Conceptos de electrónica

Baterias Ni-Cd

1. Ventajas y desventajas:

Las baterías de Nicad presentan una serie de ventajas frente a las normales:

• Pueden recargarse
• Son mucho más robustas en construcción y por tanto menos propensas que las pilas normales a perder el electrolito.
• Tienen una resistencia interna extremadamente baja
• Mantienen l tensión prácticamente constante durante casi el 90% del ciclo de descarga.

Las dos últimas características son importantes. La baja impedancia interna permite asociar varios elementos en serie; Mantener la tensión constante facilita su uso en cámaras de video.

Los inconvenientes de las Nicad son:

• Su tensión es 1,2V frente a 1,5V de las pilas normales. Esto supone un 20% menos de tensión
• Debido a su bajísima impedancia interna no se pueden cargar a tensión constante ya que se generarían corrientes muy elevadas q producen el calentamiento de la nicad y su destrucción.

Construcción interna:

La batería está formada por unos electrodos de hidróxido de níquel y de hidróxido de cadmio separados entre si por una lámina porosa. El electrolito es hidróxido de potasio. La reacción química es:

Cd + 2Ni OH + 2H 2 O <==> Cd(OH) 2 + 2Ni(OH) 2

Carga Descarga

2. Capacidad de una batería:

Se mide en A*h o mA*h. Se representa con la letra C. Una batería que tiene por ejemplo C=500 quiere decir que puede suministrar una corriente de 500 mA durante una hora (250 mA durante 2 horas, 125 mA durante 4 horas... etc.)

El término C se utiliza también para definir la corriente de carga. Una corriente de 1C significa que la batería se cargará con la misma corriente que puede suministrar durante una hora.

En el ejemplo anterior 1C = 500 mA

Normalmente las baterías se cargan a 0,1C durante 14 horas.

3. Ciclo de carga:

En principio sería suficiente cargar la batería a 0,1C durante 12 horas, pero en el momento inicial de la carga, la batería no almacena la energía que se le suministra. La energía inicial se utiliza para reconstruir los electrodos y producir gas.

Si se excede el tiempo de carga la batería aguanta la sobrecarga (a 0,1C). Si se intenta cargar una batería parcialmente llena llega un momento en el que la batería deja de almacenar carga y convierte toda la energía en calor.

La temperatura ambiente mínima para realizar la carga oscila entre 0º y 10ºC, la máxima entre 40º y 60ºC. Los fabricantes aconsejan siempre realizar la carga entre 20º y 25ºC. A temperaturas inferiores la carga de la batería se reduce y, por tanto, hay que reducir la corriente de carga. A temperaturas superiores la capacidad se reduce aun más.

Es posible cargar la nicad a corrientes inferiores a 0,1C pero entonces desconocemos cual será su tiempo de carga ya que la variación no es proporcional. El mayor inconveniente es que cargar una nicad a corrientes inferiores a 0,1C reduce su capacidad efectiva, esto se denomina "efecto memoria" y consiste en que «La nicad se da cuenta de que esta siendo cargada a una corriente inferior y dice:"¡ah! luego mi capacidad es inferior" y ajusta su capacidad a ese valor». Como la batería no queda totalmente llena, al intentar cargarla de nuevo reduce aun mas su capacidad, después de unos ciclos de carga no completa una nicad puede quedar inservible.

Por tanto, nunca se debe cargar una nicad parcialmente o cargarla estando parcialmente cargada ya que el "efecto memoria" se desencadena.

Mantener una Nicad cargada:

Si se quiere mantener una nicad siempre en su carga máxima y se descarga "completamente" con regularidad es posible dejarla en carga continua a una corriente inferior a 0,1C. En cambio, si la batería va a descargarse solo muy rara vez se recomienda que una vez cargada se reduzca la corriente de carga a un valor muy pequeño denominado "corriente de goteo"

Carga rápida:

Todas las nicad admiten la carga rápida, es decir, a corrientes superiores a 0,1C pero deben seguirse las precauciones indicadas por el fabricante. En general, se pueden cargar Nicads a un ritmo entre 2 y 5 veces mas rápido que el normal siempre y cuando la temperatura sea mayor que 20ºC e inferior a 45ºC. La carga rápida debe hacerse con un temporizador y un sensor de temperatura que detengan la carga rápida de forma automática o la reduzcan a valores seguros.

