El Legado de Galvani y de Volta a la Ciencia Moderna. Parte II. Alessandro Volta (1745-1827)José Aguilar Peris

La publicación de las experiencias de Galvani dio lugar a una animada polémica entre los que creían que los movimientos de las ranas eran debidos a un "fluido galvánico", de origen animal, igual o distinto a la electricidad ordinaria (estática) y los que rechazaban todo tipo de fluido eléctrico contenido en el sistema nervioso.

El principal defensor de este rechazo era Alessandro VOLTA, físico italiano, profesor de filosofía natural de la Universidad de Pavía y buen amigo de Galvani.

Alessandro Volta (1745-1827)

Volta, después de repetir los experimentos de Galvani, buscó una explicación más lógica. Admitiendo que su propia lengua era muy sensible, experimentó con ella. Colocó un trozo de papel de estaño arriba de la lengua y una moneda de plata debajo de la misma y los puso en contacto mediante un hilo conductor de cobre. Volta sólo experimentó un flujo de sabor amargo que persistía mientras los dos metales estaban en contacto, estimulando sus nervios sensitivos. Este simple experimento le bastó a Volta para pensar que los dos metales no actuaban sólo como conductores. Eran algo más: "los generadores de la electricidad".

Según Galvani, la fibra muscular de la rana se comporta como una pequeñísima botella de Leyden con carga eléctrica positiva (fig. 5a) en el interior y negativa en el exterior. El nervio de la rana equivale al electrodo externo de la botella (+) y el músculo del anca almacena externamente la carga negativa (fig. 5b).

Figura 5. Analogía entre la botella de Leyden y el anca de una rana según Galvani [2].

Por tanto, nervio y músculo están eléctricamente desequilibrados. El contacto de ambos con el bimetal equilibra el fluido eléctrico provocando la contracción (fig. 6a). El arco es sólo un conductor pasivo. Para Volta, el arco bimetálico, debido al efecto de contacto de los dos metales, posee la función activa de un generador eléctrico. El contacto simultáneo de los extremos del arco con el nervio y músculo de  la rana mueve el fluido eléctrico y la corriente engendrada causa la contracción del anca (fig. 6b).

Figura 6. Confrontación de las teorías de Galvaui y Volta [2]

Estas ideas condujeron a Volta al descubrimiento de la corriente eléctrica. Para ello construyó su famosa pila, formada por una columna vertical de pequeños discos de plata y cinc y pasta de cartón empapada en agua salina que se superponían en este orden hasta unas 20 veces. Cuando el disco más alto de

plata y el más bajo de cinc de esta "pila" se unían con un cable fino, por éste circulaba una corriente eléctrica y se calentaba rápidamente. La corriente cesaba sólo al interrumpir el circuito y era tanto más intensa cuanto mayor era el número de pares metálicos superpuestos.

El paso siguiente fue separar los metales y situados en una serie de vasijas que contenían una solución ácida. Como puede verse en la figura 7, los metales a y b se conectaban alternativamente con alambres conductores. Esta fue la primera batería eléctrica de Volta, precursora de la actual batería de los automóviles que consta de seis células de plomo óxido de plomo y ácido sulfúrico diluido, conectadas en serie.

Figura 7. Batería de Volta formada por tres células en serie (a, cobre; b, zinc).

El descubrimiento de la pila como primer generador de una corriente eléctrica continua fue comunicado y descrito detalladamente por Volta en una carta fechada en Como (Italia) el 20 de marzo de 1800 y dirigida al Presidente de la Royal Society of London , que fue leída públicamente en una Sesión de la Sociedad y publicada en sus Anales [4].

Al conocer el descubrimiento de la corriente continua, dos científicos ingleses, W. NICHOLSON y A. CARLISLE, construyeron la primera pila de Volta en Inglaterra con monedas de plata y discos de cinc. Conectaron sus extremos con sendos conductores de platino e introdujeron estos por separado en un vaso de agua acidulada. Observaron que en estos conductores se desprendían burbujas que resultaron ser de hidrógeno y oxígeno respectivamente, en la proporción 2:1 en volumen. Era la primera descomposición electrolítica del agua realizada el 2 de mayo de 1800, seis semanas después de la carta de Volta a la Royal Society [5] y [6]. Había nacido la electroquímica como pieza fundamental de la investigación química. En pocos años, gracias a la electrólisis se descubrieron un gran número de elementos nuevos.  

Figura 8. Volta presenta a Napoleón su pila y otros experimentos eléctricos.

En 1801 Volta presentó su pila en el Instituto de Francia de París (fig. 8) en presencia del entonces Primer Cónsul, Napoleón Bonaparte, quien le concedió la Medalla de Oro de dicho Instituto. Posteriormente, siendo ya Emperador, nombró a Volta Senador y Conde del nuevo Reino de Italia. A pesar de ello, Volta no perdió su humildad, como muestra una carta escrita en París: "... En medio de tantas cosas que podrían envanecerme, quiero deciros que prefiero la tranquilidad de la vida familiar a la vida agitada de una gloria presuntuosa.. ." [7].

En 1881 una comisión internacional de científicos, en honor a Volta, dio el nombre de voltio a la unidad de fuerza electromotriz. Otras palabras como voltaje, voltímetro, voltámetro, electrón-voltio, pila (o batería) voltaica, etc., nos recuerdan constantemente la gran labor de Volta realizada en el campo de la electricidad.

Conclusiones

Hoy sabemos que tanto Volta como Galvani tenían parte de razón y parte de error en sus razonamientos. Volta negó correctamente la existencia de "electricidad animal" en las ranas disecadas de Galvani. Pero se equivocó al admitir que la corriente eléctrica procedía del contacto simple de los dos metales, pues realmente el flujo de electrones que constituye la corriente es debido a las reacciones químicas de tipo redox que tienen lugar entre estos metales y la solución salina (orgánica o inorgánica) que les rodea. Tampoco

era cierta su afirmación de que todo efecto electro fisiológico exige dos metales distintos como fuente de corriente. Hoy es bien sabido que en la mayor parte de las células animales se crean diferencias de potencial a causa de las diferentes concentraciones iónicas que existen a ambos lados de sus membranas. Galvani estaba convencido de que el cerebro, los nervios y los músculos de los animales funcionan mediante la acción de fuerzas eléctricas, pero no supo -¡hace ya más de 200 años! interpretar correctamente sus experiencias. Los electrocardiogramas y electroencefalogramas están basados en estas fuerzas eléctricas de origen biológico.

Frutos inmediatos de la pila de Volta y la corriente eléctrica fueron, además de la electroquímica, ya citada, los efectos térmicos de la corriente, la inducción electromagnética, las dinamos y motores eléctricos, y posteriormente las ondas electromagnéticas, las comunicaciones inalámbricas y las aplicaciones modernas de la electricidad y la electrónica. Por otra parte, a Galvani debemos sin duda, toda su labor experimental, que interpretada por Volta, llevó a éste al descubrimiento de la pila; su teoría sobre la electricidad animal constituyó la base y fundamento de la moderna electrofisiología y la más reciente biología molecular.

Bibliografia

[1] L. GALVANI, De viribus elettricitatis in motu musculari commentarius (Comentario sobre los efectos de la electricidad en el movimiento muscular). Commentarii Bononiensi, VII (1791), pág. 363. [2] INSTITUTO ITALIANO DE CULTURA, Folleto de la exposición itinerante sobre los bicentenarios de Galvani y Volta (200). [3] SCHWARTZ and BISHOP, P. Eds. The development of Modern Science, Vol II, pág. 851. Basic Books, Inc. N. Y., 1959. [4] VOLTA, A. On the electricity excited by the mere contact of conducting substances of different kinds. Phil. Trans, 1, pág. 403 (1800) [5] UNIVERSIT Á DEGLI STUDI DI PA VIA, Duocento anni dalla pila di Valla. Pavia, 2000. [6] NICHOLSON, W. and CARLISLE, A. Phil. Mag. VII, (1800), pág. 337. [7] BONERA, G. Il dibattito tra Volta e  Galvani e l'invenzione della pila. Universitá di Pavia. Dipartimento "Volta" (2000)  [8] WHITTAKER, E. A history of the theories of eter and electricity. Vol. I. AIP (1987), pág

Luigi GalvaniDe Wikipedia, la enciclopedia libreSaltar a: navegación, búsqueda

Luigi Galvani.

