FUNDAMENTOS FÍSICOS Y DE ELECTRÓNICA.

TALLER DE BATERÍAS.

UNIVERSIDAD ISABEL I1º Grado Ing. Informática

JORGE MANUEL JURADO CUBERO Octubre 2014

Contenido del Estudio

Modelo de batería elegido.

Caracteristicas de modelo de estudio.

Tipos de baterias.

Tipos de baterías. Características.

Manual de fabricante.

Consejos del fabricante para su uso.

Efecto memoria

Consejos y cuidados

Calibrar bateria

Experiencia personal con baterias.

Dispositivos alternativos de carga

Bibliografía.

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Modelo Bateria elegido.

Batería Samsung Galaxy Tab Note P3100

Características:

Tipo Batería Li-ion

4,000mAh

3,7 v Li-ion

14,8 W/h

Hasta 1,190 horas (2G)

Hasta 1,080 horas (3G)

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Características Modelo de estudio.La batería de iones de litio es un dispositivo diseñado para almacenamiento de energía eléctrica que emplea como electrolito una sal de litio que procura los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

La batería que es objeto del estudio tiene una corriente de pico de 4000mAh. Dispone de una tensión nominal de 3,7 v ( típica en las baterías Li-ion ). La energía suministrada por esta batería es de 14,8 Wh ( P=V x I, en este caso P=3,78(v) x 4(Ah)=14,8Wh).

En cuanto a las propiedades de esta batería el fabricante indica las siguientes:

ligereza de sus componentes

elevada capacidad energética

resistencia a la descarga

poco efecto memoria

elevado número de ciclos de regeneración

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Tipos de Baterías

Para poner en contexto las baterías tipo Li-ion veamos un breve resumen de los tipos de baterías comerciales más utilizados:

Niquel-Cadmio (Ni-Cd)

Son uno de los tipos de pilas recargables más antiguo que aún existen, y al que le sufren el denominado efecto memoria. Otro gran problema que se puede encontrar es que contienen Cadmio (contaminante). Su vida útil es de aproximadamente unos 1500 ciclos. Las baterías o pilas de NiMh sólo pueden recargarse en un cargador de este mismo tipo.

Nickel Hidruro-Metálico (Ni-MH)

Son el tipo que reemplaza a las Ni-Cd. Las ventajas son que la ausencia de Cadmio disminuye bastante el precio, tienen mayor capacidad que las Ni-Cd pero soportan menos ciclos de vida y también sufren el denominado efecto memoria.

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Tipos de Baterías

Ion-Litio (Li-Ion)

Es el tipo de batería o pilas recargables por excelencia actualmente. Ligera, potente, no le afecta el efecto memoria, fácil y rápidas de descargar y con ciclos de duración iguales que las de NiMh. Son las más utilizadas en sistemas portátiles y electrónicos.

Plomo y/o ácido

Este tipo de baterías es la que se usa, por ejemplo, en las baterías de coche. Suelen utilizarse en sistemas de emergencia (UPS, SAI, pequeños motores, etc…) y suelen ser muy potentes y bastante pesadas. Pero lo bueno que se encuentran en este tipo de baterías es que no sufren el denominado efecto memoria.

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Tipos de baterias. CaracterísticasLas características eléctricas de una bateria definen su rendimiento en el circuito al que

se conecta. Las caracterísicas física tienen un gran impacto en el tamaño y peso del producto al que suministran su energía.

A continuación se presenta las propiedades y características clave para las baterías Ni-Cd, Ni-MH y Li-Ion:

- Densidad de Energía: Se expresa en dos valores Densidad Gravimetrica de Energía (Cuanta energía almacena en comparación con su peso Wh/Kg) y Densidad Volumétrica de Energía (cuanta energía almacena en función de su volumen Wh/litro).

- Curva de Carga/Descarga:Muestra la variación del voltaje durante los tiempos de carga y descarga.

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- Corriente de Pico (Ip): Máxima corriente que una batería puede entregar. Esta directamente relacionada con la resistencia en serie interna de de la batería ( ESR).

- Ciclos de vida: Número másximo de ciclos en los que se aseguran un mínimo de 80% carga.

- Internal Resistance: Resistencia interna de la bateria.La corriente que entrega la batería pasa a través de esta resistencia y por lo tanto reduce el voltaje que entrega la batería según la expresión V= Ri x Ip.