4. Almacenamiento y mantenimiento de la carga:

Las nicad se pueden almacenar casi indefinidamente en cualquier estado de carga a una temperatura entre - 40ºC y +50ºC. Las baterías parcial o totalmente cargadas pierden gradualmente su carga. Esta descarga es mayor cuanto mayor es la temperatura.

A causa del efecto de las diferentes temperaturas y periodos de almacenamiento no es posible conocer el estado de una nicad cuando se compra. Por ello es recomendable cargar las nicad antes de utilizarlas la primera vez.

5. Precauciones para asegurar una larga vida útil:

Una nicad tratada con cariño puede recargarse hasta 1000 veces. Según aumentan el número de cargas, aunque sea con todo cuidado la nicad disminuye su capacidad. Una Nicad ha dejado de ser útil cuando su capacidad baja al 70% de la nominal.

Precauciones para asegurar una larga vida útil:

• No soldar directamente sobre los terminales de la nicad a no ser que tenga terminales de soldadura incorporados. En caso de tenerlos es recomendable pinzar con unos alicates dicho terminal para evitar que el calor de la soldadura llegue a la nicad.
• Evitar las bajas temperaturas durante el proceso de carga.
• no cortocircuitarlas y evitar pedir corrientes muy elevadas.
• No descargar completamente una nicad, una batería totalmente descargada no puede volver a cargarse.
• No dejar en sobrecarga una nicad cargándose a una corriente superior a 0,1C.
• Cargar las baterías nuevas antes de usarlas.

Baterías de NiCd y NiMH

Las baterías recargables contienen el "combustible" del que se alimenta un modelo eléctrico. Entender y saber mantener las baterías de Níquel-Cadmio (NiCd) y Níquel-Hidruro Metálico (NiMH) es fundamental para el aficionado al vuelo eléctrico. La información que se describe  aquí procede de diferentes fuentes, desde la contenida en las tablas de características de los fabricantes, o en artículos diversos, hasta la experiencia de otros y la propia.  Una batería se compone de un conjunto de elementos individuales (o celdas) conectados en serie, cada uno de los cuales tiene un voltaje nominal, en estado cargado, de 1.2 V. En el mercado se comercializan elementos con capacidades entre 50 mAh y 3300 mAh. Una batería de 1000 mAh es capaz de  entregar una corriente de 1000 mA (1A) durante una hora, ó 10 A durante 1/10 de hora, etc. 

En el vuelo eléctrico hay que considerar tres parámetros fundamentales al escoger los elementos de una batería: capacidad, peso y resistencia interna. La capacidad va, lógicamente, ligada al peso del elemento, aunque el avance tecnológico ha permitido incrementar sustancialmente su relación capacidad/peso en los últimos años. En esta Tabla se recogen las dimensiones y el peso de los elementos NiCd y NiMH existentes en el mercado, de la firma Sanyo. Este fabricante ofrece  elementos NiCd y NiMH de gran robustez y fiabilidad, que recomendamos aquí.

Tres elementos de Sanyo, de 1300 (NiCd), 1700 (NiMH) y 2000 (NiCd) mAh, de 34, 26 y 57 g de peso, respectivamente. Las lengüetas de éste último son útiles en la interconexión de elementos, en línea o zigzag.

La siguiente Tabla ilustra la resistencia interna de los elementos de NiCd más utilizados en aeromodelismo. En general, las baterías de NiCd tienen una resistencia interna muy inferior a la de las pilas no recargables, de tipo alcalino: como referencia, una pila alcalina de tamaño AA tiene una resistencia de 0.15 ohmios (150 mOhms).

