Esta es la traducción de mi propia entrada en este blog, que a su vez proviene de otra entrada mía en el blog http://www.e-cigarette-forum.com, ésta....
Hay cierta excitación por los nuevos mod de vataje variable con control de temperatura. Pero después de todo siguen siendo mods VV/VW.... con nuevas posibilidades. Es tiempo de recordar que es lo que realmente hacen...
Los usuarios de mod mecánicos suelen entenderlos mal. O al menos algunos de esos usuarios. Están tan acostumbrados a regular la potencia en sus mods mecánicos variando la resistencia montada en el atomizador que mantienen esta idea incluso cuando saben que hay un módulo electrónico que les da mucha más libertad y seguridad para conseguir lo que quieren.
El control de temperatura aprovecha la existencia de un control de potencia, ya no sólo como consigna ajustada por el usuario, sino además como potencia variable en función a la temperatura promedio detectada en al resistencia del atomizador. Dicha temperatura se mide precisamente monitorizando la variación de resistividad de la resistencia con la temperatura, y precisamente por esto las aleaciones de kanthal y nicrom no funcionan bien en tales mods: son aleaciones con una curva de variación de la resistividad con la temperatura prácticamente plana, no hay casi variación, o esta es tan pequeña que si pretendemos usarla para calcular así la temperatura los errores son inadmisibles. Para estas lides se precisa una curva de variación de resistividad con la temperatura bien conocida y que además cambie lo suficiente, que no sea plana.
Además, los metales y aleaciones utilizados, como el "níquel-200 (Ni-200)", titanio, y demás, tienen resistividades muy inferiores a las de las aleaciones de kanthal y nicrom, lo que añade aún más confusión. Una resistencia típica para "sub-ohm", para conseguir potencias elevadas en un mecánico, tiene entre 0,3 y 0,6 Ω, y con Ni-200 no es raro trabajar entre 0,1 - 0,4 Ω. Las electrónicas usadas están adaptadas para ello, como veremos enseguida, pero esto no significa que den más potencia o que para aprovechar bien ése VW haya que hacer sub-ohm también...
El control de temperatura utiliza resistencia de mucho menor valor en ohms, lo que obliga a corrientes superiores de acuerdo a la consabida ley de Ohm, pero las potencias son las mismas. Eso si, están en cambio constante, si las temperaturas detectadas son cercanas al punto de consigna fijado, conforme la electrónica aumenta o disminuye la potencia para mantener una temperatura segura.
Parece lógico preguntarse si en el modo de control de la temperatura las baterías son sometidas a más o menos carga que en mods VV/VW normales. Veámoslo con detalle....
El detalle importante sobre los mods VV/VW es que actúan como un elemento adicional que separa baterías y atomizador. Es como si apareciera un transformador de voltaje entre ambas partes, y así es en realidad en muchos sentidos. Se llama convertidor DC-DC (DC: direct current, corriente contínua) y sus matemáticas son relativamente simples. Toda la energía (o energía por unidad de tiempo, es decir, potencia) tomada de la batería se convierte en la misma energía (o potencia) aplicada al atomizador, intercambiando únicamente voltajes y corrientes. Recordando que en la potencia ambas están ligadas
P = V * I son cálculos sencillos....
Bueno, hay que añadir que esta conversión no sale gratis, hay pérdidas de energía dentro del convertidor, que se tipifican por el rendimiento o eficiencia del mismo, con un factor que habitualmente cae en el rango entre 0,90 a 0,96 (o 90% a 96%), lo que significa que parte de la energía tomada de la batería se pierde (la diferencia entre 100 % y el rendimiento en %) como calor en el interior del convertidor. Es el peaje inevitable por disfrutar de potencia constante a través de todo el uso de la batería, mientras cae su voltaje de salida.
Una vez dicho esto, la corriente aplicada al atomizador, incluso en el caso de resistencias muy bajas (con níquel y el control de temperatura activo) ya deja de importar. Lo que cuenta es la potencia aplicada, y en consecuencia requerida a la batería, y las pérdidas. Las baterías siempre entregan su tensión de salida natural (4,2 V a plena carga, y de ahí hasta su agotamiento, hacia unos 3 V) y en primera aproximación no importa cómo se alimenta el atomizador, sino la potencia tomada de la batería por la electrónica y alimentada al atomizador. En dicha potencia la corriente está fijada por la fórmula P = V * I, siendo el voltaje V un parámetro fijo por la batería.
