Supercondensadores en lugar de baterías


A diferencia de los condensadores ordinarios, las baterías almacenan energía en una reacción química, y debido a esto, los iones se insertan realmente en la estructura atómica de un electrodo. A diferencia de un condensador, los iones simplemente «se adhieren». Esto es importante, porque almacenar energía sin reacciones químicas permite que los súpercondensadores se carguen y descarguen mucho más rápido que las baterías y debido a que los condensadores no sufren el desgaste causado por las reacciones químicas, también duran mucho más tiempo.

Normalmente si  descargamos nuestra batería del coche a menudo e intentamos arrancar nuestro coche una vez mas ,esto  causará más daño a la batería del coche y eventualmente  no cargará de nuevo , hasta que llegue un tiempo rodando otra vez. Sin embargo esto no es cierto para super-condensadores: por ejemplo un condensador del tamaño de una batería de célula D, tiene una capacidad de aproximadamente 20 microfaradios. Pero si tomamos un superconensador  de tamaño similar, tiene una capacidad de 300 Farads. Lo que esto significa que para la misma tensión, el supercondensador  podría en teoría almacenar hasta 15 millones de veces más energía. Sin embargo, un condensador típico de 20 microfaradios sería capaz de manejar hasta 300 voltios, mientras que un ultraconensador solo soporta  2,7 voltios pues si se usa un voltaje más alto, el electrolito dentro del supercondensador comienza a descomponerse. Por este motivo en realidad un super-condensador tiene la capacidad de almacenar alrededor de 1.500 veces la energía de un condensador de tamaño similar. Esto sería algo que usted tendría que tener en cuenta en sus intentos de almacenar energía en un capacitor.

 

Con los coches eléctricos, por ejemplo, los súper capacitores proporcionan la potencia o «impulso» necesarios para la aceleración, mientras que una batería proporciona rango y recarga el super-codensador  rodando. También suelen ir por el nombre de «Boost Capacitors» o «Boostcap» simplemente porque ese es su uso normal en la industria. La línea de productos Maxwell incluso tienen el nombre de ultracondensadores BOOSTCAP®, y estos son los que normalmente encontraría si está buscando grandes condensadores.

Mientras que algunos vehículos eléctricos están utilizando súper caondensdores  para la aceleración,estos  dispositivos también aparecen en cientos de otras aplicaciones, desde estaciones base de teléfonos celulares hasta despertadores de sistemas de audio.

Sustituto de una batería convencional

Supercondensadores son muy eficaces en la aceptación o entrega de un repentino aumento de la energía, por lo  que les convierte en una buena alternativa para una batería de 12v coche convencional.

Si le gusta usar supercondensadores en lugar de su batería de automóvil, podrían proporcionar energía durante las paradas (luces de marcha, radio, aire acondicionado, etc.) » pero también suministrarán energía para el arranque y luego se recargarán durante el próxima Intervalo de viaje .

Entonces, ¿dónde puedo realmente comprar un condensador de +12 voltios para reemplazar una batería de coche?
En realidad esto es lo que tendría que hacer:conseguir 6 ultracondensadores  pea conectarlos  en serie, pues normalmente tienen cerca de 2.5 voltios cada uno,así que 2,5 voltios x 6 = 15 voltios totalmente cargado (se podría hacer con sólo 5 super condensadores que le dan 12.5 voltios, pero no es recomendable, pues se necesitan los voltios adicionales para estar allí y además el alternador pondrá hacia fuera más de 12.5 voltios cuando está cargando de todos modos)

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La mayoría de los automóviles tienen algunos componentes electrónicos que merman  la capacidad de la batería como la alarma del coche,así que si usted deja su coche durante una semana los supercondensadores   se podría haber mermado mucho la capacidad de este y no será capaz de arrancar e el motor. Con 14-15 voltios usted no tendrá ningún problema de arrancar el coche incluso si usted lo deja por 4-5 días.

Hay un método de detener la descarga :conectar  un simple panel solar (15-20€)  para recargar los supercondensadores , por lo que si eso se usa este , siempre siempre debería tenerlos completamente cargados y listo para arrancar su coche.

Otra aspecto  interesante para  reemplazar su batería de coche convencional  por  los condensadores es el peso ya que una batería normal de plomo ácido tiene un peso de alrededor de 14 kg  y la instalación de supercondensadores unos 11kg  ,lo que permitira  ahorrar peso( >3kg)   y con ellos ofrecer una  mayor autonomía ..

 

 

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Resumidamente una batería de supercondensadoes  se cargará muy rápido y  probablemente durará toda la vida del coche  lo cual  permite ahorrar mantenimiento y dinero. También evitará la caída de voltaje al reiniciar el motor que podría estar causando que la electrónica se apague ( como por ejemplo el equipo de audio , el  navegador ,etc).