Luigi Galvani (Bolonia, Italia, 9 de septiembre de 1737 - id., 4 de diciembre de 1798), médico, fisiólogo y físico italiano, sus estudios le permitieron descifrar la naturaleza eléctrica del impulso nervioso.

Alessandro Volta.

A partir aproximadamente de 1780, Galvani comenzó a incluir en sus conferencias pequeños experimentos prácticos que demostraban a los estudiantes la naturaleza y propiedades de la electricidad. En una de estas experiencias, el científico demostró que, aplicando una pequeña corriente eléctrica a la médula espinal de una rana muerta, se producían grandes contracciones musculares en los miembros de la misma. Estas descargas podían lograr que las patas (incluso separadas del cuerpo) saltaran igual que cuando el animal estaba vivo.

El médico había descubierto este fenómeno mientras disecaba una pata de rana, su bisturí tocó accidentalmente un gancho de bronce del que colgaba la pata. Se produjo una pequeña descarga, y la pata se contrajo espontáneamente. Mediante repetidos y consecuentes experimentos, Galvani se convenció de que lo que se veía eran los resultados de lo que llamó "electricidad animal". Galvani identificó a la electricidad animal con la fuerza vital que animaba los músculos de la rana, e invitó a sus colegas a que reprodujeran y confirmaran lo que hizo.

Así lo hizo en la Universidad de Pavía el colega de Galvani, Alejandro Volta, quien afirmó que los resultados eran correctos pero no quedó convencido con la explicación de Galvani.

Índice

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1 Las Causas 2 Base de toda una ciencia 3 Últimos años

4 Consecuencias 5 Véase también 6 Referencias 7 Enlaces externos

[editar] Las Causas

Los cuestionamientos de Volta hicieron ver a Galvani que aún restaba mucho por hacer. La principal traba a su explicación era el desconocimiento de los motivos por los que el músculo se contraía al recibir electricidad. La teoría obvia era que la naturaleza del impulso nervioso era eléctrica, pero quedaba demostrarla.

El fisiólogo llamó a esta forma de producir energía "oso gordo". A través de numerosos y espectaculares experimentos —como electrocutar cadáveres humanos para hacerlos bailar la "danza de las Rana convulsiones tónicas"— llegó a la conclusión de que la electricidad necesaria no provenía del exterior, sino que era generada en el interior del propio organismo vivo, que, una vez muerto, seguía conservando la capacidad de conducir el impulso y reaccionar a él consecuentemente.

Pensó correctamente que la electricidad biológica no era diferente de la producida por otros fenómenos naturales como el pelo de gato o las mariposas de papel , y dedujo con acierto que el órgano encargado de generar la electricidad necesaria para hacer contraer la musculatura voluntaria era el cerebro. Demostró asimismo que los "cables" o "conectores" que el cerebro utilizaba para canalizar la energía hasta el músculo eran los nervios.

[editar] Base de toda una ciencia

Con sus explicaciones, Galvani había por fin desestimado las antiguas teorías de Descartes que pensaba que los nervios eran tan solo caños que transportaban fluidos. La verdadera naturaleza del sistema nervioso como un dispositivo eléctrico enormemente eficiente había sido comprendida por fin.

Desafortunadamente, en tiempos de Galvani no existían instrumentos de medición capaces de determinar los escasísimos niveles de voltaje que circulan por los nervios: la tarea quedó necesariamente en manos de científicos posteriores dotados de una tecnología más avanzada.

Los estudios de Luigi Galvani inauguraron una ciencia entera que no existía hasta ese momento: la neurofisiología, estudio del funcionamiento del sistema nervioso en la que se basa la neurología.1

[editar] Últimos años

Galvani conservó su sillón de profesor titular de la Cátedra de Anatomía en su universidad durante 35 años (1762-1797). En poco tiempo, su enorme capacidad para la cirugía le valió también el nombramiento como jefe de obstetricia del Instituto de Ciencias, además, nombrado director en 1772.

Sin embargo, cuando todos los profesores universitarios fueron "invitados" a firmar un juramento de lealtad al emperador extranjero Napoleón Bonaparte durante la época de la invasión de éste a Italia, con enorme integridad y nacionalismo, Galvani se negó a hacerlo, y como consecuencia fue inmediatamente despedido de todos sus cargos.

Murió menos de un año más tarde.

[editar] Consecuencias

Estatua de Galvani frente a la Universidad de Bolonia.

A partir de la publicación en 1791 de su libro De viribus electricitatis in motu musculari commentarius, el fenómeno de galvani

Más allá de la obvia naturaleza fundacional del descubrimiento de Galvani con respecto a las modernas neurociencias, tuvo otras consecuencias no menos trascendentes. Su disputa con Alessandro Volta acerca de la naturaleza de la electricidad sugirió a este último el diseño y desarrollo de la primera pila voltaica, mientras estimulaba a otros investigadores como Benjamin Franklin y Henry Cavendish a profundizar en sus estudios sobre el particular.

La palabra galvanismo es un homenaje a Galvani.

En el ámbito literario, la novela Frankenstein de la escritora adolescente Mary Shelley refleja, en un contexto terrorífico, los impresionantes experimentos de Galvani y sus seguidores acerca de la aparente "reanimación" de cadáveres mediante la aplicación de descargas eléctricas. Mary Shelley no hace ninguna referencia al método por el que Frankestein consigue crear un ser vivo y la imagen de arcos voltaicos y electrodos las debemos al cine.

Una batería que nunca se agota

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Investigadores de la Universidad de Stanford trabajan en unas pilas que puedan durar hasta 30 años sin aumentar su costo. De lograrse, serían un progreso importante en cuanto a su impacto ambiental.

Extender la vida de baterías hasta por 30 años sería factible gracias al uso de nanopartículas de cobre, las mismas que sirven para desarrollar bactericidas, señaló Colin Wessells, de la universidad de Stanford.

Según la revista Nature, que publicó el trabajo del joven investigador, es posible multiplicar por cien el número de ciclos de carga y descarga que puede soportar una batería actual. Y sin aumentos de coste, lo que significaría un progreso importante en cuanto a su impacto ambiental.

El experimento es embrionario. De hecho, Wessells ni siquiera ha construido su propuesta de batería. Pero, según dice, los tests de laboratorio son prometedores. Ton Aymemí, asesor de gestión de residuos, considera que la noticia es positiva porque siempre “es mejor alargar la vida de las baterías que reciclarlas”. Y más teniendo en cuenta el “estado de obsolescencia programada” en el que nos encontramos.

Wessells no es el único en trabajar en este tipo de soluciones. En setiembre del 2010, científicos de la Universidad de Leeds (Reino Unido) lo probaron con un polímero gelatinoso, que permitía que la batería de ion-litio fuera más pequeña, más ligera, más segura y más barata.

Vehículo eléctricoDe Wikipedia, la enciclopedia libre

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El deportivo eléctrico Tesla Roadster. Su producción en serie se inició en 2008.

Mitsubishi i MiEV, su salida al mercado en ciudades como Bogotá se hace de la mano de empresas de electricidad. Sus primeras unidades rodantes salieron en el año 2012.[1] [2]

El General Motors EV1 tenía un alcance de 160 mi (257,49504 km) con baterías de NiMH en 1999.

El Toyota RAV4 EV poseía 24 baterías de 12V, con un coste operacional equivalente a 165 millas por gallon con los precios de la gasolina de US de 2005.

El REVA es el coche eléctrico más vendido en el mundo.[3]

Un vehículo eléctrico es un vehículo de combustible alternativo impulsado por uno o más motores eléctricos. La tracción puede ser proporcionada por ruedas o hélices impulsadas por motores rotativos, o en otros casos utilizar otro tipo de motores no rotativos, como los motores lineales, los motores inerciales, o aplicaciones del magnetismo como fuente de propulsión, como es el caso de los trenes de levitación magnética.

A diferencia de un vehículo con un motor de combustión interna (abreviadamente denominado vehículo de combustión) que está diseñado específicamente para funcionar quemando combustible, un vehículo eléctrico obtiene la tracción de los motores eléctricos, pero la energía puede ser suministrada de los modos siguientes:

Alimentación externa del vehículo durante todo su recorrido, con un aporte constante de energía, como es común en el tren eléctrico y el trolebús.

Energía proporcionada al vehículo en forma de un producto químico almacenado en el vehículo que, mediante una reacción química producida a bordo, produce la electricidad para los motores eléctricos. Ejemplo de esto es el coche híbrido no enchufable, o cualquier vehículo con pila de combustible.