Tipo	Res. Int.  (mOhms)	Tipo	Res. Int.  (mOhms)	Tipo	Res. Int.  (mOhms)
N-50AA	55	KR-1200AUL	12	N-500AR	9
N-110AA	30	KR-1300SC	6	N-800AR	6
N-270AA	15	KR-1400AE	10	N-1250SCRL	4.5
KR-600AE	8.5	KR-1700AE	7	N-1700SCR	4
N-600AA	12	KR-1800SCE	6.5	RC-2000	4
KR-800AAE	12			RC-2400	4

Las baterías recargables son capaces de liberar una corriente muy elevada, pues la corriente máxima está limitada por su resistencia interna. Las baterías de NiMH, de mayor capacidad que las de NiCd (un 70% más)  tienen en cambio una resistencia interna algo superior a las de NiCd. Aquí se recogen las características de algunas baterías muy empleadas, en forma de gráfico de voltaje por elemento frente a capacidad de descarga.

Corriente máxima de descarga de los elementos NiCd en función de su resistencia interna

Resistencia interna por elemento (mOhms)	Corriente máxima de descarga (A)
4	70
5 a 9	30
10 a 12	menos de 25
12 a 17	menos de 15

En una batería de elementos en serie, la resistencia interna por elemento se multiplica por el número de estos. Cuando se cierra el circuito eléctrico a través del motor, la resistencia de la batería produce una caída de tensión debido a su resistencia interna: el voltaje suministrado es inferior al que se mide en circuito abierto. Esto significa que parte de la energía de la batería se consume y disipa en el interior de la batería en forma de calor. Una batería de 7 elementos recién cargada suministra, en vacío, un voltaje de casi 10 V; cuando se cierra el circuito a través de una carga (motor) con una corriente de, digamos, 25 A, el voltaje por elemento cae a 1 V, dando un total de 7 V para la batería. Los restantes 3V x 25 A= 75 w se disipan ¡en forma de calor!

EJEMPLO PRACTICO: A la hora de seleccionar los elementos a utilizar para alimentar un cierto motor eléctrico, es preciso considerar su resistencia interna como factor tan importante como la capacidad o el peso. Imaginemos que deseamos diseñar un modelo con una motorización que consume 20 A. Escoger unos elementos con una capacidad de 1700 mAh es adecuado, pues permitiría vuelos de  1.7/20 =  0.085 horas = 5 minutos a plena potencia (en la práctica, reduciendo la potencia una vez el avión en el aire y con una gestión inteligente del control de "gases" se puede incrementar este tiempo a 8-12 minutos) . Para esta capacidad,  es tentador plantearse utilizar los elementos de NiMH Twicell de Sanyo, de tamaño AA y buena relación capacidad/peso (peso por elemento= 26 g; ver Foto arriba). Sin embargo, su  resistencia interna es grande, de 18 mOhm, lo que en la práctica no permite utilizar estas baterías en aplicaciones que consuman más de 12-14 A. Su utilización con el motor mencionado  conduciría a un sobrecalentamiento rápido, una caída de tensión importante (con un voltaje útil inferior a 1V por elemento) y una infrautilización del motor, cuya corriente máxima estaría limitada por la resistencia interna de la batería, y no pasaría de los 12-14 A mencionados.

Como alternativa, Sanyo ofrece los elementos tradicionales RC-1700 (peso= 55 g) o, mejor aún, los nuevos elementos CP1700 SCR (peso= 44 g) ó RC 4/5 SC (44 g), con una resistencia interna de 4 mOhm que permite alcanzar sobradamente la corriente máxima deseada. Evidentemente, el peso de la batería es muy superior (casi el doble), pero las prestaciones del motor serán excelentes y compensarán con creces este aumento de peso. Como regla general, se consiguen prestaciones más brillantes con celdas de baja resistencia interna, pese al incremento de peso que involucran.

Por último, deseo indicar que las baterías NiMH Sanyo Twicell son excelentes (por robustez y fiabilidad) en aplicaciones que requieran corrientes inferiores a 10-12 A: son perfectas en motorizaciones con Speed 400/Speed 480, alimentados con packs de 7-8 unidades en aeromodelos de hasta 800 g. 

