lunes, 20 de junio de 2016

Baterías en serie, en paralelo, qué ventajas e inconvenientes hay....

Otro tema estrella en las listas de preguntas....

Con el tema de las baterías en serie y paralelo constantemente oigo y leo cosas que apuntan a errores de concepto.


Lo importante es la potencia disponible en el atomizador, que siempre es proporcional tanto a la corriente que pide como al voltaje al que dicha corriente se pide. Con esto en mente, existen varias posibilidades de las que algunas de ellas a menudo se tergiversan o se malentienden.


En mods mecánicos:

1ª) La misma energía entregamos con dos baterías en paralelo que con las mismas dos baterías en serie, supuesta igualdad de potencias de trabajo en el atomizador. En paralelo la corriente total pedida por el atomizador se divide ente las dos baterías, que trabajan a la misma tensión de salida, la misma que recibe el atomizador. En serie la misma corriente pedida circula por las dos baterías pero sus voltajes de trabajo se suman. En ambos casos, comparando uno con otro a igualdad de potencias, la potencia se consigue por duplicar la corriente o por duplicar el voltaje:


2º) El voltaje de trabajo, a elevadas potencias, es sensiblemente menor que el entregado por las baterías en reposo, a corriente nula. Por eso mi afirmación, que no siempre consigo se entienda, de que las potencias reales en mecánicos de una batería o baterías en paralelo no suelen ser las que la muchos usuarios calculan alegremente dividiendo el cuadrado de 4,2 (17,64) entre la resistencia conocida del atomizador.

3º) Al combinar potencia y ley de Ohm sale la fórmula que dice que la potencia es proporcional al cuadrado del voltaje de trabajo e inversamente proporcional a la resistencia, que arriba ya he puesto en todas sus formas. Por eso, con el mismo atomizador (resistencia igual), en serie (doble voltaje) cuadruplicamos la potencia de trabajo. En realidad es algo menos por que la corriente la hacemos pasar por las mismas dos baterías, mientras que en paralelo se divide, por lo que la caída de tensión desde reposo a trabajo es menor. Pero en cualquier caso, ¡un factor 4X hace que no puedas ponerle a un mecánico de doble batería en serie cualquier cosa!

En mods electrónicos:

Todo lo dicho también se aplica a mods electrónicos, una vez se tiene en cuenta la conversión DC-DC que usan. En el lado de la batería, igual. Por eso, con las mismas baterías y supuesta que la eficiencia del convertidor sea similar, lo mismo deberían durar en un Cuboid (dos baterías en serie) que en un iStick 100W (dos en paralelo). En la práctica, los convertidores para mods electrónicos en serie hacen siempre step down y suelen tener mejores eficiencias que los que se alimentan de los 3,0 - 4,2 V de baterías en paralelo. Por la misma razón, con baterías en paralelo vemos hasta 100/125 W y en serie hasta 150/200 W (y más, si nos lo creemos). Pero eso es otra batalla....

He oído a revisores decir, por ejemplo, que un mod de tres baterías, por ser en serie, no dura tanto como un mod de tres baterías en paralelo......Debiera durar lo mismo o más, pues la energía puesta en juego es la misma (en paralelo, tres baterías aportando cada una un tercio de la corriente, en serie, tres baterías aportando cada una un tercio del voltaje), y si me apuran, incluso más por la eficiencia superior....

... hasta que consideramos que una seguridad intrínseca de dichos mods es medir la tensión de cada batería por separado en todo momento e impedir el disparo si alguna se descuelga, lo que hace que por este motivo con baterías trilladas parezcan que duran menos: es una de las baterías de la pareja o trío la que le da el mal nombre al grupo, no la electrónica ni el consumo de potencia.


Para acabar, calculemos la energía (o potencia en un tiempo dado) de conjuntos de baterías, colocando todos los números para que se entienda. Recordar la fórmula inicial y que dicha energía, medida en vatios por hora (W.h) es el producto de la tensión nominal de las baterías por su capacidad (A.h), ya que precisamente la tensión nominal es el promedio de voltaje de la batería en trabajo o el punto de voltaje en el que ha entregado la mitad de la energía que contiene. Normalmente la nomenclatura para indicar cómo van las baterías usa un número (el número de baterías del conjunto) y las letras P/S para indicar que el conjuntos se conecta en serie o paralelo. Así, un mod de una batería llevaría un conjunto 1P, el iStick TC 100 W 2P, el Cuboid 2S y el Reuleaux 3S.... Supondré siempre una batería de 3,7 V y 2100 mAh nominales (como las Sony VTC4):

Y podríamos calcular la corriente de descarga razonable (CDR, aunque viene del inglés como Current Discharge Rating) para las baterías en un mod electrónico según su agrupación y la eficacia del chip del mismo. Una típica de un buen chip es 92 % (tipica de YiHI y Evolv de la generación del SX350 y DNA30/40, los DNA200 tienen 96 % y los DNA250 98 %). Si el mod en cuestión tiene rendimiento desconocido o se sabe que es inferior, aumentar estos valor por seguridad:

Fijaros que desde el punto de vista de la energía eléctrica disponible en el paquete, es la misma para baterías en serie y en paralelo, sólo depende del número de baterías.