Para la fabricación de nuestros robots se puede utilizar cualquier tipo de alimentación, ya sean pilas alcalinas o baterías recargables en cualquiera de sus modalidades. Lo que hay que tener en cuenta son los principales parámetros de cada tipo de batería, ya que todas ellas tienen diferentes características. De esta manera podremos elegir la batería que mejor se adapta a nuestra aplicación.

Diferentes baterías en el mercado

Parámetros de las baterías                                                                               

Tensión nominal

El primer parámetro a tener en cuenta es el voltaje de alimentación:

• Pilas alcalinas y demás: 1.5V nominales por elemento.
• Baterías de níquel cadmio (Ni-Cd): 1.2V. Descarga 1.1V y carga 1.4V nominales por elemento.
• Baterías níquel metal hidruro (Ni-MH): 1.2V. Descarga 1.1V y carga 1.4V nominales por elemento.
• Baterías de polímeros de litio (Li-Po): 3.7V. Descarga 3.2V y carga 4.2V nominales por elemento.
• Baterías de Litio Hierro (LiFe-Po): 3.2V. Descarga 3V y carga 3.6V nominales por elemento.

Nuestros robots, tanto el basado en Pingüino como el basado en Baby Orangutan, utilizan una alimentación de 5V para la electrónica, mientras que los motores los podemos alimentar a una tensión algo mayor (los motores de Pololu se alimentan a 6V, aunque aguantan algo más). Por otra parte, los 5V de la electrónica los sacaremos de la salida de un regulador de tensión, que necesita a su entrada una tensión algo mayor. Con esta información podemos saber el número de elementos que necesitaremos para nuestra batería. Por ejemplo, si elegimos una batería Li-Po, necesitaremos una de dos elementos, que proporcionará 7.4V.

Capacidad de la batería

La capacidad de la batería es otro parámetro importante, ya que está directamente relacionada con las horas que va a durarnos la batería antes de que la tengamos que volver a cargar. Aunque en realidad para nuestros robots este parámetro tampoco es muy decisivo, ya que las pruebas que tienen que realizar durarán unos pocos minutos. En cambio, donde sí es importante este parámetro es en las aplicaciones de aeromodelismo, ya que de él dependerá directamente la autonomía de vuelo de los aviones.

La capacidad de una batería se suele expresar en mAh (mili Amperio hora). Por ejemplo, una batería de 1000mAh, que es un valor muy habitual, podrá proporcionar una intensidad de 1000mA durante una hora antes de agotarse. Por supuesto, si el consumo es menor, la batería durará más tiempo. La misma batería de antes conectada a un circuito que consuma 500mA durará 2 horas, mientras que si el circuito consume 100mA durará hasta 10 horas. Por contra, si el circuito consume más, por ejemplo 2000mA, la batería durará tan sólo media hora.

Por tanto queda claro que la duración de una batería depende de dos cosas:

• La capacidad de la batería (expresada en mAh)
• El consumo del circuito que alimenta la batería

Podemos calcular la duración de una batería de una determinada capacidad, si conocemos el consumo del circuito que va a alimentar, mediante la siguiente ecuación:

Tasa de descarga

Continuamos poniendo como ejemplo la batería de 1000mAh del apartado anterior. Hemos visto que si la conectamos a un circuito que consuma 1000mA, tardará una hora es descargarse, y si el consumo es de 2000mA, tardará media hora. Con la ecuación que hemos visto antes, si el consumo es de 10A, se descargará en sólo 6 minutos, y si el consumo fuera de 100A, lo haría en menos de un minuto. Pero la pregunta que nos surge es: ¿esta ecuación se puede aplicar siempre o existe algún límite de corriente que puede entregar una batería sin sufrir daños? Y la respuesta es que sí, por supuesto que existe un límite, que viene expresado por un parámetro que se llama C.

Una batería de 1000mAh y 1C será capaz de proporcionar una intesidad máxima de 1000mA. En cambio, si la batería es 2C, será capaz de proporcionar el doble de intensidad, hasta 2000mA. Por supuesto, cuando esto ocurra, la batería no tardará una hora en descargarse, sino media hora. Si la batería es de 5C, será capaz de entregar hasta 5000mA, es decir, 5A, aunque si esto sucediera duraría tan sólo 12 minutos.

No todos los tipos de baterías admiten valores altos de C. Por ejemplo, las batería de níquel cadmio únicamente admiten valores de 1C. Sin embargo, existen baterías de polímeros de litio con valores muy altos de C, como 10C, 20C o hasta 50C.

Peso

El último parámetro (aunque no menos importante) es el peso, concretamente la relación entre tamaño, peso e intensidad proporcionada en Amperios/hora. Esto es fundamental para nuestros robots, puesto que como vimos en la entrada anterior, para poder utilizar micromotores con poca reductora necesitamos que el robot sea muy ligero. En este aspecto destacan sobre las demás las baterías Li-Po (polímeros de litio), que son realmente pequeñas y ligeras comparadas con las demás tecnologías.

Tipos de baterías                                                                               

Ahora que ya conocemos los parámetros más importantes de las baterías, vamos a analizar los pros y los contras de cada tipo de alimentación:

• Pilas alcalinas: Hay que desecharlas tras su utilización. Se utilizan en dispositivos de bajo consumo. Obligan a usar porta pilas al no poder ser soldadas sin dañarlas.

• Baterías níquel cadmio (Ni-Cd): Tienen efecto memoria, es decir, si se descargan parcialmente cada vez que se utilizan y luego se cargan, llega un momento en que no admiten la carga máxima. Este efecto es relativamente rápido. Se destruyen fácilmente con largos almacenamientos, tienen una auto descarga del 10% en las primeras 24 horas, y después sobre un 2,5% al día, disminuyendo con el tiempo. Se pueden unir elementos entre sí mediante soldadura. Se prohibió su uso en 2008 por su poder contaminante.

Batería Ni-Cd de 6 elementos (7.2V) y 400mAh

• Baterías metal hidruro (Ni-MH): Mucho menos efecto memoria que las de Ni-Cd, que se soluciona mediante dos o tres ciclos de descarga y carga si la batería es nueva y su tensión no ha bajado de 0,9 V. (descarga profunda). Auto descarga del 15% al 20% mensual, mayor que las de Ni-Cd. Las baterías Ni-MH doblan el tiempo de uso a las Ni-Cd con los mismos tamaños. Más sensibles que las Ni-Cd al calor. Altas corriente de carga y descarga.

Batería Ni-MH de 3 elementos (3.6V) y 800mAh

• Baterías Li-Po: No tienen efecto memoria. Pesan del 20% al 35% menos que las de Ni-MH o de Ni-Cd. No tienen efecto auto descarga. El almacenamiento puede ser prolongado siempre que se mantengan a una tensión del 75% de la nominal. Se estropean si bajan de 3 V. Altas corrientes de carga (2 .. 5 C) y descarga (20 .. 50C). Tienen la mala costumbre de explotar si se les exige por encima de sus posibilidades.

Batería Li-Po de 1 elemento (3.7V), 150mAh y 20C