Su gran inconveniente: que nunca se aprovechan al límite de su capacidad útil, pues, ante el temor de quedarnos sin energía las cambiamos antes de su agotamiento por un lote de baterías nuevas. En un coche de radiocontrol, quedarse sin energía no representa un gran inconveniente, pero piénsese en un barco navegando en mar abierto o en un lago un día gélido de invierno o lo que es peor, en un avión. El resultado puede ser catastrófico.
Otro de sus grandes inconvenientes, en lo que a modelismo funional se refiere, es que poseen una gran resistencia interna, con lo cual ante una demanda grande de energía no responden como cabría esperar. ¿Qué es la resistencia interna? se preguntará alguno. Vamos a poner un ejemplo muy simple, simplón si se quiere, pero fácilmente asimilable: Supongamos dos recipientes llenos de agua con una capacidad de un litro, una botella y una jarra. Si las ponemos boca abajo, toda el agua contenida en la botella, que ha de pasar por un pequeño agujero, tardará en salir, digamos, 10 segundos, mientras que el agua contenida en la jarra saldrá práticamente de golpe y tardará en salir, digamos 1 segundo. A esa propiedad de poder dar toda la energía demandada en una fracción de tiempo la llamamos resistencia interna baja o muy baja. Mientras que si de la energía demandada, la batería sólo puede proporcionar una parte pequeña, decimos que ese elemento tiene una resistencia interna grande o muy grande.
Una pequeña aclaración: Cuando hablamos de pilas nos referimos a cada uno de los elementos, individualmente, capaces de proporcionar energía, mientras que cuando utilizamos el término batería nos referimos a dos o más pilas conectadas en serie, paralelo o serie-paralelo que todos ellos se comportan como un solo elemento capaz de generar energía. En un caso sumando sus corrientes, en otro sus tensiones y en el otro una combinación de ambos parámetros según el objetivo perseguido.
Al cabo de cierto tiempo salieron las recargables de níquel-cadmio (Ni-Cd), pilas con muchos inconvenientes, altamente contaminantes por su contenido en cadmio, poca capacidad, efecto memoria, etc., con una tensión de tan sólo de 1,2V, pero con una resistencia interna muy baja, por lo tanto capaz de alimentar al mismo tiempo y a plena potencia cuantos elementos se pusieran en funcionamiento, siempre, claro está que no se sobrepase la capacidad de la batería. No podemos pedirle a la jarra de un litro que nos proporcione litro y medio.
Los primeros cargadores eran muy sencillos, pues no tenían control del nivel de carga ni, lógicamente, interrupción de la carga al llegar a su punto óptimo. Por tanto cargábamos nuestras baterías con la regla de las catorce horas, 10 horas para la carga efectiva al 10% por hora de la capacidad de la batería o pila si se trataba de un solo elemento y 4 horas por la pérdida de eficacia en forma de calor, resistencias parásitas y otras.
Así que después de un día de radiocontrol, volvíamos al taller, limpieza concienzuda, revisión ocular, arreglo si había algún desperfecto y cuando estaba todo revisado y sólo entonces carga de la batería. Anotación de la hora del comienzo y sumando 14 horas hallábamos la hora de la desconexión. Generalmente esta operación se hacía coincidir con el período nocturno. A la mañana siguiente teníamos nuestras baterías al 100% listas para otra jornada de navegación, vuelo o la especialidad preferida de cada uno.
Por descontado que la llegada de las pilas recargables representó un gran avance y sobre todo una comodidad en cuanto al control del estado de las baterías. Realmente se empezaron a usar "Baterías" cuando aparecieron las recargables, pues hasta entonces se utilizaban las pilas sueltas, pues no tenía sentido hacer un pack, si a muy corto plazo su destino era la basura. Por desgracia aún no había una conciencia ecológica desarrollada y ante la imposibilidad de un mejor destino para las pilas agotadas el único recurso era la basura ordinaria. Afortunadamente hace ya un cierto tiempo esta situación, como todos sabemos, ha cambiado con los contenedores ex-profeso y su recogida periódica.
Si nos fijamos en la carátula del cargador indica "Empfänger" (Receptor en alemán) y nos dice que da una carga de 50mAh. a 4,8V, es decir 10% de una batería normal de la época de 500 mAh. y 4 elementos (4x1,2=4,8V). A continuación nos indica "Sender" (Emisor en alemán) y nos dice que facilita una carga de 50mAh. con un margen de va desde 7,2 a 8,4V, lo que corresponde a una batería de 6 0 7 elementos, era una forma de compensar la reducción del voltaje de alimentación al pasar de baterías no recargables (6x1.5=9V) a baterías recargables (6x1,2=7,2V).
La tecnología era reducida a su mínima expresión: Efectivamente, un transformador electromagnético, con salida intermedia, un par de diodos para convertir la alterna en continua, dos resistencias para limitar la salida de corriente y un par de leds. No había más y que conste que era de lo mejorcito del mercado tal como correspondía a una primerísima marca europea antes del boom japonés.
