Pilas y acumuladores

autor: 
José Enguídanos

En nuestra vida cotidiana estamos rodeados de aparatos de todo tipo que utilizan las pilas como fuente de energía: el reloj, el walkman, la radio, la linterna, los juguetes,…

Todos ellos necesitan una fuente de energía móvil, no dependiente de la proximidad a un enchufe. Estamos hablando de las pilas.

Básicamente existen dos tipos de pilas, en función de su posibilidad de ser recargadas: las pilas no recargables o primarias (que a lo largo de este artículo denominaremos simplemente pilas) y las pilas recargables o secundarias (a las que llamaremos en este artículo acumuladores).

¿Qué son?

Las pilas y los acumuladores son dispositivos que transforman la energía de una reacción química en electricidad. Los acumuladores tienen una función secundaría: utilizan la electricidad para invertir la citada reacción química. Casi todas contienen aditivos para mejorar sus prestaciones: gelificantes para evitar que se licuen y que el líquido estropee el aparato, o productos para evitar la corrosión del metal que constituye el envoltorio de la pila o acumulador.

Principales tipos de pilas

Pila Leclanché o pila seca, inventada por el químico francés Georges Leclanché en la década de 1860. Es la pila común de bastón no alcalina, suele ser de 1,5 voltios.

Pila alcalina. Es muy potente, tiene aproximadamente la capacidad de 3,5 pilas secas. Se ha ido mejorando con el tiempo, y ahora posee mucho menor contenido de metales pesados que en sus comienzos. Se presenta en forma de bastón.

Pilas de botón. Son las que se utilizan en aparatos de muy pequeños o de muy bajo consumo ya que, por su tamaño, éstas tienen poca capacidad. Hay varios tipos: la pila de zinc-óxido de mercurio, conocida normalmente como pila de mercurio, la pila de óxido de plata, que es la más utilizada, la pila de litio, que es más grande y plana que las otras y mucho más potente y duradera.

Principales tipos de acumuladores

Níquel-Cadmio (NiCd). Son los acumuladores estándar. Contienen entre 15% y 20% de cadmio y proporcionan una corriente de 1,2 V (menos que las pilas). A pesar de su menor voltaje son adecuados para reemplazar las pilas en la mayoría de los casos. Tienen un efecto memoria importante (pierden eficacia si los recargamos sin estar completamente descargados) y tienen una vida mucho más corta que los NiMH. Sin usarse pierden un 1% de su carga cada día.

Níquel-Metal-Hidruro (NiMh). Tienen una potencia energética entre 20 y 30 % mayor que los de NiCd. El cadmio se ha reemplazado por hidrógeno. Su potencia y longevidad son superiores a los de NiCd, y además no tienen efecto memoria, es decir que podemos recargarlos en cualquier momento sin que se estropeen. Tienen el inconveniente de no soportar temperaturas superiores a 45ºC. Necesitan un cargador especial, no sirven los de NiCd, hay cargadores mixtos que sirven para los 2 tipos de acumuladores pero debe estar indicado expresamente.

Ion-Litio (Li Ion). Son los utilizados por los teléfonos móviles, ordenadores portátiles o cámaras de vídeo. Ofrecen una gran capacidad en relación a su tamaño y peso. Son muy caros y se suelen cargar sin sacar del aparato al que alimentan.

Plomo-ácido. Normalmente utilizadas en automóviles, sus elementos constitutivos son pilas individualmente formadas por un ánodo de plomo, un cátodo de óxido de plomo y ácido sulfúrico como medio electrolítico.

¿Qué es el efecto memoria?

Se produce en las baterías NiCd, y ocurre al recargar un acumulador que no se ha agotado suficientemente. Si un acumulador que se ha gastado hasta el 20% de su capacidad se recarga, su capacidad se reducirá a un 80% del valor inicial. Esto se debe a que los cristales de níquel y cadmio se acumulan y crecen, lo que termina por romper el separador aislante y producir altos niveles de autodescarga (la descarga que se produce automáticamente aunque no se usen). Es recomendable el uso de cargadores con función de descarga de los acumuladores antes de recargarlos.

