Ud Baterias y Pilas

7/24/2019 Ud Baterias y Pilas

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EcoLlerena

Comisin Energa y Agua

Fernando TinocoMayo 2011


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Hay dos maneras de producir electricidad para aplicarla a usos prcticos !ien mediantem"uinas llamadas dinamos o alternadores# cuando se trata de un consumo para instalaciones$i%as& o !ien mediante el empleo de !ateras de pilas o de acumuladores# si se trata deaparatos porttiles o 'e(culos autom'iles

Definicin)e denomina *ila# !atera# o acumulador# al dispositi'o "ue almacena energa el+ctrica# usandoprocedimientos electro"umicos y "ue posteriormente la de'uel'e casi en su totalidad& esteciclo puede repetirse por un determinado n,mero de 'eces- )e trata de un generadorel+ctrico secundario& es decir# un generador "ue no puede $uncionar sin "ue se le (ayasuministrado carga el+ctrica pre'iamente mediante lo "ue se denomina proceso de carga-

Aclaracin de trminos.

E.isten multitud de dudas a la (ora de nom!rar correctamente a estos dispositi'os

Antiguamente# se construan uniendo 'arios elementos o celdas# para conseguir los 'alores detensin deseados# en las pilas uno encima de otro# /apilados y en el de las !ateras adosadosuno al lado del otro /en !atera

espu+s# con el t+rmino pila# denominamos a los generadores de electricidad !asados enprocesos "umicos normalmente no re'ersi!les# es decir no recarga!les& mientras "ue !aterase aplica a los dispositi'os semire'ersi!les# o "ue s se pueden recargar-

Actualmente se (a e.tendido una de$inicin de t+rminos "ue podemos entender como la msclara# por ser la ms usada en numerosos pases

pila se denomina pila al dispositi'o en el "ue una reaccin"umica es trans$ormada en energa el+ctrica-

!atera unidad productora de energa el+ctrica constituidapor 'arias pilas-

pila primaria pila!asada en una

reaccin "umica irre'ersi!le# y por lo tanto# norecarga!le 3posee un slo ciclo de 'ida4-

pila secundaria pila !asada en una reaccin "umicare'ersi!le y# por lo tanto# recarga!le- *osee ciclos de'ida m,ltiples-

acumulador cual"uier elemento productor de energa el+ctrica !asado en una5s pila5ssecundaria5s 3acumulador e"ui'ale a recarga!le4-


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Principios de funcionamiento

6na pila trans$orma la energa "umica en energa el+ctrica& parte de esa energa "umica setrans$orma en calor 3energa calor$ica4 y el resto en corriente el+ctrica-

El $uncionamiento de un acumulador est !asado esencialmente en un proceso re'ersi!lellamado reduccino.idacin 3tam!i+n conocido como redo.4# un proceso en el cual uno de loscomponentes se o.ida 3pierde electrones4 y el otro se reduce 3gana electrones4-

En un pila secundaria# en este proceso los componentes no resultan consumidos ni se pierden#sino "ue meramente cam!ian su estado de o.idacin# "ue a su 'e7 pueden retornar al estadoprimero en las circunstancias adecuadas- *araello se cierra del circuito e.terno# durante elproceso de descarga# y la aplicamos de unacorriente# e.terna# durante la carga-

Como ya (emos comentado# e.isten dos clases depilas la primaria# cuya carga no puede reno'arsecuando se agota# e.cepto reponiendo lassustancias "umicas de "ue est compuesta# y lasecundaria# "ue s es suscepti!le de reacti'arsesometi+ndola al paso ms o menos prolongado deuna corriente el+ctrica continua# en sentido in'erso a a"u+l en "ue la corriente de la pila $luyenormalmente-

