Carga De Baterías De Níquel-cadmio NiCd - Conceptos Y Carga De Goteo

La carga o recarga de cualquier batería recargable requiere cuidado. Las pilas y baterías recargables deben cargarse de forma correcta, ya que de lo contrario pueden resultar dañadas. Si las baterías de NiCd se recargan correctamente, durarán mucho más tiempo, aceptando y reteniendo un nivel completo de carga.

Una carga incorrecta de las pilas de NiCd puede acortar su vida útil o, en algunos casos en los que la carga es especialmente inadecuada, puede provocar un incendio o incluso una explosión.

Afortunadamente, las técnicas de carga del níquel-cadmio, NiCd, son relativamente sencillas y existen en el mercado muchos cargadores adecuados para estas baterías y pilas.

Carga inicial de las baterías de NiCd

Los fabricantes de baterías de NiCd no formatean completamente sus baterías antes del envío para que no se degraden tanto en el almacenamiento. Por ello, es mejor dar a las baterías nuevas una carga lenta antes de usarlas. Esto suele llevar entre 15 y 24 horas. Esto asegurará que cada celda tenga el mismo nivel de carga, ya que se han autodescargado a diferentes velocidades durante el transporte.

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Además, se ha comprobado que el rendimiento de las pilas nuevas sólo alcanza el nivel óptimo después de varios ciclos de carga y descarga. Normalmente, las células deberían alcanzar su nivel de rendimiento especificado después de cinco a diez ciclos de carga y descarga.

Más allá de esto, la capacidad máxima puede alcanzarse después de unos 100 o más ciclos de carga y descarga, tras los cuales el rendimiento comenzará a disminuir.

Esto supone que las baterías de NiCd se cargan y descargan de la manera requerida y que no están sujetas a abuso.

Conceptos básicos de la carga de NiCd

A diferencia de las pilas de plomo-ácido, las de NiCd se cargan utilizando una fuente de corriente constante. Su resistencia interna es tal que, si se utilizara una tensión constante, se obtendrían corrientes excesivamente grandes que dañarían las pilas.

Normalmente, las pilas se cargan a un ritmo de alrededor de C/10. En otras palabras, si su capacidad es de 1 amperio/hora, se cargarán a un ritmo de 100mA. El tiempo de carga suele ser superior a diez horas porque no toda la energía que entra en la célula se convierte en energía eléctrica almacenada.

Se ha comprobado que durante la primera etapa de la carga, hasta aproximadamente el 70% de la carga completa, el proceso de carga es casi 100% eficiente. Después de esto, disminuye.

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Carga rápida de NiCd

En ocasiones, los equipos que utilizan células de níquel-cadmio requieren el uso de técnicas de carga rápida.

Normalmente, la carga se realiza a velocidades de alrededor de C. Sin embargo, es necesario asegurarse de que la carga de NiCd se realiza correctamente y de que la carga se termina inmediatamente después de completarse.

Como la eficacia de la carga es casi del 100% hasta aproximadamente el 70% de la carga completa, la carga a toda velocidad se mantiene hasta este punto, a partir del cual la tasa de carga se reduce a medida que aumenta la temperatura, ya que la eficacia de la carga se reduce.

Se ha comprobado que una carga rápida para las células de NiCd también mejora la eficiencia de carga. Con una tasa de carga de 1C, la eficiencia de carga global de una NiCd estándar es de aproximadamente el 90%, y el tiempo de carga es de poco más de una hora.

Detección del final de la carga de las pilas de NiCd

Tanto si se utiliza la carga lenta como la rápida, es necesario asegurarse de que las células de NiCd no se sobrecargan. Por lo tanto, es necesario poder detectar el final de la carga. Hay varios métodos para conseguirlo.

Cargador básico: Algunos de los cargadores de NiCd más básicos que se pueden comprar se limitan a aplicar una carga de alrededor de C/10. No incluyen un temporizador y no se puede detectar el final de la carga. No incluyen un temporizador y suponen que el usuario retirará la carga cuando la célula esté cargada. Este modo no es en absoluto satisfactorio, ya que las pilas se sobrecargarán si el usuario se olvida y sufrirán daños por ello. Además, no hay forma de conocer el estado de carga exacto antes de que comience la carga.