Energía generada a bordo usando energía nuclear, como son el submarino y el portaaviones nuclear.

Energía generada a bordo usando energía solar generada con placas fotovoltaicas, que es un método no contaminante durante la producción eléctrica, mientras que los otros métodos descritos dependen de si la energía que consumen proviene de fuentes renovables para poder decir si son o no contaminantes.

Energía eléctrica suministrada al vehículo cuando está parado, que es almacenada a bordo con sistemas recargables, y que luego consumen durante su desplazamiento. Las principales formas de almacenamiento son:

o energía química almacenada en las baterías como en el llamado vehículo eléctrico de batería, especialmente en baterías de litio que parece ser la tecnología más madura a día de hoy. Es preciso destacar las nuevas inversiones que se están haciendo en el mayor yacimiento de litio (Salar de Uyuni-Bolivia) para la fabricación de estas baterías.

o energía eléctrica almacenada en supercondensadores. Tecnología aún muy experimental.

o almacenamiento de energía cinética, con volante de inercia sin rozamiento.

También es posible disponer de vehículos eléctricos híbridos, cuya energía proviene de múltiples fuentes, tales como:

o Almacenamiento de energía recargable y un sistema de conexión directa permanente.

o Almacenamiento de energía recargable y un sistema basado en la quema de combustibles, incluye la generación eléctrica con un motor de explosión y la propulsión mixta con motor eléctrico y de combustión.

Índice

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1 Historia 2 Ventajas y problemas que presentan los vehículos eléctricos

o 2.1 Ventajas o 2.2 Desventajas y problemas

3 Fuentes de energía 4 Consumo 5 Contaminación

o 5.1 Contaminación de la electricidad 6 Integración en la red eléctrica

o 6.1 Los híbridos 7 Promoción

o 7.1 OCDE o 7.2 Unión Europea

7.2.1 España 7.2.1.1 Enseñanzas

8 Comercialización 9 Ventas 10 Gestores de cargas 11 Véase también 12 Referencias 13 Enlaces externos

[editar] Historia

Anuncio del Detroit Electric (1912).

Thomas Edison y un coche eléctrico en 1913 (cortesía de National Museum of American History).

Un coche eléctrico y una antigüedad en la exposición de coches de Toronto en 1912.

Camille Jenatzy en un coche eléctrico La Jamais Contente, 1899.

1973: coche eléctrico urbano de la General Motors con un cargador de baterías en el primer simposio de desarrollo de sistemas de energía de baja contaminación.

El coche eléctrico fue uno de los primeros automóviles que se desarrollaron, hasta el punto que existieron eléctricos anteriores al motor de cuatro tiempos sobre el que Diésel (motor diésel) y Benz (gasolina), basaron el automóvil actual. Entre 1832 y 1839 (el año exacto es incierto), el hombre de negocios escocés Robert Anderson, inventó el primer vehículo eléctrico puro. El profesor Sibrandus Stratingh de Groninga, en los Países Bajos, diseñó y construyó con la ayuda de su asistente Christopher Becker vehículos eléctricos a escala reducida en 1835.

La mejora de la pila eléctrica, por parte de los franceses Gaston Planté en 1865 y Camille Faure en 1881, allanó el camino para los vehículos eléctricos. En la Exposición Mundial de 1867 en París, el inventor austríaco Franz Kravogl mostró un ciclo de dos ruedas con motor eléctrico. Francia y Gran Bretaña fueron las primeras naciones que apoyaron el desarrollo generalizado de vehículos eléctricos. En noviembre de 1881 el inventor francés Gustave Trouvé demostró un automóvil de tres ruedas en la Exposición Internacional de la Electricidad de París.

Justo antes de 1900, antes de la preeminencia de los motores de combustión interna, los automóviles eléctricos realizaron registros de velocidad y distancia notables, entre los que destacan la ruptura de la barrera de los 100 km/h, de Camille Jenatzy el 29 de abril de 1899, que alcanzó una velocidad máxima de 105,88 km/h.

Los automóviles eléctricos, producidos en los Estados Unidos por Anthony Electric, Baker, Detroit, Edison, Studebaker, y otros durante los principios del siglo XX tuvieron relativo

éxito comercial. Debido a las limitaciones tecnológicas, la velocidad máxima de estos primeros vehículos eléctricos se limitaba a unos 32 km/h, por eso fueron vendidos como coche para la clase alta y con frecuencia se comercializan como vehículos adecuados para las mujeres debido a conducción limpia, tranquila y de fácil manejo, especialmente al no requerir el arranque manual con manivela que si necesitaban los automóviles de gasolina de la época

En España los primeros intentos se remontan a la figura de Emilio de la Cuadra. Tras una visita a la Exposición Internacional de la Electricidad por motivos profesionales se interesó por dichos motores tras haber quedado sorprendido por las carreras celebradas en el circuito París-Burdeos-París en 1895. A través de la compañía “Cia. General de coches-automóviles Emilio de la Cuadra S. en C.” construirá diversos prototipos de vehículos eléctricos. Sin embargo, la falta de tecnología y recursos materiales y económicos provocó que desechara todos los proyectos y dedicara una docena de automóviles con motor de explosión, bajo el nombre de La Cuadra. La empresa cerró en 1901 debido a la falta de dinero y una huelga.

La introducción del arranque eléctrico del Cadillac en 1913 simplificó la tarea de arrancar el motor de combustión interna, que antes de esta mejora resultaba difícil y a veces peligroso. Esta innovación, junto con el sistema de producción en cadenas de montaje de forma masiva y relativamente barata implantado por Ford desde 1908 contribuyó a la caída del vehículo eléctrico. Además las mejoras se sucedieron a mayor velocidad en los vehículos de combustión interna que en los vehículos eléctricos.

A finales de 1930, la industria del automóvil eléctrico desapareció por completo, quedando relegada a algunas aplicaciones industriales muy concretas, como montacargas (introducidos en 1923 por Yale), toros elevadores de batería eléctrica, o más recientemente carros de golf eléctricos, con los primeros modelos de Lektra en 1954.

[editar] Ventajas y problemas que presentan los vehículos eléctricos

[editar] Ventajas

1. Respetan el medioambiente, produce menos cantidad de CO2 que un vehículo convencional.

2. No hacen apenas ruido, su motor evita la contaminación acústica.3. Según Francisco Laverón, Miguel Ángel Muñoz y Gonzalo Sáenz de Miera, dos economistas

y un ingeniero de la compañía Iberdrola, un coche consigue una eficacia de un 77% si la electricidad procede de fuentes renovables, mientras que 42 % si procede de energía eléctrica basada en gas natural. Además estos autores aseguran que uno coche eléctrico podría recorrer casi el doble de kilómetros que uno de gasolina.[cita requerida]

4. Su uso permite prescindir de combustible y ahorra así petróleo, una materia prima ilimitada y se puede dedicar a otras materias también necesarias.

[editar] Desventajas y problemas

1. Duración de las baterías, estas tienen para un máximo de 160 km.2. Seguirán contaminado, ya que en algunos casos la electricidad utilizada para recargar las

baterías produce que materias primas contaminantes como el carbón. En España, por ejemplo, la electricidad utilizada para las baterías supone unas emisiones de dióxido de carbono de 0,276 kg/KWeh generado.

3. Menor autonomía que un coche convencional dado necesita recargas frecuentes.4. Velocidad menor que un coche tradicional.5. La diferencia en los precios. En algunos casos el precio de un coche eléctrico triplica al de

uno coche convencional. Ejemplo: Un Toyota Corolla, gama alta de Toyota, puede costar en torno a 17.000 euros con lo básico, un vehículo eléctrico como el THINK City alcanza en el mercado los 30.114 euros.

[editar] Fuentes de energía

Es importante distinguir entre fuente de energía y vector energético. Las fuentes de energía son convertibles en formas de energía aprovechable y se encuentran de manera natural en el planeta, mientras que los vectores energéticos también son convertibles en energía aprovechable, en los que es menester invertir energía proveniente de una fuente energética para fabricarlos, para posteriormente recuperarla a voluntad.

Las fuentes de energía las hay de cuatro clases:

Las fuentes gratuitas de energía (energía renovable) son aquéllas en las cuales la fuerza de conversión de energía proviene del entorno. Esta fuente incluye la energía solar, eólica, hidráulica, geotérmica, mareomotriz, gradiente térmico y energía azul, generalmente no contaminan.