Construcción de baterías a partir de elementos sueltos

La adquisición de elementos sueltos de NiCd ó NiMH es considerablemente más económica que la compra de "packs" o baterías ya hechas (puede ser la mitad del precio). Además, muchas compañías comercializan "packs" sellados sin garantía de estar compuestos de elementos originales Sanyo, quizá a precios inferiores pero con prestaciones decepcionantes. 

      

Elementos en línea                                           Elementos en zig-zag

La soldadura de los elementos, en serie (el positivo de una celda con el negativo de la siguiente), es sencilla y se puede hacer de dos formas: con los elementos en línea, o en zigzag. Las fotos superiores muestran un ejemplo de cada caso. Si las celdas vienen provistas de lengüetas metálicas, la soldadura en línea es sencilla, plegando las lengüetas sobre sí mismas. Si las celdas vienen desnudas, se aconseja lijar superficialmente ambos polos y estañarlos previamente, para asegurar luego una soldadura limpia. El modo de soldar en línea con celdas sin lengüeta se explica aquí.  La soldadura de cada dos elementos, en zig-zag, se puede hacer con cable de cobre rígido de 1mm de diámetro (utilizado en el cableado interno de las viviendas). Esto asegura buenos contactos eléctricos sin caídas de tensión aparentes para corrientes de hasta 30 A. Conviene estañar previamente los extremos del cable de cobre, para facilitar la soldadura.

Tras soldar los elementos se efectúa la conexión de los cables de alimentación, del grosor adecuado (al menos 1 mm de diámetro de hilo). Para corrientes de hasta 25 A se pueden utilizar conectores Tamiya (Foto 1); con corrientes superiores se deben emplear conectores tipo banana, dorados, de 3 mm. Por último, se recomienda embutir la batería en una manga de plástico termo-retráctil, que se contraerá aplicando calor con un secador de pelo o plancha, dando una enorme resistencia mecánica al conjunto.

Carga y descarga de las baterías

El calor es el gran enemigo de los elementos de NiCd y aún más de las de NiMH. Si se carga una batería con una corriente elevada y una vez alcanzada la carga máxima se sigue suministrando corriente, ésta se disipará en el interior de la batería en forma de calor, pudiendo deteriorarla o incluso destruirla. Existen cargadores de baterías comerciales que detectan el momento de carga máxima, pues en ese punto se observa un pico en el voltaje (aumenta hasta un máximo y luego disminuye), interrumpiendo en ese momento el proceso de carga. Estos cargadores permiten un proceso de carga relativamente rápido, con corrientes de 2 a 3 C, para NiCd, y 1C para NiMH, donde C es la capacidad de la batería. Una batería de RC-2000 (capacidad 2Ah) se puede cargar a 3C= 6A, sin deterioro si el proceso de carga se interrumpe una vez alcanzada la máxima capacidad. Tras la carga rápida, se observa que las baterías están tibias.

       

Hay cargadores muy económicos (en la primera Foto, Ultramat 5 de Graupner), que conectados a la batería de un coche o a una fuente de alimentación de 12-14 V permiten cargar baterías de hasta 7 elementos, con corrientes que se auto-seleccionan hasta un máximo de 5 A, en baterías de baja resistencia interna (p. ej. RC-2400). Si se desea cargar baterías de mayor número de elementos, se ha de contar con  un cargador más sofisticado, que se puede conectar a la red o también a una batería de coche o fuente de alimentación de 12 V. Recomiendo el Intelli-Control de Simprop (segunda Foto), capaz de cargar baterías de NiCd, NiMH de hasta 25 elementos, con corrientes de hasta 5 A. Su relación calidad/precio es excelente. También permite ciclar baterías (cargas y descargas sucesivas), con lo que se regeneran y mantienen con prestaciones óptimas.

