ARTÍCULOS TÉCNICOS DE UNIVERSO SNIPER AIRSOFT

 

 

 

 

 

 

 

Más sobre baterías

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

INTRODUCCIÓN
Las AEGs, como ya se sabe, están propulsados por un motor eléctrico alimentado por baterías. Éstas forman una parte crítica e importantísima, ya que son las encargadas de suministrar la energía eléctrica necesaria para el movimiento mecánico de los engranajes, que al final son los que mueven el pistón, para crear la corriente de aire necesaria para impulsar la bola que se dispara.

Un fallo de suministro de energía al motor, es por desgracia lo más habitual de lo que parece, siendo fatal si coincide que en ese momento se está en medio de una partida, y como la Ley de Murphy es así de elegante y amistosa, justamente te quedas seco cuando más lo necesitas (y a quien no le ha pasado...).
Los fallos de los suministros de energía pueden venir por diferentes razones, por descarga de las baterías (no es demasiado común pues uno se da cuenta a tiempo con un poco de entrenamiento de oído), porque no se haya respetado el ciclo de carga y descarga, porque no se haya cargado durante el suficiente tiempo la batería, o porque ésta tenga efecto memoria...

CONCEPTOS GENERALES
Veamos un poco de teoría sobre las baterías y los conceptos más usados con respecto a terminología. Todos los hemos escuchado, pero muy pocos sabemos lo que son en realidad:

Voltaje: la unidad de medida de la batería es el Voltio, cuyo símbolo es V. De nada me serviría definirlo como "la unidad de potencial eléctrico y de fuerza electromotriz en el Sistema Internacional, que equivale a la diferencia de potencial que hay entre dos puntos de un campo eléctrico cuando al transportar entre ellos un culombio de carga se realiza un trabajo equivalente a un julio", para vosotros, que lo único que hacéis es pedir baterías de 8.4 o 9.6 voltios. Esta definición solo la saben los profesionales de la electricidad-electrónica, y los estudiantes de ingeniería eléctrica. Normalmente, cuando se es un neófito en la materia, se suele usar el símil hidráulico, como me lo explicaban a mi mis antiguos profesores en mis clases: imagina un río con una cascada donde cae agua; el voltaje sería la altura de la cascada desde la parte superior a la inferior.
Intensidad: la unidad de medida de la corriente es el Amperio o Ampere, y se define como la cantidad de electricidad (electrones) que pasa por la sección de un conductor por segundo. Volviendo de nuevo al ejemplo anterior de la cascada, la intensidad es la cantidad de agua que pasa por un determinado punto en un determinado instante.
Capacidad: la capacidad de carga de la batería se mide entonces por la intensidad entre unidad de tiempo. Se usan los miliamperios por hora, mAh, o los amperios-hora, AH, en baterías de mayor capacidad (coches o camiones por ejemplo). Un elemento de 2000mAh ó 2 AH puede estar 1 hora suministrando 2 Amperios, ó 2 horas suministrando 1 Amperio, y así sucesivamente.

Efecto Memoria

El "efecto memoria" se produce en las baterías Ni-Cd (Níquel-Cadmio) y ocurre al recargar una batería que no se ha agotado completamente. Si una batería de Ni-Cd que se ha gastado hasta el 20% de su capacidad, se recarga, su capacidad se reduce a un 80% del valor inicial por el "efecto memoria". Esto se debe a que si se recarga antes de la descarga "casi" completa, los cristales de Níquel y Cadmio se acumulan y crecen, lo que termina por romper el separador aislante y producir altos niveles de autodescarga o un cortocircuito.
¿Cómo solucionarlo?
Para evitar el efecto memoria no es necesario recargar siempre con las baterías descargadas sino que se descargue completamente cada semana o mes según el uso.
Hay cargadores que utilizan un tipo de carga que alterna períodos de carga y descarga con lo que se consigue romper los cristales y reducir el efecto memoria en las Ni-Cd.

Polarización inversa
La polarización inversa aparece cuando se sobredescarga una batería. Por ejemplo en un pack compuesto por 8 unidades de 1.2V (9.6V) no se debe descargar a menos de 1.1V por celda es decir, 8.8V porque se produciría polarización inversa. Por otro lado si fuese una celda única y no un pack sí que se podría descargar a menos de 1.1 Voltios.
Si se produce polarización inversa, el gas de hidrógeno se extiende desde el electrodo positivo al negativo y el gas de oxígeno hace lo mismo desde el electrodo negativo, deteriorando la batería.