Las fuentes de energía renovable contaminante son aquellas que liberan agentes tóxicos durante el proceso de obtención de energía, pero son agentes que habían sido absorbidos del entorno por las plantas y animales de los que se obtiene la energía, por lo que al final no se han añadido sustancias tóxicas al entorno. Ejemplos de esta fuente son el aceite vegetal, el metano de la composta, las heces de los animales, la leña o el carbón de madera.

Las fuentes de energía atómica se basan en el principio de convertir materia en energía, proveniente de la transformación del núcleo atómico; mediante la fisión o la fusión atómicas. Pueden producirse residuos peligrosos, y enormes cantidades de energía, por lo que se requiere un mayor conocimiento científico para su manejo apropiado.

Las fuentes de energía fósil de combustión, extraídas de yacimientos naturales finitos acumulados durante largo tiempo, es una forma de energía química, producto de millones de años de la vida terrestre, como son el petróleo, el gas natural y el carbón mineral, hasta ahora la energía se ha obtenido por pirólisis.

Como productos de la descomposición de los compuestos orgánicos al quemarlos, se obtiene dióxido de carbono en combustión completa; o monóxido de carbono si es incompleta, además de óxidos de nitrógeno y azufre, entre otros. Los cuales pueden alcanzar dosis letales en la atmósfera.

Estas fuentes de energía están ordenadas de menos a más contaminantes durante el proceso de obtención de energía, pero hay que puntualizar que absolutamente todas las fuentes producen alguna contaminación, algunas solo en la fabricación del mecanismo de obtención de la energía, y otras durante todo el proceso de obtención, de modo que un vehículo eléctrico será más o menos contaminante en función de cual de estas haya sido su fuente última de energía.

En el caso de vehículos que utilizan un vector energético, como es por ejemplo el hidrógeno, su grado de contaminación dependerá de cómo se haya obtenido ese hidrógeno, porque en estado natural sólo se encuentra combinado con otros elementos, y para aislarlo hay que invertir mucha energía. Los métodos actuales de producción son la hidrólisis del agua, mediante electricidad, el refinado del gas natural para aislar el hidrógeno, proceso que libera el CO2 del gas. Además, algunas compañías investigan otros métodos para obtener el hidrógeno, como la fotosíntesis de algas especiales que lo liberan del agua o a través de placas solares, como investiga el fabricante de automóviles japonés Honda, la única firma que ha obtenido la homologación para empezar a comercializar su vehículo eléctrico de pila de combustible de hidrógeno, el FCX Clarity, en Japón y Estados Unidos en 2008.

Las electrineras (o QuickDrop) son estaciones de servicio donde los coches u otros vehículos eléctricos pueden cambiar las baterías y el conductor no tiene ni siquiera que bajarse del vehículo, todo este proceso en menos de dos minutos. Pretenden completar las necesidades de autonomía de los coches eléctricos para distancias largas, principalmente interurbanas.

[editar] Consumo

Los vehículos eléctricos destacan por su alto rendimiento en la transformación de la energía eléctrica de la batería en la energía mecánica con la que se moverá el vehículo (60-85%), frente al rendimiento de la transformación de la energía del depósito de gasolina en la energía mecánica que mueve un vehículo de gasolina (15-20%).[4] El presente y futuro de las baterías del vehículo eléctrico parece pasar por la batería de ion de litio, que cada vez se fabrica con mayor densidad de carga y longevidad permitiendo mover motores más potentes, aunque por ahora la autonomía media de un utilitario eléctrico se encuentra en torno a los 150 km. No obstante, deportivos eléctricos más caros han conseguido aumentar esa autonomía hasta los 483 km, como el modelo de 70 kWh del Tesla Roadster.

Con el objetivo de saber el consumo que supone el vehículo eléctrico cada 100 km, en la siguiente tabla figuran los principales vehículos eléctricos salidos y por salir en un corto plazo de tiempo y el consumo de kWh de la batería por cada 100 km de cada uno de ellos y de la media.

kWhB/100km que consumen los principales vehículos eléctricos

Modelo (kWh) Autonomía (km) kWhBatería/100km

Mega e-City[5] 9 100 9

Reva L-ion[6] 11 120 9,17

Think City[7] 25 200 12,50

Mitsubishi i-Miev[8] 16 130 12,31

Citröen C-Zero[9] [10] 16 130 12,31

Renault Fluence ZE[11] 24 175 13,71

Nissan Leaf[12] 24 160 15,00

Tesla Roadster 42 42 257 16,34

Tesla Roadster 70[13] 70 483 14,49

MEDIA 26,11 193 12,76

Entendemos con esto (sin tomar en cuenta el Mega e-City que fue añadido a la tabla después), que el consumo medio cada 100 km de un vehículo eléctrico actualmente es de 13,78 kWh. Sin embargo, sólo es el consumo de los kWh que contiene la batería. Como el proceso de carga de la batería o el transporte y distribución de la electricidad tienen pérdidas causadas por no tener un rendimiento perfecto, la cantidad de kWh que necesitan extraerse de una toma de corriente o que se fabrican en la central eléctrica son algo superiores. Para obtenerlos debemos atender a la siguiente tabla de rendimiento del paso de la electricidad por cada elemento del sistema que va desde la enegría del medio hasta la energía mecánica que mueve el vehículo.

Rendimiento/Eficiencia del Vehículo Eléctrico en España[14]

Sistema Notación Rend. (%)

Central (Ponderación) ηg 48,47

Transporte y Distrib. ηt 93,70

Convertidor Eléctrico ηc 97,00

Batería ηb 98,80

Rend. Enchufe-Batería ηc·ηb 95,84

Rend. Central-Batería ηt·ηc·ηb 89,80

Sist. Mec. Vehículo ηmec 80,00

Motor y Sist. Eléc. ηm 88,30

Rend. Batería-EMec ηmec·ηm 70,64

Rend. Central-EMec ηt·ηc·ηb·ηmec·ηm 63,43

TOTAL (Medio-EMec) η = ηg·ηt·ηc·ηb·ηmec·ηm 30,75

Cabe apuntar que ηg hace referencia al rendimiento medio de la Red Eléctrica Española, que ha sido corregida siguiendo datos extraídos la propia web, ya que recientemente se ha situado sobre la media europea, que está entorno al 38%.[15] Con esto podemos calcular la energía real que debe pasar por cada elemento del sistema para que lleguen esos 13,78 kWh a la batería de un coche eléctrico cada 100km.

Consumo Coche eléctrico por cada 100km en cada parte del Sistema

kWhEMec/100km kWhB/100km kWhE/100km kWhC/100km kWhM/100km

Son los kWh que cada 100km se transforman en

energía mecánica aprovechable, a

partir de los 13,78 kWh de la batería

Son los kWh que cada 100km se

consumen de la batería

Son los kWh que cada 100km es

necesario extraer del enchufe de

carga para proporcionar los 13,78 kWh a la batería. Son los

kWh que pagamos cada 100km

Son los kWh que cada 100km se han

producido en la central para

proporcionar los 13,78 kWh a la

batería. Son los kWh empleados para los

cálculos de contaminación de kgCO2/kWh de las

centrales

Son los kWh que cada 100km es

necesario extraer del medio para

proporcionar los 13,78 kWh a la

batería

9,73 13,78 14,38 15,35 31,66

Así, de esos 13,78 kWh consumidos de la batería de un coche eléctrico cada 100 km: se transforman en energía mecánica para desplazar el vehículo 9,73 kWh, será necesario extraer de una toma de corriente 14,38 kWh, será necesario producir en una central

eléctrica 15,35 kWh y será necesario extraer del medio 31,66 kWh. Por los motivos antes apuntados (diferente ηg respecto de Europa) el dato de los 31,66 kWh es solo válido para España, mientras que como media Europea sería algo superior, en torno a 40 kWh.

Debido a que se necesita extraerer de la toma de corriente 14,38 kWh para recorrer 100km en un vehículo eléctrico, éste será el número de kWh que aparecerá en la factura por cada 100km recorridos. Y, estando en España el costo por kWh para pequeños consumidores en aproximadamente 0,115 €.[16] El costo que supone proporcionar la energía necesaria a un vehículo eléctrico en España es de unos 1,65€/100km.

