Introducción

Ya que se habla de pilas y baterías, los téminos correctos son:

·         Pilas: son las no recargables.

·         Baterías: son las recargables, con generalidad de níquel-cadmio (NiCd). El cadmio es contaminante, por lo que deben desecharse en sitios adecuados.

Con dichas baterías construiremos paquetes, soldando las baterías en serie (positivo con negativo) e introduciéndolas en funda termo-retráctil transparente. Puede que el paquete nos venga ya construido, pero en todo caso podemos ver aquí diversas formas de hacer el paquete. Asimismo, el uso de baterías NiCd en coches R/C puede ser:

·         Demanda baja: emisora, receptor y servos convencionales. Las baterías usadas son de entre 500 y 800 mAh. Los paquetes son de 8 baterías en emisoras, y se recomiendan 5 para receptor y servos (los servos limitados a 4.8V de alimentación no son recomendables para coches R/C).

·         Demanda media: servos (y receptor) en coches 1/5 y 1/4 (maxiservos), con elementos de entre 1.7 y 2 AH.

·         Demanda alta: tracción en eléctricos. Por reglamento, el paquete de baterías es de hasta 6 elementos de 2 Ah.

Asimismo, se ha hecho general el uso del calentador de bujía con batería de NiCd de entre 2 y 4 Ah. Y, como se ha explicado en las páginas sobre radio, los reguladores electrónicos de velocidad (ESC o "electronic speed controller") en coches eléctricos incorporan un regulador de tensión para a partir de la tensión del paquete de seis elementos generar la alimentación de receptor y servo (6V).

En todo lo anterior, la capacidad de la batería se mide en mAh (miliamperios-hora) o AH (amperios-hora). Un elemento de 2 AH puede estar, idealmente y si se carga plenamente, 2 horas suministrando 1 amperio, ó 4 horas suministrando 0.5 amperios.

Los principales tamaños en baterías de NiCd son:

Los tamaños usuales en automodelismo son:

·         AA en capacidades entre 500 y 800 mAH, para emisoras y receptores.

·         SC en capacidades entre 1300 y 2000 mAH para tracción en eléctricos.

·         C, D y E en chispómetros.

Los tamaños pequeños pueden tener uso en eliminatorias de coches de explosión, para reducir peso y mejorar tiempo.

Aparte de la tracción por baterías en coches escala 1/1, la tracción en coches eléctricos es, junto con los ordenadores personales, las cámaras de vídeo y los teléfonos móviles, uno de los campos que suponen mayor demanda para las baterías de NiCd, que llegan a ser muy especiales. En los otros campos se utilizan otros tipos de baterías recargables (níquel-hidruro de metal (NiMH), ión-litio), con más capacidad por volumen, pero estas tecnologías no tienen los requisitos suficientes para ser usadas an automodelismo, particularmente en tracción. Por contra, las baterías de NiCd sufren el "efecto memoria".

Las baterías de NiCd tienen características eléctricas interesantes:

• Baja resistencia de salida, lo que implica que suministren alta corriente al descargarse.
• Buen rendimiento: prácticamente, toda la energía suministrada hasta plena carga se recupera en la descarga.
• Es común su fallo dando tensión nula, pero no circuito abierto, por lo que en caso de este fallo el paquete de baterías seguirá alimentando su carga, pero con un elemento menos (no nos deja totalmente tirados).

Sin embargo, la potencia de un coche eléctrico, a pesar de sus buenas características de aceleración y velocidad, está, al igual que en coches escala 1/1, muy lejos de la alcanzada en coches de combustible líquido. Y aunque la autonomía de un paquete de baterías es comparable a la duración de un depósito en coches de metanol, la facilidad de repostaje no es comparable, y la necesidad del proceso de carga de las baterías no tiene concepto equipolente en los combustibles líquidos.

La carga puede ser:

• Lenta: a C/10, o a C/3 en elementos con electrodos sinterizados; por ejemplo, un elemento de 600 mAH puede cargarse en unas 14 horas a 60 mA, o en unas 4 horas a 200 mA. En general, podemos dejar casi indefinidamente el elemento en carga lenta, aunque si el tiempo es excesivo puede finalizarse con tensión total ligeramente reducida, aunque esto se recupera al siguiente ciclo descarga-carga.
• Rápida: se controla con precisión el fin de la carga, y se detiene la misma antes de la sobrecarga. En general, se utilizan cargadores rápidos tipo "delta peak".

