miércoles, 11 de agosto de 2010

Baterías, LFP, alternativa a LiPo

Desde que se ha adaptado las baterías LiPo al airsoft existe el debate de la idoneidad de estas baterías para nuestras réplicas. Las particularidades de este forma de alimentar de electricidad a nuestra réplica suponen cambios en la forma de tratar la réplica, no realizar ráfagas largas, o demasiadas seguidas, cambiar la batería en cuanto pita, etc. Pero las ventajas de estas baterías frene a las de NiCa son suficientes para que haya quien se atreva a realizar los cambios necesarios en sus réplicas para usar este tipo de baterías.

En estos momentos podemos encontrar también una solución alternativa a las LiPo, las LFP. Madbull ofrece una serie de baterías, y cargadores específicos, en esta tecnología, para saber más sobre ella aquí tenéis información extraída de El vuelo eléctrico, que como veréis trata de aeromodelismo.

Baterías A123 de Litio y fosfato de hierro (LiFePO)

Recientemente ha salido al mercado un nuevo tipo de baterías recargables de Litio, denominadas de fosfato de hierro, ó nanofosfato, ó A123 Racing, comercializadas por Enerlan, que es la única compañía que por ahora explota la patente. Esta es una nueva opción que está ganando popularidad debido a dos ventajas principales respecto a las baterías de Litio-polímero: permiten una carga mucho más rápida a 4C, típicamente en 15 minutos (frente a 1 hora las LiPo a 1C), y son menos delicadas de uso que las LiPo: son más permisivas respecto a sobrecargas o sobre-descargas. En este sentido, son mucho más seguras, no compartiendo la tendencia de las LiPo a arder o explotar en situaciones de carga o descarga extrema. Esto es debido a una química diferente, basado en un fosfato de litio y hierro (LiFePO4) como cátodo, frente a la cobaltita de Li (LiCoO2) usada en las baterías de ión Litio o las de Litio-polímero. La principal desventaja de esta alternativa es su peso ligeramente superior al de las LiPos, por lo que probablemente no tendrán difusión en vuelo indoor, pero son perfectamente adecuadas en park-fliers y aviones de mayor tamaño donde el peso no es tan crítico. Es más, en algunas situaciones he encontrado que las LiPo son “demasiado” ligeras, cuando se trata de equilibrar modelos de morro corto (por ejemplo, un Mitsubishi Zero) o un biplano (por ejemplo, un Sopwith Camel). Paso a dar algunos detalles más de estas baterías.
La carga nominal por elemento (o celda) es de 3.3 V frente a los 3.7 V de las LiPo. En estado de máxima carga alcanzan 4.2 V, y se pueden descargar de forma segura hasta 2 V. No sólo eso; si por descuido se llegan a descargar hasta 1 V, pueden recuperar toda su capacidad durante el proceso de carga, en una situación que sería irreversible para las LiPo.
Por ahora, las baterías A123 se fabrican en dos tamaños: de 1.1 Ah, con 39 g de peso por celda (cilíndricas, 18 mm dia. x 65 mm), y de 2.3 Ah, con 70 g de peso (26 mm dia. X 66.5 mm), ambas con 3.3 V nominales. Se pueden comprar las celdas individuales, que se pueden soldar en serie o en paralelo para hacer packs caseros, o bien se pueden adquirir packs ya hechos, que vienen  presentados en envases de aluminio rígidos, en configuración lineal, plana o triangular, según cómo se disponen los elementos entre sí. Otra ventaja de esta presentación es que se evita la fragilidad de las LiPos, a las que un pinchazo o deformación hace inoperativas.
La capacidad de descarga es de 30 C (o sea, 33 A para el modelo de 1.1 Ah y 69 A para la de 2.3 Ah, con picos de 60 C. Esto iguala o supera las mejores LiPos del mercado, a precios bastante inferiores. Como he dicho, la capacidad de carga es de 4C, que permite cargar un pack en 15 minutos y, por tanto, realizar muchos más vuelos en la jornada (o necesitar de menos packs para realizar el mismo número de vuelos).
La resistencia interna es menor que la de las LiPos (y por supuesto que las NiCd y NiMH), lo que permite un eficaz aprovechamiento de la energía almacenada, y de nuevo, volar más tiempo. El fabricante indica que el tiempo de motor con una celda A123 de 2300 mAh iguala a una NiMH GP3300, debido a la gran cantidad de energía que se pierde en ésta última por calentamiento interno.
Otra ventaja de las A123 es que la curva de descarga es mucho más plana que la de NiMH y LiPos; es decir, el voltaje apenas decrece durante la descarga, con lo que el avión disfruta de la misma potencia a lo largo de todo el vuelo. El pequeño inconveniente de esta cualidad es que la batería llega a su fin si anuncio previo, lo que no deja al piloto tiempo de prepararse para el aterrizaje; se ha de ser precavido y consciente del tiempo estimado del que se dispone y no apurar hasta el final.
Los cargadores y balanceadores de LiFePO han de ser específicos para este tipo de baterías; sin embargo, muchos cargadores que han salido al mercado últimamente son compatibles con ambas modalidades (LiPo y LiFePO-A123). Los controladores de velocidad para LiPos son compatibles con A123.
Al cargar estas baterías se recomienda también un balanceador de carga, es decir cargar cada elemento individualmente. Sin embargo, parece de nuevo que la tolerancia de estas celdas a estar desbalanceadas (horrible palabra…) es menor que para las LiPos.
La ciclabilidad es excelente, debido a su robustez. Por eso son una inversión más segura que las LiPo, a las que cualquier descuido puede destruir.
Por último, la auto-descarga de estas celdas es prácticamente nula, pudiendo almacenarse varios días totalmente cargadas sin pérdida apreciable de energía. En esto son similares a las LiPos, y muy superiores a las NiMH, para las que el problema de auto-descarga es muy serio en cuestión de días.
En resumen, las baterías LiFePO A123 Racing son algo más pesadas que las de LiPo de capacidad similar pero, en compensación, son i) más baratas, ii) mucho más robustas, iii) permiten una carga mucho más rápida, y un régimen de descarga muy elevado, iv) ofrecen una curva de descarga plana y entregan más energía a igualdad de capacidad y, quizá lo más importante, v) son mucho más seguras.

Enlaces relacionados:
El vuelo eléctrico
>MadBull

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