Una pila eléctrica es un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus características resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generador primario. Esta energía resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos, electrodos o bornes. Uno de ellos es el polo negativo o ánodo y el otro es el polo positivo o cátodo.
La estructura fundamental de una pila consiste en dos electrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad o electrolito.
En el castellano ha habido por costumbre llamarla así, mientras que al dispositivo recargable o acumulador, se ha venido llamando batería. Tanto pila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos del estudio de la electricidad, cuando se juntaban varios elementos o celdas —en el primer caso uno encima de otro, "apilados", y en el segundo adosados lateralmente, "en batería"— como se sigue haciendo actualmente, para así aumentar la magnitud de los fenómenos eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente. De esta explicación se desprende que cualquiera de los dos nombres serviría para cualquier tipo, pero la costumbre ha fijado la distinción.
Principio de funcionamiento
Aunque la
apariencia de cada una de estas celdas sea simple, la explicación de su
funcionamiento dista de serlo y motivó una gran actividad científica en los
siglos XIX y XX, así como diversas teorías.
Las pilas
básicamente consisten en dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta
que se llama electrolito. El electrolito es un conductor de
iones.
Cuando los
electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo)
se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo)
se produce un defecto de electrones (reducción).
Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un
conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica.
Como puede
verse, en el fondo, se trata de una reacción de oxidación
y otra de reducción que se producen simultáneamente.
Características, propiedades y forma de utilización de
las pilas
Diferencia de potencial
La diferencia de potencial, voltaje o tensión
que produce un elemento electroquímico o celda electroquímica viene determinado por
la naturaleza de las sustancias de los electrodos y del electrolito, así como
por su concentración. Walther
Nernst obtuvo el premio Nobel de química de 1920 por haber formulado
cuantitativamente y demostrado las leyes que rigen este fenómeno.
La conexión
de elementos en serie (apilando elementos o poniéndolos en
batería) permite multiplicar esta tensión básica cuanto se quiera.
Las
propiedades puramente eléctricas de una pila se representan mediante el modelo
adjunto. En su forma más sencilla está formado por una fuente de tensión
perfecta —es decir, con resistencia interna nula— en serie con un resistor que
representa la resistencia interna. El condensador de la
versión más compleja es enormemente grande y su carga simula la descarga de la
pila. Además de ello, entre los terminales también aparece una capacitancia,
que no suele tener importancia en las aplicaciones de corriente continua.
Símbolo de
una pila (izquierda); modelo eléctrico simplificado (centro); modelo más
elaborado (derecha).
Una vez
fijada la tensión, la ley de Ohm determina la corriente que circulará
por la carga y consecuentemente el trabajo que podrá realizarse, siempre
naturalmente que esté dentro de las posibilidades de la pila, que no son
infinitas, estando limitadas fundamentalmente por el tamaño de los electrodos
—lo que determina el tamaño externo de la pila completa— y por su separación.
Estos condicionamientos físicos se representan en el modelo de generador como
una resistencia interna por la que pasaría la
corriente de un generador ideal, es decir, de uno que pudiese suministrar una
corriente infinita al voltaje predeterminado.
Conforme la
célula se va gastando, su resistencia interna va aumentando, lo que hace que la
tensión disponible sobre la carga vaya disminuyendo, hasta que resulte
insuficiente para los fines deseados, momento en el que es necesario
reemplazarla. Para dar una idea, una pila nueva de las ordinarias de 1,5 V
tiene una resistencia interna de unos 350mΩ, mientras que una vez agotada puede
aumentar considerablemente este valor. Esta es la razón de que la mera medición
de la tensión con un voltímetro no sirva para indicar el estado de una pila; en
circuito abierto incluso una pila gastada puede indicar 1,4 V, dada la
carga insignificante que representa la resistencia de entrada del voltímetro,
pero, si la medición se hace con la carga que habitualmente podría soportar, la
lectura bajará a 1,0 V o menos, momento en que esa pila ha dejado de tener
utilidad. Las actuales pilas alcalinas tienen una curva de descarga más suave
que las antiguas de carbón; su resistencia interna aumenta proporcionalmente
más despacio.
