Baterías aviación cap.2

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Baterías aviación cap.2

On noviembre 5, 2018, Posted by , in El mundo de la aviación, tags , With No Comments

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Tipos de baterías

Los tipos de baterías más comunes son:

  • Plomo-ácido (Pb-ácido)
  • Níquel-cadmio (NiCd)
  • Níquel-hidruro metálico (NiMH)
  • Ion-Litio (Li-ion)
  • Polímero-Litio (Li-poly )
  • Aire-zinc
  • Celdas de combustible

Batería de plomo ácido

Es el tipo de batería recargable más común por su buena relación de desempeño costo, aunque es la de menor densidad de energía por peso y volumen.

Plomo-ácido

Esta batería cuenta con varias versiones:

  • La versión shallow-cycle o de ciclo corto es usada en automóviles, en los cuales se necesita una corta explosión de energía que es forzada desde la batería para encender el motor.
  • La versión deep-cycle o de ciclo profundo, diseñada para repetidos ciclos de carga y descarga. La mayoría de las aplicaciones requiere este tipo de baterías.
  • La versión sellada “gel-cell” con aditivos, los cuales vuelven el electrolito en un gel anti-derrames, está pensada para ser montada de lado o de invertido pero su alto costo la limita aplicaciones en aviones militares.

Aplicaciones batería Plomo-ácido

La batería plomo-ácido es, en el momento actual, imprescindible e insustituible, especialmente en automoción, pero también en muchas otras aplicaciones que exigen continuidad en el suministro de energía eléctrica.

  • AUTOMOCIÓN: batería de arranque (SLI)
  • TRACCIÓN: carretillas, locomotoras de mina, vehículos industriales, embarcaciones…
  • INDUSTRIALES: servicios continuos, regulación de cargas, energía fotovoltaica

Batería de Níquel-cadmio

baterias niquel-cadmio

  • Se caracteriza por sus celdas selladas, por tener la mitad del peso y por ser más tolerante a altas temperaturas, que una batería de plomo-ácido convencional.
  • Tiene una muy baja tasa de autodescarga.
  • Debido a regulaciones ambientales ha sido reemplazada por NiMH e Ion-litio, en notebooks y en otros tipos de electrónica de alto precio.
  • Tiene el efecto de memoria lo cual acelera su proceso de descarga.

Aplicaciones batería Níquel-cadmio

Unos de los usos más frecuentes es en juguetes, equipos estéreos y máquinas fotográficas.

Existen diseños especializados, como es el ejemplo de baterías para aviones sin sellar, lo que permite expulsar el oxígeno e hidrógeno cuando la batería es carga o descarga rápidamente.

Batería de Níquel-hidruro metálico

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  • Es una extensión de la tecnología de NiCd, ofrece una mayor densidad de energía y el ánodo es hecho de metal hidruro evitando los problemas ambientales de la NiCd.
  • Además su efecto memoria es casi despreciable.
  • No es capaz de entregar alto peaks de potencia, tiene un alto grado auto descarga y es muy peligrosa si es sobrecargada.
  • Tiene una alta tasa de autodescarga.
  • Aún es de precio elevado, aunque se estima que su costo disminuirá al producir vehículos eléctricos a gran escala.

Aplicaciones batería Ni-MH

Incluyen todos los vehículos de propulsión totalmente eléctrica como: General Motors EV1, Honda EV Plus, Ford Ranger EV , Scooter Vectrix.

Vehículos híbridos como el Toyota Prius, Honda Insight o las versiones híbridas de los Ford Escape, Chevrolet Malibu y Honda Civic Hybrid también las utilizan.

El transporte público de la ciudad de Niza (Francia) cuenta con el tranvía de piso bajo Alstom Citadis.

Varios modelos de robot la utilizan entre ellos el célebre prototipo humanoide ASIMO diseñado por Honda.

Batería de Ion-litio

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Es de una nueva tecnología, la cual ofrece una densidad de energía de 3 veces la de una batería plomo-ácido. Esta gran mejora viene dada por su bajo peso atómico 6,9 vs 209 para la de plomo. Además cuenta con el más alto voltaje por celda 3.5 [V], lo cual reduce el número de celdas en serie para alcanzar cierto voltaje, lo que reduce su costo de manufactura.

