Pilas existen desde hace mucho tiempo y se han convertido en un dispositivo muy importante y práctico para encender cosas. Esencialmente, las pilas almacenan energía química que se convierte en energía eléctrica y hace funcionar otros dispositivos. Básicamente, las pilas son pequeños reactores químicos que producen electrones energéticos como reacción final y fluyen a través del dispositivo conectado.
Las pilas son tan omnipresentes hoy en día que resulta difícil imaginar la vida moderna sin ellas. Sin embargo, las pilas no siempre han gozado de la estatura de «siempre presentes». Se cree que, en 1938, el director del Museo de Bagdad descubrió la «Batería de Bagdad» en el sótano de su museo.
La pila, con forma de jarra, medía 12,7 cm (5 pulgadas) de longitud y consistía en una varilla de hierro encerrada en cobre; al investigarla, esta peculiar pila parecía datar de alrededor del año 200 a.C. Desde su descubrimiento, los expertos han reproducido el modelo de diversas formas para producir carga eléctrica. Estas pilas de Bagdad se utilizaban principalmente con fines religiosos, medicinales o de galvanoplastia.
En 1749, uno de los padres fundadores de Estados Unidos, Benjamin Franklin, utilizó el término «pila» cuando realizaba experimentos eléctricos utilizando condensadores en paralelo. Pero hasta 1800 no se inventó la primera pila de verdad. Alessandro Volta -físico italiano- creó la primera pila compilando discos alternos de zinc, cartón y plata.
Esta pila de elementos diferentes se denominó «pila voltaica» y fue el primer dispositivo que liberó corriente continua y duradera. Desgraciadamente, la primera batería no era la mejor, ya que venía con su buena ración de inconvenientes. En 1859 surgió la batería más duradera: la batería de plomo-ácido.
Este tipo de pila sigue funcionando y puede considerarse la forma más antigua de «pila recargable». Hoy en día, encontrarás pilas en una plétora de tamaños, formas, modelos y funciones; cada uno de los cuales varía dependiendo del tipo de pila que haya. En esta entrada del blog, hablaremos de los distintos tipos de pilas, que te ayudarán a comprender en qué se diferencia cada tipo del otro.
Tipos comunes de pilas
Aunque las pilas pueden dividirse según su tamaño, composición, forma y funciones, en general se clasifican en las siguientes categorías:
Baterías primarias
Baterías secundarias
Baterías primarias
El significado más sencillo para entender las pilas primarias es que estas pilas son de un solo uso y deben desecharse entonces. Estas pilas también se conocen como pilas no recargables, teniendo en cuenta que no se pueden recargar y volver a utilizar. Fue este tipo de pila el primero que inventó Alessandro Volta en 1800.
Las pilas no recargables presentan una amplia gama de ventajas que hacen de estos dispositivos la elección número uno para la mayoría de los usuarios. En primer lugar, las pilas primarias cuestan muy poco en comparación con otras pilas inteligentes. Además de asequibles, estas pilas son fáciles, sencillas y cómodas, hasta el punto de que cualquier principiante puede utilizarlas sin problemas.
A menudo, los productos rentables tienen una vida corta. Sin embargo, no ocurre lo mismo con las pilas primarias, ya que estos dispositivos tienen una autonomía de 10 años. Esta característica hace que estas pilas sean muy fiables y duraderas.
Lo mejor de todo es que puedes encontrarlos en una amplia gama de tamaños y formas que pueden ser ideales para distintos tipos de aplicaciones. Hay unos cuantos tipos básicos de pilas primarias que se tratan en detalle a continuación:
Pilas alcalinas
Es uno de los tipos más básicos de pila primaria que obtiene su energía de la reacción química entre el zinc metálico y el dióxido de manganeso. En comparación con otras pilas, como las de zinc-carbono o las de cloruro de zinc, las pilas alcalinas poseen una mayor densidad energética y una vida útil más larga.
En lugar del cloruro amónico ácido o del cloruro de cinc, la pila está formada por un electrolito alcalino de hidróxido potásico y, debido a esta propiedad, recibe el nombre de «pilas alcalinas».
Pilas alcalinas consisten en un voltaje constante que proporciona una mayor densidad energética y resistencia a las fugas, a diferencia de las pilas de zinc-carbono. Estas pilas obtienen esta característica principalmente por la presencia de ánodo de dióxido de manganeso, ya que es mejor y más denso y evita que otros componentes ocupen mucho espacio innecesario.
Los principales usuarios de la pila alcalina se sitúan en las regiones de Norteamérica y Europa. Sin embargo, América Latina y Asia-Pacífico tienen una mayor probabilidad de crecimiento en el mercado de las pilas alcalinas. Esto se debe a que en estas regiones se está pasando del uso de pilas de carbono-zinc al de pilas alcalinas.