Los acumuladores de NiMH y LiIon no tienen cristales por lo que no se produce el efecto memoria, así que podemos recargarlos en cualquier momento sin que pierdan eficacia. Es el caso de las baterías de los ordenadores portátiles y teléfonos móviles.

¿Qué pilas tienen más capacidad?

La capacidad de una pila es la cantidad de energía que ésta puede almacenar. La unidad para medir la capacidad en las pilas suele ser el mAh o mili amperio hora. Si insertamos una pila de 2.000 mAh en un aparato cuyo consumo es de 100 mA, éste podrá funcionar durante 20 horas.

Por regla general los acumuladores de LiIon son los que tienen mayor capacidad en relación a su tamaño, por ello se utilizan en ordenadores y teléfonos móviles, que son grandes consumidores de energía. Desgraciadamente no existen en formatos universales, y hay que usar siempre un modelo de acumulador específico para cada aparato.

Si hablamos del formato de pila más usado, el AA (el que encontramos en la mayoría de CDs, casetes, radios portátiles y gran parte de juguetes, cámaras de fotos digitales…), la pila alcalina es la que más capacidad tiene, entorno a 2.500 mAh, seguida por el acumulador de NiMH con una capacidad alrededor de 2.000 mAh, y por último el acumulador de NiCd con 700 mAh aproximadamente. Sin embargo, pese a la aparente (pequeña) ventaja de las pilas alcalinas frente a los acumuladores de NiMH en cuanto a la capacidad, en aparatos que consumen mucha energía, como las cámaras digitales, son los acumuladores de NiMH los que tienen una mayor autonomía, que puede superar en 3 o 4 veces a la de las pilas alcalinas. Esto es debido a que las pilas no soportan un gran flujo de energía, y se agotan con rapidez, por lo que su uso en tales aparatos es totalmente desaconsejable. Los fabricantes de pilas han intentado paliar este problema sacando modelos de pilas que dicen son recomendables para este tipo de aparatos. En general no es del todo así, ya que suelen durar solo un 30% más, pero el incremento de precio es muy grande.

Hay un segundo factor que afecta a la capacidad de las pilas y acumuladores y que nos puede ayudar a decidirnos por uno u otro: la auto descarga, o perdida de carga cuando no se usa. Así, los acumuladores de NiCd pierden un 10% en las 24 horas siguientes a su recarga (a temperatura ambiente), y luego un 10% por mes. Además, en situación de temperatura elevada, la auto descarga se duplica cada 10 ºC. El caso de los acumuladores de NiMH es algo peor, ya que su nivel de auto descarga es de un 30% superior a los de NiCd. Los acumuladores de LiIon se comportan mucho mejor, ya que solo pierden un 5% en las primeras 24 horas y luego 1% a 2% al mes, a lo que hay que añadir un 3% que consume el circuito de protección.

La conclusión de lo anterior es que no hay un tipo de pila idóneo para todos los usos, aunque sí hay un tipo de acumulador que podemos descartar: el NiCd, por su baja capacidad, su gran efecto memoria y su composición más contaminante. Como norma general, podremos usar ventajosamente los acumuladores de NiMH en prácticamente cualquier tipo de aparato excepto aquellos con un bajísimo consumo de energía, como los mandos a distancia o relojes.

¿Son ecológicas las pilas?

La fabricación de pilas necesita de un aporte de energía mucho mayor del que generarán éstas durante su utilización. Asimismo, para su producción se utiliza una gran cantidad de materias primas escasas, caras y no renovables como la plata o el platino.

La eliminación de estas pilas por incineración o desecho produce la liberación de sus componentes al medio ambiente, con el correspondiente daño para la salud. Entre estos componentes se encuentran varios metales pesados, algunos de ellos reconocidos como extremadamente tóxicos, cancerígenos, mutágenos o alergenos: cadmio, mercurio (usado como conservante), plomo, zinc, níquel,… Desgraciadamente, la mayoría de los usuarios opta por las pilas desechables, que solo en nuestro país suponen 2.500 toneladas anuales.

