Acumuladores

Calefacción. Transformar. Energía potencial química. Energía eléctrica. Baterías. Tipos. Materiales. Pilas. Desechables. Precauciones. Peligros. Personales

  • Enviado por: MONA
  • Idioma: castellano
  • País: Colombia Colombia
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Acumuladores

El acumulador es un dispositivo capaz de transformar energía potencial química en energía eléctrica. Se compone esencialmente de dos electrodos sumergidos en un electrolito donde se producen las reacciones químicas debidas a la carga y la descarga. 

 

Erróneamente se suele hablar de «pilas recargables», cuando este concepto está equivocado. Las pilas pueden ser salinas o alcalinas y no son recargables. Las baterías son aquellos acumuladores que se pueden recargar (aunque tengan forma de pilas).

El sentido de la utilización de las baterías está en la adaptación de los diferentes ritmos de producción y demanda de energía eléctrica, almacenando energía en los momentos en los que la producción es mayor que la demanda y cediendo energía en los momentos en que ocurre la situación contraria.

Esencialmente, una batería es un recipiente de químicos que transmite electrones. Es una maquina electro-química, o sea, una maquina que crea electricidad a través de reacciones químicas.


Las baterías tienen dos polos, uno positivo(+) y otro negativo(-). Los electrones (de carga negativa) van del polo negativo hacia el polo positivo, o sea, son recogidos por el polo positivo. A no ser que los electrones corran del polo negativo hacia el polo positivo, la reacción química no ocurre. Esto significa que la electricidad solo es generada cuando se le enchufa una carga, como un teléfono móvil, y que la batería casi no se gasta si guardada en un cajón.

Tipos de acumuladores

Existen diferentes tipos de material que se usan para almacenar energía. Frecuentemente las baterías toman el nombre del tipo de material utilizado para su construcción (Niquel-Hierro, Litio-Hierro).

Otras baterías toman el nombre según el material hallado en los electrodos y del tipo de electrolito utilizado. La mayoría normalmente son baterías de ácido de plomo. El material activo utilizado determina el voltaje de las celdas y el número de celdas determina el voltaje total de la batería.

Existen diferentes tipos de baterías en el mercado:  

    1.- Baterías de Niquel-Cadmio

    2.- Plomo-ácido.

    3.- Níquel-Metalhidruro (Ni-MH)

    4.- Baterias en desarrollo.

  • Niquel-Cadmio (Ni-Cd)

  • Proporcionan tensiones de 1.2 voltios.

    'Acumuladores'

    Contienen cadmio, un metal pesado que representa un peligro ecológico. Exteriormente tienen la misma forma y tamaño de las pilas. Interiormente tienen dos electrodos, el de cadmio (negativo) y el de hidróxido de níquel (positivo), separados entre sí por un electrolito de hidróxido de potasa. Llevan también un separador situado entre el electrodo positivo y la envoltura exterior y un aislante que las cierra herméticamente.

    3. Níquel-Metalhidruro (Ni-MH)

    'Acumuladores'

    No tienen metales pesados como el cadmio y por eso son menos perjudiciales para el medio ambiente.

    Además de ser menos contaminantes proporcionan tensiones de 1.3 voltios y tienen una capacidad mucho mayor por lo tanto duran más que las de Níquel-Cadmio y dan más energía. No tienen efecto memoria, de modo que se pueden recargar aunque no se hayan agotado al completo. Las mejores llegan a soportar hasta 1.000 procesos de carga.

    4. en via de desarrollo

    En general, cada tecnología tiene características que se ajustan mejor a ciertas aplicaciones, y existen asi mismo numerosos y variados tipos de baterías que se pueden considerar hoy en día en estado de desarrollo.

    Una breve lista podría incluir baterías Sodio/azufre, zinc/aire, hidruro metálico/óxido de níquel y baterías de litio. Todas tienen ventajas e inconvenientes que se intentan evitar con diseños adecuados pero las baterías de litio, junto quizá a las de hidruro metálico son las que van encontrando un mayor consenso en cuanto a su potencial y un mayor esfuerzo en su investigación y desarrollo a nivel mundial.

    'Acumuladores'

    Figura 1

    Son muchas las razones que han originado este consenso. En primer lugar el litio es el metal más ligero y esto da lugar a una alta capacidad específica (Figura 1), lo que permite obtener la misma energía con un peso muy inferior (Figura 2).

     

    'Acumuladores'

    Figura 2

    'Acumuladores'
    2. PLOMO-ACIDO


     Las baterías de ácido de plomo tienen un voltaje nominal de alrededor de dos voltios. La mayoría de baterías de coche se componen de seis celdas y por ello tienen una tensión de doce voltios.

       El voltaje que se da en el chispazo de las típicas baterías es de 1,5 voltios.


