Repaso de Baterías

Continuando la saga de repasos, hoy le toca el turno a las baterías, ese componente tan absolutamente vital (del latín vitalis = Perteneciente o relativo a la vida) para el funcionamiento no sólo de los teléfonos móviles sino de toda una multitud de aparatos electrónicos. Así pues como en las anteriores ocasiones


¿Qué es una batería?

Según el RAE una batería eléctrica es: Acumulador o conjunto de varios acumuladores de electricidad.

Una definición de pila que define mejor el término batería:

Se denomina pila a aquel sistema que transforma la energía producida en una reacción química, en energía eléctrica. Dentro de esta definición cabría matizar:

- Pila primaria: es lo que comúnmente llamamos pila. En ésta, una vez agotados los elementos activos, estos no pueden ser regenerados. Es decir la pila es de "usar y tirar".

- Pila secundaria: También llamada batería o acumulador. Una vez agotada podemos regenerar los elementos activos. Por tanto su vida puede contemplar varios ciclos de carga y descarga.



Datos básicos:

Electrón: unidad física mínima con carga eléctrica, se suele representar como e-



Corriente eléctrica o intensidad: flujo de electrones que se desplazan del polo positivo al polo negativo de un sistema eléctrico. Se mide en amperios (A), aunque en electrónica se suele encontrar siempre en fracciones bajas de esta unidad (mA o microA) ya que 1 Amperio es una unidad muy elevada


Diferencia de potencial o tensión: es una medida de energía diferencial entre 2 puntos dados, esto es, dados los dos extremos de un circuito por ejemplo cuanta energía tiene un polo más que el otro. Esto es importante ya que los electrones siempre tienden a ir a donde se encuentran en menor potencial (polo negativo). Se mide en voltios (V), y en electrónica los voltajes más comunes (debido al tipo de tecnología de integración que se utiliza) son 1´5, 3, 5, 9 y 12 voltios.

Resistencia: cualidad de un material para oponerse al paso de la intensidad eléctrica. Se mide en Ohmnios (representado por el símbolo griego OMEGA), y puesto que un Ohmnio es una unidad muy pequeña, normalmente la encontraremos múltiplos de esta (Kohm, Mohm etc…)

Ley de OHM: establece que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo, es decir:
I = V/ R

Capacidad de una batería: se mide generalmente como trabajo (energía) y se declara como mAh, es decir miliAmperios por hora. Por ejemplo una batería de 1000mAh significa que puede entregar 1 Amperio en el transcurso de una hora o también 10 amperios en 6 minutos.

Conductividad: cualidad de un material que hace posible que una intensidad eléctrica lo atraviese.
-Materiales conductores: permiten el paso de la electricidad generando una baja resistencia (todos los materiales metálicos)

- Materiales semiconductores: sólo permiten el paso de la electricidad en determinadas condiciones (silicio, germanio…)

-Materiales aislantes: aquellos materiales que no dejan pasar la electricidad, generando una altísima resistencia.
Las baterías necesariamente se componen de materiales conductores aislantes, así como sus mecanismos de control se realizan mediante semiconductores.



Circuito abierto: circuito en el que sus dos extremos quedan al aire sin unión. La intensidad no circula en un circuito abierto. Existe diferencia de potencial entre ambos extremos.


Circuito cerrado o cortocircuito: los dos extremos de un circuito se encuentran unidos. La corriente circula entre ambos extremos La diferencia de potencial entre ambos puntos es 0.


Alterna: son los dos tipos de sistemas más comunes en electricidad. En el sistema alterno dada una determinada frecuencia los polos de la fuente de energía cambian (con una frecuencia de 50Hz en España, lo que quiere decir que la tensión en los bornes de salida se invierte cada 0.02 segundos). Este sistema se utiliza por ejemplo para la red eléctrica ya que permite altísimos voltajes reduciendo así la intensidad que atraviesa las líneas de alimentación.