Delta-Peak o Delta de Voltaje
Consiste en que el cargador detecta cuando la batería está totalmente cargada debido a un descenso del voltaje y otros factores, desconectando la carga rápida y pasando a sistema de goteo (trickle). Este descenso de voltaje varía entre las de Ni-Cd y las NiMH, siendo en las NiMH mucho menor. Si el cargador con "Delta-Peak" fuese válido sólo para Ni-Cd, no detectaría el "Delta-peak" con baterías de NiMH, sobrecargándolas.

TIPOS DE BATERÍAS
Para la alimentación de la emisora, receptor, y servos, se pueden usar pilas desechables (las convencionales o alcalinas), o baterías recargables de diferentes tipos.
Aunque adquirir baterías recargables es un desembolso mayor, a medio plazo sale mucho más barato.

Desechables (Pilas)
A las baterías desechables se las llama "pilas" y pueden ser convencionales o alcalinas. Las pilas, tras agotarse su energía provocada por una reacción química, se desechan porque no se pueden recargar.
Ofrecen una tensión nominal de 1.5 Voltios frente a los 1.2 Voltios de las baterías recargables.

Recargables (Baterías)

Las baterías recargables tienen un proceso de descarga que es reversible y se pueden cargar una vez gastadas. Veremos ahora las más conocdas y recomendables para usar en airsoft:

Baterías Ni-Cd (Nickel Cadmium)
Las baterías de Ni-Cd (Níquel-Cadmio) constan de dos polos, un polo positivo con hidróxido de níquel y uno negativo de hidróxido de cadmio. A lo largo de la vida de la batería, su capacidad máxima va disminuyendo debido al efecto memoria.
La tensión nominal de las baterías de Ni-Cd es de 1.2V, pero totalmente cargadas ofertan una voltaje de 1.4 V durante un corto período de tiempo. Se consideran totalmente descargadas cuando su voltaje es inferior a 1.1V por celda.El voltaje de las baterías de Ni-Cd tiende a caer de golpe, quedando descargadas de un momento para otro después de un período considerable de utilización.

La vida de las baterías de Ni-Cd es de más o menos 1000 ciclos de carga y debido a su pequeña resistencia interna (100-200 mOhm) tiene una gran alta tasa de descarga (Más que las de NiMH), lo que la hace ideal para las aplicaciones requeridas en las AEGs. Una batería de Ni-Cd recién cargada puede perder cerca del 10% de su energía en las primeras 24 horas, disminuyendo posteriormente a una tasa de 1% a 3% por día. Después de unos días ésta tasa va disminuyendo hasta llegar a ser mínima. Debido a esto una batería de Ni-Cd cargada no estará descargada antes de 3 meses como mínimo en condiciones normales de 20º de temperatura.

Las baterías de Ni-Cd no se deben cargar más de 1 vez al día ya que, se calientan al cargarse o al usarlas y no se deberían de volver a cargar hasta que se enfriasen a temperatura ambiente (Nunca enfriarlas en el congelador ni nada artificial).
3.2.1.1 Ventajas e inconvenientes de las Ni-Cd

Ventajas
Inconvenientes
Son baratas Son contaminantes
Buena capacidad y autonomía Tienen efecto memoria
Tienen una gran vida útil Pierden un 10% de carga las primeras 24 horas
Alta descarga debido a su pequeña resistencia interna (lo que se llama entre amigos "más patada") Se autodescargan
Tienen un tiempo menor de carga que otras baterías recargables No se pueden cargar varias veces al día

Precauciones Ni-Cd

  • Para almacenar sin uso las baterías Ni-Cd, es recomendable que estén descargadas, ya que aunque existe tasa de autodescarga, ésta se va decrementando con el tiempo hasta hacerse prácticamente despreciable.
  • Se han de cargar solamente el tiempo necesario, un exceso de carga puede ser más perjudicial que el efecto memoria.
  • No se debe descargar la batería a menos 0,9 Voltios (por elemento) ya podrían dañarla. Esto se llama descarga profunda.
  • Desechar las baterías en lugares habilitados para ello ya que son muy contaminantes.
  • Es aconsejable al menos cada mes realizar una descarga y una carga completa.