En cuanto a Oriente Medio y África, estas dos regiones están experimentando una tendencia al alza en el uso de estas pilas. Puedes encontrar pilas alcalinas de numerosos tamaños, como AAA, AA, C, D, 9V, etc. C, D y 9 V son ideales para dispositivos de alto drenaje, mientras que AA y AAA se utilizan para aplicaciones de bajo drenaje.
Pilas de litio
También conocidas como pilas recargables de litio, estas pilas primarias constan de litio metálico como ánodo. Hoy en día son muy populares, ya que puedes utilizarlos para alimentar aparatos como reproductores MP3, cerraduras de coche, termómetros, punteros láser y audífonos.
Lo que las diferencia de otros tipos de baterías es que proporcionan una alta densidad de carga y un alto coste por unidad. Las pilas de litio son conocidas por producir tensiones de 1,5 V a 3,7 V, dependiendo de su modelo y de los compuestos químicos utilizados.
Sin embargo, las pilas de litio no deben confundirse con pilas de ión-litio ya que son recargables, batería de almacenamiento utilizada en dispositivos como ordenadores portátiles, teléfonos móviles, PDAs e iPods.
Mercurio
También conocida como pila de óxido mercúrico o pila de mercurio, la pila de mercurio es una pila electroquímica no recargable que puede utilizarse hasta 10 años. Esta pila de tamaño miniatura utiliza una reacción química entre electrodos de zinc y óxido mercúrico en un electrolito alcalino.
Debido a su larga vida útil y a su tensión de salida constante, estas pilas son el tipo de pila más común en el siglo XX. Se utilizan popularmente en dispositivos electrónicos portátiles como relojes, calculadoras, juguetes, cámaras, termómetros digitales, etc.
A diferencia de las otras dos pilas mencionadas anteriormente, las pilas de mercurio tienen forma y tamaño de botón, lo que las hace muy cómodas y fáciles de transportar.
Relacionado: Tipos de electrónica
Pila de zinc-aire
También llamadas pilas de combustible de zinc-aire, las pilas de zinc-aire son dispositivos de metal-aire que funcionan con la combinación de oxígeno y zinc oxidante. Estas pilas poseen una alta densidad energética y su producción no es costosa. Puedes conseguir estas pilas, en varios tamaños, a un precio bastante asequible.
Las pilas de combustible de zinc-aire constan de un ánodo formado por polvo granulado y electrolito. El electrolito actúa como un agente gelificante que ayuda a mantener el contacto entre las partículas de zinc y el electrolito. En segundo lugar, estas pilas también contienen un cátodo que ayuda a que el oxígeno entre en contacto con el otro compuesto químico para que se produzca la reacción.
Las aplicaciones habituales de las pilas de combustible de zinc-aire son los relojes, las linternas, los mandos a distancia y las cámaras de cine, audífonos etc. Dependiendo del tamaño del aparato, puedes elegir la pila de zinc-aire en consecuencia.
Baterías secundarias
También llamado pilas recargables Las pilas secundarias vienen con celdas electroquímicas cuyas reacciones químicas pueden invertirse fácilmente aplicando cierta cantidad de tensión en sentido contrario.
A diferencia de las pilas primarias, las secundarias se pueden recargar y volver a utilizar. Normalmente, estas células se utilizan en aparatos de alto consumo o en situaciones que pueden resultar demasiado costosas o poco prácticas. Algunos de los usos de las pilas secundarias son los teléfonos móviles, reproductores MP3, ordenadores, centrales telefónicas, relojes de pulsera, audífonos, etc.
A continuación se indican los tipos de pilas secundarias que se utilizan mucho hoy en día:
Gel de plomo ácido
También conocidas como «células de gel», las batería de gel de plomo-ácido es una batería VRLA (que significa batería de plomo-ácido regulada por válvula) con un electrolito gelatinoso. Esta masa gelatinosa se produce mediante una mezcla de ácido sulfúrico con sílice pirógena. La célula de gel se confunde a menudo con las células de estilo AGM, ya que en ambas el electrolito está en suspensión.
Sin embargo, a diferencia de las células AGM, la célula de gel tiene sílice que hace que el electrolito sea rígido. La ventaja de las baterías de gel sobre otros tipos de baterías es que duran más, sobre todo cuando hace calor.
Ten en cuenta que son las pilas más sensibles, ya que pueden provocar una reacción adversa si se cargan demasiado. Además, si se utiliza un cargador de batería incorrecto para alimentar las pilas de plomo-ácido, el aparato puede funcionar mal o fallar por completo. La tensión de absorción oscila entre 14,0 y 14,2 voltios.