¿Qué pasa con las baterías de litio en su lugar?

Aquí hay algunas cosas que son buenas saber como que  Porsche AG, Stuttgart fue el primer fabricante de automóviles del mundo en ofrecer una batería de arranque con tecnología de iones de litio. Pesa menos de  6 kilogramos, o 10 kilogramos más ligero que la batería de plomo convencional de 60 Ah .
Ademas  pueden permaner cargadas por un año, sobrevivirán a 1000+ ciclos de la descarga y se pueden cargar completamente en 1-2 horas. Cuestan alrededor de $ 300-500.

Como vemos es cierto que la batería de litio tiene algunas ventajas sobre el uso de supercondensadores pero al igual que hablamos que  puede permanecer cargado durante un año, también hay que tener en cuenta la vida de la batería de litio (unos 3-5 años max). Como  hoy en día el costo es casi el mismo, hoy por $ 300 obtendrá 6 super-condensadores de  3000f faradios que en teoría debería durar más de 200 años ..

Mientras que las baterías más usadas hoy en día son baterías recargables de Li-ion, Li-Poly y de Fosfato de Hierro de Litio (LiFePO4). Las baterías de Li-ion y LiPo tienen una zona de seguridad por célula recomendada entre 3V (totalmente descargada) y 4.2V (totalmente cargada), aunque normalmente pueden descargarse hasta unos 2.8V sin ningún problema. La descarga por debajo de estos niveles puede causar daños irreversibles / irreparables.

Por lo tanto, estas baterías deben tener un mecanismo de seguridad incorporado, previniendo una descarga excesiva. Por el contrario, la sobrecarga también puede ser muy peligroso.

Las baterías Li-Po tienen un menor número de ciclos de recarga que el LiFePo4 (1000 = 0.2C, IEC Standard). La vida proyectada / estimada de una batería de iones de litio es de aproximadamente 3 años desde la producción.

Las baterías LiFePO4 presentan propiedades ligeramente diferentes. El LiFePO4 es un tipo de batería recargable de Li-Ion destinada a aplicaciones de alta potencia, tales como coches EV, eBikes, bicicletas eléctricas, herramientas eléctricas y hobby RC. Las baterías LiFePO4 tienen un voltaje de descarga más constante y se considera que ofrecen una mejor seguridad que otras baterías de litio.

Otras ventajas de las baterías recargables a base de litio incluyen la capacidad de una recarga mucho más rápida y mayores tasas de descarga que otras químicas mencionadas y usualmente un mayor número de ciclos de recarga (> 2000 ºC, estándar IEC), lo que significa una vida más larga cuando no está completamente descargado, pero su densidad de energía es inferior a la normal Li-Ion Li-Co LiFePO4 esperanza de vida es de aproximadamente 5-7 años.

Los supercondensadores por otro lado pueden hacer 10 millones de veces de carga / descarga, lo cual significa que  pueden cargarse / descargarse más de 20 veces al día durante 136 años de uso continuo,en clara contraposición con las baterias de Li-Ion / Ni-MH / Ni-Cd que pueden cargar entre  1000 – 2000 veces

Y por ultimo : para cargar completamente un supercondensador se  toma unos segundos en lugar de horas que se necesitan  para una batería de litio.

 

Como identificar los bobinados de un viejo transformador


El funcionamiento de los transformadores se basa en el fenómeno de la inducción electromagnética, cuya explicación matemática se resume en las famosas  ecuaciones de Maxwell las cuales afirman que al aplicar una fuerza electromotriz en el devanado primario o inductor, producida esta por la corriente eléctrica que lo atraviesa, se produce la inducción de un flujo magnético en el núcleo de hierro. Según la ley de Faraday, si dicho flujo magnético es variable, aparece una fuerza electromotriz en el devanado secundario o inducido. De este modo, el circuito eléctrico primario y el circuito eléctrico secundario quedan acoplados mediante un campo magnético.

La relación entre la fuerza electromotriz inductora (Ep), aplicada al devanado primario y la fuerza electromotriz inducida (Es), obtenida en el secundario, es directamente proporcional al número de espiras de los devanados primario (Np) y secundario (Ns)

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La tensión inducida en el devanado secundario depende directamente de la relación entre el número de espiras del devanado primario y secundario y de la tensión del devanado primario. Dicha relación se denomina relación de transformación (m) y  depende de los números de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario es el doble del primario, en el secundario habrá el doble de tensión que en el primario  (seria un transformador elevador  como en el caso de los transformadores de  AT).

Si usted es de los que guarda transformadores para nuevos proyectos o cualquier otro uso y desconoce  cual es su Primario  o Secundario   realmente no es demasiado complicado averiguarlo sin ningún tipo de medición previa , de forma segura y rápida . Por supuesto además también usando un polímero podrá  averiguar mas cosas .