Baterías NiMH (Níquel Metal Hidruro)
Las baterías de níquel metal hidruro (NiMH) son algo más caras que las de Ni-Cd por los metales que se usan para fabricarlas y no poseen efecto memoria (sí lo poseen, pero muy pequeño) y se caracterizan por su elevada densidad de energía por volumen y peso (30 % más que las de Ni-Cd a igualdad de tamaño y peso).
La tensión nominal de las baterías de NiMH es de 1.2V, pero totalmente cargadas ofertan voltajes de 1.4 V durante un corto período de tiempo. Se consideran totalmente descargadas cuando su voltaje es inferior a 1.1V por celda.
En cuanto a la vida de éstas, es inferior a las de Ni-Cd, más o menos entre los 400 y 600 ciclos de carga.
La baja resistencia interna de estas baterías permite altos índices de carga. Actualmente es habitual cargarlas en tasas de 3 a 5 Amperios, pero se están probando cargarlas a más de 9 Amperios con buen resultado. Este tipo de baterías se pueden cargar varias veces al día. De hecho los fabricantes indican que se pueden cargar 3 veces al día, siendo la segunda y tercera carga mejor porque ésta tendrá más autonomía una vez cargada. Eso sí, entre carga y descarga, hay que dejar enfriar las baterías a temperatura ambiente.
Se trata de una tecnología no especialmente adaptada para la carga permanente ya que el NiMH es electroquímicamente más susceptible a la sobrecarga que el Ni-Cd.
Padecen una alta autodescarga (2% a 8% día), siendo su tasa mucho mayor que las de Ni-Cd debido a los átomos de Hidrógeno en fuga.
Las NiMH precisan de un cargador especial para baterías NiMH, "no sirven" (sí sirven, pero con precauciones) los de Ni-Cd, hay cargadores mixtos que sirven para los 2 tipos de baterías pero debe indicarlo expresamente. En las Ni-MH si se llevan más de 1 mes sin usar, en la primera carga-descarga no dan todas sus prestaciones.

Ventajas e inconvenientes de las NiMH

Ventajas
Inconvenientes
Tienen más densidad de energía que las de Ni-Cd por lo que a igual capacidad pesan menos y tienen menos volumen. Menos durabilidad de ciclos que las de Ni-Cd
No son contaminantes Muy propensas a las sobrecargas
No tienen efecto memoria (Lo tienen pero despreciable) Necesita más tiempo de carga que una de Ni-Cd
Se pueden recargar varias veces al día No ofertan una tasa de descarga tan grande como Ni-Cd
Tienen posibilidad de cargarse a altas tasas de amperaje.
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Recomendaciones

  • Para almacenar sin uso las baterías NiMH, es recomendable que se almacenen con un 40% ó 50% de carga.
  • No descargar nunca, por debajo de 0,9 Voltios por batería.
  • Aunque no padece el efecto memoria, es aconsejable no iniciar un proceso de carga antes de que haya perdido un 50% de su capacidad. De vez en cuando, es aconsejable que se descargue completamente antes de ponerlo a recargar (Al menos cada 3 meses).

Recomendaciones

  • Aunque no padece el efecto memoria, es aconsejable no iniciar un proceso de carga antes de que haya perdido un 50% de su capacidad. De vez en cuando, es aconsejable que se descargue completamente antes de ponerlo a recargar (Al menos cada 3 meses).
  • Para almacenar sin uso las baterías LiIon, es recomendable que se almacenen con un 40% ó 50% de carga.
  • Desechar las baterías en lugares habilitados para ello ya que son muy contaminantes.

Comparativa de baterías recargables

Características
Ni-Cd
NiMH
Potencia nominal por célula
1.2V
1.2V
Precio
Económicas
Algo más caras que las de Ni-Cd
Ciclos de vida (duración)
1000 ciclos
400-600 ciclos
Almacenamiento de la batería sin uso
Descargadas
Almacenar con 40% ó 50% de carga
Capacidad
Buena capacidad
30% más de capacidad que una de Ni-Cd a igualdad de peso y tamaño
Energía Densidad (Wh/kg)
40-60
60-80
Resistencia Interna (mOhm)
100-200
200-300
Máximo número de cargas por día (recomendable)
1
3
Sobrecarga
Perjudicial
Muy perjudicial, son muy sensibles
Descarga
Alta descarga (Baja Resistencia)
Buena descarga (Resistencia más grande que Ni-Cd)
Autodescarga
(Sin usar)
De 1 a 3 % día
De 2 a 8% día
Recarga
Se necesitan varias horas
Necesita más tiempo que una de Ni-Cd
Efecto Memoria
No (Realmente tienen un pequeño efecto memoria que es despreciable)
Reciclaje
Reciclable, contaminante
Desechable, no contamina
Temperatura de operación
Buena
Sensiblemente mejor operación que Ni-Cd a Baja y a alta temperatura
Perfil de descarga
Similar a NiMH
Similar a NiMH

