Preguntas Frecuentes

Básicamente, existen dos tipos de pilas: las primarias y las secundarias. Las pilas primarias son de un solo uso y, una vez agotadas, se tiran. Las pilas secundarias se pueden recargar para volver a utilizarlas. Normalmente, las pilas alcalinas son pilas primarias. Las pilas recargables contienen productos químicos reversibles que permiten recargarlas repetidas veces.

Pilas comunes y Pilas recargables (definiciones)

Se denomina pila, a un sistema formado por distintos componentes que tiene la capacidad de transformar energía química en energía eléctrica.

• Pila primaria: pila basada en una reacción química irreversible, y por lo tanto, no recargable (posee un sólo ciclo de vida). Ej. De pilas primarias: Zinc Carbon, Zinc Chloride, Alcalinas.

• Pila secundaria: pila basada en una reacción química reversible y, por lo tanto, recargable. Se pueden regenerar sus elementos activos pasando una corriente eléctrica en sentido contrario al de descarga. Posee ciclos de vida múltiples (NiCd, NiMh, Li ion)

Tipos de pilas recargables

• Pilas de níquel/cadmio (Ni/Cd): están basadas en un sistema formado por hidróxido de níquel, hidróxido de potasio y cadmio metálico. Poseen ciclos de vida múltiples, presentando la desventaja de su relativamente baja tensión. Pueden ser recargadas hasta 1000 veces y alcanzan a durar decenas de años. No contienen mercurio, pero el cadmio es un metal con características tóxicas.

• Pilas de níquel/hidruro metálico (Ni/MH): Son pilas secundarias como las de níquel/cadmio, pero donde el cadmio ha sido reemplazado por una aleación metálica capaz de almacenar hidrógeno, que cumple el papel de ánodo. El cátodo es óxido de níquel y el electrolito hidróxido de potasio.

La densidad de energía producida por las pilas Ni/MH es el doble de la producida por las Ni/Cd, a voltajes operativos similares, por lo que representan la nueva generación de pilas recargables que reemplazará a estas últimas.

Si se trata de un aparato que gasta muchas baterías y utilizamos frecuentemente, entonces la elección ha de ser, sin duda, las pilas recargables. El coste de adquisición es mayor, pero a la larga compensan económicamente porque tienen una vida útil de hasta unas mil recargas, se generan menos residuos (globalmente contaminan menos), y tenemos mayor comodidad al no tener que comprar pilas cada continuamente.

Las pilas recargables (NiCd y NiMh) funcionan con una tención de 1,2V a diferencia de las pilas primarias (no recargables, ej. Alcalina, zinc carbom) que funcionan con una tensión de 1,5V. A pesar de su relativa baja tensión (que es mínima) reemplazan perfectamente a las pilas no recargables y los fabricantes de artefactos electrónicos aconsejan en sus manuales el uso de las mismas frente a las pilas comunes. Decimos que la baja tensión es relativa ya que las pilas primarias a pesar de trabajar con una tensión nominal de 1,5V, con grandes consumos estos niveles llegan a caer hasta por debajo de 1,1V mientras que en el caso de las pilas recargables los niveles de tensión se mantienen mucho más estables (entre 1,4 y 1,2V).

Las pilas recargables no se recargan por si solas, necesitan ser cargadas y recargadas por un cargador. De hecho una pila recargable nueva antes de ser utilizada es preciso cargarla. Para cada tipo de pila existen distintos modelos de cargadores. En esta respuesta intentaremos mostrar las ventajas y características técnicas de cada uno.

Tipos de cargadores

• Cargador Lento
  El cargador lento, también conocido como 'cargador nocturno', aplica una carga fija de aproximadamente 0.1C* (un décimo de la capacidad de fábrica) siempre que la batería esté conectada. El tiempo de carga es de 14 a 16 horas. Los cargadores lentos son aconsejables para pilas NiCd.

• Cargador Rápido
  El cargador rápido sirve a la categoría media, tanto en términos del tiempo de carga y precio. La carga toma de 3 a 6 horas y la batería cambia a carga lenta cuando está listo.