Continua: sistema en el que la fuente de energía proporciona una diferencia de potencial constante en sus bornes. Este es el sistema utilizado en electrónica digital. La electricidad continua es MUY peligrosa a altos voltajes/intensidades ya que literalmente te quedas enganchado a la línea y te “fríes”, no es que la alterna sea menos peligrosa pero al menos con el tembleque que da puede que te sueltes. Las baterías son fuentes de electricidad continua.



Transformador: aparato eléctrico que transforma un voltaje (generalmente de alto voltaje a bajo voltaje) en otro mediante bobinas de inducción. Habitualmente, los transformadores que se utilizan en electrónica llevan a continuación un rectificador para transformar la señal de bajo voltaje alterno en continuo.
Un cargador de móvil no es más que un transformador de 220V al voltaje de nuestra batería con un rectificador acoplado para que lo que le llegue a esta sea corriente continua. El cargador normalmente lleva serigrafiado el voltaje de salida y la entrega en mAh.

La creencia ampliamente extendida de que en las baterías se consume el voltaje es errónea, lo que en realidad se consume es la intensidad generada, el voltaje como se explica más arriba es sólo la energía que hace fluir la intensidad de un polo al otro.

Ya se que lo de arriba es un poco rollo, las definiciones son un poco de “andar por casa”, pero son los conceptos eléctricos básicos para entender como funciona un circuito eléctrico, y por ende una batería.


Efectos sobre las baterías

- Calentamiento: todo material atravesado por una corriente debido al efecto joule (si, ese, el de los julios) experimenta un calentamiento proporcional a la intensidad que lo cruza, así que es normal que la batería y el transformador se calienten, pero no en exceso, eso nos indicaría que está pasando demasiada intensidad o que hay algún problema en la disipación del calor generado.

- El efecto memoria: este efecto reduce la capacidad de la batería ya que “recuerda” un nivel de carga anterior, y esto se produce al cargar la batería cuando esta aun contiene energía, siendo este nivel el que se recordará como 0 de carga, como los posos de un vino reducen la capacidad de la botella sino se vacían del todo al volverse a llenar.

- Sulfatación: más comúnmente conocido en las baterías de coche, ocurre cuando un compuesto químico líquido que compone las baterías (electrolito) es exudado por estas y corroe los bornes (y todo lo que pilla). Cuando esto ocurre la batería está deteriorada internamente y este líquido puede afectar a los circuitos electrónicos del aparato.

Cuando cristaliza el electrolito queda con ese aspecto lechoso.. una vez ha descargado toda su agresividad química contra la batería.

- Pérdida de voltaje: asociado generalmente a las baterías de tipo NiCd y consiste en una pérdida de voltage a medida que la batería se descarga cuando el voltaje debería permanecer constante prácticamente hasta el final.
Si el dispositivo monitoriza la tensión de la batería dará por hecho que la batería está descargada antes de tiempo.

- Condiciones atmosféricas: tanto la temperatura como la humedad afectan a la capacidad operativa y la cantidad de carga de una batería, estos aspectos suelen siempre estar contemplados en los manuales de usuario en los que se recomiendan los valores operativos de temperatura y humedad así como recomendaciones de no someter el producto a presiones, abrasiones, manipulaciones o exposición directa al sol.

Una batería por encima de su temperatura operativa aumenta ligeramente su capacidad, pero por contra reduce su vida útil.
Una batería por debajo de la temperatura operativa reduce considerablemente su capacidad (mucho más en temperaturas bajo 0º), y si sus compuestos se congelan, son incapaces de entregar ninguna potencia.

- Vida de una batería: generalmente la vida de una batería se mide en ciclos de carga (cc), una cifra muy común es los 500 cc. Básicamente se refiere a que en condiciones óptimas la batería podrá sufrir 500 ciclos de carga y descarga, después de los cuales el deterioro del producto será tal que no se garantizan las condiciones iniciales de salida.