En segunda aproximación, los rendimientos cambian un poco, no son constantes, aunque este cambio no es muy grande siempre que se trabaje en un entorno de resistencias, corrientes y potencias para las que la electrónica ha sido diseñada y trabaja correctamente. De hecho, para asegurar esto las electrónicas están controladas por comandos lógicos en microprocesadores que cortan la alimentación fuera del entorno de trabajo adecuado, y de aquí vienen los mensajes "low resistance", "check atomizer", "high load", etc. Ademas, estos controles añaden seguridad al uso del mod.
Hay quien ha dicho que como las electrónicas con control de temperatura reducen la potencia una vez estamos cerca o por encima del valor prefijado de temperatura, en este modo el consumo de las baterías se reduce. Pero esto supondría que usamos los atomizadores demasiado cerca del "churrascazo" sin el control de temperatura. Realmente opino que el control de temperatura es una mejora muy importante, pero no supera a nuestro sentido del gusto, ni con certeza era esa la intención de sus diseñadores. El gusto es un detector infalible de los "churrascazos"....
Veamos un ejemplo: en un DNA40, vapeando a 39 W con una resistencia de 0,5 Ω. Esa misma potencia más pérdidas se toma de las baterías, sin contar con la resistencia, ¡ya conocemos la potencia involucrada!
La coletilla "a X Ω'" no añade información relevante. Supongamos que estamos al 50 % de la carga de la batería, suponiendo que es una batería, como en la mayoría de DNA40, esto suponen un voltaje de salida de 3,7 V.
En el lado del atomizador con una resistencia de 0,5 Ω se pasan 8,8 A, pero en el lado de las baterías, con un rendimiento típico del 93%, se toman 42 W, que a 3,7 V suponen 11 A.
La resistencia en el atomizador (sea de níquel o de cualquier otro material) ya no cuenta para estos cálculos, sólo aparece en el lado del atomizador y si se quiere conocer la corriente circulante. Pero con muy diferentes resistencias (como kanthal y niquel), y siempre que estemos dentro de los límites de la electrónica, la potencia aplicada y tomada de las baterías será en esencia la misma.
La práctica totalidad de los mods VV/VW disponen de seguridades imbuidas en sus controles para evitar cortocircuitos, sobrecalentamientos de circuitos y de las baterías, y su daño. Pero la primera y más importante seguridad es la separación efectiva entre atomizador y batería, con la electrónica de por medio cuidando que nada vaya mal. Además, pueden detectar una batería agotada, que exige recarga (mensaje "low batt"), y una batería envejecida o con daños que precisa de sustitución (mensaje "weak batt"). ¿No es maravilloso? Pero...¿cómo lo hacen?
Sobre el mensaje "weak batt", los convertidores DC-DC monitorizan el voltaje de salida de las baterías para avisarnos de su estado (corte de trabajo si están a punto de agotarse, con el mensaje "low batt"). Lo consiguen ademas con dos monitorizaciones: la del voltaje de salida de las baterías sin carga (que debe ser de 3,2 - 3,4 V) y también bajo carga. Si el voltaje bajo carga cae por encima de un valor especificado como parámetro de la lógica de control, el convertidor decide que hay una batería envejecida o estropeada, que sin carga aparenta tener un voltaje normal.
P = V * I son cálculos sencillos....
Bueno, hay que añadir que esta conversión no sale gratis, hay pérdidas de energía dentro del convertidor, que se tipifican por el rendimiento o eficiencia del mismo, con un factor que habitualmente cae en el rango entre 0,90 a 0,96 (o 90% a 96%), lo que significa que parte de la energía tomada de la batería se pierde (la diferencia entre 100 % y el rendimiento en %) como calor en el interior del convertidor. Es el peaje inevitable por disfrutar de potencia constante a través de todo el uso de la batería, mientras cae su voltaje de salida.
Una vez dicho esto, la corriente aplicada al atomizador, incluso en el caso de resistencias muy bajas (con níquel y el control de temperatura activo) ya deja de importar. Lo que cuenta es la potencia aplicada, y en consecuencia requerida a la batería, y las pérdidas. Las baterías siempre entregan su tensión de salida natural (4,2 V a plena carga, y de ahí hasta su agotamiento, hacia unos 3 V) y en primera aproximación no importa cómo se alimenta el atomizador, sino la potencia tomada de la batería por la electrónica y alimentada al atomizador. En dicha potencia la corriente está fijada por la fórmula P = V * I, siendo el voltaje V un parámetro fijo por la batería.
En segunda aproximación, los rendimientos cambian un poco, no son constantes, aunque este cambio no es muy grande siempre que se trabaje en un entorno de resistencias, corrientes y potencias para las que la electrónica ha sido diseñada y trabaja correctamente. De hecho, para asegurar esto las electrónicas están controladas por comandos lógicos en microprocesadores que cortan la alimentación fuera del entorno de trabajo adecuado, y de aquí vienen los mensajes "low resistance", "check atomizer", "high load", etc. Ademas, estos controles añaden seguridad al uso del mod.