Recomendaciones generales de uso de baterías NiCd

Detección del fin de la carga

Puede hacerse por:

• Tiempo: método muy poco fiable.
• Temperatura: además del problema del sensor, requiere comenzar la carga con los elementos fríos (lo cual, como se ha dicho, se recomienda).
• Por elevación de voltaje (cargador "delta peak"). El cargador debe medir con precisión la tensión del paquete según la gráfica expuesta antes. El momento en que la tensión sufre una alta elevación y deja de subir marca el fin de la carga.

Efecto memoria

Se presenta en baterías de NiCd, y no en otras. Se manifiesta de tres formas:

• Por sobrecarga: si un elemento se ha sobrecargado, o sometido a carga lenta durante tiempo excesivo, da un voltaje menor al final del ciclo.
• Si repetidamente no se agota su carga antes de la recarga del elemento. El elemento "recuerda" que no está siendo agotado, y baja su tensión a alrededor de 1V en el punto en que se suele terminar de usar, aunque aún le quede carga. El efecto práctico se manifestaría haciendo repetidamente mangas de 5 minutos (no llegando a agotar la carga), con recarga entre mangas; si entonces intentamos una manga de 8 minutos, a los 5 minutos bajará considerablemente la tensión, que será baja en los últimos 3 minutos. La solución es una descarga completa (no más allá de donde pierda carga completamente el primer elemento en hacerlo) y cargar nuevamente.
• Por carga reciente: tras carga completa, el elemento da al inicio de la descarga una tensión ligeramente superior. Puede aprovecharse esto dejando el último minuto o dos de la carga para justo antes de empezar la carrera.

Baterías usadas para tracción de coches eléctricos

Las baterías usadas para tracción en automodelismo requieren un estudio aparte. En la práctica, sólo hay un fabricante (Sanyo), aunque Panasonic ha intentado suministrar elementos (baterías moradas). Sanyo selecciona los elementos que cumplen los requisitos para ser usados en tracción, y los que no cumplen se destinan a otros campos donde el uso es más convencional. Los paquetes son generalmente de 6 baterías en serie (agrupadas de tres en tres o juntas), lo que da una tensión total nominal de 7.2V (8.4V a plena carga), siendo las carreras a 5 minutos más última vuelta. En eléctricos pista escala 1/12 los paquetes son de cuatro baterías con 4.8V de tensión nominal, y las carreras son a 8 minutos más última vuelta.

El tamaño de estos elementos es Sub-C, por lo que en la denominación convencional de estas baterías aparece "SC". Asimismo, el color del elemento indica las prestaciones del mismo.

Los tipos principales son:

·         SCR: rojas, 1400 mAH, voltaje de descarga alto, baja resistencia ("R"), sólidas (admiten muchos ciclos carga/descarga).

·         SCE: amarillas, 1700 mAH, mayor capacidad ("E" de energía), mayor resistencia interna, delicadas en cuanto a la carga/descarga (requieren un considerable tiempo de reposo antes de cargar nuevamente. En desuso.

·         SCRC: negras, síntesis de SCR y SCE (baja resistencia de las SCR y alta capacidad y solidez de las SCE). "RC" significa adecuadas para radio-control.

·         SCRC-SP: "special production", serie especial posterior a las SCRC.

·         SCRC-2000: azul claro, 2000 mAH. Aparecieron hacia 1997 y se homologaron para competición poco después.

En los elementos que veamos seleccionados para competición de alto nivel, veremos por ejemplo indicados en etiqueta los segundos que dura con descarga a 20A, y corte a 0.9V, que debe superar la duración de una manga (5 minutos). Otras veces se parametriza a descarga de 25 ó 30A y corte a 0.85 ó 0.80V. Existen cargadores especializados tipo ordenador, donde los paquetes se pueden cargar óptimamente y comprobar si en descarga se siguen cumpliendo las características del elemento.

Los ensambladores de paquetes destinados a tracción en automodelismo seleccionan y aparean elementos, produciendo paquetes destinados a competición de alto nivel. Además, someten los elementos a ciclos de carga/descarga (normalmente cinco, descargando individualmente los elementos a 20A ó 30A según el ensamblador). Este ciclado asegura que los elementos "débiles" quedan apartados, particularmente con descargas a 30A. Incluso algunos ensambladores caracterizan los paquetes para todo terreno (mayor tensión media de descarga) o pista (mayor capacidad). Con todo ello, se explica la diferencia de precio de paquetes de baterías.

Los paquetes deben hacerse con funda termo-retráctil transparente de modo que podamos ver el elemento. Las lengüetas que unen en serie los elementos son asimismo especiales y de gran solidez, y son piezas separadas de la batería, soldadas con estaño. Puede preverse agujeros en el termo-retráctil para la descarga individual de los elementos. Y dado que las pletinas de conexión de elementos son muy sólidas, se suele prescindir de la funda termo-retráctil si el paquete es en dos partes (3+3).