Las pilas de gel no son tan comunes como otras pilas como las AGM, pero se utilizan popularmente en sillas de ruedas, motores para curricán y ciclos para vehículos recreativos.
Batería de iones de litio
Las baterías de iones de litio son muy populares hoy en día, ya que se utilizan para cargar o recargar aparatos populares como PDA, teléfonos móviles, iPods y ordenadores portátiles. Además de que ayudan a cargar aparatos sin los que no podemos vivir, estas pilas se consideran las más ligeras y energéticas del mercado.
Estas pilas están compuestas de litio superaireado y carbono, por lo que son de naturaleza ligera. El litio también tiene una energía altamente reactiva, lo que significa que las pilas de iones de litio pueden almacenar una cantidad excesiva de energía en sus enlaces atómicos.
Además, pilas de ión-litio carecen del efecto memoria. Esto significa que no tendrás que descargarlas primero para recargarlas, como ocurre con otras pilas. Sobre todo, estas pilas son capaces de almacenar un 5% de su carga cada mes, frente a la pérdida del 20% que sufren las pilas de NiMH.
Pila de níquel-cadmio (NiCd)
Es el tipo de pila recargable que utiliza cadmio metálico e hidróxido de óxido de níquel como fuente de electrodos. Para que estas células funcionen, deben mantenerse a una temperatura de +60 grados centígrados hasta -20 grados centígrados.
Elegir el separador adecuado, como polipropileno o nailon, y el electrolito, como LiOH, NaOH y KOH, también es de suma importancia para que estas pilas funcionen eficazmente. Estos componentes mantienen intactas las condiciones de tensión de la pila de NiCd, especialmente en casos como la descarga de alta corriente.
Si se usan mal o se manipulan incorrectamente, estas pilas pueden provocar una presión peligrosamente alta que puede dañar el aparato por completo. Para evitarlo, estas células disponen de una válvula de seguridad reversible. La mejor ventaja de las pilas de níquel-cadmio es que duran mucho tiempo.
Pila de níquel e hidruro metálico
Con abreviatura NiMH o Ni-MH, una pila de hidruro metálico de níquel ofrece una multitud de ventajas sobre otras pilas recargables. En primer lugar, las pilas de níquel e hidruro metálico son unas pilas de funcionamiento rápido que pueden funcionar durante mucho tiempo sin estresarse.
Incluso si se maltratan, estas pilas pueden ofrecer un buen rendimiento de carga y una vida útil bastante larga. Estas pilas requieren poco mantenimiento y pueden almacenarse en su estado de descarga. A pesar de ofrecer una amplia gama de ventajas, estas pilas son económicas y se pueden invertir en diferentes tamaños, formas y prestaciones.
Sin embargo, la batería tiene ciertas limitaciones. Por ejemplo, en comparación con los sistemas de pilas más modernos, estas pilas emiten poca energía. Estas pilas también exigen autodescarga, incluso después de su almacenamiento.
Lo peor de todo es que el cadmio es un metal peligroso, lo que significa que la pila debe utilizarse con cuidado o, de lo contrario, puede crear bastante destrucción.
Otros tipos de pilas
Baterías industriales
Como su nombre indica, estas pilas están especialmente diseñadas para fines industriales. Son pesados, consumen más energía y proporcionan un rendimiento de gran voracidad a una industria.
La principal aplicación de estas baterías es alimentar maquinaria pesada, ferrocarriles y sistemas de energía de reserva para servicios públicos y telecomunicaciones. A continuación se indican algunos tipos comunes de baterías industriales utilizado hoy:
Batería Absolyte
Este es el tipo de batería industrial que tiene un diseño de plomo-ácido regulado por válvula (VRLA). En comparación con otros tipos de pilas industriales, las pilas absolutas son más seguras, ya que inhiben la liberación de gas hidrógeno nocivo y las fugas de ácido. Esta batería tiene un diseño sorprendentemente moderno.
Por ejemplo, consta de un tarro para cubrir el sellado térmico, una excelente compresión separadora, una bandeja modular de acero, etc. Puedes utilizar estas baterías para telecomunicaciones, sistemas energéticos, almacenamiento de energía, señalización y comunicación ferroviaria, conmutadores y energía fotovoltaica.
Batería de níquel-hierro
La pila de níquel-hierro es otra pila industrial formada por níquel (III), placas positivas de óxido-hidróxido y placas negativas de hierro. Además, la pila de alto voltaje consta de un electrolito de hidróxido de potasio.