Hay quien ha dicho que como las electrónicas con control de temperatura reducen la potencia una vez estamos cerca o por encima del valor prefijado de temperatura, en este modo el consumo de las baterías se reduce. Pero esto supondría que usamos los atomizadores demasiado cerca del "churrascazo" sin el control de temperatura. Realmente opino que el control de temperatura es una mejora muy importante, pero no supera a nuestro sentido del gusto, ni con certeza era esa la intención de sus diseñadores. El gusto es un detector infalible de los "churrascazos"....
Veamos un ejemplo: en un DNA40, vapeando a 39 W con una resistencia de 0,5 Ω. Esa misma potencia más pérdidas se toma de las baterías, sin contar con la resistencia, ¡ya conocemos la potencia involucrada!
La coletilla "a X Ω'" no añade información relevante. Supongamos que estamos al 50 % de la carga de la batería, suponiendo que es una batería, como en la mayoría de DNA40, esto suponen un voltaje de salida de 3,7 V.
En el lado del atomizador con una resistencia de 0,5 Ω se pasan 8,8 A, pero en el lado de las baterías, con un rendimiento típico del 93%, se toman 42 W, que a 3,7 V suponen 11 A.
La resistencia en el atomizador (sea de níquel o de cualquier otro material) ya no cuenta para estos cálculos, sólo aparece en el lado del atomizador y si se quiere conocer la corriente circulante. Pero con muy diferentes resistencias (como kanthal y niquel), y siempre que estemos dentro de los límites de la electrónica, la potencia aplicada y tomada de las baterías será en esencia la misma.
La práctica totalidad de los mods VV/VW disponen de seguridades imbuidas en sus controles para evitar cortocircuitos, sobrecalentamientos de circuitos y de las baterías, y su daño. Pero la primera y más importante seguridad es la separación efectiva entre atomizador y batería, con la electrónica de por medio cuidando que nada vaya mal. Además, pueden detectar una batería agotada, que exige recarga (mensaje "low batt"), y una batería envejecida o con daños que precisa de sustitución (mensaje "weak batt"). ¿No es maravilloso? Pero...¿cómo lo hacen?
Sobre el mensaje "weak batt", los convertidores DC-DC monitorizan el voltaje de salida de las baterías para avisarnos de su estado (corte de trabajo si están a punto de agotarse, con el mensaje "low batt"). Lo consiguen ademas con dos monitorizaciones: la del voltaje de salida de las baterías sin carga (que debe ser de 3,2 - 3,4 V) y también bajo carga. Si el voltaje bajo carga cae por encima de un valor especificado como parámetro de la lógica de control, el convertidor decide que hay una batería envejecida o estropeada, que sin carga aparenta tener un voltaje normal.
La razón de esto es que las baterías de litio-ión envejecidas tienen resistencias internas mayores, que crecen con el tiempo de uso. Esto abre la posibilidad de que una batería nueva aparezca etiquetada como vieja por error. ¿Cómo?
Si se intenta alimentar un mod con una batería más pequeña que la que precisa, como una 18350 en vez de una 18650 (con un adaptador) o una batería de química litio-cobalto no protegida de 5 A máximos y se le piden 30 W de salida, algo no saldrá bien. La electrónica detectará la caída de voltaje con la carga (que será pronunciado, más de lo especificado) y en consecuencia dará el mensaje de batería defectuosa por error. No es así, pero así le aparenta, pues es la batería inadecuada para nuestro mod. ¡A 30 W se le piden un mínimo de 10 a 12 A a la batería!
Si por el contrario, usando la batería adecuada aparece dicho mensaje, y se confirma, hay una batería envejecida o maltratada a cambiar. Más raramente, los contactos de la batería o del porta-baterías pueden estar sucios, con óxido, lo que también añade caída de tensión a la batería y fuerza el mensaje "weak batt', aunque en realidad lo débil es la conexión. Así que puede merecer una revisión minuciosa del estado de los contactos.
Y para acabar este rollo (alguien tendría que cortarme los dedos....
), las fórmulas a utilizar en este embrollo, derivadas de las bien conocidas de la ley de Ohm:
), las fórmulas a utilizar en este embrollo, derivadas de las bien conocidas de la ley de Ohm:
donde η es la letra griega "eta", utilizada de forma habitual en física e ingeniería para representar un rendimiento o eficiencia numérica. Según Evolv, el DNA40 tiene un 93% de rendimiento de conversión
