martes, 9 de febrero de 2010

Las pilas secundarias: acumuladores (II)

Ya comentamos que las pilas secundarias, una vez descargadas, permiten la restauración de su carga, utilizando un cargador específico.
Las pilas recargables proporcionan 1,2V en la mayoría de los casos.
Sin embargo, pueden sustituir a las pilas de 1,5V y los aparatos siguen funcionando.
Tres son los parámetros más importantes que definen un acumulador:

La capacidad.

Es la cantidad de energía que es capaz de acumular y por consiguiente, de restituir.
Se expresa en Amperios-horas y su símbolo es Ah.
Para entenderlo mejor, sirva el siguiente ejemplo:

Un acumulador de 2Ah es capaz de proporcionar 2A durante 1 hora ó 1A durante 2 horas ó 0,5 durante 4 horas, etc.

Un submúltiplo que se utiliza es el miliamperio-hora, símbolo mAh.
La capacidad varía en función de la tecnología con que se fabrique el acumulador.
Es preciso saber que la capacidad restituida por un acumulador no es constante, para una misma carga, pues depende de las condiciones ambientales de la descarga, por ejemplo, si la temperatura es baja, la capacidad disminuye.

Lo mismo si la demanda de corriente es elevada.
Para una misma tecnología la capacidad de un elemento es proporcional a su volumen.
En contrapartida en dos tecnologías diferentes y para una misma capacidad, los volúmenes no son siempre los mismos.

Hablaremos en el futuro de capacidad nominal de un elemento y la denominaremos C que es la marcada en la envolvente por el fabricante, basándose en la norma correspondiente.
La capacidad de los acumuladores varía desde los 1000 mAh hasta los 4500 mAh, según el tamaño.
Cuanto más alta sea la cifra, más durarán (aunque también tardarán más en cargarse).
Por lo tanto, a la hora de comprar pilas recargables tenemos que decantarnos por las que tengan mayor capacidad.
La tensión.

Varía en función de la tecnología, y se conoce como tensión nominal y es la tensión media del acumulador en fase de descarga
y en funcionamiento.
Éste valor disminuye a lo largo del tiempo de utilización, dependiendo de su naturaleza interna.
Tensiones nominales de un elemento para las tecnologías principales.
Plomo-Níquel cadmio-Litio-Alcalinas
  2V             1,2V           3,7V     1,5V
Las variaciones de esta tensión son debidas en parte a la resistencia interna.
La resistencia interna.

Es una característica que penaliza al acumulador. Por ella se provoca la caída de tensión en el acumulador cuando aumenta la corriente consumida.
Es debida, en parte, a las conexiones internas, a la inercia de la reacción química y a los sistemas de protección que se sitúan en el interior del acumulador.
Su valor puede variar de algunas decenas a varias centenas de miliohmios, en función de las tecnologías de fabricación.

Acumuladores de Ni-Cd.

Es una tecnología en desuso por tres motivos:
• Porque el cadmio es un elemento tóxico.
• Porque presentan el “efecto memoria”.
• Porque se consiguen capacidades mayores con otras tecnologías.

Efecto memoria:

Aparece cuando un acumulador, sin haberse descargado, se le somete a carga y ésta acción se repite.
Con el tiempo el acumulador considera esa carga residual como referencia y sólo se descargará hasta ese punto, no hasta el cero. La consecuencia es una perdida muy acusada de capacidad.

Acumuladores de Ni-MH (Níquel Metal Hidruro).

Es la tecnología que más se está utilizando porque presenta un “efecto memoria” muy bajo o nulo y sin problemas medioambientales.
También suministran 1,2 V y su capacidad, día a día va siendo mayor, en función de los avances que en esta materia se van consiguiendo.
En la envolvente de cada acumulador aparecen los datos que lo definen:
En primer lugar destaca el nombre de ACCU RECHARGEABLE, también el tamaño, por ejemplo R6 o Mignon AA, luego la capacidad, por ejemplo 2700 mAh.
Después figura el valor de la intensidad para una carga lenta.
Es muy fácil de recordar:
C/10, es decir (si partimos de la capacidad considerada), 270 mA y éste valor debe aplicarse durante 16 horas.
Tamaños.
Los tamaños que figuran a continuación son los más habituales:
USA     IEC     ANSI        Capacidad en m/Ah           Forma                                  Voltaje

