Un acumulador es un dispositivo que almacena energía química y la devuelve como electricidad.
El condensador y la bobina suelen almacenar cantidades pequeñas de energía durante intervalos cortos. Si queremos alimentar un sistema durante más tiempo, necesitamos un almacenamiento electroquímico.
En ese punto aparece el acumulador eléctrico (o batería).
A diferencia del condensador, que separa carga y almacena energía en un campo eléctrico, una batería la almacena mediante reacciones electroquímicas. En los acumuladores, estas reacciones pueden invertirse durante la recarga.
Celda, pila, batería y acumulador
Aunque coloquialmente mezclamos los términos, conviene distinguirlos:
- Celda: Unidad electroquímica básica, ya sea recargable o no.
- Pila primaria: En el uso habitual, una celda no recargable, como una alcalina.
- Acumulador o celda secundaria: Celda cuya reacción es reversible dentro de unos límites y que puede recargarse.
- Batería: Conjunto de una o más celdas conectadas y gestionadas como una unidad. Puede ser primaria o recargable, aunque en el habla cotidiana solemos asociarla con la segunda opción.
Magnitudes clave
Cuando compramos una batería, miramos dos números. Si no los entendemos, tiraremos el dinero.
La tensión nominal (
Es el voltaje medio de trabajo. Pero cuidado, esto no es fijo.
- En muchas celdas de ion-litio con tensión nominal de 3,6 o 3,7 V, el límite superior habitual es 4,2 V, pero los valores dependen de la química y del fabricante.
- Diseñar un circuito suponiendo que la batería siempre entrega el mismo voltaje es un error.
La capacidad
Se mide en amperios-hora (Ah) o, en dispositivos pequeños, miliamperios-hora (mAh).
Es una multiplicación sencilla. Una batería de 10 Ah teóricamente podría entregar:
- 1 Amperio durante 10 horas.
- 10 Amperios durante 1 hora.
- 20 Amperios durante 30 minutos.
Ahora bien, la capacidad en Ah por sí sola no cuenta toda la historia. Para comparar baterías de distinto voltaje conviene mirar también la energía total almacenada en Wh:
No es lo mismo una batería de 10Ah a 12V que una de 10Ah a 3,7V.
La capacidad útil depende de la corriente, la temperatura, la tensión final y el envejecimiento. El efecto Peukert describe especialmente bien cómo una batería de plomo-ácido entrega menos capacidad aparente al aumentar el ritmo de descarga.
La tasa de descarga (C)
Este parámetro es importante en drones, vehículos eléctricos y aeromodelismo. Indica cómo de rápido podemos vaciar el tanque sin romperlo.
- 1C: Significa que puedes descargarla en 1 hora.
- 10C: Significa que puedes descargarla 10 veces más rápido (en 6 minutos).
Una celda de 2000 mAh con una especificación de 30C tendría una corriente indicada de 60 A. Comprueba si el fabricante habla de corriente continua o de pico, durante cuánto tiempo y bajo qué condiciones térmicas.
Tecnologías habituales
Existen muchas químicas, como NiMH, NiCd o sodio-ion. Aquí nos centraremos en dos familias muy extendidas.
Plomo-ácido
Son las baterías de los coches y de las instalaciones solares grandes.
- Química: Placas de plomo sumergidas en ácido sulfúrico.
- Ventajas: Coste bajo, gran capacidad de entregar corriente y una cadena de reciclaje consolidada.
- Desventajas: Pesan muchísimo y tienen poca vida útil si las descargas mucho.
- Voltaje por celda: 2V (se ponen 6 en serie para tener 12V).
Las descargas profundas suelen acortar la vida de muchas baterías de plomo, pero el límite admisible depende de si son de arranque, estacionarias o de ciclo profundo. Consulta las curvas de ciclos frente a profundidad de descarga del fabricante.
Ion-litio
Están en tu móvil, portátil y coche eléctrico.
- Química: Movimiento de iones de litio entre cátodo y ánodo.
- Ventajas: Ligerísimas, alta densidad de energía, sin efecto memoria.
- Desventajas: Caras y delicadas.
- Voltaje por celda: Nominal 3.6V - 3.7V.
Una celda de ion-litio puede entrar en fuga térmica si se sobrecarga, se cortocircuita, se calienta o sufre daños. Los packs recargables necesitan protecciones y un sistema de carga compatibles con su química; en conjuntos de varias celdas, un BMS suele supervisar tensiones, corriente y temperatura, y puede realizar el equilibrado.
Asociación de baterías
Al igual que las resistencias, podemos conectar baterías para sumar propiedades:
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En Serie: Sumamos Tensión (V). La capacidad (C) se mantiene.
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Ejemplo: Dos baterías de 12 V y 100 Ah en serie forman un sistema de 24 V y 100 Ah.
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En Paralelo: Sumamos Capacidad (C). La tensión (V) se mantiene.
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Ejemplo: Dos baterías de 12 V y 100 Ah en paralelo forman, idealmente, un sistema de 12 V y 200 Ah.
No conectes en serie o paralelo celdas de distinta química, capacidad, estado de carga o envejecimiento. Un pack real necesita protección, equilibrado y fusibles acordes con la corriente y la energía disponibles.