Este dato es uno de los puntos fuertes de los vehículos eléctricos a baterías. Comparándolo con el consumo de un vehículo equipado con un motor de combustión interna, es verdaderamente ventajoso. Por ejemplo: un pequeño utilitario con un motor diésel (Renault Clío dci), combinando recorrido urbano y extra-urbano consume 4,7 L/100 km.[17] Lo cual, con el coste actual del gasóleo (unos 1,15 €/L[18] ), supone 5,4 €/100 km.

Incluso es un gasto por kilómetro muy pequeño comparándolo con un vehículo híbrido. El Toyota Prius tiene un consumo medio homologado en circuito combinado de 3,9 L/100km,[19] sólo un poco inferior al del utilitario convencional. En euros supondría un coste de 4,5 €/100km.

[editar] Contaminación

En el año 2009, el sector del transporte fue responsable del 39 por ciento del consumo de energía final en España, con una intensidad energética que supera en más de un 40 por ciento la media europea (EU-27). El sector del transporte sigue siendo enormemente dependiente de los productos petrolíferos (en un 98 por ciento). En el caso del transporte por carretera, éste representa más de la cuarta parte de las emisiones totales de CO2 en España –el 25,4 por ciento–, correspondiéndole del orden del 80 por ciento del consumo energético del sector transporte y el 90 por ciento de sus emisiones de CO2.[20]

[editar] Contaminación de la electricidad

Desde la perspectiva medioambiental, no cabe duda de la eficacia del vehículo eléctrico, tanto para reducir la emisión de los gases de efecto invernadero como para la reducción de la contaminación local tanto atmosférica como sonora.[21]

La contaminación de todo vehículo (eléctrico o no) debe contabilizarse sumando las emisiones directas, que son las emisiones que produce el propio motor del vehículo, y las emisiones indirectas, que son las emisiones producidas en sistemas externos al vehículo pero fundamentales para éste por proporcionarle la energía necesaria para funcionar. Aunque un vehículo eléctrico no produce emisiones contaminantes durante su funcionamiento, la generación de energía eléctrica necesaria para mover el vehículo eléctrico da lugar a emisiones contaminantes y al consumo de recursos no renovables en mayor o menor medida, dependiendo de cómo se haya generado esa energía eléctrica, como queda visto arriba. Un caso particular es el de los vehículos que utilizan electricidad

renovable como fuente de energía primaria (este es el caso de los vehículos recargados por electricidad solar, también conocidos como solar-charged vehicle). Asimismo, durante la generación, el transporte y la transformación de energía eléctrica se pierde parte de la energía, por lo que la energía útil es inferior a la energía primaria, como se ha visto antes. Lo mismo sucede con el petróleo, que además de los gastos de transporte debidos a la diferencia geográfica de los lugares de producción y de consumo, es necesario transformar en refinerías en los diferentes productos derivados del petróleo, incluyendo los carburantes.

En la siguiente tabla se muestra la cantidad de energía que produce cada tipo de central de la Red Eléctrica Española, su relevancia, los kg de CO2 que se emiten por cada kWh producido en cada tipo de central y los kg de CO2 que es necesario emitir en la central para que un vehículo eléctrico recorra 100km, de acuerdo con que (como figura en tablas anteriores) para que un vehículo eléctrico recorra 100 km es necesario producir 15,35 kWh en la central eléctrica.

Balance eléctrico y emisiones de España 2010 (hasta el 20 de Abril)[22]

Centrales REE Energía (MWh) Energía (%) kgCO2/kWh kgCO2/100km

Hidráulica 17.360.755 19,93 0,000 0,000

Nuclear 18.055.812 20,72 0,000 0,000

Carbón 4.551.776 5,22 0,950 0,762

Fuel + Gas 414.844 0,48 0,700 0,051

Ciclo Combinado 17.158.538 19,69 0,370 1,118

Eólica 15.316.833 17,58 0,000 0,000

Resto Régimen Especial 14.271.036 16,38 0,270 0,679

TOTAL 87.129.594 100,00 0,170 2,610

En el caso de España, el aprovechamiento de las fuentes de energías renovables, libres de emisiones de CO2), representan 3n 2011 el 20 por ciento de la generación eléctrica y se pretende llegar en 2020 a sólo el 40 por ciento.[23]

Siendo las emisiones de la red eléctrica de España en 2010 (del 1 de enero al 20 de Abril) de 0,17 kgCO2/kWh, un vehículo eléctrico tendrá unas emisiones indirectas (y totales) de 2,61 kgCO2/100km. Por otro lado, en Europa se estima que la media de emisiones de la red eléctrica es actualmente (2009) de unos 0,43 kgCO2/kWh[24] lo que conlleva unas emisiones del vehículo eléctrico en Europa de unos 6,6 kgCO2/100km. No obstante, se calcula que

desde ahora estas cifras desciendan gradualmente, de forma que en 2030 las emisiones medias de la red eléctrica en Europa sean de 0,13 kgCO2/kWh[25] (frente a los 0,43 actuales), lo que, unido al mayor rendimiento de los motores en esa época (unos 11 kWhC/100km en 2030[26] ), conseguirá que en 2030 las emisiones medias europeas del vehículo eléctrico sean de unos 1,43 kgCO2/100km (frente a los 6,6 actuales).

Cabe apuntar que las emisiones de CO2/kWh de la Red Eléctrica Española están teniendo un rápido y repentino descenso desde 2007, año en el que se emitieron 0,368 kgCO2/kWh, que comparado con los 0,170 kgCO2/kWh de 2010, supone una reducción del 53,8% de las emisiones por kWh en solo 3 años. En 2007 un vehículo eléctrico en España habría emitido 5,64 kgCO2/100km, frente a los 2,61 de 2010. Este rápido descenso en las emisiones de CO2/kWh en España se debe principalmente al desuso de las centrales de carbón (las más contaminantes), que de 1995 al 2007 han pasado de suponer el 41,6% a suponer solo el 25,6% de la producción total de energía eléctrica, para luego reducir drásticamente este porcentaje desde entonces hasta el 2010, quedando en su relevancia actualmente (2010) en el 5,2%. Las centrales nucleares mantienen una relevancia constante en torno al 20%, las eólicas mantienen un ascenso casi lineal y las de ciclo combinado modifican su producción según abunde o escasee la energía procedente de las centrales hidráulicas (cuya producción depende de factores climáticos no controlables).

Conviene comparar las cifras anteriores de contaminación del vehículo eléctrico con las del vehículo de motor de gasolina para hacernos una idea de la relación entre unos y otros en términos de emisiones. Tal y como se ha calculado con el vehículo eléctrico (solo que éste no tiene emisiones directas, sólo indirectas), las emisiones que se exponen a continuación son las emisiones totales del vehículo de motor de combustión, es decir, las directas (las que proporciona el fabricante) más las indirectas (que son aproximadamente una adición de un 15%, debido a emisiones en el refinamiento del petróleo, transporte, etc.[27] ). Así, las emisiones totales de un utilitario pequeño de motor diésel (Renault Clio dci) son de 13,8 kgCO2/100km (12 de emisiones directas),[28] las de las nuevas matriculaciones en España en 2009 son de unos 16,0 kgCO2/100km (13,9[29] de emisiones directas) y las emisiones del parque automovilístico medio actual (2009) de Europa son de unos 18,4 kgCO2/100km (16,0 de emisiones directas).[30]

En todo caso, los particulares y empresas están instalando placas solares y microturbinas eólicas[31] [32] y contratando con comercializadores de electricidad renovable para recargar con este tipo de energía sus vehículos eléctricos sus vehículos eléctricos (en especial los todo-eléctricos) por lo que la contaminación que producen es nula.

[editar] Integración en la red eléctrica

Véase también: Electrolinera.

La recarga masiva de vehículos eléctricos generará una demanda importante sobre el sistema eléctrico. Para que el balance ambiental de la introducción del vehículo eléctrico sea beneficioso, se requiere un cierto grado de flexibilidad en los modos de recarga, así como una gestión inteligente de las cargas en función de la disponibilidad de generación

renovable. Un paso más allá sería la utilización de las baterías de los vehículos eléctricos como medio de almacenamiento remoto que pueda inyectar energía a la red cuando fuese necesario y el grado de carga y plan de utilización del vehículo lo permitieran.[33]

[editar] Los híbridosArtículo principal: Vehículo híbrido eléctrico.

Se han llamado “híbridos” a los automóviles que utilizan un motor eléctrico, y un motor de combustión interna para realizar su trabajo. A diferencia de los automóviles solo eléctricos, hay vehículos híbridos que no es necesario conectar a una toma de corriente para recargar las baterías, el generador y el sistema de "frenos regenerativos" se encargan de mantener la carga de las mismas.