Cuando se
necesita una corriente mayor que la que puede suministrar un elemento único,
siendo su tensión en cambio la adecuada, se pueden añadir otros elementos en la
conexión llamada en paralelo, es decir, uniendo los polos positivos
de todos ellos, por un lado, y los negativos, por otro. Este tipo de conexión
tiene el inconveniente de que si un elemento falla antes que sus compañeros, o
se cortocircuita, arrastra irremisiblemente en su caída a todos los demás.
En las
características reacciones químicas, las que se producen dentro de una pila son
sensibles a la temperatura, acelerándose normalmente cuando ésta aumenta, lo
que se traducirá en un pequeño aumento de la tensión. Más importante es el caso
de la bajada, pues cuando se alcanzan las de congelación muchas pilas pueden
dejar de funcionar o lo hacen defectuosamente, cosa de la que suelen advertir
los fabricantes. Como contrapartida, si se almacenan las pilas refrigeradas, se
prolongará su buen estado.
Duración fuera de servicio
Lo ideal
sería que las reacciones químicas internas no se produjeran más que cuando la
pila esté en servicio, pero la realidad es que las pilas se deterioran con el
paso del tiempo, aunque no se usen, pues los electrodos resultan atacados en lo
que se conoce con el nombre de acción local. Puede considerarse que una pila
pierde unos 6 mV por mes de almacenamiento, influyendo mucho en ello la
temperatura. Actualmente esto no constituye un problema serio pues, dado el
enorme consumo que hay de los tipos corrientes, las que se ofrecen en el
comercio son de fabricación reciente. Algunos fabricantes han empezado a
imprimir en los envases la fecha de caducidad del producto, lo que es una
práctica encomiable.
Historia
La primera
pila eléctrica fue dada a conocer por Volta
en 1800,
mediante una carta que envió al presidente de la Royal Society londinense. Se trataba de una serie de pares de
discos (apilados) de zinc y de cobre (o también de plata), separados unos de
otros por trozos de cartón o de fieltro impregnados de agua o de salmuera,
que medían unos 3 cm de diámetro. Cuando se fijó una unidad de medida para la
diferencia de potencial, el voltio (precisamente en honor de Volta) se pudo saber que cada
uno de estos elementos suministra una tensión de 0,75 V aproximadamente, pero
ninguno de estos conceptos estaba disponible entonces. Su apilamiento conectados
en serie permitía aumentar la tensión a voluntad, otro descubrimiento de Volta.
El invento constituía una novedad absoluta y gozó de un éxito inmediato y muy
merecido, ya que inició la era eléctrica en que actualmente vivimos, al
permitir el estudio experimental preciso de la electricidad, superando las
enormes limitaciones que presentaban para ello los generadores electrostáticos, únicos
disponibles con anterioridad. Otra disposición también utilizada y descrita por
Volta para el aparato estaba formada por una serie de vasos con líquido (unos
junto a otros, en batería), en los que se sumergían las tiras de los metales,
conectando externamente un metal con otro.
Inmediatamente
empezaron a hacerse por toda Europa y América innumerables pruebas con diversos
líquidos, metales y disposiciones, tratando de mejorar las características del
aparato original, cosa que pocas veces se consiguió, pero que originó una
infinidad de distintos tipos de pilas, de los cuales no ha quedado memoria más
que de los más notables.
La pila Daniell, dada a conocer en 1836 y de la que luego se
han usado ampliamente determinadas variantes constructivas, está formado por un
electrodo de Zinc
sumergido en una disolución de sulfato de Zinc y otro electrodo de cobre sumergido en una
disolución concentrada de sulfato de cobre. Ambos electrolitos están separados
por una pared porosa para evitar su reacción directa. En esta situación la
tensión de disolución del zinc es mayor que la presión de los iones Zn++
y el electrodo se disuelve, emitiendo Zn++ y quedando cargado
negativamente, proceso en el que se liberan electrones y que recibe el nombre
de oxidación.