Tiene una muy baja tasa de autodescarga.

Rápida degradación y sensibilidad a las elevadas temperaturas, que pueden resultar en su destrucción por inflamación o incluso explosión.

Requieren en su configuración como producto de consumo, la inclusión de dispositivos adicionales de seguridad, resultando en un coste superior que ha limitado la extensión de su uso a otras aplicaciones.

Aplicaciones batería Ion-litio

Su uso se ha popularizado en aparatos como teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles y lectores de música.

Las baterías de Ión Litio al ser baterías más compactas permiten manejar más carga, lo que hay que tener en cuenta para lograr automóviles eléctricos prácticos.

Batería de Polímero-litio

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Es una batería de litio con un polímero sólido como electrolítico.

Estas baterías tienen una densidad de energía de entre 5 y 12 veces las de NiCd ó Ni-MH, a igualdad de peso. A igualdad de capacidad, las baterías de Li-Po son, típicamente, cuatro veces más ligeras que las de Ni-Cd de la misma capacidad.

La gran desventaja de estas baterías es que requieren un trato mucho más delicado, bajo riesgo de deteriorarlas irreversiblemente o, incluso, llegar a producir su ignición o explosión.

Un elemento de Li-Po tiene un voltaje nominal, cargado, de 3.7 V. Nunca se debe descargar una batería por debajo de 3.0 V por celda; nunca se la debe cargar más allá de 4.3 V por celda.

Aplicaciones batería Polímero-litio

Hyundai ha adoptado un enfoque ligeramente diferente en cuanto al almacenamiento de la energía ya que utiliza baterías de polímero de litio en lugar de usar un compuesto de níquel con iones de litio.

La marca de computadores portátiles Apple, usa actualmente la tecnología de las baterías de polímero litio en iPod o iPhone. También se encuentra en dispositivos como teléfonos móviles y PDAs

Batería de Aire-zinc

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Con una fabricación más barata y capacidades que pueden superar en 3 veces a las populares Ion de Litio,

Las nuevas baterías de Zinc-Aire funcionan utilizando el oxígeno almacenado en un cuarto como electrodo, mientras la batería contiene un electrolito y el electrodo de Zinc permite que el aire circule dentro de una caja porosa, logrando el milagro de la electricidad.

La compañía ReVolt se encuentra trabajando en llevar el Zinc-Aire a vehículos eléctricos, para esto será necesario incrementar el número de ciclos de carga en 10.000, algo un poco lejano todavía para los prototipos que sólo alcanzan los 300-500 cargas y descargas.

Las pilas a base de zinc tienen como principal ventaja la posibilidad de ser recicladas sin límite, sin perder ni sus cualidades químicas, ni sus cualidades físicas.

Aplicaciones batería Aire-zinc

La tecnología zinc-aire respetuosa con el medio ambiente encuentra su mejor aplicación en prótesis de oído, aparatos electrónicos portátiles y en el sector automotriz.

Es probable que el futuro del coche eléctrico pase por el desarrollo de baterías más potentes de zinc-aire, que sustituyan a las de iones de litio.

ReVolt Technology ha solicitado 30 millones de dólares dentro del programa del gobierno de Estados Unidos para acelerar el desarrollo tecnológico de las baterías de zinc-aire para posibilitar vehículos eléctricos con mayor autonomía.

Celdas de combustible

celdas combustible

Una pila de combustible, también llamada célula o celda de combustible es un dispositivo electroquímico de conversión de energía similar a una batería, pero se diferencia de esta última en que está diseñada para permitir el reabastecimiento continuo de los reactivos consumidos; es decir, produce electricidad de una fuente externa de combustible y de oxígeno en contraposición a la capacidad limitada de almacenamiento de energía que posee una batería.

Los reactivos típicos utilizados en una celda de combustible son hidrógeno en el lado del ánodo y oxígeno en el lado del cátodo

La tensión en circuito abierto es de aproximadamente 1,2 voltios

Para saber más: Sistema eléctrico del avión

Bibliografía:

Andres Restrepo

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