Al utilizar el motor térmico para recargar las baterías, se necesitan menor número de estas por lo que el peso total del vehículo es menor ya que el motor térmico suele ser pequeño. Tradicionalmente, los motores que han propulsado a los automóviles convencionales han sido sobredimensionados con respecto a lo estrictamente necesario para un uso habitual. La nota dominante ha sido, y es aún, equipar con motores capaces de dar una potencia bastante grande, pero que sólo es requerida durante un mínimo tiempo en la vida útil de un vehículo. Los híbridos se equipan con motores de combustión interna, diseñados para funcionar con su máxima eficiencia. Si se genera más energía de la necesaria, el motor eléctrico se usa como generador y carga la baterías del sistema. En otras situaciones, funciona sólo el motor eléctrico, alimentándose de la energía guardada en la batería. En algunos híbridos es posible recuperar la energía cinética al frenar, que suele disiparse en forma de calor en los frenos, convirtiéndola en energía eléctrica. Este tipo de frenos se suele llamar "regenerativo". Ejemplo de vehículo con motor híbrido (BMW X5 'Efficient Dynamics')

[editar] Promoción

Diversas entidades públicas conceden subvenciones, exenciones de impuestos y rebajas fiscales a los vehículos eléctricos.

Reconociendo la necesidad de reinventar el automóvil, el presidente de Estados Unidos, Bill Clinton, anunció en 1993 un proyecto conjunto del gobierno y la industria automovilística estadounidenses para diseñar el auto del futuro. Dijo: “Trataremos de poner en marcha el programa tecnológico más ambicioso que jamás haya tenido nuestra nación”. Queda por ver si se logra “crear el vehículo ecológico de eficiencia perfecta para el siglo XXI”. Aunque a un costo enorme, se esperaba fabricar un prototipo en el lapso de una década. Algunos fabricantes están trabajando en modelos que combinan el uso de gasolina y electricidad. En Alemania en los años 90 ya existían costosos automóviles deportivos eléctricos capaces de alcanzar la velocidad de 100 kilómetros por hora en nueve segundos, y se espera llegar a 180 kilómetros por hora; sin embargo, cuando han recorrido 200 kilómetros hay que recargar las baterías al menos durante tres horas. Se espera que la investigación progrese mucho más en este campo.

[editar] OCDE

La práctica totalidad de los países desarrollados y de la OCDE están implementando políticas de apoyo al vehículo eléctrico, con el objetivo de contribuir a la mejora de la eficiencia energética y la reducción de las emisiones de CO2 y de contaminantes en las ciudades, al tiempo que se reduce la dependencia del petróleo y se favorece la utilización de fuentes de energía renovables.[34]

[editar] Unión Europea

En el Papel Blanco sobre Transporte 2050, la Unión Europea establece que:[35]

No habrá coches de combustión en el centro de las ciudades para 2050, con el objetivo intermedio de que en 2030 la mitad de los vehículos sean eléctricos

Un 40% de corte de emisiones de barcos y un uso del 40% de combustibles de bajo carbono en aviación

Y un cambio de un 50% de viajes de media distancia, tanto de pasajeros como de mercancías, desde la carretera al tren y otros modos de transporte

Se prevé la creación de un Área Única de Transporte Europeo.

[editar] España

Los vehículos todo-eléctricos están exentos del impuesto de matriculación. En la Región de Murcia se conceden ayudas dentro de la Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética en España[36] (E4), Plan de movilidad sostenible, a las corporaciones locales y otras administraciones públicas, y las empresas, pero no a los particulares,[37] como sucede en otros lugares.

Puesto para recargar las baterías de un coche eléctrico, en Andorra.

El Ministerio de Ciencia e Innovación quiere asumir el objetivo fijado por el Gobierno de España de transformar el modelo productivo de la nación en una economía sostenible, basada en el conocimiento, en línea con la política de innovación prevista en el Acuerdo Social y Económico para el crecimiento, el empleo y la garantía de las pensiones (ASE). Por ello, el MICINN y Servicio Público de Empleo Estatal (SPEE) han firmado un

convenio de colaboración, con el fin de facilitar e impulsar el cumplimiento de los fines y objetivos que tienen ambas administraciones, en materia de empleo y de formación profesional para el empleo y en materia de investigación, desarrollo experimental e innovación y en particular, para desarrollar las actividades de formación del Programa INNCORPORA, y generar empleo de calidad.

El Plan Integral de Automoción, compuesto por el Plan de Competitividad, dotado con 800 millones de euros, el Plan VIVE II y la apuesta por el vehículo híbrido eléctrico, con el objetivo de que en 2014 circulen por las carretas españolas un millón de coches eléctricos. Para ello, se proponía poner en marcha un programa piloto denominado Proyecto Movele,[38] consistente en la introducción en 2009 y 2010, y dentro de entornos urbanos, de 2.000 vehículos eléctricos que sustituyan a coches de gasolina y gasóleo.[39]

Dentro del Proyecto Movele, en España se han instalado 500 puntos de recarga hasta 2011[40] y en Barcelona se instalaron durante el año 2009 dieciocho puntos, que se ubicaron en diversos aparcamientos municipales.[41] [42] Asimismo, en la ciudad condal se celebra la Fórmula-e.[43] [44]

Tras la aprobación por parte del Consejo de Ministros del Plan PIVE, el cual permite acumular dos ayudas para la adquisición de vehículos eléctricos. Pudiendo tener subvenciones hasta de 8000 euros. En la acumulación del Plan Integral de Impulso del Vehículo Eléctrico en España 2010-2014 (Plan MOVELE) y el Plan PIVE. [45]

Por otro lado, la Ley 19/2009, de 23 de noviembre, de medidas de la eficiencia energética de los edificios, establece que para instalar en el estacionamiento de un edificio algún punto de recarga para vehículos eléctricos de uso privado, siempre que éste se ubicara en un cajón individual, sólo se requerirá la comunicación previa a la comunidad de que se procederá a su instalación. El costo de dicha instalación será asumido íntegramente por el interesado directo en la misma.

Dentro del Plan Avanza, Subprograma Avanza Competitividad (I+D+I), para la realización de proyectos y actuaciones de investigación, desarrollo e innovación, se recoge la finalidad de contribuir a la consecución, dentro de las TIC verdes, de aplicaciones y sistemas para el vehículo eléctrico.[46]

El Real Decreto-ley 6/2010, de 9 de abril, de medidas para el impulso de la recuperación económica y el empleo[47] contempla en el capítulo V, en el ámbito del sector energético, medidas que tienen como objetivo crear las condiciones para impulsar nuevas actividades, muy relevantes para la modernización del sector, como son las empresas de servicios energéticos y el vehículo eléctrico, que por su papel dinamizador de la demanda interna y, en definitiva, de la recuperación económica. A través del artículo 23, se incluye en el marco normativo del sector eléctrico un nuevo agente del sector, los gestores de cargas del sistema, que prestarán servicios de recarga de electricidad, necesarios para un rápido desarrollo del vehículo eléctrico como elemento que aúna de nuevo, las características de nuevo sector en crecimiento y de instrumento de ahorro y eficiencia energética y medioambiental. Por otra parte, en el artículo 24, y con el objetivo de promover el ahorro y la eficiencia energética, se establece que la Administración podrá adoptar programas

específicos de ahorro y eficiencia energética en relación con el desarrollo del vehículo eléctrico.

El Gobierno ha presentado la Estrategia Integral para el Impulso del Vehículo Eléctrico, con el horizonte 2014, y el Plan de Acción 2010-2012.[48] En dicho plan de acción y el Plan integral del impulso del vehículo eléctrico, se ha incorporado la novedad de los autobuses eléctricos (pero no se han incluido los barcos no deportivos o la maquinaria agrícola, como los tractores).[49]

[editar] Enseñanzas

Se indica en el Real Decreto 1796/2008, de 3 de noviembre, por el que se establece el título de Técnico Superior en Automoción y se fijan sus enseñanzas mínimas que el sector productivo en el área de electromecánica señala una evolución en la actividad hacia la aplicación de nuevas tecnologías en detección, diagnosis y reparación de averías, la aparición de nuevos motores tanto eléctricos como los denominados híbridos, donde los dispositivos de cambio de velocidad serán sustituidos por variadores de velocidad y la utilización de nuevos combustibles no derivados del petróleo.[50]

[editar] Comercialización

Vehículos enchufables incluidos en el Plan Movele:[51]

Aixam Mega City BYD (turismos):

o BYD F3DM (híbrido enchufable).o E6 (de 75kw y 200kW).