• Cargador Extra Rápido
  Este cargador ofrece varias ventajas; la obvia es tiempo de carga más breve. A una tasa de carga 1C, una batería vacía de NiCd o NiMH se carga normalmente en poco más de una hora. La detección exacta de carga completa es importante. Una vez que la batería está completamente cargada, el cargador cambia a carga de llenado por 'goteo".

Dentro de estas tres categorías existen otras 3 sub-categorías que son las siguientes:

• Cargadores comunes (sin corte)
  Generalmente de carga lenta y sin corte. Se usa para pilas NiCd (según la corriente de carga no es recomendado para NiMh)

• Cargadores controlados por timer
  Estos cargadores cortan automáticamente en un determinado período de tiempo. Generalmente son de carga rápida. Existen cargadores por timer simples y con selector de tiempo.
  Hoy en día, con las capacidades existentes, los tiempos de carga de un cargador con timer comparado a un cargador común son similares o mas prolongados. La diferencia está en que el cargador por timer termina de cargar la pila en modo goteo lo que evita posibles sobrecargas.

• Cargadores inteligentes
  Generalmente son de carga extra rápida y son controlados por un microprocesador que Detecta y monitorea el nivel de voltaje durante todo el proceso de carga. Corta automáticamente una vez que la pila se cargó al tope de su capacidad. A pesar de ser la opción más costosa es la mejor decisión en cuanto a su practicidad, comodidad y cuidado del estado y vida útil de la batería.

Tipos de carga según la composición de la batería

• Carga en baterías de Níquel Cadmio
  Los fabricantes de baterías recomiendan cargar lentamente las baterías de NiCd durante 24 horas antes del uso. Este proceso hace que las celdas dentro de un conjunto de batería tengan un nivel igual de carga ya que cada celda sé auto descarga a una tasa diferente. La carga lenta inicial también redistribuye el electrolito para solucionar los puntos secos en el separador provocado por gravitación del electrolito durante almacenamiento prolongado.
• Carga en Baterías de Níquel -Metal Hidruro (NiMH)
  Los cargadores de baterías NiMH son similares a los sistemas NiCd pero requieren una electrónica más compleja.
  Las baterías de NiMH deben ser cargadas en forma rápida en vez de lenta. Debido a que las de NiMH no absorben bien la sobrecarga, la carga lenta debe ser menor que las de NiCd y se fija aproximadamente en 0.05C. Esto explica porqué el cargador original de NiCd no puede ser usado para cargar baterías NiMH

Directrices simples

• Un cargador de baterías NiMH también puede acomodar a las de NiCd, pero no de manera inversa. Un cargador especialmente diseñado para las de NiCd sobrecargaría a las baterías de NiMH.
• Las baterías de NiMh prefieren carga rápida debido a que así se reduce la formación cristalina.
• Las baterías de níquel y litio requieren algoritmos de carga diferentes. Las dos formas químicas normalmente no pueden ser intercambiadas en el mismo cargador.
• Si no se usa regularmente, quite la batería del cargador y aplique una carga de llenado antes del uso. No deje la batería en el cargador en espera.

La respuesta, en parte, es afirmativa. Pero pasemos a la sigu. Explicación para comprender los motivos de dicha duración y en que casos es posible.

Pilas Alcalinas y pilas NiMh/NiCd

Las pilas alcalinas primarias (no recargables) tamaño AA tienen una capacidad de energía de entre 2500 y 2600mAh. En comparación, las pilas AA recargables (secundarias) como las NiMh y NiCd tienen capacidades diferentes que van desde los 500 a los 1800mAh (ahora hay de hasta 2100mAh), En definitiva, menor que la de una pila alcalina.

Pero ¿Se puede relacionar directamente el tiempo de duración en dispositivos portátiles con el tamaño de la batería y su capacidad? En la mayoría de los casos, la respuesta es sí. Pero en los equipos digitales, el tiempo de duración puede no ser necesariamente lineal en función de la cantidad de energía acumulada. El secreto de que una pila recargable llegue a durar hasta 4 veces más que una alcalina es debido fundamentalmente al tipo de resistencia interna de la pila.

