Hemos podido escuchar muchas veces cuando estamos
reunidos en grupos los problemas que presentan las
baterías, los temas mas comunes que suelen mencionar
son: cuanto tiempo de vida tienen las baterías, como
sabemos si se encuentran en óptimas condiciones, que
tamaño se requiere para determinado aeromodelo, la
dichosa memoria, etc, y nos encontramos en un mundo muy
amplio y con opiniones muy diferentes en los mismos
temas provocándonos mayor confusión; así que lo dejamos
allí y quedamos en la mayor parte de los casos con el
mismo error y tal vez hemos aumentado las numerosas
incertidumbres que nos ofrecen el mundo de las
baterías.
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En realidad han existido numerosos casos de
la destrucción total de un modelo radio controlado
por alguna consecuencia relacionada con las
baterías, existen numerosas consecuencias y
podríamos decir ciertamente que la mayoría son por
desconocimiento del operador. Comencemos
identificando los tipos de baterías que existen,
sus respectivos nombres, abreviaturas y
especialmente las utilizadas en radio control.
Básicamente existen cinco tipo de
baterías:
-
Nickel Cadmiun ( NiCd ).
- Nickel-Metal Hydride ( NiMH ).
- Lead Acid.
- Lithium Ion ( Li-ion ).
- Lithium Ion Polymer ( Li-ion Polymer
).
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Las baterías Nickel Cadmiun
fueron inventadas en 1899 por Waldmar Jungner, de allí
han obtenido un gran desarrollo hasta nuestros días, son
las mas utilizadas en la actualidad y se podría decir
que están en mas de 70 % de los equipos electrónicos a
nivel mundial. Las baterías NiCd son utilizadas donde se
requiere larga durabilidad, alta capacidad de
proporcionar energía y lo mas importante, precios
económicos. Estas baterías son utilizadas en su mayor
parte en Radios Transmisores, equipos médicos, Cámaras
de vídeo profesionales, Radio control y herramientas de
trabajo. Las baterías NiCd contienen metales tóxicos y
no es ambientalmente amistosa. Podemos resumir algunas
ventajas y limitaciones de las baterías NiCd:
| Ventajas |
* Acepta fácilmente Carga Rápida y Carga
Lenta. * Con apropiado mantenimiento, la batería
puede llegar a 1000 Ciclos de Carga. *
Proporcionan buena eficiencia y se pueden cargar
a bajas temperaturas. * Larga vida en
cualquier método de carga. * De fácil
transporte y almacenaje. * Baja temperatura
de trabajo. * Son las mas económicas. *
Disponibles en muchos
tamaños. |
| Limitaciones |
* Relativamente de baja densidad de
energía comparada con las otras baterías *
Por el efecto memoria, estas tienen que ser
periódicamente reciclada. * Contiene
Materiales Tóxicos, algunos países tienen
limitación para su uso. * Moderado consumo de
su propia energía en el almacenaje. *
Necesita ser recargada después del
almacenaje. | |
Las
baterías Nickel-Metal Hydride contiene
mayor densidad de energía comparadas con las NiCd pero
el ciclo de vida es mas reducido. Estas baterías no
contienen metales tóxicos. Las principales aplicaciones
son Teléfonos Celulares y Computadores
portátiles.
Las Baterías Lead Acid, son las
mas económicas, proporcionan mayor tiempo de energía,
pero son utilizadas donde el peso y volumen no son
importantes. Entre las principales aplicaciones tenemos,
Equipos para hospitales, carros eléctricos para carga,
Automóviles, Lámparas de emergencia y sistemas de
respaldo UPS.
Las
Baterías Lithium Ion son las utilizadas
donde se requiere alta densidad de energía y el peso es
de extremada importancia. Son las baterías mas costosas.
Sus principales aplicaciones esta en teléfonos Celulares
y Computadores portátiles.