Además, después del uso de las baterías debíamos descargarlas hasta que su tensión llegase a 1 voltio por celda, es decir, una batería compuesta por cuatro pilas conectadas en serie, lo que nos daría entre bornes (1.2x4=4.8V) la debíamos descargar hasta que la lectura del polímetro llegase a 4 voltios, no se podía sobrepasar este límite so pena de inutilizar la batería. Como los cargadores de la época no tenían esta función, un truco muy socorrido era conectar entre sus bornes una bombilla de coche, también valía una resistencia, o un motor como carga o elemento consumidor y tomar la tensión con un polímetro a cortos intervalos para desconectar el elemento consumidor justo en el momento en que alcanzase el valor citado, con ello conseguíamos eliminar el efecto memoria, si no al 100%, sí en un porcentaje bastante elevado.
Para describir el efecto memoria tomo el ejemplo de mi buen amigo Argimiro Palacios, Argi para los amigos. Dice el bueno de Argi:
Muchos fabricantes en las especificaciones técnicas de sus pilas recargables dicen que la máxima eficacia de sus pilas se consigue después de haberlas utilizado 10 veces, es decir que hayan pasado por 10 procesos de carga y descarga. Esto lo podemos conseguir a la décima salida en la que habremos descargado y después cargado 10 veces nuestra batería. Vamos a suponer que solo podemos hacer radiocontrol el fin de semana, sábado y domingo, es decir, en una semana habremos hecho dos ciclos de descarga y dos de carga. Si dividimos 10 entre 2 necesitaremos 5 semanas para que la batería esté en "plena forma". Si nuestro cargador tiene la función "Ciclo de descarga y carga", podemos programar un ciclo de 10 operaciones, con lo cual nuestras baterías estarán al 100% ya, en la primera salida.
Años más tarde empezaron a hacerse populares las pilas de níquel-metal hidruro (Ni-Mh), no tan contaminantes y con un efecto memoria menor, al mismo tiempo que iba aumentando la capacidad de almacenamiento, pues una pila tipo AA de 14.5 mm. de diámetro por 50.5 mm. de largo, también conocidas por 14500 se puede obtener con una capacidad de 2.400 e incluso hasta 2.700 mAh., según la publicidad, la realidad puede ser algo diferente, a menor, claro, pero en fabricantes de reconocido prestigio sus datos se pueden tomar como muy fiables.
Un problema que nos encontrábamos en aquella época, muy a menudo desapercibido y especialmente en transmisores de bajo precio era que estaban diseñados para pilas desechables cuya tensión nominal es de 1.5V por celda con lo cual la alimentación debía tener una tensión entre 13 y 9 voltios (8x1.5=12.0V) si cambiábamos a baterías de Ni-Cd, automáticamente la tensión descendía a (8x1.2=9.6V) haciendo que el transmisor tuviese un menor alcance, un mayor consumo y en algunos modelos sonase la alarma de "Bat Low" batería baja.
Vamos a ahorrarnos la descripción de la evolución de las pilas y los cargadores inteligentes, que alguna cosa diremos de ellos más tarde y pasamos directamente a las pilas (lipo) o polímero de litio, hay varios tipos, cada uno con diferentes modelos, pero en general, con algunas peculiaridades, lo que se dice de un tipo es aplicable a otro. A continuación vemos en una tabla los tipos y sus características.
| PARÁMETROS ESTÁNDAR DE BATERÍA |
| Li-Po | Li-On | Li-Fe | Li-Hv | Ni-Cd | Ni-Mh | Pb | |
| Tensión nominal | 3,70V. celda | 3,60V. celda | 3,30V. celda | 3,70V. celda | 1,20V. celda | 1,20V. celda | 2,00V. celda |
| Tensión máxima | 4,20V. celda | 4,10V. celda | 3,60V. celda | 4,35V. celda | 1,50V. celda | 1,50V. celda | 2,46V. celda |
| Tensión de almacenamiento | 3,80V. celda | 3,70V. celda | 3,30V. celda | 3,85V. celda | No valuable | No valuable | No valuable |
| Carga rápida permitida | ≤ 1C | ≤ 1C | ≤ 4C | ≤ 1C | 1C - 2C | 1C - 2C | ≤ 0,4C |
| Tensión de descarga | 3,00-3,3V. celda | 2,90-3,20V. celda | 2,60-2,90V. celda | 3,10-3,40V. celda | 0,10-1,10V. celda | 0,10-1,10V. celda | 1,80V. celda |
Los títulos de las filas se entienden perfectamente sin necesidad de explicación alguna, pero, hay uno que tal vez si necesita una pequeña aclaración y es el titulado "Carga rápida permitida". Normalmente las baterías se cargan al 10% de su capacidad, quiere decir que una batería de 2.000mAh. la cargaremos con una corriente de 200mAh., pero hay algunas baterías que soportan lo que se conoce como carga rápida, por tanto no hay que esperar 10 horas a que su carga se haya completado. 1C quiere decir que la carga rápida permitida, para ese tipo de batería se sitúa en una vez su capacidad, así la batería del ejemplo la podríamos cargar con una corriente de 2.000mAh. Esto se utiliza mucho en automodelismo RC de competición, pues cuando se está corriendo con una batería, se puede estar cargando otra, utilizando la batería del coche, el grande, el de verdad y tenerla preparada para la siguiente manga.
