Recarga de bater�as de Ni-Cd y Ni-MH by W59pz2Yr

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									Recarga de baterías de Ni-Cd y Ni-MH
En este artículo nos vamos a referir a la recarga de baterías de los tipos Ni-Cd (Niquel-Cadmio)
y Ni-MH (Niquel-Metal Hidruro) exclusivamente, que son las más utilizadas, ya que las baterías
de Li (Litio) requieren cargadores especiales y solamente son utilizadas en los aparatos de
última generación.

Las baterías de Ni-Cd poseen un elevado efecto de memoria, por lo que no se deben de poner a
cargar hasta que estén completamente descargadas, ya que de lo contrario se deterioran las
baterías prematuramente, disminuyendo su carga útil. Cuando termina la vida útil de estas
baterías de Ni-Cd se deben de tirar a contenedores especiales para baterías, ya que contienen
el metal pesado Cd que es nocivo para la salud.

Las baterías de Ni-MH poseen un pequeño efecto de memoria, mucho menor que las baterías
de Ni-Cd, por lo que se pueden poner a cargar sin esperar hasta que estén completamente
descargadas, aunque siempre es preferible, si es posible, esperar hasta que estén
completamente descargadas. También tienen la ventaja de que poseen una mayor capacidad, a
igual volumen, que las baterías de Ni-Cd. Sin embargo no todo son ventajas para las baterías
de Ni-MH ya que también tienen alguna desventaja, ya que el número de ciclos de carga-
descarga es bastante menor que en las baterías de Ni-Cd y cuando se guardan cargadas y sin
usar se descargan bastante más rápido que las de Ni-Cd. Cuando se acaba la vida útil de estas
baterías hay que tener presente que no poseen metales pesados, siendo por lo tanto mejores
desde el punto de vista ecológico que las de Ni-Cd.

Vamos a estudiar a continuación la recarga de los dos tipos de baterías antes mencionados,
calculando la intensidad de la corriente de recarga y el tiempo de duración de la misma,
teniendo en cuenta que para ambos tipos de baterías es de aplicación la misma teoría.

Llamemos "Cb" a la capacidad de la batería expresada en "mAh"; "Ir" a la intensidad constante
de la corriente de recarga, que sobra decir que es corriente continua, expresada en "mA"; "Tr"
al tiempo de recarga de la batería expresado en "h"; "Kt" a la constante de tiempo de recarga,
que estará comprendida entre 1,4 y 1,6; y por último "Ki" a la constante de intensidad de
corriente de recarga, que estará comprendida entre 0,1 y 0,2 en el caso de la recarga lenta;
entre 0,2 y 0,45 en el caso de la recarga intermedia; y entre 0,45 y 1 en el caso de la recarga
rápida; con lo cual tendremos las siguientes fórmulas:

        Tr = Kt x Cb ⁄ Ir       [1]                        Ir = Ki x Cb    [2]

que nos dan respectivamente los valores para el tiempo de recarga de la batería "Tr" expresado
en "h" y la intensidad de la corriente de recarga "Ir" expresada en "mA". Si ahora el valor de
"Ir" de la fórmula [2] lo substituimos en la fórmula [1] tendremos:

Tr = (Kt x Cb) ⁄ (Ki x Cb) = Kt ⁄ Ki

lo cual quiere decir que el tiempo de recarga de la batería "Tr" depende única y exclusivamente
de los valores que demos a las constantes "Kt" y "Ki" cuyos valores están siempre
comprendidos entre los límites anteriormente indicados y no depende de la capacidad de la
batería.

Hasta aquí la pura teoría, pero yendo un poco más a la práctica podemos decir que el tiempo
de la recarga "Tr" máximo y mínimo será respectivamente el siguiente:

Tr max. = 1,6 x Cb ⁄ Ir      [3] Tr min. = 1,4 x Cb ⁄ Ir      [4]
y que la intensidad de la corriente de la recarga "Ir" máxima y mínima será en el caso de la
recarga lenta respectivamente de:

Ir max. = 0,2 x Cb      [5] Ir min. = 0,1 x Cb     [6]

que la intensidad de la corriente de la recarga "Ir" máxima y mínima será en el caso de la
recarga intermedia respectivamente de:

Ir max. = 0,45 x Cb      [7] Ir min. = 0,2 x Cb      [8]

y que la intensidad de la corriente de la recarga "Ir" máxima y mínima será en el caso de la
recarga rápida respectivamente de:

Ir max. = 1 x Cb = Cb      [9] Ir min. = 0,45 x Cb         [10]

con la salvedad de que los 8 valores anteriormente calculados no son críticos, lo cual quiere
decir que si superamos ligeramente los mismos con unos valores de "Tr max." o "Ir max."
ligeramente mayores que los calculados no va a suceder nada a la batería, simplemente se
acortará algo la vida útil de la misma.