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NiCd |
NiMH |
Lead Acid
|
Li-ion |
|
Densidad de Energía
(Wh/kg) |
45-80 |
60-120 |
30-50 |
110-160 |
|
Ciclos de
Vida |
1500 |
300-500 |
200-300 |
500-1000 |
|
Tiempo en carga
Rápida |
1 h |
2-4 h |
8-16 h |
2-4 h |
|
Tolerancia a la
sobrecarga |
Moderada |
Baja |
Alta |
Muy Baja |
|
Descarga de energía
por mes |
20% |
30% |
5% |
10% |
|
Voltaje de la
Celda |
1.25 |
1.25 |
2.0 |
3.6 |
|
Mantenimiento
requerido |
30-60 Días |
60-90 Días |
3-6 Meses |
No Requerido |
|
Costo por
Ciclo |
0.04 $ |
0.12 $ |
0.10 $ |
0.14 $ |
|
Comercial uso
desde |
1950 |
1990 |
1970 |
1991 | |
En el mundo del radio control nos hemos
encontrado que la mayoría de las personas tienen sus
propias versiones del efecto memoria en las baterías y
muchas de ellas resultan ser incorrectas, otras
versiones son exageradas y encaminadas en temas que no
están relacionados; sin embargo, las siguientes líneas
estarán destinadas a informarle todo lo relacionado al
efecto memoria, como se combate y como se previene. La
información fue obtenida de la empresa CADEX ELECTRONIX y
las fotografías de soporte fueron proporcionadas por
United States Army Electronics Command.
El
efecto memoria es un problema que afecta directamente a
las bateríasNickel Cadmiun ( NiCd ) en
mayor proporción. Cuando las baterías NiMH fueron
introducidas al mercado, estas fueron promocionadas como
las baterías libre de memoria, aunque esta información
no es cierta, las baterías NiMH padecen de memoria pero
en mucho menor cantidad que las baterías NiCd.
Las
baterías Nickel Cadmiun utilizan material activo
denominado Cadmium. Este material esta dividido en
pequeños cristales que tienen un longitud de 1 Micrón.
Esta pequeña medida en los cristales le da la
particularidad de que mayor cantidad de ellos tienen
contacto directo con el electrodo proporcionando así
mayor eficiencia o energía En la imagen izquierda se
puede observar el material en forma de cristales en
condiciones normales, es decir sin el efecto memoria
presente. Cuando el efecto memoria ocurre, estos
cristales aumentan considerablemente de tamaño entre 10
y 100 micrones implicando que menor cantidad de ellos
tendrán contacto directo con el electrodo precisamente
por su tamaño. Observe la imagen de la derecha en donde
se señala un cristal que apenas tiene 10 Micrón. Compare
usted mismo los cristales de ambas imágenes.
Cuando el efecto memoria ocurre ?. El efecto
memoria expresado por Duracell dice: El voltaje cae por
que solo una porción de los materiales activos de la
batería son descargados y recargados casi de igual forma
por un cierto tiempo, por ejemplo, si usted recarga una
batería de 1000 mAh y utiliza tan solo 200 mAh y este
proceso es repetido varias veces, el efecto memoria
aparecerá en su batería. Los materiales activos cambian
sus características físicas e incrementan su
resistencia. El efecto memoria tendrá un tamaño
dependiendo del usuario, por eso no existirá ninguna
regla general. Si usted tan solo utiliza un 10 % de la
batería cada vez que la regarga, tendrá un 90 % de
Memoria en su batería, observe la imagen "D". En el
mundo del Radio Control, específicamente en el
Helimodelismo y Aeromodelismo, el efecto memoria es un
factor importante, por que la batería es prácticamente
el corazón de su modelo. Una falla de la batería por el
efecto memoria, llegara a destruir totalmente su
modelo.
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COMO
PREVENIR EL EFECTO MEMORIA
El
efecto memoria puede ser combatido fácilmente con tan
solo descargar la batería hasta sus niveles Mínimos.
Para entender que es el nivel mínimo, primero debemos
entender que una batería esta conformado por varias
celdas. Una celda NiCd puede proporcionar un voltaje de
1.2 Voltios, el voltaje mínimo que puede llegar la celda
es de 1.0 Voltios. Cuando usted consume la energía de la
batería desde 1.2 voltios hasta 1.0 voltios, obtendrá un
99 % del total de la energía que puede proporcionar la
celda. En un paquete de batería conformado por 4 Celdas,
el voltaje nominal es de 4.8 Voltios y el voltaje mínimo
es de 4.0 voltios.
En
el caso de que usted descargue la celda hasta llegar a
0.2 voltios, automáticamente existirá una inversión de
polaridad que representa un corto circuito si la celda
esta conectada con otras, y usted beberá cambiar
automáticamente la celda o batería por que no podrá ser
corregida.