Memoria y ciclado de baterías

El llamado "efecto de memoria" en las baterías de NiCd (que no existe en las de NiMH) es aún motivo de controversia. Mientras que la experiencia de mucha gente asegura que la descarga parcial de una batería de NiCd, seguida de una carga y otra descarga parcial etc. va reduciendo poco a poco la capacidad de la batería, en otras fuentes se asegura que el efecto de memoria es ficticio, y sólo se da si la descarga parcial sucede en todas las ocasiones hasta el mismo punto, lo que es muy improbable que ocurra en la realidad. El supuesto efecto de memoria se puede suprimir mediante el ciclado de las baterías, descargándolas CASI por completo y volviéndolas a cargar en su totalidad varias veces.

Lo que está totalmente demostrado es que las baterías recién adquiridas son "perezosas" y no adquieren su máxima capacidad ni entregan su máxima corriente hasta que se las ha ciclado algunas veces. Este efecto también se observa en baterías que se han cargado con una corriente no muy elevada pero durante un largo tiempo (días o semanas): esto produce el crecimiento de cristales en el electrolito y reduce drásticamente la capacidad de carga, pero se puede solucionar ciclando las baterías algunas veces.

 Otra certeza es que NUNCA SE DEBE DESCARGAR COMPLETAMENTE una batería, bajo riesgo de producir la llamada "inversión de polaridad": una batería nunca está compuesta de n elementos exactamente iguales, en capacidad y prestaciones, por lo que, en una descarga total, inevitablemente se descargará antes el elemento más débil, y al seguir circulando corriente impulsada por los elementos más fuertes, se producirá la carga parcial del elemento débil con polaridad contraria. Esto es nefasto para la vida útil de ese elemento, pues en su interior se crean dendritas metálicas que pueden llegar a cortocircuitar los dos electrodos, destruyendo la celda.

En vuelo eléctrico, es sabio descargar una batería hasta el punto en que salta el BEC del regulador de velocidad, lo que implica que la batería aún conserva una cierta carga. Los cargadores de baterías capaces de ciclarlas nunca las descargan completamente. Un batería así descargada (conservando aún una pequeña fracción de su carga) se conserva por tiempo ilimitado, y tendrá una vida útil de cientos de ciclos de carga y descarga. Elementos particularmente robustos resultaron ser los N-1250 SCRL de Sanyo, hoy día superados en capacidad, para su tamaño, por los elementos 4/5 RC de 1600 mAh, pero cuya durabilidad aún está por demostrar en el tiempo.

Baterías de NiCd frente a NiMH

Como ventajas fundamentales, las baterías de NiMH tienen una mayor densidad de carga (capacidad/peso superior, aprox. 40%-70% más capacidad); no contienen Cd (tóxico) y aparentemente no tienen efectos de pérdida de capacidad por mal uso, o de formación de dendritas. Como inconvenientes, tienen una resistencia interna superior que limita su uso en aplicaciones de alta potencia. Es cierto que han aparecido nuevos tipos en el mercado (Sanyo RC 3000 HV, RC330 HV) que prácticamente igualan en capacidad de descarga a las celdas del mismo tamaño de NiCd, RC2400.  Otro inconveniente es que no admiten una carga tan rápida como las de NiCd, bajo riesgo de deteriorarlas. Es buena medida no cargarlas a regímenes  superiores a C: una celda RC3000 HV se podrá cargar sin problemas a 3 A. Aún más que en el caso de NiCd, los elementos de NiMH son sensible al calor: un sobrecalentamiento puede producir gases internos y sobrepresiones que dan lugar a escapes de electrolito y pérdidas de estanqueidad, reduciendo la vida útil de las celdas. El estado de carga total es también más difícil de detectar en las NiMH, por lo que se recomienda el uso de cargadores que especifiquen su aptitud para cargar baterías de NiMH, evitando así sobrecalentamientos indeseados.