Además, estos metales son muy persistentes, una sola pila de botón puede contaminar 400 litros de agua o un metro cúbico de tierra durante 50 años. 1 kg de pilas usadas puede contaminar entre 10 y 20 metros cúbicos de tierra…

Se calcula que las dos terceras partes de las pilas usadas acaban en vertederos o en plantas incineradoras, con la consecuente contaminación de las capas freáticas y la atmósfera, respectivamente.

¿Son rentables las pilas?

Pocas cosas hay tan poco rentables como las pilas. Hacer funcionar un mismo aparato enchufándolo a la red en lugar de hacerlo con pilas puede resultar de 100 a 100.000 veces más rentable.

Coste de utilización

Aunque el precio de compra de unos acumuladores y de un cargador supone un gasto importante, éste será amortizado rápidamente. Vamos a verlo con un ejemplo práctico:

Los precios que indicamos a continuación no son exactos y nos servirán sólo para establecer un orden de magnitud.

Vamos a pensar en un reproductor de casete portátil que se usa durante 2 horas al día, lleva 2 pilas de tipo AA y consume 250 mA.

  • Precio de una pila alcalina: 0,70 Euros
  • Precio de un cargador: 25 Euros
  • Precio de 1 acumulador NiMH: 3 Euros
  • Establecemos un periodo de vida de 10 años para el cargador y de 250 cargas para los acumuladores.

A partir de estos datos elaboramos la siguiente tabla:

Coste anual

Duración de vida

Pila alcalina

63,87 Euros

8 días

Acumulador NiMH

3,70 Euros

4 años

Como vemos, los acumuladores resultan muy interesantes desde un punto de vista puramente económico.

En realidad el cálculo resulta aun más optimista si el cargador lo utilizamos con más de un juego de acumuladores para distintos aparatos. Otro caso todavía más favorable para los acumuladores es el de los aparatos de alto consumo, en el que su eficacia se mantiene, pero no así la de las pilas, que se ve reducida a la tercera o cuarta parte.

Además, desde un punto de vista ecológico no hay duda: en el caso anterior utilizaríamos 91 pilas por año o 0,4 acumuladores al año… 228 veces menos desechos. Y no sólo eso, los acumuladores NiMH no contienen metales pesados, por lo que son menos contaminantes.

¿Las pilas son reciclables?

En la Comunidad Europea tiramos cada año 200.000 toneladas de pilas (recargables o no). Su reciclaje depende en buena manera de la actitud del consumidor. Sólo se reciclan las que se depositan en los contenedores especiales.

Las pilas son la fracción más contaminante de nuestros desechos domésticos. Su reciclaje permite evitar que una serie de sustancias peligrosas pasen al medio ambiente: mercurio, cadmio, zinc, plomo,…

Por otro lado, el reciclaje de las pilas supone un gran ahorro de materias primas: el tratamiento de 100 toneladas de pilas permite recuperar 39 toneladas de hierro-manganeso, 20 toneladas de zinc, 2 toneladas de escoria y 150 kg de mercurio.

Consejos

Evitar los aparatos que funcionen exclusivamente con pilas.

Evitar a toda costa las postales con música y otros artilugios innecesarios que funcionen con pilas-botón.

Si compramos un aparato a pilas, utilicemos, si es posible, acumuladores NiMH o de Ion-Litio. No siempre es aconsejable el uso de acumuladores: en el caso de aparatos de muy bajo consumo o que se utilizan muy poco, los acumuladores no serían efectivos debido a su alto nivel de autodescarga (es el caso de los mandos a distancia de televisores o vídeos).

No tirar nunca las pilas a la basura, depositémoslas siempre en contenedores apropiados.

No intentar nunca recargar una pila no recargable.

No mezclar pilas o acumuladores de distintas marcas o con diferente carga.


La mayoría de usuarios de ordenadores portátiles los utilizan casi todo el tiempo como ordenador fijo, funcionando siempre conectados a la red eléctrica. Estos ordenadores están equipados de un acumulador LiIon, al que no le gusta nada estar siempre cargado al 100%. Si queremos prolongar la vida de estos acumuladores lo mejor es… no usarlos, es decir, quitarlos del ordenador (esto se puede hacer en la mayoría de los portátiles). Y antes de quitarlo, lo mejor será esperar que su carga sea aproximadamente de un 40%, que es el punto óptimo para asegurar su longevidad.

 

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