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¿Por qué explotan los smartphones de Samsung (y de otros fabricantes)?

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Explosión

Parece la rebelión de las máquinas. En relativamente poco tiempo, hemos empezado a tener un montón de noticias de smartphones y tablets que, súbitamente, empiezan a alcanzar una gran temperatura y, en algunos casos, terminan por explotar, poniendo en riesgo a sus usuarios. En realidad no se trata de un fenómeno especialmente novedoso, las baterías de iones de litio llevan muchos años sufriendo este tipo de problemas. No obstante es ahora, con su popularización y otros factores que analizaremos más adelante, que se ha producido la explosión de casos, que ha afectado especialmente a Samsung, pero también a otros fabricantes, e incluso a baterías de este tipo empleadas en otros entornos (como el recordado incidente con las baterías empleadas en los Boeing 787 Dreamliner).

La primera pregunta que nos hacemos todos es ¿a qué dispositivos afecta? Y, en caso de que por desgracia tengamos uno de ellos, qué medidas de seguridad debemos adoptar para evitar los riesgos. Sin embargo, lo verdaderamente interesantes es intentar averiguar la o las razones por las que esto ocurre: no ya las relacionadas con un uso quizá inadecuado de los dispositivos, sino las que hacen que nuestras acciones puedan hacer que terminemos con un montón de ceniza, plástico y metal quemados y un olor extremadamente desagradable.

El detonante de esta situación es siempre el calor. Un denominador común en todas las baterías afectadas es que, antes de explotar, habían alcanzado muy altas temperaturas (superiores a las máximas de seguridad recomendadas para estos dispositivos). En algunos casos, ese calor puede provocar la explosión de la batería, mientras que en otros puede afectar a otros componentes del dispositivo en el que están instaladas. Al final todos los caminos conducen a Roma: fuego y / o explosión. Así, ya sabemos que el denominador común de todos los casos de este tipo son las baterías. Concretamente las baterías de iones de litio, y un fenómeno común al que hay que temer particularmente, el embalamiento térmico (thermal runaway).

Embalamiento térmico

¿En qué consiste el embalamiento térmico? Pues se trata de una situación en la que un entorno concreto (ya sea el interior de un teléfono móvil o una sala de servidores) tiene elementos que generan calor, y los sistemas de ventilación y disipación de temperatura de los mismos no son capaces de evacuarlo a la velocidad adecuada. En estas circunstancias, los elementos que generan calor se sobrecalientan todavía más, generan más calor en el entorno… sí, exacto, se produce un bucle que se retroalimenta y cuya velocidad puede llegar a crecer de manera exponencial. El embalamiento térmico solo puede terminar de dos maneras, cuando se toman las medidas necesarias para adecuar la temperatura del entorno a las condiciones óptimas, o cuando alguno de los elementos del entorno supera la temperatura máxima que puede soportar y arde o explota.

¿Significa esto que este tipo de batería es más peligroso que las “tradicionales” de níquel-cadmio (NiCd) o níquel-metal hidruro (NiMH), por poner un par de ejemplos? No necesariamente. Con unas condiciones de producción y utilización adecuadas, las baterías de iones de litio son totalmente seguras, y la principal prueba de ello es la enorme cantidad de las mismas que se emplean de manera habitual, sin que se produzca problema alguno. Pero, claro, la clave está precisamente en lo que indicaba hace un momento, condiciones de producción y utilización adecuadas. Y ahí es donde podría encontrarse buena parte de la clave de todos los incidentes que hemos conocido recientemente.

Problemas de producción

En los primeros tiempos de los teléfonos móviles, cuando eran unos mazacotes enormes y su autonomía se medía en (pocas) horas, éramos una minoría los que nos interesábamos por la capacidad de carga de las baterías. Por norma general, el gran público no sabía cuantos miliamperios llevaba en el bolsillo cuando salía de casa con el teléfono recién cargado. Sin embargo, y especialmente con la proliferación de los smartphones, y aún más con la aparición de las tablets y los phablets, este es un dato que ha ido ganando importancia, hasta el punto de que los fabricantes hablan de dicha capacidad de carga cuando presentan sus nuevos dispositivos, y para los usuarios es, cada vez más, un aspecto importante a la hora de decidirse por un dispositivo u otro.

