Pilas y Baterias

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Descripción:

Para obtener energía eléctrica existen diversas maneras, las pilas y baterías son el medio mas común de obtener electricidad utilizada en pequeños artefactos y en algunas ocasiones cuando se combinan con otros circuitos pueden ser utilizadas para alimentar aparatos mas grandes en consumo eléctrico, vamos  a definir ambos términos que si bien son parecidos, mas no son iguales.

 

Existen diversos tipos de pilas y baterías dependiendo de la aplicación que se requiera y suelen tener alguna clasificación  para diferenciarlas, entre las mas comunes encontramos  las del tipo AA, AAA, 9v, 12v.

Las Baterías suelen diferenciarse por su gran capacidad de generar corriente, las mas usuales son las de 12 y 24v y se utilizan en equipos electrónicos que requieren un gran consumo eléctrico como UPS, Inversores de corriente, Iluminación de emergencia, también se utilizan en los automotores  y  equipos industriales.

 

PILA: Una pila es un solo elemento voltaico que provee una corriente eléctrica a partir de una reacción química derivada a través de un polo positivo y otro negativo, y en la cual el proceso no es reversible (ósea que no se puede recargar).

 

BATERIA: Una batería es un conjunto de varias pilas o elementos los cuales en conjunto pueden generar un voltaje y corriente mayor, y en la cual tal proceso es reversible (ósea que se puede recargar).

 

ACUMULADOR DE  PLOMO: Esta formado por dos electrodos de plomo, en su interior el electrolito esta compuesto de acido sulfúrico, durante la carga en uno de los electrodos se forma sulfato de plomo, mientras que en el otro se forma  oxido de plomo, esta batería usualmente produce voltajes de 12 y 24vdc y son utilizadas ampliamente en vehículos, barcos y maquinaria industrial.

 

BATERIA RECARGABLE: Este tipo de Batería tiene la propiedad de volver a obtener una carga útil a través de una fuente de alimentación de corriente constante llamado Cargador de Baterías, este proceso es diferente según la batería utilizada ya que las baterías de diferentes tecnologías no se recargan de la misma manera.

 

BATERIA NIQUEL METAL (NI-MH): Su ánodo esta compuesto de níquel y su cátodo de un hidruro metálico, provee un voltaje de 1.2 vdc al igual que las demás baterías de tecnologías similares, cuando una batería se recarga a un nivel inferior de su capacidad máxima, la batería tiende a recordar ese nivel de carga y una vez se le vuelve a recargar, esta no llegara a su nivel máximo, este efecto es conocido como "memoria", las baterías de níquel metal presentan un bajo nivel de efecto memoria.

 

BATERIA NIQUEL CADMIO: Esta batería utiliza un ánodo de cadmio y su cátodo de níquel, al igual que la mayoría de baterías recargables de este tipo provee un voltaje de 1.2 vdc, las baterías de níquel cadmio presentan un considerable efecto memoria lo que a causado su disminución en el mercado de baterías recargables.

Simbolo:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ASOCIACIÓN DE PILAS EN PARALELO

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Al conectar pilas en paralelo debe tenerse en cuenta que sean todas de la misma f.e.m., ya que, en caso contrario, fluiría corriente de la de más f.e.m. a la de menos, disipándose potencia en forma de calor en las resistencias internas, agotándolas rápidamente. Si todas ellas son del mismo voltaje el conjunto equivale a una sola pila de la misma tensión, pero con menor resistencia interna. Además, la corriente total que puede suministrar el conjunto es la suma de las corrientes de cada una de ellas, por concurrir en un nudo. La asociación en paralelo por tanto, podrá dar más corriente que una sola pila, o, dando la misma corriente, tardará más en descargarse.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ASOCIACIÓN DE PILAS EN SERIE

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Las pilas pueden conectarse en serie cualesquiera que sean las fuerzas electromotrices y la máxima corriente que cada una de ellas pueda suministrar. Evidentemente, al conectarlas en serie, las fuerzas electromotrices se suman, así como sus resistencias internas. Se puede notar que la pila equivalente al conjunto de las pilas resulta con una f.e.m. mayor, pero, con una resistencia interna mayor, lo cual empeora la situación en este punto. Se debe considerar, además, la corriente máxima que puede suministrar cada una de ellas. La asociación serie sólo podrá suministrar la corriente de la pila que menos corriente es capaz suministrar.

 

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Comprobación:

 

Una manera de saber sin instrumentación de medida, si nuestras pilas o baterías están cargadas, consiste en dejarlas caer sobre una mesa a una distancia entre 5 y 10 cm.

Si la misma al caer se mantiene vertical, sabremos que aun tiene carga.