En la disolución de sulfato de cobre, debido a su gran concentración de iones
Cu++, se deposita Cu sobre el electrodo de este metal que de este
modo queda cargado positivamente, mediante el proceso denominado reducción,
que implica la incorporación de electrones. Esta pila presenta una diferencia
de potencial de entre 1,07 y 1,14 V entre sus electrodos. Su gran ventaja
respecto a otras de su tiempo fue la constancia del voltaje generado, debido a
la elaborada disposición, que facilita la despolarización, y a la reserva de
electrolito, que permite mantener su concentración durante más tiempo.
La pila Grove (1839) utiliza como
despolarizador el ácido nítrico HNO3. Su fuerza electromotriz es de 1,9 a 2,0 V.
Originariamente utilizaba platino para el ánodo, pero Cooper y Bunsen lo sustituyeron
luego por carbón; el cátodo era de zinc tratado con mercurio. Fue muy apreciado
por su estabilidad y su mayor energía, a pesar del gran inconveniente que
representa la emisión de humos corrosivos. El mismo Grove y en el mismo año
elaboró una pila que producía energía eléctrica por medio de la recombinación
de hidrógeno y de oxígeno, lo que constituye el precedente de los generadores
contemporáneos conocidos como pilas de combustible.
La pila
Leclanché, diseñada por Georges Leclanché en 1868, utiliza una solución
de cloruro amónico en la que se sumergen electrodos de zinc y de carbón,
rodeado éste último por una pasta de dióxido de manganeso y polvo de carbón
como despolarizante. Suministra una tensión de 1,5 V y su principal ventaja es
que se almacena muy bien, pues el cinc no es atacado más que cuando se extrae
corriente del elemento.
Este tipo de
pila sirvió de base para el importante avance que constituyó la pila denominada
seca, al que pertenecen prácticamente todas las utilizadas hoy. Los tipos hasta
ahora descritos eran denominados húmedos, pues contenían líquidos, que no sólo
hacían inconveniente su transporte, sino que solían emitir gases peligrosos y
olores desagradables. Las pilas secas, en cambio, estaban formadas por un
recipiente cilíndrico de zinc, que era el polo negativo, relleno de una pasta
electrolítica, y por una barra de carbón en el centro (electrodo positivo),
todo ello sellado para evitar fugas. Previamente se habían realizado otro tipo
de pilas secas, como la de Zamboni (1812), pero eran dispositivos
puramente experimentales, que no proporcionaban ninguna corriente útil. La
sequedad es relativa, en primer lugar porque un elemento rigurosamente seco no
suministraría electricidad alguna, de modo que lo que se encuentra en el
interior de las pilas es una pasta o gel, cuya humedad se procura por todos los
medios conservar, pero además porque el uso y el paso del tiempo tienden a
corroer el contendedor, de modo que la pila puede verter parte de su
electrolito al exterior, donde puede atacar a otros metales. Por esta razón se
recomienda extraerlas cuando no se utilizan durante mucho tiempo o cuando ya
han trabajado mucho. Este inconveniente está muy atenuado en los productos de
finales del siglo XX gracias a la utilización de recipientes de acero inoxidable,
pero todavía se produce alguna vez.
Importantes
en otro sentido han sido las pilas patrón, destinadas a usos de calibración y
determinación de unidades, como la pila Clark (1870), de zinc y mercurio,
cuya tensión era de 1,457 V, y la pila Weston (1891), de cadmio y
mercurio, con 1,018 V. Estas tensiones se miden en vacío, es decir, sin tener
ninguna carga externa conectada, y a una temperatura constante de 20º C.
Tipos de pilas más habituales
Un cargador
de baterías AA.
La
distinción entre pilas que utilizan un electrolito y las que utilizan dos, o
entre pilas húmedas y secas, son exclusivamente de interés histórico y
didáctico, pues todas las pilas que se utilizan actualmente son prefabricadas,
estancas y responden a tipos bastante fijos, lo que facilita su
comercialización y su uso.