Alta Impedancia

La resistencia interna, también conocida como impedancia, es el guardia de la batería que, en gran medida, determina el rendimiento y rutina de la misma. Una elevada impedancia corta el flujo de energía de la batería al equipo.
Cuando a una batería de impedancia elevada se le requiere una corriente elevada, la tensión cae, haciendo que aparezca la indicación de "baja batería". Aunque la batería puede tener suficiente capacidad, el equipo corta y la energía residual queda sin entregarse. Los sistemas de NiCd y NiMh tienen características de impedancia mejores a las de los sistemas de pilas primarias comunes y alcalinas. El mantener una batería a una impedancia baja es importante, especialmente con teléfonos celulares o cámaras digitales que requieren altas pulsaciones de corrientes. Y esta es una de las razones por las cuales un pila recargable NiCd o NiMh con menor capacidad de energía acumulada, en comparación a otro tipo de pilas y baterías, pueden otorgar un tiempo de duración mucho más prolongado.

Efectos de baja y alta impedancia en la carga

Una batería con alta impedancia puede funcionar bien si se descarga con corriente continua suave como las de una linterna o resistencia. Con dicha carga, la mayor parte de la energía almacenada puede ser entregada y la ausencia de alta impedancia queda en gran medida oculta.

Se produce en las baterías Níquel-Cadmio, y ocurre al recargar una batería que no se ha agotado suficientemente.

Si una batería que se ha gastado hasta el 40% de su capacidad y se la recarga, su capacidad se reducirá un 60% del valor inicial. Esto se debe a que si se recarga antes de la descarga "casi" completa, los cristales de Níquel y Cadmio se acumulan y crecen, impidiendo una carga completa de la celda, esto puede terminar por romper el separador aislante y producir altos niveles de autodescarga o un cortocircuito.

Para evitar el efecto memoria no es necesario descargar siempre las baterías casi completamente antes de ser cargadas, sino que basta con que la primera carga de la batería sea muy larga (más o menos el doble de lo normal) y se deje descargar casi completamente cada semana-mes según el uso.

Las pilas de NiMH no generan cristales en proporciones significativas por lo que no tienen efecto memoria.

Las celdas de Li-ion tampoco tienen efecto memoria.

Tanto NiMh como las pilas de Li-ion pueden ser cargadas en cualquier momento sin necesidad de ser descargadas completamente.

Para que no se produzca la polarización inversa, que inutiliza la batería. Si una batería se descarga antes que el resto, las otras continuarán forzando el paso de corriente por la agotada sobredescargándola. En una batería sobredescargada se puede producir hidrógeno que no se recombina y sólo se libera si se rompe la batería.

Es la capacidad de corriente que puede acumular la pila o batería: Viene indicada como mAh (miliamperios por hora). Cuanta más capacidad más nos durarán las baterías. En Ni-Cd es usual 600 mAh y en NiMH 1200-1700 mAh.

AHORRO Y ECOLOGÍA

Cuando la industria electrónica logró niveles de miniaturización casi inimaginables en sus diseños, con la consiguiente facilidad para la fabricación de aparatos portátiles, se produjo una gran explosión de producción seguida de un gran consumo. Al igual que en muchos otros rubros, la industria y el comercio no se preguntaron por el impacto que causarían en el medio ambiente tales productos . Así nos encontramos hoy en el mundo y en nuestro país, que no ha escapado a esta corriente, con el uso creciente de pilas, sin haber desarrollado métodos adecuados para la eliminación o reciclado de estos elementos.

Las pilas no son inofensivas
Lo mejor es saber distinguir entre los distintos tipos de pilas que hay en el mercado y cuales son sus "contraindicaciones".