- Duración: depende directamente de su capacidad pero quizá sea la cualidad más subjetiva de todas, depende de muchos factores aunque los fabricantes generalmente ofrecen dos datos en los que intentan aproximar su desempeño en la vida real:

•Duración En Conversación: el gasto en la emisión/recepción de la ondas de radio que permiten la comunicación con otro dispositivo en el transcurso de una conversación. El gasto depende de las condiciones ambientales, la red de comunicaciones, el operador y nuestra situación.

•Duración en Stand By: expectativa de vida con el aparato en reposo, esto es, sin la utilización de ninguna otra función. La cifra que normalmente se declara es de varios días pero se ve muy afectada por el uso de los sistemas de comunicación (infrarrojos, Bluetooth, WIFI…), la radio, reproducción de MP3, el uso de la pantalla (uno de los mayores gastos en los teléfonos es la lámpara de retroiluminación de las pantallas), los tonos… etc.
Señalar que el los conocidos como “SMARTPHONES” o Teléfonos PDA el consumo en STAND BY es muy alto debido a que sus procesadores aunque no estén realizando una función activa siguen “no haciendo nada” tantas millones de veces por segundo como Mhz tenga el mencionado chip. Esto se ha solucionado en algunos terminales equipándolos con un sistema de doble reloj o “dual clock” que permite que el procesador trabaje a una frecuencia de reloj mucho más baja cuando está en reposo, algo así como hace nuestro corazón.

Como apunte señalar que no hay tarea que consuma más batería que el WIFI, es capaz de drenar la capacidad entera en una hora o menos, que no se sorprendan los potenciales usuarios del NOKIA n80.


PHILIPS Xenium 9@9e: el campeon absoluto en duración de batería:
Stand-by: hasta 850 h
Conversación: hasta 8 h 30 min

Me gustaría recordar algo que la mayoría tristemente habrá comprobado, la batería es quizá el elemento más frágil de un aparato electrónico y ello se refleja en que la cobertura de la garantía se reduce generalmente a escasos 6 meses (y no son nada baratas de reemplazar). Por todo ello siempre es recomendable utilizar baterías originales, que ofrecen cierta garantía y calidad… no como ciertas imitaciones de origen asiático que literalmente pueden explotar.

Tipos de baterías


Níquel- Cadmio (NiCd):

Son el tipo de baterías más antiguo y que ya a penas encontraremos en el mercado de la telefonía móvil. Ofrecen una buena capacidad, pero son muy susceptibles al “efecto memoria” , su carga es muy lenta y son muy contaminantes, por lo que progresivamente se han ido sustituyendo por tecnologías superiores (en telefonía fija inalámbrica su uso es muy extendido aún).

Es conveniente descargarlas completamente si se van a almacenar o estar largo tiempo sin uso.


Níquel-Metal Hidruro (NiMH):

Normalmente proporcionan como mínimo un 30% más de tiempo de conversación que las batería INCD, y aunque aún sufren el “efecto memoria” es mucho menos pronunciado que en sus predecesoras. Por el contrario se descargan más fácilmente y tienen menor vida útil que sus predecesoras.
Para acondicionar apropiadamente una batería de NiMH y prevenir el “efecto memoria” se aconseja descargar totalmente la batería al menos una vez cada 3-5 ciclos de carga.

Para el acondicionamiento inicial de una batería nueva NiMH cargar durante los primeros 3 ciclos durante toda la noche preferiblemente con un cargador lento y dejar que se descargue completamente antes de reiniciar el proceso.

La sobrecarga habitual de este tipo de baterías (continuamente cargas de más de 24 horas) conduce a su deterioro.

es aconsejable dejarlas gargadas o a media carga para su almacenamiento o para un período largo de inactividad.


Ion-Litio :

Son un tipo de baterías relativamente Nuevo y que vienen a sustituir pro sus numerosas ventajas a las anteriores Nixx, dado que con un menor peso, y tamaño disponen de una mayor capacidad. Típicamente son un 20-35% más ligeras y reportan un desempeño del 10-20% mayor que el de una batería NiMH de capacidad equivalente. Carecen de efecto memoria, y en contra tienen su mayor precio.