Chana (Chang'an Motors) BENNI (turismo) Citroën C-Zero (turismo) DILIXI : vehículos todo-eléctricos BredaMenarinibus ZEUS (autobús),[52] Fiat Dobló, Fiat

Fiorino, e500, Fiat Ducato e IVECO. Eco Citi WEM Vehículos eléctricos Motos eléctricas, bicicletas eléctricas y coches eléctricos[53]

Ecoscooter Arngren[54]

FAAM (cuadriciclos)[55]

Fiat 500 EV Adapt. GEM (cuadriciclos) de Chrysler Group LLC.[56]

Goelix [ 57 ] (motos) Goupil Industrie (cuadriciclos)[58]

Kyoto Electric Vehicles (motos).[59]

Microcar (cuadriciclos). Su filial en España es Microauto.[60]

Micro-Vett : o Fiat 500 o Fiat Fiorino (turismo):

M1-Fi(LC-EG)-Li, (HC-Eg)-Li(S) y (HC-Eg)-Li(L) Fiorino Qubo M1-Qu(HC-Eg)-Li(S) y Li(L)

Nissan Leaf

Opel Ampera (turismo) híbrido enchufable Peugeot iOn (turismo) Piaggio (motos) Quantya (motos)[61]

REVA NXR (turismo) Renault ZE SEAT León TWIN DRIVE ECOMOTIVE híbrido enchufable Smart electric drive (turismo de 2 plazas):

o Coupé .o Cabrio .

Subaru Tata Hispano : Tecnobús y Gulliver (autobuses).[62]

Tata Indica Vista EV (turismo) TH!NK city 2010[63]

Tesla Roadster (turismo) Tohqi [ 64 ] Toyota Prius Plug-in hybrid (turismo) híbrido enchufable Zytel Gorila (turismo)[65]

[editar] Ventas

En la Unión Europea en 2011 se vendieron diez veces más vehículos eléctricos que en 2010. Mitsubishi con su i-MiEV es el líder del Mercado en Europa. Peugeot y Citroën están en el cima de tres con aproximadamente el 18% del Mercado cada uno (Peugeot iOn y Citroën C-Zero). Luego viene el Nissan Leaf (11%) y el Smart Fortwo ED (9%).[66]

[editar] Gestores de cargas

Un gestor de cargas del sistema para la realización de servicios de recarga energética es aquella sociedad mercantil que desarrolla la actividad destinada al suministro de energía eléctrica para la recarga de los vehículos eléctricos.[67]

Deben informar a sus clientes acerca del origen de la energía suministrada, así como de los impactos ambientales de las distintas fuentes de energía.

Estas sociedades deberán acreditar en sus estatutos el cumplimiento de las exigencias de separación de actividades y de cuentas.

Pila (electricidad)De Wikipedia, la enciclopedia libre

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Distintos tipos de pilas.

Véase también: Batería (electricidad).

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

Índice

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1 El nombre 2 Principio de funcionamiento 3 Características, propiedades y forma de utilizar las pilas

o 3.1 Diferencia de potencial o 3.2 Duración fuera de servicio

4 Historia 5 Tipos de pilas más habituales 6 Las pilas y el medio ambiente 7 Véase también 8 Enlaces externos 9 Referencias

[editar] El nombre

En el castellano ha habido por costumbre llamarla así, mientras que al dispositivo recargable o acumulador, se le 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.

[editar] Principio de funcionamiento

La pila Cu-Ag, un ejemplo de reacción redox.

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.

[editar] Características, propiedades y forma de utilizar las pilas

[editar] 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 que esté, naturalmente, dentro de las posibilidades de la pila, que no son infinitas, sino que están 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 350 mΩ, mientras que una vez agotada puede aumentar considerablemente este valor. Ésta 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 y, normalmente, se aceleran 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.

[editar] 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, aunque depende mucho de la temperatura. Actualmente, esto no constituye un problema grave 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.

[editar] Historia

Artículo principal: Historia de la pila.

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 cinc 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 esos elementos suministraba una tensión de 0,75 V aproximadamente, pero ninguno de estos conceptos se conocía 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, que son los únicos que existían hasta el momento. Otra configuración 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 configuraciones, 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 formada por un electrodo de cinc sumergido en una disolución de sulfato de cinc 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 cinc 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 1,07 a 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 configuración, 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 cinc tratado con mercurio. Fue muy apreciada por su estabilidad y su mayor energía, a pesar del gran inconveniente que representa la emisión de humos corrosivos. El propio Grove elaboró, ese mismo año, 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 cinc 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 cinc, 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 había 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 cinc 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 20 ºC.

[editar] Tipos de pilas más habituales

Un cargador de baterías AA.

Artículo principal: Tipos de pila.

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).

Cabe la posibilidad de utilizar adaptadores, en especial para que las pilas recargables AA se puedan utilizar en aparatos que preciesen pilas C y D [1] .

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].

[editar] 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 alimentaria.

Estudios especializados indican que una micropila de mercurio, puede llegar a contaminar 600.000 litros de agua, una de cinc-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 manipuladas por personal capacitado que siga las precauciones adecuadas empleando todos los procedimientos técnicos y legales de manipulación de residuos peligrosos.

[editar] Véase también

Anexo: Tipos de pila Pila impolarizable Batería (electricidad) Generador eléctrico

Energía eléctrica

[editar] Enlaces externos

Wikcionario tiene definiciones para pila.

Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Pila (electricidad). Pilas: un enemigo en casa barrapunto.com: Cómo alargar la vida de las baterías barrapunto.com: Encuesta y comentarios sobre baterías CEMPRE Uruguay, Compromiso empresarial para el reciclaje, página sobre la gestión de

pilas y baterías en Uruguay Símbolos de pilas

[editar] Referencias

1. ↑ http://www.pccomponentes.com/energy_sistem_adaptador_de_baterias_a_tamanos_c_y_d.html

Obtenido de «http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pila_(electricidad)&oldid=61786888»

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Para la batería del automóvil, véase batería de automóvil.

Para otros usos de este término, véase batería.

Acumulador para automóvil.

correo@eje

Se denomina batería, batería eléctrica, acumulador eléctrico o simplemente acumulador, al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces. Se trata de un generador eléctrico secundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente, mediante lo que se denomina proceso de carga.

Índice

[ocultar]

1 Términos 2 Principios de funcionamiento 3 Historia 4 Tipos de acumuladores

o 4.1 Baterías de plomo-ácido o 4.2 Pila alcalina o 4.3 Baterías de níquel-hierro (Ni-Fe) o 4.4 Baterías alcalinas de manganeso o 4.5 Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) o 4.6 Baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) o 4.7 Baterías de iones de litio (Li-ion) o 4.8 Baterías de polímero de litio (LiPo) o 4.9 Pilas de combustible o 4.10 Condensador de alta capacidad

5 Características o 5.1 Voltaje o 5.2 Corriente o 5.3 constante de carga/descarga C o 5.4 Efecto memoria

6 Parámetros de un acumulador 7 Tabla comparativa de los diferentes tipos de acumulador 8 Las baterías como contaminantes 9 Referencias 10 Véase también 11 Enlaces externos

[editar] Términos

Con el término pila, en español, se denomina a los generadores de electricidad basados en procesos químicos normalmente no reversibles, o acumuladores de energía eléctrica no recargables; mientras que batería se aplica generalmente a los dispositivos electroquímicos semi-reversibles, o acumuladores de energía eléctrica que sí se pueden recargar[cita requerida]. Tanto pila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos de la electricidad, en los que 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 aumentar así 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, y en ese sentido, el castellano tiene una cierta ventaja sobre el inglés, que para distinguirlas debe añadir "recargables", en su caso.

El término acumulador se aplica indistintamente a uno u otro tipo, así como a los condensadores eléctricos o a futuros métodos de acumulación, siendo de este modo un término neutro capaz de englobar y describir a todos ellos.