- Auto descarga: Ocurre en todas las baterías e indica la descarga que se produce en la batería sin uso a lo largo del tiempo. Mide el porcentaje de descarga por mes.

- Tiempo de recarga: Tiempo que necesita la batería

- Voltaje de corte de carga y Voltaje de corte de descarga: Indican los valores de voltaje que definen la carga y descarga completa de la batería.

- Temperatura de Carga y descarga: Intervalo de temperatura sobre el que se miden los parámetros de carga y descarga.

Tipos de baterias. Características

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Tipos de baterías. Características

Conclusiones

Las baterias de litio ofrecen mayor cantidad de energía en función del peso y volumen.

Las baterias de litio ofrecen un voltaje nominal tres veces superior que el resto.

Las baterías de litio tienen tiempos de carga menores y ofrecen mayor cantidad de ciclos de carga.

La resistencia interna de estas baterías es menor, por lo que la pérdida de voltaje también es menor.

Sin embargo las baterías de litio son más sensibles a las altas temperaturas, necesitan circuitos especiales para su protección y tienen una baja tolerancia a la sobrecarga.

Tabla comparativa Baterías

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Manual de fabricante

Use el cargador para cargar la batería antes de usarla por primera vez.

Utilice solo cargadores, baterías y cables aprobados por Samsung. Los cargadores o cables no aprobados pueden provocar que la batería explote o dañe el dispositivo.

Puede utilizar el dispositivo mientras se está cargando, pero puede demorar más en cargarse por completo.

Si el dispositivo recibe una alimentación inestable mientras se carga, la pantalla táctil podría no funcionar. Si esto sucede, desconecte el cargador del dispositivo.

Es posible que el dispositivo se caliente mientras se está cargando. Esto es normal y no afecta la vida útil ni el rendimiento del dispositivo. Si la batería se calienta más de lo normal, el cargador podría dejar de cargar.

Si el dispositivo no se carga correctamente, llévelo junto con el cargador a un centro de servicios de Samsung.

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Consejos del Fabricante.El dispositivo ofrece opciones que ayudan a ahorrar batería. Al personalizar estas opciones y desactivar la funciones en segundo plano, podrá utilizar el dispositivo durante más tiempo entre una carga y otra.

Cuando no esté usando el dispositivo, cambie al modo inactivo pulsando el botón Encendido.

Cierre las aplicaciones innecesarias con el administrador de tareas.

Desactive la función Bluetooth.

Desactive la función Wi-Fi.

Desactive la sincronización automática de las aplicaciones.

Disminuya el tiempo de retroiluminación.

Disminuya el brillo de la pantalla.

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Bateria.Efecto Memoria

Uno de los principales problemas de las baterías es el denominado "efecto memoria", que se produce cuando el voltaje de funcionamiento de la batería cae con el tiempo, debido a ciclos incompletos de carga y descarga. Esto significa que a pesar de que la batería esté siendo descargada, la tensión que suministra a veces es demasiado baja para accionar el dispositivo en cuestión.

El efecto de memoria por lo tanto tiene dos consecuencias negativas: en primer lugar, la capacidad utilizable de la batería se reduce, y en segundo lugar la correlación entre la tensión y el estado de carga se desplaza, de modo que esta última no puede ser determinada de forma fiable sobre la base de la tensión.

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Baterias. Consejos y cuidados

Es recomendable que los ciclos de carga de la batería no sean homogéneos. Es decir, es recomendable enchufar la batería con diferentes valores de carga previa, nunca dejarla descargar completamente o nunca cargarla siempre cuando nos quede un 25%.

No es necesario dejar cargar la batería completamente antes de desenchufar, de hecho es irrelevante.

No tienen efecto memoria, no hay que descargarlas completamente en ningún caso, de hecho es perjudicial para la vida útil de la batería. Nunca deben bajar del 5% de capacidad como recomendación general.

Cuando vayan a estar mucho tiempo sin usar, deben guardarse con una capacidad alrededor de un 40% para evitar dañar su capacidad de carga. Ésta es la razón de que cuando compremos un móvil nuevo siempre incluya la batería con algo menos de media carga.

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Baterias. Consejos y cuidados

Es inadecuado y completamente perjudicial mantenerlas a carga completa durante un período prolongado. Como recomendación general, deben desenchufarse cuando alcanzan el 100% de carga.

