrarás con problemas importantes.

Si todavía necesitas más ayuda o no estás seguro por dónde empezar, no dudes en conectar con nuestra comunidad en Facebook de CamperClan. ¡Buena suerte y haz saber de tu decisión final a la comunidad!

Después ya pasarás a los siguientes temas para continuar con la conversión de tu furgoneta:

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