Electricidad y electrónica aplicada
Ley de Ohm, baterías LiPo en profundidad, motores brushless, ESCs, cableado y reguladores
Conceptos fundamentales de electricidad
Magnitudes fundamentales: Tensión (V, voltios) — diferencia de potencial. Corriente (I, amperios) — flujo de carga por segundo. Resistencia (R, ohmios) — oposición al flujo. Potencia (P, vatios) — P = V × I. Energía (E, vatios-hora) — E = P × t.
Ley de Ohm: V = I × R. Fundamental para calcular caídas de tensión en cables, conectores y ESCs.
Ley de Kirchhoff (corrientes): la suma de corrientes que entran a un nodo = suma de corrientes que salen. En un quad, la corriente total de la batería = suma de corrientes de los 4 ESCs + controlador de vuelo + VTX + receptor.
Baterías LiPo: nomenclatura y selección
Lithium Polymer, estándar en drones por su alta densidad energética y capacidad de descarga. Cada celda LiPo = 3.7V nominales, 4.2V cargada, 3.0V mínimo seguro. Una batería 4S = 4 celdas en serie = 14.8V nominales, 16.8V cargada.
Capacidad (mAh): energía almacenada. 1500mAh = puede entregar 1.5A durante 1 hora. Tasa de descarga (C): 1500mAh a 100C = puede entregar 150A continuos. En la práctica, el rating de C de los fabricantes suele estar inflado.
Selección por tipo de drone: Micro/Whoop (<100mm) → 1S, 300-450mAh, 25-75C. Racing 5" → 4S-6S, 1100-1550mAh, 75-100C. Freestyle 5" → 4S-6S, 1300-1800mAh, 75-120C. Cine/Long range 7"+ → 6S, 2000-5000mAh, 45-75C.
Seguridad: nunca descargar por debajo de 3.0V/celda (daño irreversible), almacenamiento a 3.8V/celda, cargar siempre con cargador balanceado, batería hinchada = retirar de servicio inmediatamente, almacenar en bolsa ignífuga.
Motores brushless y ESCs
Los drones usan motores brushless DC (BLDC) de tipo outrunner: el rotor externo (campana con imanes permanentes) gira alrededor del estator interior (bobinas). Nomenclatura: 2306 1700KV → 23 = diámetro estator (mm), 06 = altura estator (mm), 1700KV = revoluciones por voltio sin carga.
Relación KV y torque: alto KV (>2000) = alta velocidad, bajo torque, ideal para hélices pequeñas. Bajo KV (<1600) = baja velocidad, alto torque, ideal para hélices grandes. La elección está ligada al voltaje de batería y tamaño de hélice.
ESC (Electronic Speed Controller): convierte la señal del FC en conmutación trifásica para los motores. Rating de amperaje debe superar el consumo máximo del motor + 20% margen. DShot600 es el protocolo estándar (digital, sin calibración, bidireccional para RPM filtering).
Firmware de ESC: BLHeli_32 o BLHeli_S (con AM32 como alternativa open-source). Formato: individual (uno por motor) o 4-in-1 (los cuatro en una PCB, simplifica cableado y ahorra peso).
Cableado y reguladores de voltaje
La sección del cable determina la resistencia y las pérdidas de potencia (P_loss = I² × R). AWG 12 (3.31mm², 41A máx) para cable de batería principal. AWG 14 (2.08mm², 32A) para batería de drones pequeños. AWG 16 (1.31mm², 22A) para alimentación ESC individual. AWG 20 (0.52mm², 11A) para señal, VTX, receptor. AWG 26-30 para señales lógicas.
Regla: cuanto más corto el cable, mejor. Cada centímetro adicional añade resistencia e inductancia. Soldaduras limpias son críticas; una soldadura fría introduce resistencia y puede fundirse bajo carga.
BEC (Battery Eliminator Circuit): convierte el voltaje de la batería al necesario por componentes de bajo voltaje (5V para FC, receptor; 9-12V para VTX). Integrado en muchos ESCs 4-in-1. Tipos: lineal (simple, genera calor, baja eficiencia) vs. switching (eficiente, puede introducir ruido electromagnético).