Por último, es de justicia mencionar otras marcas de baterías recargables de NiMH que han puesto recientemente en el mercado elementos con características notables de baja resistencia interna, que traduce en corrientes elevadas. En particular me refiero a los elementos KAN 650 y 1050, que reemplazan con ventaja a las antiguas celdas Sanyo de N350 y N500AR, y con un peso similar duplican su capacidad en el ámbito de consumo de los 10 amperios (idóneos para motores de tipo 400 y 480). En segundo lugar, tengo que referirme a los elementos de Gold Peak GP3300, de formato sub-C, que son extraordinarios por su capacidad  (superan los 3500 mAh en regímenes de descarga inferiores a los 30 A) y por su bajísima resistencia interna, inferior incluso a la de los célebres RC2400 de NiCd. Las baterías GP3300 son muy a tener en cuenta en vuelo eléctrico. Sus características se pueden descargar aquí. Ojo, hay dos modelos en el mercado; los elementos de los que hablo tienen la referencia GP330SCHR, de color rojo con las siglas 3300 en verde.  

Baterías de Li-Po

La aparición de las baterías de Litio-Polímero ha revolucionado, de nuevo, el vuelo eléctrico. Estas baterías tienen una densidad de energía de entre 5 y 12 veces las de Ni-Cd ó Ni-MH, a igualdad de peso. En modelos eléctricos, esto ha supuesto un aumento en la duración de los vuelos de, típicamente 5-10 min con Ni-Cd o Ni-MH hasta entre 20 y 30 min con Li-Po. A igualdad de capacidad, las baterías de Li-Po son, típicamente, cuatro veces más ligeras que las de Ni-Cd de la misma capacidad.  

La gran desventaja de estas baterías es que requieren un trato mucho más delicado, bajo riesgo de deteriorarlas irreversiblemente o, incluso, llegar a producir su ignición o explosión. En general, precisan una carga mucho más lenta que las de NiCd, en general igual o inferior a 1C (donde C es su capacidad; una batería de 1000 mAh deberá cargarse, como mucho a 1 A, lo que implica períodos de carga de, típicamente, una hora). Además, la carga de las baterías de Li-Po no produce el pico de tensión característico de las de Ni-Cd o NiMH al alcanzar la máxima carga, por lo que se precisan  cargadores especiales para Li-Po; bajo ningún concepto se deberán cargar  con cargadores diseñados para Ni-Cd o Ni-MH. No sólo eso; nunca se deberán descargar tan profundamente como es posible hacerlo con las de Ni-Cd o Ni-MH, bajo riesgo de deteriorar su capacidad de carga irreversiblemente. Por ello, deberán usarse, en modelos eléctricos, controladores de velocidad especiales para Li-Po, que cortan la corriente por debajo de determinado voltaje crítico. Un último inconveniente es su precio, en general alrededor del doble de un pack de capacidad equivalente de Ni-MH, aunque el precio va bajando rápidamente con su rápida introducción en el mercado y la aparición de nuevas marcas de gran calidad.  

Un elemento de Li-Po tiene un voltaje nominal, cargado, de 3.7 V. Nunca se debe descargar una batería por debajo de 3.0 V por elemento; nunca se la debe cargar más allá de 4.3 V por elemento. Los elementos de Li-Po se pueden agrupar en serie (S), para aumentar el voltaje total, o en paralelo (P), para aumentar la capacidad total. El código 3S indica tres elementos conectados en serie (3x3.7= 11.1 V); el código 4S2P indica 2 grupos en paralelo de 4 elementos en serie   (4x3.7= 14.8 V con capacidad duplicada). Como referencia, un pack 2S equivale aproximadamente, en voltaje de salida, a uno de 7 elementos de NiMH; un pack 3S equivale aproximadamente a uno de 10 elementos de NiMH.

Existen cargadores de Li-Po muy sencillos en el mercado que son perfectamente recomendables. Por ejemplo, el de JP Li-Po DC-3 puede cargar de uno a 3 elementos en serie, con corrientes de carga de hasta 2 A, seleccionable con un conmutador, como se muestra en la foto. Por mi experiencia, este cargador respeta perfectamente la carga máxima admisible y, trabajando con un régimen de carga 1C, no he observado calentamiento alguno en los elementos Li-Po, lo que redunda en prolongar su tiempo de vida. 