    'Acumuladores'
    Las baterías más usadas son las de Plomo-Acido, Estas baterías deben estar diseñadas para suministrar una gran corriente durante un periodo de tiempo corto. Suelen tener una vida util de unos 4-5 años, y esta está estrechamente ligada con la profundidad de descarga a la cual se ve sometida es decir a cuanta energía sobre su capacidad nominal se le "pide" sobre su capacidad nominal, en cada ciclo de carga y descarga. En las  baterías de Plomo-Acido, la vida util será mayor cuanto menor sea la descarga de estas baterías en cada ciclo de carga-descarga.

    Las capacidad de una batería viene medida en Amperios por hora (A.h)  que es la cantidad de corriente de descarga disponible durante un tiempo determinado. Pero esta capacidad es válida solamente para una temperatura específica y profundidad de descarga.   

    Regulador de carga: Sumisión es preservar la vida de las baterías para evitar situaciones de sobrecarga y sobredescarga a fin de alargar la vida de estas.

    Por lo tanto controlará los procesos de carga y descarga de la batería en función de la generación y el consumo de la energía.
    Las baterías de ácido de plomo tienen un voltaje nominal de alrededor de dos voltios. La mayoría de baterías de coche se componen de seis celdas y por ello tienen una tensión de doce voltios.

    A pesar del gran esfuerzo realizado en investigación de los diferentes tipos de materiales las baterías de plomo ácido son las preferidas e insuperables por el amplio de aplicaciones que tienen. El plomo es abundante y no demasiado caro y es por esta razón por la cual es idoneo para la producción de baterías de buena calidad en grandes cantidades.


    ¿QUÉ ES UNA BATERÍA DE PLOMO ÁCIDO?
    'Acumuladores'

    Las primeras baterías de plomo-ácido (acumuladores de plomo), fueron fabricadas a mediados del siglo XIX por Gaston Planté. Hoy en día todavía son uno de los tipos de baterías más comunes. Se descubrió que cuando el material de plomo se sumergía en una solución de ácido sulfúrico se producía un voltaje eléctrico el cual podía ser recargado.

    Este tipo de baterías es único en cuanto que utiliza el plomo, material relativamente barato, tanto para la placa positiva como para la negativa.

    El material activo de la placa positiva es óxido de plomo (PbO2).

    El de la placa negativa es plomo puro esponjoso y el electrolito está disuelto en (H2SO4).

    Cuando hablamos de material activo en las baterías de ácido de plomo,nos referimos al óxido de plomo y al plomo esponjoso.

     'Acumuladores'

     

    TABLA COMPARATIVA DE LOS TIPOS DE ACUMULADORES

     Pilas desechables:

    Pila convencional (LeClanche):

    Usos:

    Son las pilas que utilizamos para aparatos como walkman, juguetes, etc...

    Quimica:

    Anodo: Zn; Catodo: Pasta de NH4Cl, ZnCl2 y MnO2;

    Ventajas:

    ---

    Desventajas:

    Corta vida y produce algunos gases que ocasionan una bajada de voltaje en las pilas.

    Pila alcalina:

    Usos:

    Son las pilas que utilizamos para aparatos como walkman, juguetes, etc...

    Quimica:

    Anodo: Zn; Catodo:Mn;

    Ventajas:

    No produce gases.

    Desventajas:

    Mas cara que la superior.

    Pilas de mercurio:

    Usos:

    Son las pilas que utilizamos para aparatos como calculadoras, relojes, etc... (de boton)

    Quimica:

    Anodo: Zn; Catodo: Hg;

    Ventajas:

    pequeña

    Desventajas:

    Contamina mas que las demas el medio ambiente.

    Baterías para acumular grandes cantidades de energia:

    Baterías de Plomo:

    Usos:

    Son las baterias que se usan en los coches.

    Quimica:

    Anodo: Pb poroso; Catodo: Pb comprimido; inmersos en H2SO4(aq.).

    Ventajas:

    recargable, proporciona una gran corriente

    Desventajas:

    grande y pesada, en comparacion poca energia

    Baterías de Ni/Cd:

    Usos:

    Son las pilas que se usan para dispositivos portátiles.

    Química:

    Anodo: Cd; Catodo: Ni;

    Ventajas:

    recargable, prácticamente constante voltaje, ligera

    Desventajas:

    ---

     

    Actualmente existen dos tipos de baterías recargables que dominan el mercado: las baterías de plomo y las de níquel-cadmio.

     Las baterías de plomo reinan en nuestros automóviles pero sólo destinadas a cubrir las necesidades de arranque, iluminación e ignición (no tienen suficiente energía para mover el coche).

     Las baterías de níquel-cadmio a falta de mejores baterías, se emplean en artículos de electrónica de consumo como videocámaras y ordenadores o teléfonos móviles.