Las pilas
eléctricas y algunos acumuladores se presentan en unas cuantas formas
normalizadas. Las más frecuentes comprenden la serie A (A, AA,
AAA,
AAAA), A B, C, D, F, G, J y N, 3R12, 4R25 y sus variantes, PP3, PP9 y las baterías de
linterna 996 y PC926. Las características principales de
todas ellas y de otros tipos menos habituales se incluyen en la tabla siguiente
(que también puede verse separadamente).
Existen una
normas internacionales para la estandarización de los tamaños y
voltajes de las pilas para permitir la utilización de aparatos
eléctricos a nivel mundial.
Pueden
encontrarse datos interesantes sobre los códigos de los distintos fabricantes y
sus equivalencias en [1]
y en [2].
Las pilas y el medio ambiente
Pilas
eléctricas usadas en descomposición.
Los metales
y productos químicos constituyentes de las pilas pueden resultar perjudiciales
para el medio ambiente, produciendo contaminación
química. Es muy importante no tirarlas a la basura (en
algunos países no está permitido), sino llevarlas a centros de reciclado. En
algunos países, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas también
se hacen cargo de las pilas gastadas. Una vez que la envoltura metálica que
recubre las pilas se daña, las sustancias químicas se liberan causando
contaminación al medio ambiente. Con mayor o menor grado, las sustancias son
absorbidas por la tierra pudiéndose filtrar hacia los mantos
acuíferos y de éstos pueden pasar directamente a los seres vivos,
entrando con esto en la cadena alimenticia.
Estudios
especializados indican que una micro pila de mercurio, puede llegar a contaminar 600.000
litros de agua, una de zinc-aire
12.000 litros y una de óxido de plata 14.000 litros.
Las pilas
son residuos peligrosos por lo que desde el momento
en que se empiezan a reunir, deben ser manejadas por personal capacitado que
siga las precauciones adecuadas empleando todos los procedimientos técnicos y
legales del manejo de residuos peligrosos.
Batería (electricidad)
- Por lo que a sus tamaños y otras características externas se refiere, puede consultarse esta lista, ya que muchas de ellas son comunes a pilas y acumuladores y están normalizadas.
- Por lo que a su naturaleza interna se refiere, se encuentran habitualmente en el comercio acumuladores de los siguientes tipos:
Baterías de plomo-ácido
Batería de ebonita con terminales
expuestos.
- Durante el proceso de carga inicial, el sulfato de plomo (II) se reduce a plomo metal en el polo negativo (cátodo), mientras que en el ánodo se forma óxido de plomo (IV) (PbO2). Por lo tanto, se trata de un proceso de dismutación. No se libera hidrógeno, ya que la reducción de los protones a hidrógeno elemental está cinéticamente impedida en la superficie de plomo, característica favorable que se refuerza incorporando a los electrodos pequeñas cantidades de plata. El desprendimiento de hidrógeno provocaría la lenta degradación del electrodo, ayudando a que se desmoronasen mecánicamente partes del mismo, alteraciones irreversibles que acortarían la duración del acumulador.
- Durante la descarga se invierten los procesos de la carga. El óxido
de plomo (IV), que ahora funciona como cátodo, se reduce a sulfato de
plomo (II), mientras que el plomo elemental se oxida en el ánodo para dar igualmente sulfato de
plomo (II). Los electrones intercambiados se aprovechan en forma de
corriente
eléctrica por un circuito externo. Se trata, por lo
tanto, de una conmutación. Los procesos elementales que trascurren son los
siguientes:
- PbO2 + 2 H2SO4 + 2 e– → 2 H2O + PbSO4 + SO42–
- Pb + SO42– → PbSO4 + 2 e–
No obstante, este proceso no se puede repetir indefinidamente, porque, cuando el sulfato de plomo (II) forma cristales, ya no responden bien a los procesos indicados, con lo que se pierde la característica esencial de la reversibilidad. Se dice entonces que la batería se ha sulfatado y es necesario sustituirla por otra nueva. Las baterías de este tipo que se venden actualmente utilizan un electrólito en pasta, que no se evapora y hace mucho más segura y cómoda su utilización.