Modernamente, existen elementos NiMH-3000 (níquel-hidruro de metal, 3000 mAH) que se empiezan a probar para tracción en automodelismo. Su mayor resistencia interna hace difícil, por ahora, que puedan sustituir a los de NiCd. Las baterías de NiMH son más delicadas para cargar; por ejemplo, si la carga lenta en NiCd es como muy baja C/10, en NiMH es de C/40, y de hecho en muchos cargadores se avisa "sólo NiCd". Como se ha dicho, y si se las carga adecuadamente, tienen aplicación en emisoras y receptores, por su mayor capacidad. La tensión de salida de elementos NiMH es equivalente a la obtenida con NiCD. La elevación de tensión indicada en NiCd también se produce en NiMH. El "efecto memoria" de los elementos de NiCd no se manifiesta en NiMH.

Comprobaciones

Existen multitud de accesorios de Automodelismo para carga, descarga y comprobación de baterías, algunos muy sofisticados. El más elemental es el voltímetro de continua. Los principales parámetros que nos informarán sobre el estado de la batería son:

·         Tensión: como se ha dicho, 1.2V (generalmente 1.4V a tope de carga). La tensión del paquete será 5 (receptor), 6 (tracción) u 8 veces superior (emisora), es decir, 5-7V, 7.2-8.4V ó 9.6-11.2V, según el caso.

·         Capacidad: 500 mAH a 2 AH, según tipo. En baterías para tracción, se deben comprobar los segundos que mantiene tensión en condiciones de descarga determinadas, equivalentes a condiciones de carrera.

·         Resistencia interna, importante en tracción. Se nota que un elemento envejece cuando aumenta su resistencia interna.

·         Tensión media de descarga en condiciones de carrera, importante en tracción. Este parámetro es importante, pues mide la adecuación para carrera, aunque requiere cargador/descargador tipo ordenador para su medida. No es lo mismo en carrera tener una tensión media de 1.15V que tener 1V.

Las baterías usadas en tracción, cuando se acaba su vida, lo van a manifestar por pérdida de prestaciones, o dificultad de carga. Hay otros casos que pueden ocurrir, tal como el fin de un elemento, lo que se manifestará en la tensión total del paquete. Sin embargo, un caso peligroso es la pérdida de capacidad, que puede dar lugar, por ejemplo en el paquete del receptor, a que empecemos una carrera normalmente, y notemos al cabo del tiempo que los servos no reaccionan con la rapidez esperada: un elemento se ha descargado, y la tensión del paquete ha bajado de 6V a 4.8V. Si el paquete por accidente ha sufrido un cortocircuito, debemos asimismo comprobarlo. Si carecemos de cargador/descargador tipo ordenador, podemos hacer una comprobación de la curva de descarga como sigue:

·         Se hace una carga completa (si es preciso, tras descarga, sometiendo al paquete a carga lenta).

·         Se inicia la descarga a través de una resistencia de valor tal que aquélla deba durar unas dos horas (aproximado al de la tabla).

·         Se toman lecturas de tensión cada 5-10 minutos (para no olvidarse, se recomienda usar el cronómetro decreciente mencionado en este truco). Se observa si la descarga se parece a la gráfica, o si hay un descenso brusco. Asimismo, a las dos horas debe aún medirse la tensión nominal del paquete.

El futuro

La tracción en los coches eléctricos de competición es uno de los campos en que se necesita una fuente de energía eléctrica recargable, ligera, barata, no contaminante y de alta capacidad. Otros campos con la misma demanda son:

·         Ordenadores portátiles.

·         Cámaras de vídeo.

·         Teléfonos móviles.

·         Satélites (disponen de energía solar).

·         Y, cómo no, el coche eléctrico escala 1/1, sustituyendo la gasolina y otros combustibles.

Las baterías de NiCd, NiMH, ión-litio y otras tecnologías vienen a responder a esa demanda. Hoy por hoy, el coche eléctrico está lejos en prestaciones y autonomía del coche de explosión, pero más lejos aún lo está el coche eléctrico 1/1 del coche de gasolina 1/1.

Una solución distinta se puede encontrar con células de combustible ("fuel cells"), alimentadas por metanol y agua. Se anuncian para el futuro micro células ("micro fuel cells"), de las que se dice podrán alimentar un teléfono móvil durante un mes. Más información en:

·         Manhattan Scientifics

¿Habrá en el futuro carreras en que veamos a los mecánicos repostar metanol, pero los coches llevarán motor eléctrico, y casi no se oirá ruido?