El
termino utilizado para descargar las baterías es
denominado CYCLE. Los equipos que tienen capacidad de
realizar esta tarea, tienen pre establecido descargar
las baterías hasta llegar a 1.0 Voltios para evitar
alcalzar los limites que invierten la polaridad en una
batería o celda.
Frecuentemente me encuentro con personas que me
hacen la típica pregunta de cuanto tiempo se requiere
para cargar una batería con determinado cargador ?. Para
la mayoría es suficiente conocer el tiempo que necesita
para cargarla, posteriormente si cambian el cargador
volverán hacer la pregunta para resolver el problema.
Tal vez esto se debe a los conceptos básicos mínimos
requeridos para entender la terminología no son
explicados con sencillez. Antes de continuar,
explicaremos esa terminología sin llegar a conceptos
complejos que no vienen al caso.
Las
baterías suele contener la información impresa de la
capacidad de corriente que pueden suministrar y el
voltaje. La capacidad de corriente la suele expresarse
de dos formas: La primera de un Numero seguido de la
palabra mAh, por ejemplo 1000
mAh. Y la segunda de un numero seguido de la
palabra Ah, por ejemplo 7.0
Ah. El termino "mAh" significa
mili-amperios hora, y el termino "Ah"
significa Amperios-Hora. Pero que
significa ambas terminologías ?. Si tenemos una batería
de 1000 mAh tan solo quiere decir que la batería tiene
capacidad de suministrar 1000 mili-Amperios constante
durante una hora, en otras palabras, si usted tiene una
batería de 1000 mAh completamente cargada y le conecta
un equipo que consume 1000 mA, este permanecerá
funcionando durante una hora. Si el equipo consume 500
mA, este permanecerá funcionando durante 2
horas.
La
equivalencia existente entre ambas terminologías es la
siguiente: 1000 mA ( mili-Amperios ) = 1 A ( Amperio ).
En la imagen siguiente tenemos un paquete de baterías de
1700 mAh = 1.7 Amps, esta batería bien cargada tendrá
capacidad de suministrar 1.7 Amps constantemente durante
una hora. El suministro de corriente no es un parámetro
exacto ya que las baterías en muy buenas condiciones
pueden llegar a suministrar mayor cantidad de corriente
de la que tiene señalado. Cuando las baterías comienzan
a degradarse perderán progresivamente la capacidad de
proporcionar corriente debido a la cantidad de cargas y
descargas a las que son sometidas. También el tiempo de
vida de una batería esta relacionada directamente con el
tipo de carga y la temperatura a la cual es
sometida.
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En el mercado podemos encontrar típicamente
baterías de la misma capacidad con la diferencia
de tener mayor tamaño físico. Algunas personas
piensa que por tener mayor tamaño tienen mayor
capacidad de suministrar corriente ( mA ), la cual
no es cierto. A medida de que transcurre el tiempo
hemos visto que las baterías son mas pequeñas y
mas livianas pudiéndole manejar mayor cantidad de
corriente. Cuanto mayor corriente pueda manejar la
batería, será mas costosa. Finalmente, no podíamos
dejar atrás cuales son las marcas mas reconocidas
por su calidad y durabilidad ya que existen muchas
empresas que fabrican baterías Nicd, entre las mas
reconocidas tenemos a SANYO y
PANASONIC. |
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Existe una gran variedad de cargadores y desde ya
podemos decirle que no todos los cargadores son iguales,
existe muchísima diferencia entre las diferentes marcas.
Algunos de ellos tan solo cargan las baterías y otros de
ellos pueden tener funciones complejas de análisis.
Ahora básicamente existen tres métodos de carga para las
baterías: Slow Charger ( Carga lenta ), Quick Charger (
Carga Media ) y Fast Charger ( Carga Rápida )
Carga Lenta ( Slow Charger ) -
También es conocida como " Overnight Charger " , el
tiempo promedio de carga es de 10 a 16 horas y
representa el método mas económico. Este tipo de carga
solamente es amplicable para las baterías
NiCd.
Esta regido por una formula muy sencilla : 0.1*C donde
la variable "C" representa la capacidad de corriente de
la celda y 0.1 representa un valor constante. Por
ejemplo: si tenemos un paquete de baterías de 1200 mA,
la formula para carga lenta nos queda así: 0.1x1200 =
120 mA. Este resultado nos expresa que el adaptador de
voltaje ( Cargador ) deberá tener 120 mA en su salida.