Precauciones antes de comprar unas baterías recargables en una tienda
Desde el momento en que la batería se fabrica hasta que llega al usuario, suele transcurrir un considerable tiempo (semanas, meses o hasta años). Una batería de Ni-Cd o NiMH cargada completamente se autodescarga completamente en 4 meses a temperatura ambiente (20ºC). Es por ello que las baterías de una tienda y que no se carguen cada cierto tiempo pueden llegar al punto conocido como descarga profunda (menos de 0,9 V por célula). A partir de ese voltaje la batería se empieza a estropear. Por lo tanto hay que tener precaución y preguntar un poco si en la tienda han tenido la precaución de cargarlas de vez en cuando.

CARGA DE BATERÍAS
Tiempo de carga
El tiempo de carga es el factor más importante para evitar sobrecargas.
Para calcular el tiempo adecuado de carga para un cargador y baterías con una determinada capacidad en concreto se ha de usar la siguiente fórmula:


Donde 1.4 es una constante.
Estos tiempos siempre son aproximados debido a que parte de la energía se derrocha en calor, etc. Por lo que sólo se debe utilizar el criterio de tiempo como final de carga cuando se realiza la carga con tasas pequeñas (Carga lenta o normal)
Ejemplo: Tengo una batería de 1700 mAh y un cargador de 300 mAh. ¿Cuanto tiempo tendría que cargarlas?



Carga standard, lenta o normal
En este tipo de carga se utiliza un índice de carga de C/10 (C= capacidad de la batería). El tiempo óptimo de carga en este caso es de 12 horas para una batería totalmente descargada porque si no está descargada se sobrecargará.

Baterías de Ni-Cd
Las baterías de Ni-Cd pueden permanecer bajo esta tasa de carga durante largos periodos de tiempo; días e inclusive semanas sin sufrir daños.

Baterías de NiMH
Este tipo de carga no es adecuada en las baterías de NiMH ya que no aguantan muy bien las sobrecargas. Se habrá que tener especial cuidado en que nunca se sobrepase el tiempo de carga.

Carga rápida.
En este tipo de carga se usa en las baterías de NiMH es de C/3 (C= capacidad de la batería) y un tiempo máximo de 4 horas.
Es importante en este tipo de cargas usar cargadores que controlen el tiempo y temperatura de las células para que corten la carga una vez completada y no exista sobrecarga.
Muchas baterías modernas de Ni-Cd soportan este tipo de carga, pero no es muy recomendable ya que se disminuye el tiempo de vida útil de la batería. Las baterías de Ni-Cd deberán ser controladas exquisitamente para que no superen nunca las temperaturas críticas.

Carga acelerada
Para este tipo de carga es necesario un equipo especial con función de terminación de carga que controle variaciones de temperatura, variaciones de tensión y tiempos.
Se puede cargar una batería en 1 hora usando un índice de carga de 1C. Una vez que se detecte el fin de carga se aplica durante un corto periodo de tiempo una carga standard.
Con una carga acelerada se alcanza el 80% de la carga en apenas unos minutos. A partir de ahí la batería pierde capacidad de aceptación de carga aumentando su temperatura y presión.

Baterías de NiMH
Este tipo de carga es adecuado en NiMH pero para ello es necesario tener un buen equipo de carga que disponga de terminación de carga y que obtenga varios parámetros (Voltaje, temperatura) y actuar en consecuencia.
La temperatura no es requisito indispensable, aunque un cargador con sonda de temperatura como complemento es signo de más seguridad. La temperatura al igual que el tiempo de carga no son recomendables por sí solos, por eso los cargadores modernos tienen como prioridad una "Delta-Peak" ajustable y como seguridad una sonda de temperatura junto a un tiempo de seguridad para la desconexión de carga.