Además de un cargador adecuado, es muy recomendable el uso de un balanceador de carga, que permite cargar o descargar cada celda independientemente. Esto es muy conveniente para evitar que, con el uso, en cargas y descargas sucesivas, alguno de los elementos se debilite, adquiera progresivamente menos carga y pueda llegar a destruirse arrastrado por los elementos más fuertes. Con el balanceador, como digo, cada elemento recibe la carga que necesita, de manera que el pack se mantiene permanentemente equilibrado, lo que prolonga enormemente su vida útil. Los packs de LiPo viene provistos de un terminal de carga, que se conecta directamente al balanceador, además de los cables de descarga que se conectarán al controlador de avión.  El balanceador se alimenta directamente del cargador, específico de LiPos.

Las baterías de Li-Po, además de especificar su capacidad (en mAh) y su número de elementos (voltaje= nx3.7), indican la corriente máxima que son capaces de suministrar sin sufrir daños, en múltiplos de C (capacidad). Así, una batería de 800 mAh y 15 C es capaz de suministrar una corriente máxima de  15x0.8 A= 12 A.  lógicamente, una batería dimensionada para proporcionar mayor corriente tiene también mayor peso y volumen, por lo que a la hora de adquirir una batería de Li-Po es preciso evaluar la corriente máxima que previsiblemente llegará a exigírsela, pero sin pasarse demasiado, so pena de incrementar innecesariamente el peso y volumen del pack.

Mi experiencia con las baterías de Li-Po es tremendamente positiva; han permitido alcanzar una ligereza nunca imaginada a mis modelos, que redunda en características de vuelo brillantes y tiempos de vuelo prolongados; requieren los cuidados básicos que he mencionado, que se resumen en cargarlas a un régimen no superior a 1C y no superar la corriente máxima de descarga ni apurar la descarga más de lo recomendado; son una inversión algo costosa pero que puede dar muchas satisfacciones a largo plazo si se las cuida como es debido. 

Aunque las LiPos son relativamente caras, es posible conseguir precios muy razonables en algunas compañías de venta por internet. Mi favorita es RCLipos (www.rclipos.com) en USA, en que se obtienen buenas ofertas en marcas propias (Polyquest, PolyRC, Vislero) y el envío por correo es gratuito, sin pago de aranceles,  aprovechándose además la fortaleza actual del euro frente al dólar.  

Baterías A123 de Litio y fosfato de hierro (LiFePO)

Recientemente ha salido al mercado un nuevo tipo de baterías recargables de Litio, denominadas de fosfato de hierro, ó nanofosfato, ó A123 Racing, comercializadas por Enerlan, que es la única compañía que por ahora explota la patente. Esta es una nueva opción que está ganando popularidad debido a dos ventajas principales respecto a las baterías de Litio-polímero: permiten una carga mucho más rápida a 4C, típicamente en 15 minutos (frente a 1 hora las LiPo a 1C), y son menos delicadas de uso que las LiPo: son más permisivas respecto a sobrecargas o sobre-descargas. En este sentido, son mucho más seguras, no compartiendo la tendencia de las LiPo a arder o explotar en situaciones de carga o descarga extrema. Esto es debido a una química diferente, basado en un fosfato de litio y hierro (LiFePO₄) como cátodo, frente a la cobaltita de Li (LiCoO₂) usada en las baterías de ión Litio o las de Litio-polímero. La principal desventaja de esta alternativa es su peso ligeramente superior al de las LiPos, por lo que probablemente no tendrán difusión en vuelo indoor, pero son perfectamente adecuadas en park-fliers y aviones de mayor tamaño donde el peso no es tan crítico. Es más, en algunas situaciones he encontrado que las LiPo son “demasiado” ligeras, cuando se trata de equilibrar modelos de morro corto (por ejemplo, un Mitsubishi Zero) o un biplano (por ejemplo, un Sopwith Camel). Paso a dar algunos detalles más de estas baterías.

