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Baterías

En un artículo anterior comenté que parte de la culpa de que el aeromodelismo eléctrico esté tomando un importante auge lo tienen las baterías. Uno de los handicaps que han tenido los modelos eléctricos ha sido la corta duración de las baterías y por tanto la baja autonomía de los aviones asi como la poca potencia que entregaban a los motores y su elevado peso. En la actualidad existen baterías que son capaces de mover aviones de varios kilos y con autonomias similares a los motores de combustión, siendo su peso mucho menor. El precio, que es uno de los atributos que mas miramos, también ha disminuído mucho.

Básicamente tenemos en el mercado cuatro tipos de baterías que se utilizan en aeromodelismo: Ni-Cd o níquel cadmio; Ni-Mh o nïquel metal hidruro; Lipo o de polímero de lítio y Li-ion o de iones le lítio.

Las baterías de Ni-Cd utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de un compuesto de cadmio. El electrolito es de hidróxido de potasio. Esta configuración de materiales permite recargar la batería una vez está agotada, para su reutilización. Cada célula de NiCd puede proporcionar un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,5 y 2,3 Ah. Este tipo de baterías tienen dos inconvenientes: 1º si no se usan se descargan al poco tiempo y 2º padecen el llamado efecto memoria en el que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada), imposibilitando el uso de toda su energía.

Las baterias de Ni-Mh utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de una aleación de hidruro metálico. Cada célula de Ni-Mh puede proporcionar un voltaje de 1,2 V y una capacidad entre 0,8 y 2,3 Ah. No tienen efecto memoria y la descarga por no uso es mas limitada que las de Ni-Cd.

Las baterías Li-ion utilizan un ánodo de grafito y un cátodo de óxido de cobalto, trifilina (LiFePO4) u óxido de manganeso. Su desarrollo es más reciente, y permite llegar a densidades de carga mayor que las anteriores y no sufren el efecto memoria.

Por último las Li-po  son una variación de las baterías de iones de lítio. Sus características son muy similares, pero permiten una mayor densidad de energía, así como una tasa de descarga bastante superior. Estas baterías tienen un tamaño más reducido respecto a las de otros componentes.

Casi todos los aeromodelistas utilizan baterías Li-po, yo también, aunque hay que tener en cuenta que pueden ser peligrosas si se utilizan mal, pudiendo provocar una explosión y un incendio. Cuando me metí en este asunto pensaba que las baterías se cargaban con un cargador y punto (lo que hacemos con los mil cacharros que tenemos, teléfono móvil, cámara de fotos, de vídeo etc.) pero no. Las baterías lipos tienen su historia con la carga que os paso a contar, pero antes os explicaré algunos conceptos que son esenciales.

Los parámetros a considerar de una batería son los siguientes:

- La tensión medida en voltios por célula: 1,5 voltios para Ni-Cd y Ni-Mh,  4,2 voltios para las lipos y 3,7 voltios para las Li-ion. Estos valores son a plena carga. Cuando se ponen en serie las baterías se suman los voltajes, así una lipo de dos células en serie (se pone 2S) dará un voltaje a plena carga de 4.2 + 4,2 = 8,4 voltios

- La capacidad eléctrica que se mide por referencia a los tiempos de carga o de descarga en amperios hora (Ah) En las baterías se utiliza un múltiplo el miliamperio hora (mAh), de modo que 1 Ah = 1.000 mAh Este parámetro es muy importante y debemos fijarnos en él cuando compremos la batería pues cuanto mayor sea mas tiempo tardará en descargarse por el uso. El precio esta en relación directa con este parámetro cuantos más mAh, más caras son.

- La medida de la carga que puede suministar. Esta medida se indica con la letra C y está relacionada con la capacidada eléctrica. Por ejemplo, si tenemos una batería de 1.500 mAh de 20C esto nos indica que la carga que puede suministrar será de 1.500 x 20 = 30.000 mA y dividiendo entre 1.000 nos dará los amperios: 30.000 / 1.000 = 30 Amperios. Esta medida también está relacionada con el precio de modo que cuanto mayor sea la "ce" mayor precio tendrá la batería.

Bateria Lipo 

En la fotografía tenemos una batería Lipo en donde se pueden observar los parámetros que hemos comentado: se trata de una batería de de 1.000 mAh con configuración 2S1P es decir de dos células en serie y una en paralelo (en serie se suman los voltajes y en paralelo se suma la corriente) El voltaje es de 7,4 voltios que son 3,7 voltios por célula aunque a plena carga dará 4,2 + 4,2 = 8,4 voltios. Por último la carga que puede suministrar es de 20C es decir 20 veces su capacidad electrica: 20 X 1.000 mAh = 20.000 mAh/1.000 = 20 Amperios

En resumen: cuantos mas mAh y mas C tenga una batería mas potente será, mas peso tendrá y mas cara nos costará. Y para el Easy ¿que batería Lipo le iría bien?  Para empezar debe ser 2S es decir de dos células en serie ya que el motor es de 6 voltios y si ponemos una de tres células nos dará 3.7 x 3 = 11,1 voltios con un máximo de 4,2 X 3 = 12,6 voltios lo que supondria que si no queremos quemar el motor habria que llevarlo a medio gas o menos.

Yo he probado con una de 1.300 mAh y con otra de 1.000 mAh ambas 2S, la primera con un peso de 90 gramos y la segunda de 77 gramos. Las dos van bien. Con la primera sin abusar del acelerador se puede volar unos 20 minutos, con la segunda unos 15. Los tiempos son orientativos porque si no hace aire y hay térmicas con una de estas baterías podríamos volar mas de una hora. El precio: de 15 a 20 euros aproximadamente por batería.

