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.
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