En la $a!ricacin de una pila primaria se pueden emplear di'ersas sustancias "umicas# pero elprincipio "ue rige su $uncionamiento ser siempre el mismo- As en una pila primaria# (ay dosmetales di$erentes# o !ien un metal y car!n 3estos elementos son designados electrodos4# yun l"uido# denominado electrolito 3cido sul$,rico4- 6no de estos elementos llamado el ctodo#o sea el polo negati'o# es generalmente de cinc& el positi'o# denominado nodo# es casi siemprede car!n- Las reacciones "umicas "ue tienen lugar# (acen "ue el ctodo se disuel'a poco apoco en el electrolito# lo cual pone en li!ertad a electrones "ue# de encontrar un conductor osistema "ue conecte a am!os electrodos# por donde puedan circular# producen una corriente

el+ctrica-

)i se conectan e.teriormente nodo y ctodo con un ca!le# la corriente el+ctrica $luye atra'+s del conductor# pero tan pronto como el circuito se interrumpe por"ue el ca!le sedesconecta# de%a de $luir-

Esta pila no dura inde$inidamente# ya "ue el cido sul$,rico ataca al cinc# y cuando +ste seconsume# la pila se agota- *ara reacti'arla# ser necesario reponer la placa de cinc y el cidodel electrolito-


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Tipos de acumuladores

*odemos clasi$icar las pilas por

Si se pueden o no recargar:

*rimarias y )ecundarias

Su forma:Las pilas pueden ser de $orma cilndrica# prismtica o de$orma de !otones# dependiendo de la $inalidad a la cualse la destine-

Su composicin:

*ilas primarias

*ilas tipo Leclanc(+# o de cinc5car!ono 38n5C4# o 9*ilas secas9!asadas en la o.idacindel cinc en medio ligeramente cido# estn compuestas por cinc metlico# cloruro deamonio y di.ido de manganeso- )on las llamadas pilas comunes- )ir'en para aparatossencillos y de poco consumo

*ilasalcalinas o de cinc5di.ido de manganeso 38n5Mn:24 la di$erencia con la pila secaes el electrolito utili7ado# en este caso# (idr.ido de potasio# en 'e7 de cloruro deamonio# y el cinc est en pol'o- )on las de larga duracin- Casi todas 'ienen !lindadas# lo"ue di$iculta el derramamiento de los constituyentes- )in em!argo# este !linda%e notiene duracin ilimitada

*ilas de .ido merc,rico son las ms t.icas# contienen un ;0 < apro.- de mercurio- Lainmensa mayora son del tipo !otn- e!en manipularse con precaucin en los (ogares#dado "ue su ingestin accidental# lo "ue es $acti!le por su $orma y tama=o# puede

resultar letal-

*ilas decincaire )e las distingue por tener gran cantidad de agu%eros diminutos en susuper$icie- Tienen muc(a capacidad y una 'e7 en $uncionamiento su produccin deelectricidad es continua- Contienen ms del 1 < de mercurio# por lo "ue presentangra'es pro!lemas residuales-

*ilas de .ido de plata )on de tama=o pe"ue=o# usualmente de tipo !otn- Contienen 1< de mercurio apro.imadamente por lo "ue tienen e$ectos t.icos so!re el am!iente-


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*ilas )ecundarias

*ilas de n"uel5cadmio 3>i5Cd4estn !asadas en un sistema $ormado por (idr.ido de n"uel#(idr.ido de potasio y cadmio metlico- *oseen ciclos de 'ida m,ltiples# presentando lades'enta%a de su relati'amente !a%a tensin- *ueden ser recargadas (asta 1000 'eces y

alcan7an a durar decenas de a=os- >o contienen mercurio# pero el cadmio es un metal concaractersticas t.icas-

*ilas de n"uel5(idruro metlico 3>i5MH4 )on similares a las de n"uel5cadmio# pero el cadmio(a sido reempla7ado por una aleacin metlica capa7 de almacenar (idrgeno# "ue cumple elpapel de nodo- El ctodo es .ido de n"uel y el electrolito (idr.ido de potasio-La densidad de energa producida por laspilas >i5MH es el do!le de la producidapor las >i5Cd# a 'olta%es operati'ossimilares# por lo "ue representan la nue'a

generacin de pilas recarga!les "uereempla7ar a estas ,ltimas-

*ilas de litio )e denominan tam!ien ?onlitio 3Li?on4*roducen tres 'eces msenerga "ue las pilas alcalinas#considerando tama=os e"ui'alentes# yposeen tam!i+n mayor 'olta%e inicial "ue +stas 3; 'oltios4-)e utili7an en relo%es# calculadoras# $las(es de cmaras $otogr$icas y memorias decomputadoras-