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Tiempo transcurrido/temporizador: Algunos de los cargadores más básicos asumen que las celdas necesitarán una carga completa y conociendo su capacidad, se les puede dar una carga durante un tiempo determinado. Este es un método simple y sencillo para cargar pilas y baterías de NiCd. Uno de los principales inconvenientes de esta forma de terminación de la carga es que supone que las baterías están totalmente descargadas antes de ser recargadas. Para asegurarse de que las baterías están adecuadamente descargadas, el cargador puede someterlas a un ciclo de descarga.

Este no es un método especialmente preciso para recargar baterías y pilas, ya que la cantidad de carga que pueden mantener cambia a lo largo de su vida útil. Sin embargo, es mejor que ninguna forma de terminación de la carga.

Firma de tensión: Los cargadores de NiCd con firma de tensión utilizan la firma de tensión de la célula de níquel-cadmio para determinar en qué punto del ciclo de carga se encuentra.

Se ha comprobado que cuando una batería de NiCd está completamente cargada, se produce una pequeña caída en la tensión de los terminales. Los cargadores basados en microprocesadores son capaces de monitorizar la tensión y detectar el punto de carga completa, momento en el que finalizarán el proceso de carga.

Esta forma de terminación de la carga de NiCd suele denominarse tensión delta negativa, NDV. Proporciona el mejor rendimiento con la carga rápida porque el punto de tensión delta negativa es más evidente cuando se utiliza con la carga rápida.

Aumento de la temperatura: La técnica utilizada para detectar cuándo debe terminar la carga rápida es la de la detección de la temperatura. El problema con esto es que es inexacto porque el núcleo de la célula estará a una temperatura mucho más alta que la periferia. Para ritmos de carga normales, la tasa de aumento de la temperatura puede ser insuficiente para detectarla con precisión.

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Normalmente se utiliza una temperatura de 50°C como temperatura de corte. Aunque un periodo corto por encima de una temperatura de 45°C puede ser aceptable si la temperatura puede descender rápidamente, cualquier periodo prolongado en o por encima de esta temperatura hace que la célula se deteriore.

Para los cargadores rápidos se han creado cargadores más completos que utilizan técnicas más avanzadas. Basados en la tecnología de microprocesadores, son capaces de detectar la tasa de cambio de temperatura. Normalmente, la finalización de la carga se produce cuando se alcanza una tasa de aumento de la temperatura de 1°C por minuto o se alcanza una temperatura final predeterminada (a menudo entre 50°C y 60°C).

La detección de la tasa de aumento de temperatura es importante porque determina cuándo la célula está completamente cargada y la energía que entra en la célula no se está convirtiendo en energía almacenada al perderse en forma de calor.

Uno de los inconvenientes de este método es que las pilas o baterías de NiCd reinsertadas en un cargador con detección de temperatura, que probablemente sea un cargador rápido, pueden aplicar una sobrecarga perjudicial si la batería se reinserta sin estar completamente descargada, como en el caso de alguien que quiera asegurarse de que la batería se ha cargado.

Carga de goteo de NiCd

A menudo es necesario mantener las pilas y baterías de NiCd a plena carga y superar cualquier autodescarga de la pila con el paso del tiempo que haría que no fueran inmediatamente utilizables.

Una vez cargada completamente, es posible mantener el NiCd en su estado de carga completa aplicando una carga de mantenimiento. Esta carga lenta puede realizarse de forma segura aplicando una pequeña corriente a la célula o células a un nivel entre 0,05 C y 0,1 C aproximadamente.

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A menudo se puede aplicar una carga de goteo mucho más alta a una o varias celdas y esto puede provocar un sobrecalentamiento y algunos daños.

Aunque a menudo es necesario mantener las celdas o las baterías en carga de mantenimiento para garantizar que estén listas para el funcionamiento, si se tiene en cuenta la duración de la batería, no es ideal dejar las celdas de NiCd en carga de mantenimiento durante más de unos días. Es mucho mejor sacarlas y recargarlas antes de usarlas.

Si las pilas de NiCd y níquel-cadmio se cargan con cuidado, funcionarán bien durante mucho tiempo. Se sabe que algunas pilas de NiCd han estado en uso durante muchos años. Aunque la capacidad disminuye con el uso, pueden permanecer operativas durante mucho tiempo prestando un buen servicio.

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