La segunda cuestión importante es la carga de las baterías y para eso necesitamos un cargador. 

Cargador balanceador 

En este punto también podemos hacernos un lio al no saber el cargador a comprar. Para empezar comentaré que existen tres tipos:  los cargadores, los balanceadores y los cargadores-balanceadores. ¿Que es eso de balancear? pues cargar cada célula con el mismo voltaje. Esto es crítico para las baterias Li-po y Li-ion ya que una descompensación del voltaje de las células en una pocas décimas de voltio puede dañar la batería. Los cargadores no balancean, asi que lo mejor es comprar, si vais a utilizar Lipos, un cargador balanceador. Yo tengo el de la fotografía de arriba, me costó unos 80 euros y hasta la fecha va muy bien. En la foto de la batería podeis observar que salen dos conectores, uno rojo y otro blanco. El rojo es para cargar y el blanco para balancear las células. Se recomienda que cada 10 o 15 cargas se balancee la batería. Yo personalmente cada vez que cargo balanceo, no cuesta mas trabajo que el conectar el conector blanco al cargador. La mayoría de los cargadores pueden cargar a varias intensidades de corriente diferentes en tramos seleccionables que suelen ir de 0,1 en 0,1 amperios. En concreto el de arriba puede cargar con una intensidad entre 0,1 y 5 amperios.

Pero vayamos mas despacio. Si mi batería es como la de arriba, Lipo de 1.000 mAh, debería cargarla como máximo a 1C, es decir a 1 x 1.000 mA o 1 amperio, si fuese por ejemplo de 2.500 mAh, también debería cargarla a 1C, pero en este caso su valor en amperios sería: 1 x 2.500 = 2.500 mA = 2,5 amperios. ¿por qué? pues simplemente porque de hacerlo a mayor amperaje podría dañarla y lo que es peor, provocar una explosión y un posterior incendio, ¿quereis que se os queme la casa? Cuidado con esto. Si cargamos por debajo de 1C no pasaría nada solo que la batería tardaría mas tiempo en cargar, de hecho, algunos fabricantes recomiendan cargar un 10% o un 15% menos del valor C de carga.

Las baterías Lipo se cargan como máximo a 1C, salvo que el fabricante especifique un rango superior, también las Ni-Cd y las Ni-Mh. Las de Li-ion pueden cargarse a valores de C superiores algunas a 2C, 3C o incluso mas. En cualquier caso leer bien las especificaciones del fabricante. Para las baterías chinas que no suelen llevar instrucciones cargar siempre a 1C para no pillarnos los dedos.

No sirve cualquier cargador para cargar baterías de lipo o li-ion, pues éstas necesitan ser cargadas siguiendo un protocolo específico, asi que ya sabeis, habrá que hacer gastarse algún dinerillo y comprar uno adecuado. Además estos cargadores permiten cargar las baterías para almacenarlas durante un tiempo si no las vamos a utilizar y también permite decargarlas hasta un voltaje determinado (para luego volverlas a cargar, especialmente útli en las baterías con efecto memoria para recuperarlas). Todo ello se hace por medio de menús de una forma muy sencilla en aquellos cargadores que disponen de pantalla. 

La mayoría de los cargadores no disponen de fuente de alimentación propia y necesitan corriente contínua en un rango entre 12 a 15 o 18 voltios, en teoría se supone que los utilizaremos en el campo con la batería del coche como fuente. Si quieres cargar en casa deberás buscar una. Necesitas al menos 5 amperios de salida, asi que la del teléfono móvil no te valdrá. Hay gente que utiliza la fuente de alimentación de un ordenador personal viejo. Yo utiizo una de un portátil que ya no uso y va estupenda.

Hablemos de una  cosa importante: la seguridad. En varios párrafos del artículo he hablado de que las baterías lipo podrían si se usan mal provocar una explosión y un posterior incendio, ya se que me puedo vover empalagoso con tanta insistencia. Quiero que veais en el vídeo que inserto lo que le ocurre a una lipo cuando se carga muy por encima de su corriente máxima admitida. Los muy cafres le meten la batería del coche directamente. Un auténtico soplete con llamas de un metro.

 

Consejos al respecto: seguir siempre las especificaciones del fabricante, en caso de pérdida de líquido de alguna celda, calentamiento excesivo en la carga o descarga o abultamiento, desecharla de forma inmediata. Para ello comprar una bolsa ignífuga para almacenarla y llevarla a algún ecoparque o similar. La bolsa ignífuga evita las llamas, podeis ver el siguiente vídeo:

Para terminar os comento el asunto de las descargas de las baterías lipos. Una lipo no puede ser descargada a menos de 3 voltios por célula o elemento. La descarga a un valor inferior supondrá la destrucción de la batería (no explota Smile, solo deja de funcionar) Esto le ha ocasionado a mas de un aeromodelista experto algún disgusto, pero no debería de ser ningún problema para un aeromodelista novel, aunque parezca paradójico, en este punto, la inexperiencia está a favor del inexperto. Si vais a utilizar modelos eléctricos, los variadores modernos cortan la corriente al motor cuando la batería llega a ese umbral, con lo que no permite que se agote y por tanto que quede inutilizada. Los antiguos variadores no, de ahí el disgusto de los que ya llevan tiempo en el hobby al comprobar que a la primera de cambio una cara batería hay que tirarla.

Hay cositas (circuitos electrónicos) que dan un aviso acústico o luminoso cuando se llega al umbral de voltaje, y otros circuitos que sirven para cortar la corriente y que son recomendables en modelos con variadores antiguos o en modelos que solo utilizan la batería para alimentar el receptor, como es el caso de los modelos con motor de explosión. 

 

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