Y es normal, ya que cada día los utilizamos para más fines, y resulta muy frustrante quedarse sin batería a mitad del día, sin posibilidad de recargarlo en el lugar en el que nos encontremos. Por esta razón, los fabricantes han emprendido una importante carrera para lograr que, sin sacrificar el tamaño de los dispositivos, las baterías de los mismos sean de mayor capacidad. Dicho en otras palabras, baterías con el mismo tamaño pero con mayor capacidad de carga. Esto, según Engineering, ha provocado que los polímeros que se emplean para separar las diferentes celdas que componen la batería (y de los que depende la ergulación del flujo de iones entre ánodo y cátodo) sean más pequeños. Y claro, cuanto más pequeños sean, más riesgo hay de que puedan llegar a romperse, provocando una especie de cortocircuito que, a su vez, se traduce en… exacto, en calor. Calor en un espacio cerrado que da lugar a… sí, exacto otra vez, a un embalamiento térmico.

El problema es que este embalamiento térmico se produce dentro de la batería, donde los elementos de disipación de calor del resto del dispositivo no tienen apenas efecto (solo el indirecto de que el resto de componentes del dispositivo no generen más calor que repercuta en la propia batería). Y es aún peor, ya que al tratarse de una reacción que ya se ha disparado, de poco o nada puede servir apagar el dispositivo, puesto que en ese punto la temperatura de la batería ya no se debe al uso del smartphone o tablet, sino del bucle que ya está en marcha. Es más, quizá apagarlo sí que pueda atenuar la temperatura (si todavía no se ha elevado lo suficiente como para producir un incidente, pero esa rotura del polímero provocará que esa batería ya no sea segura.

Y esto tiene un extra que todavía no hemos mencionado: los sistemas de carga rápida. Combinar 3.500 miliamperios, una batería realmente pequeña, y un sistema capaz de realizar una carga muy rápida de la misma, suman un cocktail en el que el riesgo de que se produzca un embalamiento térmico es una realidad muy presente. La solución a este problema no es sencilla. A corto plazo, lo más probable es que pase por sacrificar capacidad o tamaño. Dispositivos más grandes (para albegar baterías de mayor tamaño) y, si se desea mantener el tamaño actual, menos miliamperios y separadores de celdas más grandes. Ninguna de ambas medidas sería especialmente bien acogida por los usuarios, pero en las condiciones actuales no hay otra solución inmediata.

Factor humano

Aunque la mayoría de los incidentes de este tipo tienen que ver, como ya hemos comentado, con las baterías, hay algunos hábitos que pueden propiciar la aparición de problemas. Uno de los más comunes es, sin duda, emplear cargadores “baratos” para nuestros dispositivos. Puede parecer que estos aparatos son muy básicos, pero nada más lejos de la realidad. Son unos dispositivos bastante complejos, y de los que depende en buena medida la salud de las baterías. En la siguiente imagen, extraída de la web iMore, podemos ver la diferencia entre un cargador original de iPhone / iPad (a la izquierda) y una alternativa barata y no certificada por Apple

Cargador

Como se puede apreciar a simple vista, el acabado de de uno no tiene nada que ver con el otro. Los componentes están mejor aislados, la electrónica es más compleja y, en base a ello, el flujo de energía que recibe la batería cuando está en carga es siempre el correcto, evitando sobretensiones y otra serie de problemas que pueden afectar al rendimiento y al estado general de la batería.

Por otra parte, a todos nos ha pasado estar empleando el smartphone o la tablet y, pese a comprobar que su temperatura era elevada, no hemos dejado de hacerlo. En estos casos es recomendable que sigamos lo que nos dice el sentido común, es decir, dejar de emplearlo durante unos minutos, y comprobar si la temperatura vuelve a la normalidad.

 

Imagen: National Nuclear Security Administration

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