@ateras plomo5cido >ormalmente utili7adas en autom'iles y en los )A? 3sistemas dealimentacin interrumpida# usados en e"uipos in$ormticos4- )us elementos constituti'os sonpilas indi'idualmente $ormadas por un nodo de plomo# un ctodo de .ido de plomo y cidosul$,rico como medio electroltico-


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Nuevos tipos de pilas

@ateras de polmero de litio 3Li*o4

)on una 'ariacin de las !ateras de iones de litio 3Liion4- )us caractersticas son muysimilares# pero permiten una mayor densidad de energa# as como una tasa de descarga

!astante superior- Estas !ateras tienen un tama=o ms reducido respecto a las de otroscomponentes- )u tama=o y peso las (ace muy ,tiles para e"uipos pe"ue=os "ue re"uieranpotencia y duracin# como manos li!res !luetoot(-

Condensador de alta capacidad

Aun"ue los condensadores de alta capacidad no sean acumuladores electro"umicos en sentidoestricto# en la actualidad se estn consiguiendo capacidades lo su$icientemente grandes3'arios $aradios# F4 como para "ue se los pueda utili7ar como !ateras cuando las potencias a

suministrar sean pe"ue=as# en relacin a su capacidad de almacenamiento de energa-*or ello se usan como !atera en algunos relo%es de pulsera "ue recogen la energa en $orma delu7 a tra'+s de c+lulas $oto'oltaicas# o mediante un pe"ue=o generador accionadomecnicamente por el muelle de la cuerda del relo%-Aun"ue $uncionan como acumuladores se les suele llamar 9condensadores9# ya "ue condensan oalmacenan la corriente el+ctrica aun"ue +sta $luct,e en el circuito

*ilas de com!usti!le

La pila de com!usti!le no se trata de un acumulador propiamente dic(o# aun"ue s con'ierte

energa "umica en energa el+ctrica y es recarga!le- Funciona con (idrgeno- 3:troscom!usti!les como el metano o el metanol son usadospara o!tener el (idrgeno4-

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Algo de electricidad: Asociacin de pilas

6na pila se representa por el sm!olo

normalmente se marca a su lado la tensin "ue suministra

*odemos unir pilas de dos $ormas distintas en serie y en paralelo

En serie

Caractersticas:

La tensin total ser las suma de todos los elementos# es decir si

cada pila tiene 1#B- la !atera $ormada en este caso tendr D#B -3as se construye una pila de petaca4

La intensidad y la duracin ser la misma "ue tendra un soloelemento

En paralelo

Caractersticas:

La tensin total corresponde a la de un elemento# es decir sicada pila tiene 1#B- # el con%unto dar 1#B-

La intensidad y la duracin ser la suma de los elementos- )i unasola produca 10mA durante 1(ora# el con%unto produce ;0 mAdurante ; (oras

6sando cone.iones mi.taspuedo conseguir las tensiones e intensidades necesarias para cadaproyecto-

1,5 V.

4,5 V.

1,5 V.


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Parmetros de un acumulador

Aun"ue seran muc(as las magnitudes "ue tendramos "ue controlar en una pila o !atera#podemos (a!lar como de las ms importantes de

La tensin o potencial 3en 'oltios4 es el primer parmetro a considerar# pues es el "ue

suele determinar si el acumulador con'iene al uso a "ue se le destina- >os lo marca elpropio aparato "ue 'amos a alimentar- )i intentamos alimentar con una pila de 1#B - unmotorcillo "ue este preparado para tra!a%ar a no llegar a mo'erse o lo (ar muylentamente- )uele estar entre 1 y D por elemento 3recuerda "ue una !atera es uncon%unto de pilas# normalmente conectadas en serie4