Estas pilas suelen tener un ciclo de vida asombroso y una variada gama de aplicaciones. Al principio, se utilizaba en trenes mineros y ferrocarriles. Sin embargo, hoy tiene un campo de aplicación completamente nuevo, ya que se utiliza para mover y cargar vehículos eléctricos.
Caja de acero
Son baterías industriales fiables y supremamente potentes, que se utilizan para diversas aplicaciones: carretillas elevadoras y carretillas elevadoras de horquilla. Para identificar estas baterías, debes saber que son más pesadas que cualquier otro tipo de batería industrial, ya que pesan desde unos cientos de kilogramos hasta miles de kilogramos.
Las pilas de caja de acero también están disponibles en su forma de chatarra, lo que significa que se pueden reciclar y volver a utilizar. La mayoría de los desguaces están dispuestos a aceptarlas, pero es probable que no acepten otros tipos de pilas.
Batería de plomo-ácido inundada
Las baterías de plomo-ácido inundadas son conocidas por su aprovechamiento de la energía solar y se utilizan en muchos sistemas energéticos autónomos. Disfrutan de una vida útil relativamente larga y son baratas por amperio-hora; pero para aprovechar al máximo estas ventajas, estas pilas necesitan un uso regular mantenimiento, incluida la limpieza y el riego de sus componentes internos.
Algunos ejemplos comunes de baterías de plomo-ácido inundadas que se utilizan sólo en sistemas eléctricos solares y eólicos son las celdas industriales de 2 voltios, las L-16 de 6 voltios y las baterías de 6 voltios para carritos de golf.
Baterías de vehículos
Como su nombre indica, las baterías para vehículos se utilizan en vehículos como coches, camiones, motos, etc. Estas baterías proporcionan corriente eléctrica al motor de un automóvil para ponerlo en marcha.
Cuando el motor empieza a funcionar, el coche se alimenta del alternador, una función interna del coche que ayuda a cargar la batería del vehículo. A continuación se indican algunos tipos populares de baterías de vehículos que debes conocer:
Automóvil híbrido
La batería de un coche híbrido es como cualquier otra batería, sólo que es recargable y tiene suficiente solución para hacer que el vehículo funcione durante kilómetros. Las pilas híbridas constan de dos electrodos que ayudan a recibir y emitir una carga eléctrica. Estos electrodos están presentes en una solución a base de iones denominada electrolito.
Los electrodos están separados por un separador para evitar que se produzca un cortocircuito. Un interruptor de encendido y apagado conectado a tu teléfono u ordenador portátil ayuda a los electrodos de la célula a producir energía, lo que da lugar a una reacción electroquímica.
Batería de plomo-ácido
En batería de plomo-ácidoinventada por Gaston Plante (físico francés) en 1859, es una de las pilas más antiguas y, sin embargo, la más utilizada en el mundo. Es el tipo de vehículo de automoción que utiliza plomo esponjoso y peróxido de plomo para convertir la energía química en energía eléctrica.
Aunque es una batería habitual en los vehículos, también se suele utilizar en varias centrales eléctricas y subestaciones debido a su excelente capacidad de tensión y a su menor coste. Lo que ayuda a mantener la energía química y la energía eléctrica almacenadas en la pila son las dos partes de la pila: el contenedor y la placa.
El recipiente de la batería de plomo está hecho de vidrio, plomo, ebonita o goma dura, lo que ayuda a evitar la descarga del electrolito. Por otra parte, la placa de la batería de plomo-ácido está diseñada a partir de la red, lo que permite una distribución uniforme de la corriente. Sin una distribución equitativa, la corriente eléctrica puede filtrarse y afectar a la batería.
VRLA
Las baterías VRLA son unas baterías de tamaño medio a grande, que no necesitan mantenimiento y que a veces también se denominan baterías selladas de plomo-ácido. Dentro de esta batería, hay celdas VRLA que constan de placas planas como una batería de plomo-ácido inundada o un rollo en espiral.
Las pilas VRLA vienen con un aliviador de presión que se activa cuando empieza a acumularse la presión del gas hidrógeno. Esta activación de la válvula provoca el escape de parte del gas y del electrolito. Esto, a su vez, disminuye la capacidad total de la batería.
Uno de los métodos habituales para cargar una batería VRLA es la carga a tensión constante. Sin embargo, también se utilizan otros métodos para cargar rápidamente los métodos VRLA. Tener VRLA en tu coche requiere un mantenimiento regular. De lo contrario, pueden producirse incidentes como cortocircuitos y pequeños incendios.
Las pilas son sin duda las formas más fiables y compactas de producir energía eléctrica en diversos aparatos, equipos, maquinaria y vehículos. Sin diferentes tipos de pilas, el mundo habría sido un lugar duro y difícil para vivir.
