miércoles, 29 de abril de 2009

Baterias NiCD y NiMH

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; este valor que trae impreso es el "C" al cual hacemos referencia mas adelante.

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.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 una carga, 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, 1.5 A, el voltaje por elemento cae a 1.2 V, dando un total de 8.4 V para la batería. Los restantes 1.6V x 1.5 A= 2.4 w se disipan en forma de calor.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.

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, hay detractores que aseguran 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.

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.

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