Baterías de Ni-Cd
Las baterías de Ni-Cd actuales, aceptan este tipo de carga pero siempre se han de cargar en esta tasa con equipos especializados para prevenir el deterioro de la batería.

Carga de goteo. (Carga contínua) TRICKLE CHARGE
Este sistema de carga usa un índice de carga que depende de la capacidad de la batería. Tras una recarga se mantiene indefinidamente cargando a muy pequeñas tasas C/300 para neutralizar la autodescarga de la batería.
Este método no debe usarse con baterías de NiMH ya que se podría sobrecargar.

Detección del fin de la carga
Para evitar deteriorar las baterías se necesita detectar el final de la carga sobre todo en carga rápida y acelerada. Para las baterías de Ni-Cd y de NiMH el final de la carga se dará en un determinado descenso de voltaje, después de suministrar durante el tiempo necesario una intensidad constante de carga. Este descenso de voltaje lo detectan los cargadores con función "Delta-Peak".

PREGUNTAS Y RESPUESTAS SOBRE BATERÍAS
¿Qué capacidad (mAh) es la que se necesita?
Todo depende de lo que se quiere y de cómo se utilice, y principalmente del tipo de réplica que adquieras, ya que los compartimentos son de dimensiones finitas y para un tipo específico de batería. Hay soluciones para diferentes tipos de réplicas, como guardamanos más grandes, baterías en NiMh (más pequeñas y de mayor intensidad), adaptaciones de culata, etc..

¿Qué "gasta" más batería, el modo semiautomático o el modo a ráfagas?
A usar en modo excesivo el modo de fuego automático (ráfagas muy largas) estamos sometiendo a la batería a un sobre esfuerzo que se manifiesta mediante calentamiento de los elementos que forman la batería, y por ende, una sobre temperatura en el motor, que acorta muy mucho la autonomía de la batería, y la hace caer en el proceso de caída de corriente total por agotamiento.

¿Se puede usar un cargador de Ni-Cd para cargar baterías de NiMH?
Sí, pero sólo si es un cargador de carga lenta o normal y se ha de tener especial atención en que no se sobrepase el tiempo de carga para evitar las consecuencias de la sobrecarga, pero por norma general no se deben usar estos cargadores para baterías NiMH. Los cargadores de carga rápida y carga acelerada tienen que ser especiales para la batería a cargar y lo debe indicar expresamente.

¿Qué cargador de baterías compro para mi AEG?
Respecto a las baterías lo aconsejable hoy por hoy es que sean Ni-Cd o NiMH con una capacidad mínima de 600 mAh.  Personalmente aconsejaría las de NiMH porque no tienen prácticamente efecto memoria, pero con el inconveniente de que tienen más tasa de autodescarga que Ni-Cd. Ya es cuestión de gustos y precios.
Respecto al cargador, cuanto más calidad tenga, mejor. Yo no escatimaría en gastos, ya que al fin y al cabo, de vuestro cargador va a depender el rendimiento que os entregue vuestra AEG. Si es de los llamados "inteligentes", tiene detector de delta peak (picos), es capaz de entregar desde 600 a 3000 mA, tiene incorporado descargador, pantalla de lectura, es capaz de cargar las baterías de NiMh, corta a la carga, ésta es automática por ciclo rápido o goteo, mejor que mejor. Normalmente, no encontraréis cargadores así con éstas características para el airsoft, y seguramente os tengáis que ir a tiendas de coches de radio control para poder encontrarlos. Personalmente he visto maravillas de ciencia ficción por unos 60-70 euros, completamente controlados por micro procesador, que incluso te decían el tiempo de carga restante en horas-minutos, te medían además la corriente que estaba pasando por los ánodos, y a que tensión estaban trabajando los bornes de batería.

¿Puedo ponerle a mi AEG de serie una batería de 9.6 voltios?
Poner se pueden poner, pero recomendaría un uso muy cuidadoso del fuego en modo semiautomático, ya que se consigue una tasa mucho mayor, y por lo tanto el motor sufre más, pudiendo llegar a dañar sus escobillas (se desgastan más rápidamente) y estatores, aparte del bobinado. Con ráfagas cortas, y dejando pausas, el motor se refrigera mejor, y el régimen lo puede mantener, incluso cambiando a modo mixto muy a menudo.

Algo más??, pues ya sabéis mandar un email, o no??