Batería de plomo-ácido

Una batería de plomo-ácido almacena electricidad en placas de plomo y de dióxido de plomo sumergidas en ácido sulfúrico diluido, la devuelve en forma de corriente y se puede recargar cientos de veces. Gaston Planté construyó la primera celda en 1859; las placas empastadas de Camille Faure la convirtieron en un producto industrial en 1881, y todavía arranca la mayoría de los coches del mundo.

Qué es

Una batería de plomo-ácido guarda la electricidad en forma química y la devuelve como corriente, cientos de veces seguidas. Cada celda contiene placas de plomo en ácido sulfúrico diluido y da unos dos voltios. Una batería de coche reúne seis celdas en serie dentro de una misma caja: doce voltios.

El físico francés Gaston Planté construyó en 1859 la primera celda recargable: se volvía a cargar haciendo pasar corriente en sentido contrario. En 1881 Camille Faure cambió la preparación de las placas recubriéndolas con óxido de plomo, de modo que las celdas estaban listas antes y podían fabricarse en serie. La reacción interior sigue siendo la de Planté.

Cómo funciona

Una placa empastada: la pasta de óxido de plomo se aprieta dentro de una rejilla de plomo colado que la sujeta.

Las placas positivas (1) llevan dióxido de plomo, un polvo marrón oscuro. Las negativas (2) llevan plomo esponjoso, gris y lleno de poros para que el ácido alcance la mayor cantidad posible de metal. Los separadores (3) impiden que se toquen, y el electrolito (4), ácido sulfúrico diluido en agua, llena todos los huecos.

Durante la descarga, el plomo y el dióxido de plomo de las placas reaccionan con el ácido y se convierten en sulfato de plomo, mientras las rejillas de plomo conducen la corriente. Los electrones salen de la placa negativa y llegan a la positiva por el circuito exterior, donde alimentan la lámpara o el motor. La reacción consume ácido y produce agua, así que el electrolito se diluye a medida que la celda se vacía: en una batería de arranque su densidad relativa (respecto al agua) baja de unos 1,265 a unos 1,12.

La carga invierte la reacción. La corriente de un generador, de un panel solar o de un cargador conectado a la red devuelve el sulfato a plomo y dióxido de plomo, y el ácido regresa al líquido. Hacia el final queda poco sulfato y parte de la corriente descompone el agua: se desprende hidrógeno en las placas negativas y oxígeno en las positivas. Por eso las baterías abiertas pierden agua y los cuartos de carga necesitan ventilación.

La capacidad se mide en amperios-hora (Ah): una batería de 60 Ah entrega 3 A durante unas 20 horas, el periodo habitual de referencia, y menos si se descarga más deprisa. El sulfato que queda semanas sobre una placa descargada puede crecer en cristales duros que una carga normal quizá ya no deshaga, y las descargas profundas desgastan la materia activa. En una comparación de Battery University, una batería de arranque vaciada por completo cada vez duró entre 12 y 15 ciclos, frente a entre 130 y 150 cuando solo se usaba el 30 % de su carga.

Cómo hacerlo

Fabricar celdas obliga a manejar plomo fundido y ácido concentrado, así que esta sección trata de cómo elegir, cargar y cuidar una batería comprada.

Dimensionarla según el consumo. Una cabaña enciende cada día tres lámparas LED de 5 W durante cinco horas y una radio de 10 W durante tres: 75 + 30 = 105 vatios-hora, unos 9 Ah a 12 V. Cuente con dos días sin recarga (18 Ah) y no use más de la mitad de la capacidad: hacen falta al menos 36 Ah. Elija una batería de ciclo profundo de 40 a 50 Ah, porque el frío también reduce la capacidad.