Antes de continuar conviene señalar que la recarga recomendable desde el punto de vista de la
conservación de la batería es siempre la recarga lenta, que es la recarga que conseguirá la
mayor vida útil de la misma y que la recarga intermedia siempre será mejor que la recarga
rápida desde el mismo punto de vista.


Veamos ahora dos ejemplos prácticos para una mejor comprensión de toda la teoría explicada
hasta ahora.



Ejemplo 1º:

Supongamos que deseamos recargar una batería de Ni-Cd de una capacidad "Cb" de 1.000
mAh y con recarga lenta y que disponemos de un cargador que suministra una intensidad de
corriente de recarga "Ir" de 120 mA, la cual no puede variarse.

En primer lugar vamos a calcular las intensidades de corriente de recarga "Ir" máxima y mínima
que precisa nuestra batería para la recarga lenta, empleando las fórmulas [5] y [6]:

Ir max. = 0,2 x Cb = 0,2 x 1.000 = 200 mA

Ir min. = 0,1 x Cb = 0,1 x 1.000 = 100 mA

lo cual quiere decir que nuestro cargador nos sirve para realizar la recarga lenta, ya que
suministra una intensidad de corriente de recarga "Ir" de 120 mA. que está comprendida entre
los valores máximo y mínimo anteriormente calculados para la recarga lenta.

A continuación vamos a calcular el tiempo de recarga "Tr" máximo y mínimo que precisa
nuestra batería empleando las fórmulas [3] y [4]:

Tr max. = 1,6 x Cb ⁄ Ir = 1,6 x 1.000 ⁄ 120 = 13,33 horas = 13 horas y 20 minutos.

Tr min. = 1,4 x Cb ⁄ Ir = 1,4 x 1.000 ⁄ 120 = 11,67 horas = 11 horas y 40 minutos.

lo cual quiere decir que dado que el tiempo de recarga "Tr" no es crítico podemos recargar
nuestra batería durante 12 ó 13 horas con la seguridad de que no sobrecargaremos nuestra
batería ni tampoco la dejaremos con poca carga.
Ejemplo 2º:

Supongamos que deseamos recargar una batería de Ni-MH de una capacidad "Cb" de 1.200
mAh y con recarga rápida, y que disponemos de un cargador que suministra una intensidad de
corriente de recarga "Ir" de 1.000 mA, la cual no puede variarse.

En primer lugar vamos a calcular las intensidades de corriente de recarga "Ir" máxima y mínima
que precisa nuestra batería para la recarga rápida, empleando las fórmulas [9] y [10]:

Ir max. = 1 x Cb = Cb = 1.200 mA

Ir min. = 0,45 x Cb = 0,45 x 1.200 = 540 mA.

lo cual quiere decir que nuestro cargador nos sirve para realizar la recarga rápida, ya que
suministra una intensidad de corriente de recarga "Ir" de 1.000 mA. que está comprendida
entre los valores máximo y mínimo anteriormente calculados para la recarga rápida.

A continuación vamos a calcular el tiempo de recarga "Tr" máximo y mínimo que precisa
nuestra batería empleando las fórmulas [3] y [4]:

Tr max. = 1,6 x Cb ⁄ Ir = 1,6 x 1.200 ⁄ 1.000 = 1,92 horas = 1 hora y 55 minutos.

Tr min. = 1,4 x Cb ⁄ Ir = 1,4 x 1.200 ⁄ 1.000 = 1,68 horas = 1 hora y 41 minutos.

lo cual quiere decir que dado que el tiempo de recarga "Tr" no es crítico podemos recargar
nuestra batería durante 1 hora y 45 minutos ó 1 hora y 50 minutos con la seguridad de que no
sobrecargaremos nuestra batería ni tampoco la dejaremos con poca carga.