Ahora para conocer el tiempo que se requiere para cargar
este paquete de baterías, tan solo utilizamos la
siguiente formula: Capacidad de corriente de la
batería / salida en mA del cargador; el
resultado viene expresado en Horas; por ejemplo: 1200 /
120 = 10 Horas. Lo que quiere decir que un paquete de
baterías de 1200 mA si es cargado con un cargador de 120
mA tardara 10 Horas. Por otro lado si tenemos un
cargador de 50 mA el tiempo de carga para una batería de
1200 mA seria: 1200 / 50 = 24 Horas.
La
carga lenta típicamente no tiene un dispositivo que
detecta cuando la batería esta 100 % cargada, así que
usted deberá estar muy atento de no deja cargar la
batería tiempo extra por mas de 24 horas. Sobrecargas no
controladas y alta temperatura es un problema para las
baterías Nicd. Ambos son factores que destruyen
progresivamente las baterías
Quick Charger, este tipo de
carga es tres veces mas rápida que la carga lenta. En la
actualidad representa el método de carga mas
popularmente usado. El tiempo promedio de la carga
completa de un paquete de baterías es de 3 a 6 horas.
Este método de carga esta regido por la formula 0.3*C
donde la variable "C" representa la capacidad de
corriente de la celda y 0.3 representa un valor
constante. Por ejemplo: si tenemos un paquete de
baterías de 1200 mA, la formula para Quick charge nos
queda asi: 0.3x1200 = 360 mA. Este resultado nos expresa
que el adaptador de voltaje ( Cargador ) deberá tener
360 mA en su salida. Ahora para conocer el tiempo que se
requiere para cargar este paquete de baterías, tan solo
utilizamos la siguiente formula: Capacidad de
corriente de la batería / salida en mA del cargador;
el resultado viene expresado en Horas; por
ejemplo: 1200 / 360 = 3.33 Horas. Lo que quiere decir
que un paquete de baterías de 1200 mA si es cargado con
un cargador de 360 mA tardara 3 Horas con 33
minutos.
El
método de carga Quick Charger requiere obligatoriamente
un circuito de control que se desconecte cuando la
batería esta completamente cargada, la sobrecarga y las
temperaturas elevadas son factores que acortan el tiempo
de vida de las baterías Nicd.
Fast Charger, este método de
carga ofrece algunas ventajas con respecto a los dos
métodos anteriores, por supuesto, el principal es el
tiempo que necesita para cargar un paquete de baterías;
sin embargo representa el método mas costoso por que
requiere de circuitos de control sofisticados y mayor
fuente de poder para cargar la batería El método también
esta regido básicamente por la siguiente formula: 1 * C
donde la variable "C" representa la capacidad de
corriente de la celda y 1 representa un valor constante.
Por ejemplo: si tenemos un paquete de baterías de 1200
mA, la formula para Fast charge nos queda así: 1 x 1200
= 1200 mA. Este resultado nos expresa que el adaptador
de voltaje ( Cargador ) deberá tener 1200 mA en su
salida. Ahora para conocer el tiempo que se requiere
para cargar este paquete de baterías, tan solo
utilizamos la siguiente formula: Capacidad de
corriente de la batería / salida en mA del cargador;
el resultado viene expresado en Horas; por
ejemplo: 1200 / 1200 = 1 Hora.
Al
igual que el método anterior, este método de carga
requiere obligatoriamente de un circuito de control que
se desconecte cuando la batería esta completamente
cargada, la sobrecarga y las temperaturas elevadas son
factores que acortan el tiempo de vida de las baterías
Nicd.
Finalmente, cuando los métodos de carga Quick
charge y Fast Charge cargan completamente las baterías,
el circuito de control desconecta la carga para evitar
su destrucción sea por sobrecarga o por temperatura.
desde el momento que se desconecta la carga de las
baterías, estas comienzan a consumir su propia energía
lentamente. Para evitar esto, los equipos suelen activar
el método de carga denominado TRICKLE
que tan solo es una corriente de mantenimiento. La
corriente de mantenimiento Tricke representa tan solo el
10 % de la carga en proceso pero la carga no se realiza
en forma constanste, si no en forma pulsante; por
ejemplo el cargador de Baterías Alpha IV fabricado en
los Estados Unidos, cuando este pasa al estado de
TRICKLE, el pulso de carga es emitido 25 veces por
minuto que representa un aproximado de un pulso cada 3
segundos. |