AAA   LR03    24A               De 750-1000         Cilindro L: 44,5 mm, D: 10,5 mm        1,2 V
AA      LR06     15A              De 1.700-2.700      Cilindro L: 50 mm, D:14,2 mm            1,2 V
C          LR14     14A              De 2.500-3.000      Cilindro L: 46 mm, D:26 mm               1,2V
D          LR20     13A              De 4.000-4.500      Cilindro L: 58 mm, D:33 mm               1,2 V
PP6      6F22     1602              De 180-250           Prisma: 69,9mm × 34,5mm × 34,5mm  8,4 V
Cargadores de pilas.
Lo habitual es que manejemos tamaños AA y AAA.
Los tamaños C y D quedan para aplicaciones más sofisticadas.
Existen cargadores buenos y regulares, más baratos.
Interesa gastarse un poco más y comprar uno con microprocesador (“inteligente”) que detiene la carga si se llega al voltaje determinado, o si se excede la temperatura o si se excede el tiempo.
Carga de acumuladores de Ni-Mh (Níquel-Metal-Hidruro):
La recarga es el proceso por el cual se reestablece la energía que ha sido descargada del elemento.
La vida útil de un elemento depende de los ciclos de carga y descarga a la que sea sometido.
Los principales criterios para una carga efectiva son:
  • Seleccionar el valor apropiada de carga.
  • Limitar la temperatura.
  • Seleccionar una técnica apropiada para la terminación de la carga. No utilizar cargadores de Ni-Cd (Níquel Cadmio) para cargar acumuladores de Ni-Mh (Níquel Metal Hidruro).

Carga Lenta.
Para ello cargar los acumuladores con una corriente constante a un valor de C/10 con una terminación de carga delimitada por tiempo (16 Horas).
La carga deberá detenerse después 16 horas para un elemento completamente descargado. Sí la batería no está completamente descargada, la aplicación de 16 horas de carga, sobrecargará el elemento.
Carga Rápida (4 Horas).
Una batería Ni-Mh (Níquel-Metal-Hidruro) puede ser cargada con eficiencia y seguridad utilizando corrientes superiores a las descritas anteriormente.
Es necesario, sin embargo, un control de carga para terminarla antes de que la batería alcance los límites de temperatura recomendados por el fabricante.
Un elemento completamente descargado puede cargarse a un valor de C/3 con un temporizador que corte la carga en 3,6 horas.
La temperatura de los acumuladores no puede exceder los 55 ºC por celda.
Carga Súper Rápida (1 Hora).
Para cargar completamente acumuladores Ni-Mh en 1 hora sin sobrecargarlos y sin que éstos sufran deterioro por la temperatura, es necesario que el cargador esté equipado con sistemas de terminación de carga combinados con detectores de temperatura y voltaje.
Cargador inteligente.
A continuación se presenta un cargador inteligente de los muchos que hay a disposición de los compradores.
Tiene la ventaja de que nos olvidamos de los cuidados que hemos comentado ya que él se ocupa de todo.
Características:
• Ocho huecos independientes para el alojamiento de los acumuladores.
• Carga acumuladores Ni-Mh y Ni-Cd de tamaño AA, AAA, C o D.
• Modo de carga, seleccionable: lento, rápido y ultrarrápido.
• *Modo de acondicionamiento, rejuvenecimiento, disponible.
• Voltaje de entrada: 100-240V 50-60 Hz
*¿Sentimos curiosidad por saber qué es?

Es un modo de carga especial para recuperar el rendimiento de los acumuladores.
Consiste en aplicar una carga especial inicial, seguida de un ciclo de carga-descarga.
Requiere unas 7 horas para acumuladores AA/AAA y 30 horas para los tipos C/D.
Éste ciclo de acondicionamiento puede ser usado para recuperar acumuladores degradados y ejercitar aquellos que se han usado poco.
Para garantizar un buen estado de los acumuladores Ni-Mh se recomienda usar éste método una vez cada diez cargas normales.