Nunca deben usarse los teléfonos enchufados una vez que la carga ha alcanzado el 100%, puesto que la batería intentará mantener siempre la carga máxima y esto hará que se caliente, perdiendo capacidad irremediablemente. Esto es la práctica habitual más extendida y que más estropea nuestras baterías.

Debe prestarse atención a las características de los cargadores que usamos. Como norma general debemos usar siempre el cargador específico de nuestro móvil. Aún así, podemos usar otros cargadores poniendo especial cuidado en que los valores de voltaje e intensidad de salida del cargador sean adecuados.

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Calibrar batería

A medida que usamos la batería de nuestro móvil ésta perderá eficiencia por su naturaleza. Veremos pues unos sencillos pasos que nos ayudarán a recuperar la máxima carga útil de la que disponga nuestra batería:

1.Usar nuestro dispositivo hasta que la batería se agote completamente, si se hiberna, se suspende o se apaga de emergencia, se enciende de nuevo hasta que agotar completamente la batería.

2.Dejar el dispositivo apagado con la batería descargada durante un tiempo entre 5 y 7 horas. Mejor cuanto más tiempo.

3.Sin encender el dispositivo se conecta el cargador y se carga completamente la batería.

4.Dejar el dispositivo completamente cargado y enchufado durante unas 2 horas más, a partir de la señal de carga completa.

5.Desenchufar y listo, nuestra batería estará calibrada a su máxima capacidad de carga.

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Experiencia personal con bateríasEl rendimiento de las baterías disminuye con el paso del tiempo, ofreciendo tiempos de

funcionamiento menores.

La disminución del rendimiento depende de:

Antiguëdad de la batería ( Con el tiempo disminuye el rendimiento de la batería).

Número de ciclos carga/descarga realizados.

Uso que se hace de la batería ( Un uso intensivo significa más ciclos de carga).

Procedimiento de carga utilizado ( realizar cargas incompletas disminuye el rendimiento).

En el caso de los móviles, esta disminución del rendimiento es menos relevante debido al corto periodo de obsolescencia de los modelos ( Solemos cambiar de móvil en plazos inferiores a los dos años).

Donde la pérdida de rendimiento es más acusada es en el uso de portátiles. Estos equipos son a menudo utilizados mientras están conectados a la fuente de alimientación. Esto provoca que se produzcan ciclos de carga continuamente, que el efecto memoria sea más acusado, sobrecalentamiento de la batería.

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Que hacer si nos quedamos sin batería.

A la hora de quedarnos sin batería debemos buscar alternativas que permitan continuar funcionando el equipo.

Para solventar este problema podemos optar por dos tipos de soluciones:

Disponer de elemento externo para cargar el dispositivo.

Batería alternativa.

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Dispositivos alternativos de carga.

Cargador/batería externo: Se trata de elementos que disponen de carga suficiente para realizar más de una recarga adicional de la bateria. Permiten el funcionamiento del dispositivo mientras se carga la batería.

Cargador solar: Estos dispositivos cargan la batería a través de pequeñas placas solares. Producen una cantidad de corriente baja y las cargas son lentas e inestables.

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Dispositos alternativos de carga.

Funda-Batería: Estos dispositivos son baterías externas integradas en las fundas de que se adaptan a los móviles o tablet. Son cargadas externamente y permiten utilizarla cuando es necesario.

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Dispositivos alternativos de carga

Bateria de emergencia: Existen en el mercado cargadores de batería que permiten disponer de una segunda batería cargada. En caso de descarga de la batería en uso se puede sustituir por esta segunda batería, recargandola posteriormente. Evitan ciclos cortos de carga.

Cargador Universal/USB: Estos dispositivos permiten conectar el equipo a cualquier aparato con conexiones USB que permiten cargar la bateríal. Existen modelos con adaptadores para la toma de corriente de los vehículos.

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Bibliografia

www.sansumg.es Empresa tecnológica Samsung

"Characteristics of rechargable batteries" Texas Instruments. Lt

www.xakatandroid.es Xakataka – Web tecnológica.

www.batteryuniversity.com Web educativa con información sobre baterias.

www.wikipedia.es Web de información general.

www.recargacocheselectricos.com/que-es-efecto-memoria-baterias