Si la batería al caer rebota y no se mantiene vertical, la misma se encuentra descargada

 

 

Carga de Baterías:

 

 

Carga de pilas normales:

 

Batería de coche eléctrico:

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Esta batería proporciona unos 400 Voltios (DC) en corriente continua. Compuesta por miles de baterías de iones de litio consiguen sumando capacidades según sus versiones de 60 kWh, 75 kWh, 90 kWh o 100 kWh . La misma está refrigerada por líquido para evitar su sobrecalentamiento y para optimizar su funcionamiento. Su peso suele oscilar entre los 540 kilogramos.

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Las podemos encontrar en:

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Plomo-ácido (PB-ácido)
Es la más antigua y también ha sido la más utilizada en vehículos convencionales.
Suele ser de 6 y 12 voltios. Se utilizan fundamentalmente para funciones de arranque del vehículo, iluminación o soporte eléctrico. Ofrecen una autonomía de unos 100 Km. Actualmente se están dejando de utilizar para suministrar energía al motor eléctrico.
Entre sus ventajas están su bajo coste y la buena respuesta en frío
Sus desventajas son su peso, que el plomo es tóxico y su capacidad de recarga es lenta.
Sus características son su ciclo de vida el cual se encuentra limitado entre 500 y 800 ciclos de carga-descarga su densidad baja 30-40 Wh/Kg y su mantenimiento el cual antes necesitaba mantenimiento periódico y hoy en día ya vienen sin el mismo.

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Niquet-cadmio (NiCd)

Bastante utilizada en la industria del automóvil, pero su alto coste de adquisición y su efecto memoria no las convierte en la mejor solución como batería de un coche eléctrico.

Entre sus ventajas está la mayor fiabilidad (no fallan de forma repentina como las baterías de plomo.ácido) existen técnicas de reciclado total de la batería
Sus desventajas esta su alto coste de adquisición el efecto memoria, contaminante, el envejecimiento prematuro con el calor 
las principales características son el ciclo de vida que está entre las 1,500 y 2,000 cargas y descargas, su densidad entre 40-60 Wh/Kg y necesitan de mantenimiento especifico aunque menor que la batería anterior.

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Níquel-hidruro metálico (NiMh)
Los fabricantes de híbridos suelen recurrir a estas baterías con frecuencia
Entre sis ventajas reducion del efecto memoria respecto las baterías de niquel-cadmio, eliminan el cadmio
Sus desventajas menor fiabilidad que las baterías de níquel-cadmio, no soporta fuertes descargas, menos resistencia a altas temperaturas, menos resistencia a altas corrientes de carga.
las principales características su ciclo de vida más limitado entre 300-500 ciclos de carga, según el fabricante. Su Densidad entre 30-80 Wh/Kg y su elevado mantenimiento.

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Ion-Litio (LiCo02)

Son baterías de más reciente creación que se diferencian de las de níquel-cadmio en que tienen más del doble de densidad energética a pesar de que son un tercio más pequeñas. Hoy en día se posicionan como la mejor solución para vehículo eléctrico.
Entre sis ventajas  alta densidad energética su menor tamaño y peso ligero su alta eficiencia y no tiene efecto memoria
Sus desventajas su alto coste de producción Fragilidad necesitan un circuito de seguridad y precisan de almacenaje cuidadoso 
las principales características sui ciclo de vida entre 400 y 1200 cargas y descargas, su densidad  enetre 100-250 Wh/Kg y no necesitan mantenimiento.

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Ionn-Litio con cátodo de LiFeP04

Se diferencia de la anterior en que no usan el cobalto, por lo que es más segura y ofrece mayor estabilidad por su elevada cantidad de hierro
Entre sis ventajas Su mayor seguridad y una mayor estabilidad (elevada cantidad de hierro) y su mayor potencia
Sus desventajas la menor densidad energética y su mayor coste
las principales características su ciclo de vida es mayor (unas 2,000 cargas) Su densidad entre 90-100 Wh/Kg y no requieren de mantenimiento.

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Polímero de Litio (LiPo)

Es una variación de las baterías de ion. Litio con la ventaja de que cuentan con una mayor densidad energética y potencia. De igual modo son ligeras, eficientes y sin efecto memoria.

Entre sis ventajas son ligeras y eficientes
Sus desventajas son su alto precio y sus ciclos de vida cortos
las principales características son los ciclos de vida por debajo de 1,000 cargas y descargas, su Densidad que es mayor densidad energética (300 Wh/Kg) y el no requerir mantenimiento.
 

 

TABLA DE EQUIVALENCIAS EN PILAS DE BOTON

 

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Página en construcción, disculpe las molestias.-