La cantidad de corriente "ue puede almacenar o capacidad del acumulador# se mide enAmperios (ora 3A(4 normalmente miliAmperios (ora 3mA5(4 - >os marca la corriente"ue la pila puede /dar durante un tiempo determinado-)eguro "ue# so!re todo con pilas recarga!les# te (a pasado "ue# por e%emplo# tu cmara

de $otos agota muy pronto las pilas- Esto es de!ido a "ue estamos usando pilas de muypoca capacidad# slo tendramos "ue !uscar en el mercado unas de mas capacidad ypro!lema solucionado# pero tenderemos "ue tener en cuenta "ue nuestro cargadoradmite esa capacidad de carga# en todos los cargadores 'iene marcado cuantas pilas deuna cierta capacidad puede cargar- 3 D . 2-000 mA5(4-*ara dispositi'os de alto consumo# de!es !uscar pilas alcalinas o recarga!les de entre2000mA( y 2B00 mA(

Especial importancia tiene en algunos casos la intensidad de corriente m.ima "uepueden suministrar- )e mide en Amperios 3A4& p- e%-# los motores de arran"ue de losautom'iles e.igen es$uer7os muy grandes de la !atera cuando se ponen en

$uncionamiento 3centenas de A4# pero act,an durante poco tiempo-

Nomenclatura usada para pilas

Como en todos los componentes se (a intentado estandari7ar el nom!re "ue se da a lasdistintas pilas o !ateras# seg,n sea su tama=o y su 'olta%e-Tam!i+n como casi siempre no (a sido posi!le "ue todos los pases y asociaciones de cada passe pongan de acuerdo en esto# de este modo podemos decir "ue las pilas se nom!ranatendiendo a tres estndares-El utili7ado en 6)A es el ms e.tendido# en el encontramos las $amosas pilas AA y AAA "uenom!ran pilas de 1#B 31#2 en las recarga!les4 de los distintos tama=os "ue usamosnormalmente en los mandos a distancia y en pe"ue=os %uguetes-

:tro estndar muy usado es el recomendado por la ?EC la Comisin Electrot+cnica?nternacional 3CE? o ?EC por sus siglas en ingl+s# ?nternational Electrotec(nical Commission4

Tam!ien podramos comentar la clasi$icacin del ?nstituto >acional Estadounidense deEstndares 3A>)?# por sus siglas en ingl+s American >ational )tandards ?nstitute4# aun"uees menos usado-

*ara 'er una relacin de todos estos estndares puedes 'isitar en enlace(ttp55es-iGipedia-org5iGi5Tiposdepila


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Las Pilas como contaminantes

Las pilas y !ateras in'aden nuestros (ogares- Las radios# linternas# relo%# cmaras$otogr$icas# calculadoras# %uguetes#tel+$onos m'iles# computadoras son solo una pe"ue=amuestra de una enorme lista de productos "ue emplean estas $uentes de energa # siendo lara7n de su +.ito comercial la autonoma de la red el+ctrica# o sea ser un o!%eto porttil-

El $uncionamiento de las pilas se !asa en un con%unto de reacciones "umicas "ue proporcionanuna cierta cantidad de electricidad# "ue si !ien es pe"ue=a# permite el $uncionamiento depe"ue=os motores o dispositi'os electrnicos- *ero esta 'enta%a $a'ora!le de la autonoma# secontrapone a los e$ectos negati'os de los compuestos "umicos empleados en la reaccindonde se produce la electricidad# ya "ue en su mayora son metales pesados# "ue li!erados almedio am!iente producen serios pro!lemas de contaminacin-

Como se produce la contaminacin

Las pilas son arro%adas con el resto de la !asuradomiciliaria# son 'ertidas en !asureros# ya sean acielo a!ierto o a rellenos sanitarios y en otroscasos a terrenos !aldos# ace"uias# caminos'ecinales# cauces de agua# etc- *ara imaginar lamagnitud de la contaminacin de estas pilas#!asta con sa!er "ue son las causantes del ;

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