Una batería de este tipo se verá beneficiada si se “acondiciona” inicialmente, esto es, durante los 3 primeros ciclos de carga, cargar totalmente toda la noche la batería y dejar que esta se descargue por completo antes de volver a iniciar el ciclo. Una vez cargada, una batería Ion-litio funcionará mejor con cargas de velocidad media.
Siempre utilizar un cargador para baterías Ion-Litio.
Para la carga rápida se recomienda que en el último 10-15% del ciclo sea lento para obtener la mejor capacidad, de esto se ocupan los cargadores inteligentes.
La sobrecarga habitual de este tipo de baterías (continuamente cargas de más de 24 horas) conduce a su deterioro.

Para alargar la vida de las pilas de litio es conveniente no dejar que se descarguen por completo.


Polímeros de litio (LiPo):

La última y más novedosa tecnología de baterías que recientemente se está introduciendo en los modelos de telefonía de última generación. Mediante esta tecnología se pueden construir baterías ultraligeras y ultrafinas mejorando incluso las capacidades de las previas baterías de litio gracias al empleo de un nuevo electrolito de tipo gel que incluso provee de una vida útil superior a los 500 cc. Son incluso capaces de entregar potencia a temperaturas tan bajas como -20%.
Todo ello unido a un encapsulamiento rígido ultrafino de aluminio laminado que puede adoptar multitud de formas las proveen de una alta durabilidad.

Los consejos sobre su carga son similares a las baterías de Ion-Litio.



Baterías de combustible:
(esto para otro rato )

Consejos generales

- Acondicionar las baterías nuevas realizando 3 ciclos completos de carga lenta de larga duración y completa descarga.
- Mantener la batería y sus contactos limpios
- Evitar exponer las baterías a temperaturas extremas (frías o calientes)
- Utiliza la batería, y si es posible no dejar la batería inactiva durante largos períodos de tiempo.
- Después de un tiempo de inactividad prolongado, someter de nuevo a la batería al acondicionamiento inicial.
- No tirar, golpear o deteriorar la batería físicamente
- Jamás cortocircuitar la batería (riesgo de explosión)
- No modificar el encapsulado de la batería
- No exponer a la batería a la lluvia o condiciones de alta humedad
- No incinerar la batería. Las baterías son elementos muy contaminantes, para deshacerse de ellas acudir a un punto limpio o depositarlas en los lugares al efecto habilitados en algunas tiendas y grandes almacenes (El Corte Inglés tiene)

Serán bienvenidas cualquier tipo de correcciones o adiciones a lo arriba expuesto, sobretodo consejos prácticos.

Muchas gracias por leer el “tocho” y animaos a colaborar.

Un saludo.


Nota: es un pequeño homenaje a "San PEPE", como aquí en Zaragoza llamamos cariñosamente al patrón de los ingenieros.

Jejeje, menudo homenaje... por Vigo también se lleva el "San Pepe", menuda fiesta... Aunque no estudio Peritos yo (y muchos mas ) nos apuntamos a la fiesta jeje

Un verdazo que te lo mereces! Gracias

hola! muchas gracias por este reportaje, muy interesante y de mucha utilidad (por lo menos para mí).
Tengo una duda sobre los cargadores de batería o adaptadores ca, q es la siguiente:
en el cargador viene rotulado:
INPUT: 100-240V 0.4A
50-60hZ
OUTPUT: 5V = 2A
(EL "=" es cosecha mía, viene otro símbolo q no tengo en mi teclado, al igual q en el input).

Lo que quiero saber, es qúe tengo q mirar para saber si puedo utilizar un cargador de un aparato en otro: el input o el output.

Gracias

Decir que las baterias de litios no deberian nunca dejarse descargar a tope, y que para mantenerlas almacenadas es mejor dejarlas con un 70% de carga.