Para el test  usaremos una configuración  con una bombilla incandescente o halógena  en serie con uno de los bobinados

Como no sabemos cual es el primario o cual es el secundario podemos probar con ambos con total seguridad pues al alimentar el transformador con esta lámpara pues  esta hará de limitador de corriente en ambos bobinados  sin dañar  estos.

Como bien sabemos si colocamos la tensión de red  directamente en el secundario de un transformador lo destruiremos , pero con esta configuración  serie no pasaría nada pues simplemente el bobinado  hará de resistencia inductiva encendiéndose   la lampara prácticamente  con toda su intensidad  lo cual es un indicio de  que ese el bobinado secundario (menos vueltas  y por tanto menos resistencia   y por eso  hay mayor luminosidad en la lampara conectada en serie con el )

En caso de colocar  la tensión de red   en serie con el otro bobinado ( primario )   no pasaría tampoco nada pues simplemente el bobinado  hará de resistencia inductiva encendiéndose   la lampara  muy poco   debido al  mayor numero de vueltas por tanto mayor  resistencia   y por eso  hay mucha  menor  luminosidad en la lampara conectada en serie con el  (incuso   podemos medir el voltaje de salida en el secundario   que sera proporcional al obtenido

Resumiendo  al conectar un bobinado cualquiera   con una bombilla  pueden pasar tres cosas:

  • Si el transformador esta en cortocircuito (o posee una espira en cortocircuito): la lámpara enciende con todo su brillo.
  • Si el transformador es funcional :  la lámpara enciende muy poco  en  el caso de conectarlo en el primario  y mucho si lo conectamos al secundario  , lo cual en ambos casos nos demostrara que  el transformador estará funcionando. Ademas  en le caso de alimentar el primario si mantenemos la conexión, podremos medir las tensiones de salida en el  otro bobinado (secundario ) que lógicamente estarán por debajo de la tensión  nominal pero de todos modos e nos dará una buena aproximación  del voltaje de salida
  • Si el transformador esa abierto: no se encenderá absolutamente nada la lampara

.

 

 

montaje serie
Como  vemos ,con un poco de practica hasta se pueden identificar si los bobinados son de primario o secundario de acuerdo a la intensidad de la lámpara.

Con ese método  usando  una lámpara de unos 25 W se podrán probar  transformadores de hasta 30 W, pero con bombillas de  100 W se podrían llegar a probar transformador de hasta 1000 W.

Físicamente hay algunos indicios que nos pueden  ayudar a distinguir los bobinados como por ejemplo  , la ubicación  y la separación de los terminales  , la cual  nos va a definir el tipo de bobinado:

  • Los más separados corresponden al primario (  red ) y suelen ir arriba
  • Los más juntos suelen ser la(s)  salida(s)

Asimismo , el grosor de los hilos también es un claro  identificador del bobinado:

  • El más fino : al bobinado de entrada
  •  El más grueso: el bobinado de salida

Como ejemplo  en la foto superior  claramente se aprecia la sección elevada de los bobinados lo cual es indicio que indica que corresponden  a  dos secundarios independientes divididos en dos secciones arriba y abajo.

 

 

En contraposición con la foto anterior , se aprecia que la sección  de los hilos es muy inferior a la anterior  y ademas van muy separados   y en otro lado  lo cual nos da indicios de que puede ser el primario

 

 

Respecto a las medidas , como hemos visto que el numero de espiras aumenta el valor de la resistencia , si medimos con un polímetro la resistencia de los bobinados   nos puede indicar claramente cual es cada bobinado :

 

  • Las  resistencias más bajas son para el secundario
  • Las resistencia  mas altas son para el primario
  • Excepto para los auto-transformador  no debe  haber continuidad entre primario y secundario
  • Puede haber varios secundarios para varias tensiones interconectados o  no entre ellos

 

 

!Ojo con la tensión pues en Europa es 220V y en América suele ser 110V , lo cual significa que un transformador  diseñado para trabajar con 110V  si lo conectamos a la red de 220 V lo quemaremos!(en cuanto la  frecuencia a pesar de ser diferente  pues en Europa es de 60hz y  en     Europa   50  Hz  para  el transformador  es indiferente ese valor)

¿Como determinar  si un transformador es de 220 o 110 V sin quemarlo en la prueba ? Pues una vez determinado el  primero usaremos un segundo transformador cuya salida sea  de 110V

  • En la salida de este conectan el primario del transformador dudoso.Si el transformador dudoso es de 110VCA no pasara nada ya que estaremos alimentando un transformador de 110VCa con 110VCA y tendremos a la salida los voltajes correctos.
  • Si el transformador dudoso es de 220 VCA y lo conectamos a 110VCA tampoco pasara nada, solamente que a la salida obtendremos la mitad de la tensión nominal.