Cuando varias celdas se agrupan para formar una batería comercial, reciben el nombre de "vasos", que se conectan en serie para proporcionar un mayor voltaje. Dichos vasos se contienen dentro de una caja de polipropileno copolímero de alta densidad con compartimientos estancos para cada celda. La tensión suministrada por una batería de este tipo se encuentra normalizada en 12 Voltios si posee 6 elementos o vasos para vehículos ligeros y 24 Voltios para vehículos pesados con 12 vasos. En algunos vehículos comerciales y agrícolas antiguos todavía se utilizan baterías de 6 Voltios de 3 elementos.
Ventajas:
- Bajo coste
- Fácil fabricación
- No admiten sobrecargas ni descargas profundas, viendo seriamente disminuida su vida útil.
- Altamente contaminantes.
- Baja densidad de energia: 30 Wh/kg
- Peso excesivo, al estar compuesta principalmente de plomo; por esta razón su uso en automóviles eléctricos se considera poco lógico por los técnicos electrónicos con experiencia. Su uso se restringe por esta razón a aplicaciones estacionarias, además de para automóviles, para el arranque, también como fuentes de alimentación ininterrumpidas para equipos médicos.
Pila alcalina
En 1866, Georges Leclanché inventa en Francia la pila Leclanché, precursora de la pila seca (Zinc-Dióxido de Manganeso), sistema que aún domina el mercado mundial de las baterías primarias. Las pilas alcalinas (de “alta potencia” o “larga vida”) son similares a las de Leclanché, pero, en vez de cloruro de amonio, llevan cloruro de sodio o de potasio. Duran más porque el zinc no está expuesto a un ambiente ácido como el que provocan los iones de amonio en la pila convencional. Como los iones se mueven más fácilmente a través del electrolito, produce más potencia y una corriente más estable.Su mayor costo se deriva de la dificultad de sellar las pilas contra las fugas de hidróxido. Casi todas vienen blindadas, lo que impide el derramamiento de los componentes. Sin embargo, este blindaje no tiene duración ilimitada. Las pilas secas alcalinas son similares a las pilas secas comunes, con las excepciones siguientes:
- El electrólito es básico (alcalino), porque contiene KOH.
- La superficie interior del recipiente de Zn es áspera; esto proporciona un área de contacto mayor.
El voltaje de una pila alcalina está cerca de 1,5 V. Durante la descarga, las reacciones en la pila seca alcalina son:
- Ánodo: Zn (s) + 2 OH– (aq) → Zn(OH)2 (s) + 2 e–
- Cátodo: 2 MnO2 (s) + 2 H2O (l) + 2 e– → 2 MnO(OH) (s) + 2 OH–(aq)
- Global: Zn (s) + 2 MnO2 (s) + 2 H2O (l) → Zn(OH)2(aq) + 2 MnO(OH) (s)
Se utilizan para aparatos complejos y de elevado consumo energético. En sus versiones de 1,5 voltios, 6 voltios y 12 voltios se emplean, por ejemplo, en mandos a distancia (control remoto) y alarmas.
Baterías de níquel-hierro (Ni-Fe)
- en el cátodo 2 NiOOH + 2 H2O + 2 e– ↔ 2 Ni(OH)2 + 2 OH–
- en el ánodo Fe + 2 OH– ↔ Fe(OH)2 + 2 e–
Ventajas:
- Bajo coste
- Fácil fabricación
- Admite sobrecargas, repetidas descargas totales e incluso cortocircuitos sin pérdida significativa de capacidad
- No es contaminante, no contiene metales pesados y el electrolito diluido se puede usar en aplicaciones agrícolas.
- Muy larga vida útil, algunos fabricantes hablan de mas de 100 años de esperanza de vida en los electrodos y 1.000 ciclos de descarga 100% en el electrolito.[3] El electrolito se debe cambiar cada 20 años según instrucciones de uso redactadas por el propio Edison.[4]
- Compuesta de elementos abundantes en la corteza de la tierra (hierro, níquel, potasio)
- Funciona en un mayor rango de temperaturas, entre -40ºC y 46ºC
- Es demasiado duradera y poco lucrativa para un sistema monetario basado en el consumo cíclico y la obsolescencia programada[cita requerida].