Se venden 5 tipos de pilas "no recargables" compuestas por los siguientes minerales:

1- carbón - zinc
2- alcalinas
3- cloruro de zinc
4- óxido de plata
5- óxido de mercurio

Las dos primeras son las más comunes; las usamos para radios, linternas, "walk-man", etc.
Ambas contienen diferentes porcentajes de mercurio. Las otras tres también se venden mucho y son las baterías, botón de los relojes, calculadoras, cámaras de fotos. El porcentaje de óxido de mercurio en éstas puede llegar al 50% de su peso total. En ambos grupos existe un elemento altamente contaminante: el mercurio .
Cuando uno arroja pilas con mercurio a la basura, estas van a parar junto con el resto de los residuos a la tierra. Y a pesar de estar descargadas, seguirán descargando ese mineral a su alrededor.
Si multiplicamos las pilas que usa cada habitante por la cantidad de habitantes, nos daremos cuenta con horror, cómo estamos contaminando nuestra tierra con mercurio . O sea, que la posibilidad de ingesta de este mineral no es un mal lejano. Puede provocar daños cerebrales, en los riñones y en la función motora.
La mayoría (no todas) de las pilas y baterías "recargables" de ahora, carecen de mercurio.

Las baterías o pilas recargables pueden reemplazar a las alcalinas o a las de carbón - zinc en cualquier producto de alto consumo. Sus precios, claro, son más altos; pero a la larga, por ser recargables, saldrán más baratas. Sus fabricantes garantizan entre 500 y 1000 recargas. Al no tener que tirarlas después de un único uso, el daño ecológico es menor.
En los últimos diez años, ejércitos y grupos de respuesta a emergencias han ido gradualmente cambiando a baterías recargables. Las razones principales son: las mejoras en tecnología de las baterías, así como los mejores métodos de carga y más potencia de carga disponible. Pero la razón más importante es el costo y el medio ambiente.

Recomendaciones a tener en cuenta al comprar baterías recargables

Preferir NiMH que NiCd (por el efecto memoria y por no tener el metal pesado Cadmio). Además ofrecen densidades más elevadas de energía en un mismo tamaño. Estas baterias no usan metales toxicos, por lo que se consideran amigas del ambiente.

Esencialmente, una batería es un recipiente de químicos que transmite electrones. Es una maquina electro-química , o sea, una maquina que crea electricidad a través de reacciones químicas.
Las baterías tienen dos polos, uno positivo(+) y otro negativo(-). Los electrones (de carga negativa) corren del polo negativo hacia el polo positivo (son recogidos por el polo positivo). A no ser que los electrones corran del polo negativo hacia el polo positivo, la reacción química no ocurre. Esto significa que la electricidad solo es generada cuando se le liga una carga, como un teléfono móvil, una radio, etc, y que la batería casi no se gasta si es guardada en un cajón.

Para obtener energía eléctrica es necesario conectar los electrodos de la pila, al aparato que se desee hacer funcionar mediante conductores eléctricos externos.

En estas condiciones la pila descarga externamente su energía, la que es aprovechada por el aparato para su funcionamiento, mientras que internamente se producen las reacciones químicas mencionadas.

Uno de los descubrimientos más importantes en los últimos 400 años ha sido la electricidad. Usted puede llegar a preguntarse, "¿Hace tanto que existe la electricidad?" La respuesta es sí y quizás más aún. Pero la electricidad solamente comenzó a ser útil a fines del siglo XIX.

Los métodos más antiguos de generar electricidad lo hacían creando cargas estáticas. Alessandro Volta (1745-1827) inventó la llamada "pistola eléctrica" por medio de la cual se colocaba un conductor eléctrico en una jarra llena de gas metano. Al enviar una chispa eléctrica por el conductor, la jarra explotaba.

Volta luego pensó en utilizar este invento para las comunicaciones de larga distancia, aunque solamente con un bit booleano. Un alambre de hierro sostenido por postes de madera debía colocarse entre las ciudades de Como y Milán en Italia. En el extremo de recepción, el alambre terminaría en una jarra llena de gas metano. Cuando se diera la orden, se enviaría una chispa eléctrica por el alambre causando la detonación, indicando un evento codificado. Este enlace de comunicación nunca se construyó.

La siguiente etapa en la generación de electricidad fue a través de la electrólisis. Volta descubrió en 1800 que un flujo continuo de fuerza eléctrica era posible cuando se usaban ciertos fluidos como conductores para promover una reacción química entre metales. Volta descubrió también que la tensión aumentaba cuando se acumulaban celdas voltaicas. Esto llevó a la invención de la batería.