-          La carga nominal por elemento (o celda) es de 3.3 V frente a los 3.7 V de las LiPo. En estado de máxima carga alcanzan 4.2 V, y se pueden descargar de forma segura hasta 2 V. No sólo eso; si por descuido se llegan a descargar hasta 1 V, pueden recuperar toda su capacidad durante el proceso de carga, en una situación que sería irreversible para las LiPo.

-         Por ahora, las baterías A123 se fabrican en dos tamaños: de 1.1 Ah, con 39 g de peso por celda (cilíndricas, 18 mm dia. x 65 mm), y de 2.3 Ah, con 70 g de peso (26 mm dia. X 66.5 mm), ambas con 3.3 V nominales. Se pueden comprar las celdas individuales, que se pueden soldar en serie o en paralelo para hacer packs caseros, o bien se pueden adquirir packs ya hechos, que vienen  presentados en envases de aluminio rígidos, en configuración lineal, plana o triangular, según cómo se disponen los elementos entre sí. Otra ventaja de esta presentación es que se evita la fragilidad de las LiPos, a las que un pinchazo o deformación hace inoperativas.

-          La capacidad de descarga es de 30 C (o sea, 33 A para el modelo de 1.1 Ah y 69 A para la de 2.3 Ah, con picos de 60 C. Esto iguala o supera las mejores LiPos del mercado, a precios bastante inferiores. Como he dicho, la capacidad de carga es de 4C, que permite cargar un pack en 15 minutos y, por tanto, realizar muchos más vuelos en la jornada (o necesitar de menos packs para realizar el mismo número de vuelos).

-         La resistencia interna es menor que la de las LiPos (y por supuesto que las NiCd y NiMH), lo que permite un eficaz aprovechamiento de la energía almacenada, y de nuevo, volar más tiempo. El fabricante indica que el tiempo de motor con una celda A123 de 2300 mAh iguala a una NiMH GP3300, debido a la gran cantidad de energía que se pierde en ésta última por calentamiento interno.

-         Otra ventaja de las A123 es que la curva de descarga es mucho más plana que la de NiMH y LiPos; es decir, el voltaje apenas decrece durante la descarga, con lo que el avión disfruta de la misma potencia a lo largo de todo el vuelo. El pequeño inconveniente de esta cualidad es que la batería llega a su fin si anuncio previo, lo que no deja al piloto tiempo de prepararse para el aterrizaje; se ha de ser precavido y consciente del tiempo estimado del que se dispone y no apurar hasta el final.

-         Los cargadores y balanceadores de LiFePO han de ser específicos para este tipo de baterías; sin embargo, muchos cargadores que han salido al mercado últimamente son compatibles con ambas modalidades (LiPo y LiFePO-A123). Los controladores de velocidad para LiPos son compatibles con A123.

-         Al cargar estas baterías se recomienda también un balanceador de carga, es decir cargar cada elemento individualmente. Sin embargo, parece de nuevo que la tolerancia de estas celdas a estar desbalanceadas (horrible palabra…) es menor que para las LiPos.

-         La ciclabilidad es excelente, debido a su robustez. Por eso son una inversión más segura que las LiPo, a las que cualquier descuido puede destruir.

-         Por último, la auto-descarga de estas celdas es prácticamente nula, pudiendo almacenarse varios días totalmente cargadas sin pérdida apreciable de energía. En esto son similares a las LiPos, y muy superiores a las NiMH, para las que el problema de auto-descarga es muy serio en cuestión de días.

En resumen, las baterías LiFePO A123 Racing son algo más pesadas que las de LiPo de capacidad similar pero, en compensación, son i) más baratas, ii) mucho más robustas, iii) permiten una carga mucho más rápida, y un régimen de descarga muy elevado, iv) ofrecen una curva de descarga plana y entregan más energía a igualdad de capacidad y, quizá lo más importante, v) son mucho más seguras.