Cargar a la tensión correcta. Use un cargador pensado para la tensión y el tipo de la batería (abierta, AGM o de gel) y siga el perfil de carga del fabricante. A unos 25 °C, una batería abierta de 12 V suele cargarse hasta 13,8–14,7 V según el modelo y después se mantiene a unos 13,5 V; un buen cargador ajusta la tensión de carga a la temperatura de la batería. Con un panel solar, ponga un regulador de carga entre el panel y la batería. Sea cual sea la fuente de carga, coloque un fusible adecuado al cable cerca del borne positivo y proteja cada circuito que alimente un aparato. Recargue poco después de cada uso y nunca cargue una batería congelada.

Se aprieta la pera, se aspira ácido de una celda y se mira a qué altura flota el flotador: cuanto más denso el ácido, más cargada la celda.

Comprobar el estado de carga. Deje la batería desconectada en reposo al menos cuatro horas, mejor un día, y mida la tensión entre los bornes. Como ejemplo, una batería de arranque a 26 °C, tras un día de reposo, marca unos 12,65 V llena y unos 11,9 V vacía; cada modelo es distinto, así que use la tabla del fabricante. En las baterías abiertas, un densímetro mide cada celda: en esa misma batería, unos 1,265 llena y unos 1,12 vacía.

Rellenar solo con agua destilada. Añada agua destilada hasta la marca después de cargar, con la batería ya fría; si las placas quedan al descubierto antes de la carga, ponga solo lo justo para cubrirlas. Nunca añada ácido. Las baterías selladas AGM y de gel no necesitan agua.

Limpiar, guardar, reciclar. Cepille la costra de los bornes con agua y bicarbonato sódico sin que entre en las celdas, y después séquelos y engráselos. Guarde la batería cargada, en un lugar fresco y seco; compruebe su tensión más o menos cada mes y recárguela antes de que baje de unos 12,3 V, o del umbral que indique el fabricante, y al menos cada seis meses. Lleve la batería gastada a un vendedor o a un punto de recogida.

Seguridad. El ácido de batería quema la piel y los ojos: use gafas de protección y guantes resistentes al ácido. Si salpica, enjuague con agua corriente durante al menos 30 minutos y busque atención médica. Al cargar se libera hidrógeno, que una chispa o una llama pueden inflamar: cargue en un lugar ventilado, no fume cerca y apague el cargador antes de poner o quitar las pinzas. En un coche, desconecte primero el cable unido a la carrocería (el negativo en casi todos los coches) y vuelva a conectarlo el último. Un cortocircuito hace pasar cientos de amperios y puede fundir una llave: use herramientas aisladas y quítese anillos y reloj. Una batería de coche puede pesar 15 kg o más: manténgala derecha y levántela con las piernas. El plomo es tóxico: lávese las manos después de manipularla, nunca queme una batería ni abra su caja (en una batería abierta, quite solo los tapones de llenado) y manténgala fuera del alcance de los niños.

Historia y evolución

Planté presentó sus celdas a la Academia de Ciencias de París en 1860: láminas de plomo separadas por tiras de caucho en ácido diluido, «formadas» invirtiendo la corriente una y otra vez hasta que su superficie se volvía porosa.

Hileras de celdas de vidrio mantenían en marcha centrales de alumbrado y centrales telefónicas durante las puntas y las averías.

Mientras cargar significaba gastar pilas, los acumuladores no salieron del laboratorio; la dinamo cambió eso en la década de 1870. La pasta de Faure sustituyó meses de formación por una sola carga de unas sesenta horas. Las centrales eléctricas de las décadas de 1880 y 1890 conectaban baterías en paralelo con su red para absorber la punta de la tarde. A partir de 1893, más o menos, las centrales telefónicas alimentaron las líneas de los abonados con una batería central.

Hacia 1900, los coches eléctricos, en su mayoría con baterías de plomo, eran cerca de un tercio de los vehículos en las carreteras de Estados Unidos. El arranque eléctrico de Charles Kettering, montado en el Cadillac de 1912, hizo innecesaria la manivela; a medida que lo adoptaron otras marcas, la batería de arranque pasó a ser equipo de serie. En Estados Unidos se recicla cerca del 99 % de las baterías de plomo, y las nuevas contienen más de un 80 % de material reciclado.