Los experimentos ya no se limitaban a un breve despliegue de chispas que duraban una fracción de segundo. Ya se podía disponer de una corriente eléctrica sin fin.

En ésa época, Francia se acercaba a la cumbre de sus logros científicos y se les daba la bienvenida a nuevas ideas con los brazos abiertos para apoyar la agenda política. Por invitación, Volta habló en el Instituto de Francia en una serie de conferencias en las cuales Napoleón Bonaparte estuvo presente. Napoleón mismo ayudaba con los experimentos, obteniendo chispas de una batería, fundiendo un cable de acero, descargando una pistola eléctrica y descomponiendo agua en sus dos elementos.

Se hicieron nuevos descubrimientos cuando Sir Humphry Davy instaló la batería más grande y poderosa en las cúpulas del Royal Institution de Londres. Se conectó la batería a electrodos de carbón y se produjo la primera luz eléctrica. Según lo reportado por testigos, el arco voltaico produjo "el arco de luz más brillante que se haya visto jamás."

En 1802, el Dr. William Cruickshank diseñó la primer batería eléctrica capaz de ser producida masivamente. Cruickshank colocó placas cuadradas de cobre soldadas en sus extremos, intermezcladas con placas de zinc de igual tamaño. Estas placas se colocaban en cajas rectangulares de madera selladas con cemento. Unas canaletas en la caja sostenían las placas metálicas en su lugar. La caja se llenaba con agua salada o ácido rebajado con agua, como electrolito.
Hasta ese momento, todas las baterías eran fundamentalmente celdas primarias, lo que significa que no podían ser recargadas. En 1859, el físico francés Gaston Planté inventó la primer batería recargable. Esta batería secundaria se basaba en la química plomo - ácido, sistema usado hasta el día de hoy.

El tercer método de generar electricidad fue descubierto hace relativamente poco - electricidad a través del magnetismo. En 1820, André-Marie Ampère (1775-1836) había notado que los cables que transportaban una corriente eléctrica a veces se atraían unos a otros, en tanto otras veces se repelían.

En 1831, Michael Faraday (1791-1867) demostró cómo un disco de cobre podía brindar un flujo constante de electricidad cuando giraba en un fuerte campo magnético. Faraday y su grupo de investigación lograron generar una fuerza eléctrica sin fin mientras continuara el movimiento entre una bobina y un imán.

En 1899, Waldmar Jungner de Suecia inventó la batería de níquel cadmio.

En 1947, Neumann logró completar el sellado de las celdas. Estos avances llevaron a la batería moderna sellada de níquel cadmio.

La investigación de los sistemas NiMH comenzó en los años 70 pero las aleaciones metal hidrido eran inestables en el ambiente de celda. Las nuevas aleaciones de hidridos se desarrollaron en los años 80 y mejoraron la estabilidad. Las baterías NiMH se vendieron comercialmente a partir de 1990.

Las primeras baterías primarias de litio aparecieron a principios de 1970. Los intentos de desarrollar baterías recargables de litio se continuaron en los años 1980 pero fallaron debido a problemas de seguridad. Debido a la estabilidad inherente de litio metálico, especialmente durante la carga, la investigación se enfocó hacia las baterías de litio no metálico usando iones de litio. A pesar de tener menor densidad de energía que las de litio metálico, las de Li-ion son seguras, siempre y cuando se cumplan ciertas precauciones al cargarlas y descargarlas. En 1991, Sony Corporation comercializó la primer batería Li-ion.

A pesar de lo raras y no confiables que puedan haber sido las primeras baterías, nuestros descendientes pueden llegar un día a mirar la tecnología de hoy de una manera similar a cómo vemos los experimentos rústicos de nuestros predecesores de hace 200 años.

Nota: Las baterías pueden ser mucho más viejas. Se cree que los Parthians, quienes gobernaron Bagdad (aprox.. 250 AC) usaban baterías para lograr electrodeposición de plata. Se dice que los egipcios habían logrado recubrir cobre con antimonio en forma eléctrica hace más de 4300 años.