La manera más amplia de difusión de energía eléctrica de la denominada continua es a través de las pilas y acumuladores recargables.
Las pilas y baterías o acumuladores recargables, son generadores de energía. Esta generación tiene su origen a un efecto de tipo químico, ya que se produce a través de una reacción interna entre los elementos que componen la pila o batería. Por lo tanto, estos dispositivos 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.
El funcionamiento resumido de una pila eléctrica es el siguiente: Tomamos dos barras de elementos químicos diferentes como, por ejemplo, el carbón y el zinc, y los sumergimos en una solución de agua y ácido sulfúrico. Dado que el ácido ataca al zinc más rápidamente que al carbón, se origina entre estos dos materiales una diferencia de potencial. Dicho montaje constituye la base de una pila eléctrica. Para denominar a las dos barras se utiliza la denominación de "electrodos", mientras que la solución acuosa donde estos se sumergen se denomina "electrolito".
Todas las baterías se desarrollan a partir de una estructura que contiene los tres componentes básicos (dos electrodos y electrolito), aunque se diferencian en un gran número de propiedades.
Las pilas tienen una vida limitada. En la siguiente imagen, se muestra la conexión de los electrodos (bornes) de la pila y el circuito eléctrico para alimentar una carga se produce una corriente de electrones que vá del polo positivo ánodo (cobre) al polo negativo cátodo (Cinc) a través del circuito de carga alimentado; a continuación, los electrodos retornan a la barra de Cinc a través de la solución ácida. Cuando el electrodo de Cinc queda completamente corroído por la acción del ácido, la pila ha llegado al final de su vida.
Dentro de las pilas de vida limitada destaca la pila seca o "Leclanché", la cual aporta una ventaja definitiva a las anteriormente comentadas ya que, en vez de utilizar una disolución líquida como electrolito, usa una pasta que realiza las mismas funciones. Todo ello, unido al hecho de que la pila esté completamente sellada, ha contribuido a su masiva utilización. Las pilas secas utiliza un cilindro contenedor de zinc, el cual aloja en su interior una barrita de cobre que desempeña el papel de polo positivo de la misma.
La tensión que suelen ofrecer este tipo de pilas es de 1,5 voltios. Existen pilas de tensiones mayores que no son sino un conjunto de pilas de 1,5 V empaquetadas en un mismo encapsulado.
Se puede hacer una clasificación general de las pilas y baterías, atendiendo a su forma de trabajo y propiedades, en dos grupos:
- Primarias o no recargables.
- Secundarias o recargables.
Las primarias son aquellas pilas que únicamente permiten un proceso de descarga, debido a que las reacciones químicas internas no son reversibles. Entonces, la pila quedará "agotada" al cabo de un cierto tiempo de utilización, debido a la degradación de sus componentes internos.
Las secundarias comprenden todos aquellos modelos de pilas y baterías que permiten procesos de carga y descarga repetitivos, ya que las transformaciones que se producen en su interior son reversibles cuando se las somete a una determinada tensión y corriente eléctricas, aplicadas externamente sobre sus terminales.
Dentro del primer grupo se encuentran, como modelos más conocidos, los siguientes tipos:
- Pila de cinc-carbono
- Pila alcalina
- Pila de mercurio
- Pila de plata
- Pila de litio
En el segundo grupo se van a considerar dos tipos muy característicos, que son los que cuentan con el mayor número de aplicaciones:
- Batería de plomo
- Batería de níquel-cadmio.
Las causas que determinan la posibilidad o imposibilidad de cargar una pila o batería se debe fundamentalmente a que las reacciones químicas que se producen en el interior de la batería durante la descarga constituyan un proceso reversible. En este caso al aplicar sobre la pila o batería una corriente de carga se producirá una reacción inversa a la anterior volviendo a su estado inicial.
La capacidad tanto de pilas como de baterías está determinada en base a dos parámetros cuyo producto la define casi por completo. Son la corriente de descarga y el tiempo que dura la descarga. Las unidades empleadas son el amperio-hora (A-h) y el miliamperio-hora (mA-h), que se obtiene multiplicando la corriente de descarga por el tiempo que puede ser suministrada esa corriente.
El fenómeno de recuperación de tensión consiste en una propiedad que presenta algunos tipos de pilas cuando se las somete a un funcionamiento intermitente. En estas circunstancia, tiende a recuperar una parte de la carga perdida durante los intervalos en que están desconectadas.
Otro factor muy importante es el efecto de la temperatura. Una baja temperatura durante el almacenamiento puede reducir en parte las reacciones químicas. Tomando como referencia una temperatura de 20ºC, se puede afirmar que reduciendola a 10ºC ocasionaría una reducción de la pérdidas del 50%. Si se aumenta la temperatura las pérdidas aumentarán y se producirá una reducción de la vida de un 50% aproximadamente por cada 10ºC de incremento sobre los 20ºC de referencia.
Últimamente, el aumento del consumo y una mayor miniaturización de los diferentes equipos y dispositivos electrónicos que se alimentan con corriente continua DC han forzado la aparición de nuevos tipos de pila, no recargables, de entre los que podemos destacar las pilas Mercury y las de tipo alcalino. Las pilas Mercury se conocen popularmente como pilas "botón" debido a que guardan cierta similitud con este objeto, en cuanto a forma y tamaño. Además de su pequeño tamaño, la característica más interesante de estas pilas es poder suministrar una tensión mucho más constante y una intensidad entre 4 y 7 veces superior al tipo Leclanché. Asimismo, señalaremos que funcionan a partir de una mezcla de óxido de mercurio y carbón contenidos en un encapsulado de hierro.
Las pilas alcalinas operan con una mezcla de zinc y bióxido de manganeso y su eficiencia en circuitos de elevado consumo es sensiblemente superior a los otros tipos.
Respecto a la utilización de generadores de DC podemos destacar la dinamo, nombre bajo el que se engloba un tipo de generador de tensión del tipo "conversión mecánica-eléctrica y que, en la práctica, se asemeja bastante al generador de CA.
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