La gran diferencia con las baterías utilizando pilas de litio, y las que podamos construir con pilas de Ni-Mh, desechamos las de Ni-Cd por estar totalmente obsoletas, estriba en lo que se denomina el "Balance". Mientras que una batería de Ni-Mh, funciona perfectamente si el voltaje de sus celdas es ligeramente diferente, en una batería de litio todas las pilas han de tener, necesariamente, la misma tensión y para ello hemos de utilizar un cargador especial con la función "Balance". Ahora explicaremos de que se trata. En la literatura referente a las baterías de litio encontraremos muy a menudo la expresión "2S", "3S" etc., esto significa que una batería "4S", por ejemplo, está compuesta por 4 pilas montadas en serie, todas han de ser del mismo tipo, incluso del mismo fabricante y si es posible de la misma serie de fabricación. Así nos aseguramos que todos sus parámetro son iguales.
Una batería de tres elementos nos puede dar (3,7x3=11,1V) de voltaje nominal y si la cargamos al límite de su carga admisible obtendremos una tensión de (4,2x3=12,6V). Pero el problema viene cuando las tensiones de cada elemento no son iguales, pues pueden haber múltiples combinaciones de 3 tensiones que cumplan con los niveles admisibles de carga máxima. Por ejemplo: La suma de las tensiones parciales de una batería determinada puede ser 12,6V, pero otra batería de 3 elementos también puede dar 12,6V, esto no nos permite asegurar que ambas baterías son exactamente iguales.
Sigamos con el ejemplo: El primer paquete está compuesto por 3 pilas cuyas tensiones son (4,2+4,2+4,2=12,6V) esta batería está perfectamente balanceada y es apta para su uso. El segundo paquete puede estar compuesto, igualmente por 3 pilas, cuyas tensiones -por supuesto exagero los valores para hacer más evidente donde está el problema- son (4,2+2,7+5.7=12,6V) esta batería no es conveniente usarla ni intentar cargarla, podría sufrir un fuerte calentamiento, incendiarse e incluso explotar.
Tomemos un ejemplo real: Las tensiones, por separado de tres pilas son, 4,05; 4,12 y 3,45 = 11,62V, pero a tenor de las tensiones parciales vemos que está bastante desbalanceada. Las tensiones, por separado, de otra batería son, 3,82; 3,82 y 3,82 = 11,47V y podemos observar como está perfectamente balanceada. El cargador actuará de la siguiente forma. En el segundo caso comprobará las tensiones individuales de cada pila y dará carga hasta alcanzar que cada una llegue a 4,2 V. que es la tensión admisible de máxima carga. En el primer caso tomará igualmente las tensiones individuales de cada pila y dará carga al primer elemento de (4,20-4,05=0,15V), es decir hasta alcanzar los 4,2 V., al segundo elemento le proporcionará una carga de (4,20-4,12=0,08V) igualmente hasta alcanzar los 4,2 V. y el tercer elemento recibirá una carga de (4,20-3,45=0,75V) que también alcanzará los 4,2V. de carga máxima admisible, con lo cual tendremos completamente cargada y lo que es más importante perfectamente balanceada la batería.
Pero si intentásemos cargar la batería (4,2+2,7+5.7=12,6V), el cargador nos emitiría los siguientes mensajes de error.
| WARNING AND ERROR MESSAGE (Inglés) |
| Cell error low voltage | Voltage of one cell in the battery pack is too low |
| Cell error high voltage | Voltage of one cell in the battery pack is too high |
| Cell error voltage invalid | Voltage of one cell in the battery pack is invalid |
| MENSAJE DE ADVERTENCIA Y ERROR (Español) |
| Error de celda bajo voltaje | El voltaje de una celda en la batería es demasiado bajo |
| Error de celda alto voltaje | El voltaje de una celda en la batería es demasiado alto |
| Voltaje de error de celda no válido | El voltaje de una celda en la batería no es válido |
Pero aquí surge una pregunta. ¿Cómo sabe el cargador la tensión parcial de cada pila y la carga que debe dar para alcanzar la tensión admisible de carga máxima? Eso lo veremos en el próximo capítulo.
Saludos y como de costumbre a vuestra disposición.
| Baterías Lipo (2) |
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