Todas las pilas de NiMH valen para todos los cargadores de NiMH, y todas las pilas de NiCd
valen para todos los cargadores de NiCd, independientemente de la capacidad de las pilas y de
la potencia del cargador. Lo que variarán serán los tiempos de carga; más tiempo cuanta más
capacidad (más mAh) tenga pila. No se pueden cargar pilas NiMH con cargadores NiCd y
viceversa.
Si vuestro cargador no para sólo (no es de los de luz roja y luz verde), podeis calcular el tiempo
de carga de la siguiente manera:

       tiempo_horas = (mAh_pilas / mA cargador) * (V_pilas / A_cargador)

Que en mi caso son los siguientes valores:

       (1950mAh / 250mA) * (1.2V / 1.5VA) = 7.8 * 0.8 = 6.24 horas

Es decir, en algo más de 6 horas tendría las pilas completamente cargadas. Como parte de la
energía se disipa en forma de claro yo le podría unas 6 horas y media o 6 horas y tres cuartos.
Si lo dejais muchísismo más tiempo posiblemente se recalienten las pilas y las podeis estropear.
Versión completa del tutorial

Parte A - Cargadores de pilas
Existen cargadores buenos, regulares y malos. Normalmente la gente se compra los malos
porque son un poco más baratos, pero normalmente interesa buscar uno que sea de los
denominados "inteligentes". La diferencia es que los malos cargan y cargan y cargan hasta que
tú sacas las pilas, mientras que los inteligentes detienen la carga si se llega a un voltaje
determinado, se excede la temperatura, se excede el tiempo, etc... Hay incluso cargadores
(estos ya de los muy buenos; usados principalmente en radiocontrol y aeromodelismo) que te
las descargan antes de iniciar la carga y que realizan automáticamente el "repeak" de las pilas
recién cargadas mientras no las saques del cargador. Mi consejo es que cojais uno "inteligente";
no están tan caros y a la larga las pilas lo notarán.
Vamos con la información que define un cargador:
Por la parte de atrás suelen poner los datos del Input (o Pri o Fase Primaria). En el que yo
tengo, en concreto, pone "AC 230V ~ 50Hz 6W", que lo único que nos dice es:

       AC 230V ~ 50Hz 6W: El tipo de corriente. Significa que funciona conectado a
        corriente alterna de 230V con una frecuencia de 50Hz. Este tipo de corriente es la que
        hay en casi todas las casas de España.
       AC 230V ~ 50Hz 6W: El consumo eléctrico. Es muy poco, así que no hay que
        preocuparse por él (aproximadamente, unas diez horas de cargador te cuestan lo
        mismo que tener la televisión encendida una hora).

Por otra parte, tenemos el Output (o Sec o Fase Secundaria) del cargador, que son los datos
que realmente nos interesan. En mi caso pone "DC 2 x (3V == 250mA) 1.5VA". Por partes:

       DC 2 x (3V == 250mA) 1.5VA: Que la salida son dos de lo que ponga después.
        Efectivamente, en mi cargador puedo poner dos pilas a un lado y dos pilas al otro
        (cuatro en total). Si no tuviera ese dos, posiblemente tendría que cargar las cuatro a la
        vez; y si tuviera un cuatro, podría cargar de forma independiente cada una de las
        cuatro pilas que tengo (nota: en estos dos casos, cambiaría lo que hay dentro del
        paréntesis).
       DC 2 x (3V == 250mA) 1.5VA: Esto indica qué valores tiene cada segmento de salida
        de los dos que hay. Concretamente, da 3V a 250mA de intensidad. Luego veremos para
        qué valen estos valores.
       DC 2 x (3V == 250mA) 1.5VA: Potencia de salida del cargador en voltamperios (VA)
        (gracias a Asgarth III por aclararme este punto). Es algo así como la cantidad de
        energía que puede suministrar el cargador a las pilas. También veremos más adelante
        cómo se utiliza este valor en las fórmulas.


Parte B - Pilas salinas, pilas alcalinas y pilas recargables
Las pilas no son recargables. Las baterías sí. Lo que normalmente se conoce como "pilas
recargables" son realmente "baterías recargables con forma de pilas". Para no liarnos, yo
hablaré de ellas como "pilas recargables" o simplemente "pilas" cuando sea obvio que me
refiero a las recargables.
Las pilas salinas y alcalinas son esas que compramos de cuatro en cuatro (o de ocho en ocho)
para el mando a distancia de la televisión. Normalmente son de 1.5V, y las alcalinas duran
mucho más que las salinas.
Las pilas recargables son de 1.2V en la mayoría de los casos. Sin embargo, pueden sustituir a
las pilas de 1.5V y los aparatos siguen funcionando. La medida más interesante de las pilas
recargables es la capacidad, medida en mAh (miliamperios hora). Lo normal es que vayan
desde 1000mAh hasta 2500mAh; cuanto más alto sea el número, más durarán (aunque claro,
más tardarán en cargarse). Por lo tanto, a la hora de comprar pilas recargables tenemos que
mirar que tengan la mayor cantidad de mAh posibles, aunque si unas de 2500mAh nos cuestan
el doble que unas 2200mAh, casi que es mejor comprarse las de 2200mAh... ahí ya interviene
la economía de cada uno.
Un último detalle a tener en cuenta es la composición química de las pilas recargables:

       Las de níquel-cadmio (NiCd) ya casi no se venden porque presentaban "efecto
        memoria", que es lo que muchos habreis sufrido con la batería de vuestros teléfonos
        móviles; cada carga dura menos que la anterior. Antes de cargar este tipo de pilas
        conviene descargarlas completamente conectándolas a una bombillita o algo similar; y
        si no se van a usar en largo tiempo, lo mejor es guardarlas cargadas.
       Las de níquel-metal-hidruro (NiMH) son las más comunes, y pese a lo que se dice por
        ahí, NO tienen "efecto memoria". Eso tampoco significa que las podamos cargar cuando
        estén a media carga alegremente, pero no hace falta que seamos tan estrictos con la
        descarga como con las de NiCd. También conviene dejarlas cargadas cuando no se
        vayan a usar en mucho tiempo.
       Las baterías de litio-ion (Li-ion) casi no se ven en formato de pila, por lo que no
        hablaré de ellas en este tutorial. Las baterías de litio polimerizado (Li-po) son las más
        nuevas y tienen la ventaja de pesar muy muy poco y durar mucho; que yo sepa se
        utilizan para aeromodelismo y sólo comentaré que arden con facilidad si no se cargan
        adecuadamente.


Parte C - Cómo cargar pilas recargables y no freirlas en el intento
Si yo cojo mis pilas recargables NiMH de 2000 leo "Standard Charge 16Hrs at 190mA". ¿¡Qué!?
¿¡Voy a tener que cargar mis pilas 16 horas!? No, eso sería si cargaras con un cargador que
cargara a 190mA y 1VA. En realidad, con los datos que tengo arriba del cargador, yo puedo
calcular las horas de carga de las pilas de la siguiente manera

       tiempo_horas = (mAh_pilas / mA cargador) * (V_pilas / A_cargador)

Que en mi caso son los siguientes valores:

       (1950mAh / 250mA) * (1.2V / 1.5VA) = 7.8 * 0.8 = 6.24 horas

Es decir, en algo más de 6 horas tendría las pilas completamente cargadas suponiendo que las
metiera totalmente descargadas. Como parte de la energía se disipa en forma de claro, y como
la teoría es una cosa y la práctica es otra, aconsejo dejar las pilas un poco (un cuarto de hora o
media hora más del resultado que obtengais).
Si tenemos un cargador de los de "a ojo", con esta fórmula podemos calcular el tiempo que
tiene que dejar las pilas (aconsejo comprarse un programador para que no se nos olvide quitar
las pilas). Si se dejan muchísimo tiempo de más puede ocurrir que la batería vaya perdiendo
capacidad y al final quede inutilizable (una especie de "efecto memoria", pero por el otro
extremo). O puede ocurrir que se queme; no que "salga ardiendo", pero sí que se queme como
cuando se quema un circuito electrónico.
Si, por el contrario, tenemos un cargador "inteligente", esta fórmula nos vale para saber cuánto
tiempo tardarán en cargarse esas pilas que tenemos en mente comprar, o qué ventajas nos
dará ese cargador tan chulo que hemos visto en la tienda.

Parte D - Conclusiones
Espero que este tutorial os sirva para aprender a cuidar vuestras pilas (los que no lo supiérais
ya) y para solucionar todo ese tipo de preguntas acerca de "si me valdrán las pilas que he
comprado en el cargador que ya tenía" o "porqué las pilas de 2000 de mi vecino son mejores
que las mías de 1000".
Resumiendo: todas las pilas de NiMH valen para todos los cargadores de NiMH, y todas las pilas
de NiCd valen para todos los cargadores de NiCd, independientemente de la capacidad de las
pilas y de la potencia del cargador. Lo que variarán serán los tiempos de carga; más tiempo
cuanta más capacidad (más mAh) tenga pila.

Si hay alguna duda, pregunta, comentario o sugerencia, será bien recibida.

								
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