    Cualquier usuario de estos artículos podría dar testimonio de la necesidad de mejora técnica de estas baterías (se descargan solas demasiado rápidamente y presentan un peculiar efecto memoria que reduce su capacidad).

    Además de la necesidad de mejoras técnicas en las baterías actuales, los usuarios deben saber que los elementos que las componen son altamente contaminantes, especialmente el plomo y el cadmio, y que en el caso de este último, los procesos de reciclado no están bien establecidos. Sin embargo, la demanda del mercado de baterías recargables es previsible que siga creciendo tanto a corto como a medio plazo. Así, la búsqueda de baterías más ligeras y de mayor densidad de energía para el mercado de la electrónica de consumo es ya una necesidad urgente (¿a quién le gustaría comprar un equipo electrónico en el que la batería ocupara la mayor parte del espacio?).

    PRECAUCIONES GENERALES

    1.   Para reducir el riesgo de heridas, cargue sólo baterías recargables de ciclo profundo de plomo-ácido , de plomo antimonio, plomo calcio, de células de gel, de rejilla absorbida, de NiCad o NiFe. Otro tipo de baterías podría arder, provocando heridas personales y dañando los sistemas electrónicos conectados.

    2.   Para reducir el riesgo de descargas eléctricas, desconecte todos los cables antes de proceder al mantenimiento o a la limpieza del controlador. Apagando los controles no reducirá el riesgo. Los módulos solares producen energía cuando se exponen a la luz; cúbralos con un material opaco antes de trabajar con el controlador.

    3.   PRECAUCIÓN - ES PELIGROSO TRABAJAR CERCA DE LAS BATERÍAS DE ÁCIDO PLÚMBICO. LAS BATERÍAS PRODUCEN GASES EXPLOSIVOS DURANTE EL FUNCIONAMIENTO NORMAL. Proporcione ventilación al exterior desde el punto más alto del compartimiento de la batería.

    4.   NUNCA cargue una batería congelada.

    5.   El cableado deberá estar tarado a 75ºC y su sección no deberá ser menor de 14 AWG / 2,1 mm2. Es muy importante que la sección de los conductores esté correctamente dimensionada para la potencia máxima del sistema.

    6.   Aísle los mangos de las herramientas con cinta, etc. para reducir la posibilidad de que se produzcan cortocircuitos. Las chispas o los cortocircuitos podrían provocar una explosión.

    7.   Observe siempre la tensión nominal de la batería y del sistema conectado. habitualmente se utilizan baterías de 12 voltios en corriente continua. No conecte equipos preparados para otras tensiones de servicio.

    8.  Para la instalación y mantenimiento de las baterías: lea las instrucciones que se proporcionan con las baterías antes de proceder.

    9.  Instale desconectadores de corriente lo mas cerca posible de las baterías y antes de cualquier equipo eléctrico conectado. Los desconectores de CC pueden ser necesarios para la instalación y mantenimiento del sistema.

    10. Instale fusibles u otro sistema de protección contra sobre intensidades. Deberá proporcionarse la protección contra sobre intensidades adecuada para la sección de los cables y del consumo del sistema.

    11.Los controladores de carga/carga receptora deberán ser conectados a una toma de tierra. Las conexiones del sistema de toma de tierra deberán cumplir todos los códigos y ordenanzas locales.

    PRECAUCIONES PERSONALES

    1.    Cuando trabaje cerca de las baterías, alguien deberá encontrarse al alcance de su voz o lo suficientemente cerca como para acudir en su ayuda.

    2.    Disponga de abundante agua fresca y jabón cerca por si el ácido de la batería entra en contacto con su piel, ojos o ropa.

    3.    Protéjase los ojos y lleve un traje protector. Evite tocarse los ojos mientras trabaje cerca de las baterías.

    4.    Si el ácido de las baterías entra en contacto con su piel o con la ropa, lávese inmediatamente con agua y jabón. Si le ácido entra en contacto con los ojos, lávese los ojos inmediatamente con abundante agua fría durante al menos 15 minutos y busque atención médica.

    5.    El bicarbonato sódico neutralizará el electrolito de plomo-ácido que se derrame. El vinagre neutralizará el electrolito de NiCad. Téngalos siempre a mano.

    6.    NUNCA fume o permita la existencia de chispas o llamas cerca de una batería o de un generador.

    7.    Tome precauciones extra para reducir la posibilidad de dejar caer una herramienta de metal encima de las baterías. Puede provocar chispas o cortocircuitos en las baterías u otras partes eléctricas que podrían dar lugar a una explosión. Cubra los mangos con cinta de plástico o material de vinilo.

    8.    Quítese todas las posesiones personales de metal, como sortijas, pulseras, cadenas y relojes, mientras esté instalando el sistema. Una sola batería puede producir una corriente de cortocircuito lo suficientemente alta como para soldar un anillo a un terminal de la batería, produciendo quemaduras graves.