Densidad de energía: 40 Wh/Kg
Energía/volumen: 30 Wh/l
Potencia/peso: 100 W/kg
Baterías alcalinas de manganeso
El ánodo es de zinc amalgamado y el cátodo es un material polarizador compuesto con base en dióxido de manganeso, óxido de mercurio (II) mezclado íntimamente con grafito, y en casos raros, óxido de plata Ag2O (estos dos últimos son muy costosos, peligrosos y tóxicos), a fin de reducir su resistividad eléctrica. El electrólito es una solución de hidróxido potásico (KOH), el cual presenta una resistencia interna bajísima, lo que permite que no se tengan descargas internas y la energía pueda ser acumulada durante mucho tiempo. Este electrólito, en las pilas comerciales se endurece con gelatinas o derivados de la celulosa.
Este tipo de pila se fabrica en dos formas. En una, el ánodo consta de una tira de zinc corrugada, devanada en espiral de 0.051 a 0.13 mm de espesor, que se amalgama después de armarla. Hay dos tiras de papel absorbente resistente a los álcalis interdevanadas con la tira de papel de zinc, de modo que el zinc sobresalga por la parte superior y el papel por la parte inferior. El ánodo está aislado de la caja metálica con un manguito de poliestireno. La parte superior de la pila es de cobre y hace contacto con la tira de zinc para formar la terminal negativa de la pila. La pila está sellada con un ojillo o anillo aislante hecho de neopreno. La envoltura de la pila es químicamente inerte a los ingredientes y forma el electrodo positivo.
Alcalinas
- Zinc 14% (ánodo) Juguetes, tocacintas, cámaras fotográficas, grabadoras
- Dióxido de Manganeso 22% (cátodo)
- Carbón: 2%
- Mercurio: 0.5 a 1% (ánodo)
- Hidróxido de Potasio (electrolito)
- Plástico y lámina 42%
Este tipo de baterías presenta algunas desventajas:
- Una pila alcalina puede contaminar 175.000 litros de agua, que llega a ser el consumo promedio de agua de toda la vida de seis personas.
- Una pila común, también llamada de zinc-carbono, puede contaminar 3.000 litros de agua.
- Zinc, manganeso (Mn), bismuto (Bi), cobre (Cu) y plata (Ag): Son sustancias tóxicas, que producen diversas alteraciones en la salud humana. El zinc, manganeso y cobre son esenciales para la vida, en cantidades mínimas, y tóxicos en altas dosis. El bismuto y la plata no son esenciales para la vida.
Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd)
- Voltaje proporcionado: 1,2V
- Densidad de energía: 50 Wh/Kg
- Capacidad usual: 0.5 a 1.0 Amperios (en pilas tipo AA)
- Efecto memoria: muy Alto
- Balocchi, Emilio (1996). Química General (3º edición). pp. 664.
Baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH)
Baterías de iones de litio (Li-ion)
Voltaje proporcionado:
- A Plena carga: Entre 4.2V y 4.3V dependiendo del fabricante
- A carga nominal: Entre 3.6V y 3.7V dependiendo del fabricante
- A baja carga: Entre 2,65V y 2,75V dependiendo del fabricante (este valor no es un límite, se recomienda).
- Densidad de energía: 115 Wh/Kg
- Capacidad usual: 1.5 a 2.8 Amperios (en pilas tipo AA)
- Efecto memoria: muy bajo
Baterías de polímero de litio (LiPo)
Son una variación de las baterías de iones de litio (Li-ion). Sus características son muy similares, pero permiten una mayor densidad de energía, así como una tasa de descarga bastante superior. Estas baterías tienen un tamaño más reducido respecto a las de otros componentes. Su tamaño y peso las hace muy útiles para equipos pequeños que requieran potencia y duración, como manos libres bluetooth.Pilas de combustible
La pila de combustible no se trata de un acumulador propiamente dicho, aunque convierte energía química en energía eléctrica y es recargable. Funciona con hidrógeno (Se usan otros combustibles como el metano o el metanol para obtener el hidrógeno).Condensador de alta capacidad
Aunque los condensadores de alta capacidad no sean acumuladores electroquímicos en sentido estricto, en la actualidad se están consiguiendo capacidades lo suficientemente grandes (varios faradios, F) como para que se los pueda utilizar como baterías cuando las potencias a suministrar sean pequeñas, en relación a su capacidad de almacenamiento de energía.Por ello se usan como batería en algunos relojes de pulsera que recogen la energía en forma de luz a través de células fotovoltaicas, o mediante un pequeño generador accionado mecánicamente por el muelle de la cuerda del reloj.
Aunque funcionan como acumuladores se les suele llamar "condensadores", ya que condensan o almacenan la corriente eléctrica aunque ésta fluctúe en el circuito.
Efecto memoria
Es un efecto en el que en cada recarga se limita el voltaje o la capacidad (a causa de un tiempo largo, una alta temperatura, o una corriente elevada), reduciendo la capacidad de almacenar energía, al crearse cristales en el interior de la batería.Parámetros de un acumulador
- La tensión o potencial (en voltios) es el primer parámetro a considerar, pues es el que suele determinar si el acumulador conviene al uso a que se le destina. Viene fijado por el potencial de reducción del par redox utilizado; suele estar entre 1 V y 4 V por elemento.
- La cantidad de corriente que puede Almacenar el elemento o capacidad del acumulador, se mide en Amperios hora (Ah) y es el segundo parámetro a considerar. Especial importancia tiene en algunos casos la intensidad de corriente máxima obtenible ampere (A); p. ej., los motores de arranque de los automóviles exigen esfuerzos muy grandes de la batería cuando se ponen en funcionamiento (centenas de A), pero actúan durante poco tiempo.
- La capacidad eléctrica se mide en la práctica por referencia a los tiempos de carga y de descarga en A. La unidad SI es el coulomb (C)
- La energía que puede suministrar una batería depende de su capacidad y de su voltaje, se mide habitualmente en Wh (vatios-hora); la unidad SI es el julio.
Téngase en cuenta, sin embargo, que, cuando le den indicaciones en el cuerpo de las baterías o en sus envases, como "Cárguese a 120 mA durante 12 horas", el producto resultante excederá la capacidad del acumulador, el exceso de "carga" se disipa dentro de la batería en forma de calor a causa de su "resistencia interna". Si la capacidad del acumulador fuesen 1200 mAh y se le aplicara una corriente de carga de 120 mA durante 12 horas. 120*12 = 1440 mAh, por lo que 240 mAh será la carga convertida en calor dentro de la batería y 1200 mAh la efectivamente almacenada en ella. Para calcular la energía perdida bastaría multiplicar los 240mAh de "exceso" de carga por la tensión de carga.
- 1 Ah = 3600 C
- 1 C = 1 Ah/3600 = 0,278 mAh.
- 1 Wh = 3600 J
- La resistencia de las baterías es muy inferior a la de las pilas, lo que les permite suministrar cargas mucho más intensas que las de éstas, sobre todo de forma transitoria. Por ejemplo, la resistencia interna de una batería de plomo-ácido es de 0,006 ohm, y la de otra de Ni-Cd, de 0,009 ohm.
- Otra de las características importantes de una batería es su masa o su peso, y la relación entre ella y la capacidad eléctrica (Ah/kg) o la energía (Wh/kg) que puede restituir. En algunos casos puede ser también importante el volumen que ocupe (Ah/m3) o (Ah/litro).
- El rendimiento es la relación porcentual entre la energía eléctrica recibida en el proceso de carga y la que el acumulador entrega durante la descarga. La batería de plomo-ácido tiene un rendimiento de más del 90%. las baterías Ni-CD un 83%
- http://es.wikipedia.org/wiki/Pila_(electricidad)
- http://www.youtube.com/watch?v=jb8gepcuhvw&feature=related
- http://es.wikipedia.org/wiki/Acumulador_el%C3%A9ctrico
- http://www.youtube.com/watch?v=jb8gepcuhvw&feature=related
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