[editar] Principios de funcionamiento

El principio de funcionamiento de un acumulador está basado esencialmente en un proceso reversible llamado reducción-oxidación (también conocida como redox), un proceso en el cual uno de los componentes se oxida (pierde electrones) y el otro se reduce (gana electrones); es decir, un proceso cuyos componentes no resulten consumidos ni se pierdan, sino que meramente cambian su estado de oxidación y, que a su vez pueden retornar a su estado original en las circunstancias adecuadas. Estas circunstancias son, en el caso de los acumuladores, el cierre del circuito externo, durante el proceso de descarga, y la aplicación de una corriente, igualmente externa, durante la carga.

Resulta que procesos de este tipo son bastante comunes, por extraño que parezca, en las relaciones entre los elementos químicos y la electricidad durante el proceso denominado electrólisis, y en los generadores voltaicos o pilas. Los investigadores del siglo XIX dedicaron numerosos esfuerzos a observar y a esclarecer este fenómeno, que recibió el nombre de polarización.

Un acumulador es, así, un dispositivo en el que la polarización se lleva a sus límites alcanzables, y consta, en general, de dos electrodos, del mismo o de distinto material, sumergidos en un electrolito.

[editar] Historia

Artículo principal: Historia de la pila.

Alessandro Volta comunica su invento de la pila a la Royal London Society, el 20 de marzo de 1800.

Johann Wilhelm Ritter construyó su acumulador eléctrico en 1803. Como muchos otros que le siguieron, era un prototipo teórico y experimental, sin posible aplicación práctica.

John Frederic Daniell inventa en 1836 la pila Daniell, a partir de la pila de Volta para evitar la acumulación de hidrógeno.

William Robert Grove inventa en 1844 la pila Grove, como una versión más potente de la pila Daniell. Fue muy empleada en las redes telegráficas de Estados Unidos hasta 1860.

En 1860, Gaston Planté construyó el primer modelo de batería de plomo-ácido con pretensiones de ser un dispositivo utilizable, lo que no era más que muy relativamente, por lo que no tuvo éxito. A finales del siglo XIX, sin embargo, la electricidad se iba convirtiendo rápidamente en artículo cotidiano, y cuando Planté volvió a explicar públicamente las características de su acumulador, en 1879, tuvo una acogida mucho mejor, de modo que comenzó a fabricarse y ser utilizado casi inmediatamente, iniciándose un intenso y continuado proceso de desarrollo para perfeccionarlo y evitar sus deficiencias, proceso que dura hasta nuestros días.

Batería de ácido plomo. 12V 7.0Ah

En 1887, Carl Gassner patentó la denominada "pila seca", ya que no tiene un electrólito líquido libre, sino una pasta de yeso de París. Paralelamente, en 1887 Federico Guillermo Luis Hellesen desarrolló su propio diseño de pila seca. Se ha afirmado que el diseño de Hellesen precedió al de Gassner. La primera pila fabricada industrialmente para el público en general surgió del modelo de Gassner, sustituyendo el yeso de París por cartón en espiral y con los electrodos de cinc y carbono.

En 1899, el científico sueco Waldemar Jungner, inventó el acumulador de níquel-cadmio (Ni-Cd), una batería recargable que tenía electrodos de níquel y cadmio en una disolución de hidróxido de potasio (potasa cáustica, KOH). Se comercializó en Suecia en 1910 y llegó a Estados Unidos en 1946. El propio Jungner experimentó para sustituir el cadmio por hierro en diferentes proporciones, trabajo que fue recogido posteriormente por Thomas Alva Edison

Thomas Alva Edison , basándose en el trabajo de Jungner, patentó en 1903 otro tipo de acumulador con electrodos de hierro y níquel, cuyo electrolito es el hidróxido de potasio (KOH). Empezaron a comercializarse en 1908 y aún se producen tanto los modelos originales como modelos evolucionados de otros fabricantes.

En 1955, el ingeniero Lewis Urry, intentando encontrar una manera de aumentar la vida útil de las pilas de cinc-carbono, modificó los electrodos de las alcalinas, más caras. La batería de Urry se componía de un cátodo de dióxido de manganeso y un ánodo de cinc en polvo con un electrolito alcalino. Estas pilas salieron al mercado en 1959.

La experimentación con baterías de litio comenzó en 1912 con G. N. Lewis, pero hasta la década de 1970 no se comercializaron las primeras baterías de litio. Se emplean actualmente diversas pilas con litio en el ánodo y diferentes sustancias en el cátodo (sulfuro de hierro, dióxido de manganeso, dióxido de azufre, cloruro de tionilo, monofluoruro de carbono).

Pese a desarrollarse la tecnología de níquel-hidrógeno en los años 1970, para satélites de comunicaciones comerciales, las primeras baterías de níquel metal hidruro (NiMH) no aparecieron en el mercado hasta 1989 en el mercado general para usos corrientes.

En la década de 1980, el químico estadounidense John B. Goodenough dirigió un equipo de investigación de Sony que produciría finalmente la batería de iones de litio, recargable y más estable de la batería de litio puro. En 1996, se lanzó al mercado la batería de polímero de ion de litio, en la que su electrólito se aloja en un polímero sólido compuesto, y los electrodos y los separadores se laminan entre sí, lo que permite envolturas flexibles.

[editar] Tipos de acumuladores

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:

[editar] Baterías de plomo-ácido

Batería de ebonita con terminales expuestos.

Está constituida por dos electrodos de plomo, de manera que, cuando el aparato está descargado, se encuentra en forma de sulfato de plomo (II) (PbSO4) incrustado en una matriz de plomo metálico (Pb); el electrólito es una disolución de ácido sulfúrico. Este tipo de acumulador se sigue usando aún en muchas aplicaciones, entre ellas en los automóviles. Su funcionamiento es el siguiente:

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–

En la descarga baja la concentración del ácido sulfúrico, porque se crea sulfato de plomo (II) y aumenta la cantidad de agua liberada en la reacción. Como el ácido sulfúrico concentrado tiene una densidad superior a la del ácido sulfúrico diluido, la densidad del ácido puede servir de indicador para el estado de carga del dispositivo.

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 costo. Fácil fabricación.

Desventajas:

No admiten sobrecargas ni descargas profundas, viendo seriamente disminuida su vida útil.

Altamente contaminantes. Baja densidad de energía: 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.

Voltaje proporcionado: 2 V Densidad de energía: 30 Wh/kg

[editar] Pila alcalina

En 1866, Georges Leclanché inventa en Francia la pila Leclanché, precursora de la pila seca (cinc-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 cinc 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:

1. El electrólito es básico (alcalino), porque contiene KOH.2. La superficie interior del recipiente de Zn es áspera; esto proporciona un área de contacto

mayor.

Las pilas alcalinas tienen una vida media mayor que las de las pilas secas comunes y resisten mejor el uso constante.

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)

El ánodo está compuesto de una pasta de cinc amalgamado con mercurio (total 1%), carbono o grafito.

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.

[editar] Baterías de níquel-hierro (Ni-Fe)

Thomas A. Edison con su batería de níquel-hierro

También denominada de ferroníquel. Fue descubierta por Waldemar Jungner en 1899, posteriormente desarrollada por Thomas Alva Edison y patentada en 1903. En el diseño original de Edison el cátodo estaba compuesto por hileras de finos tubos formados por laminas enrolladas de acero niquelado, estos tubos están rellenos de hidróxido de níquel u oxi-hidróxido de níquel (NiOOH). El ánodo se componía de cajas perforadas delgadas de acero niquelado que contienen polvo de óxido ferroso (FeO). El electrólito es alcalino, una disolución de un 20% de potasa cáustica (KOH) en agua destilada. Los electrodos no se disuelven en el electrolito, las reacciones de carga/descarga son completamente reversibles y la formación de cristales de hierro preserva los electrodos por lo cual no se produce efecto memoria lo que confiere a esta batería gran duración.[1] Las reacciones de carga y descarga son las siguientes:

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–

(Descarga se lee de izquierda a derecha y carga de derecha a izquierda.)[2]

Ventajas:

Bajo costo. 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 más de 100 años de esperanza de vida en los electrodos y 1000 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

Desventajas:

Solo posee una eficiencia del 65%.[cita requerida]

Características:

Voltaje proporcionado: 1,2 ~ 1,4 V Densidad de energía: 40 Wh/Kg Energía/volumen: 30 Wh/l Potencia/peso: 100 W/kg

[editar] Baterías alcalinas de manganeso

Con un contenido de mercurio que ronda el 0,1% de su peso total, es una versión mejorada de la pila alcalina, en la que se ha sustituido el conductor iónico cloruro de amonio por hidróxido de potasio (de ahí su nombre de alcalina). El recipiente de la pila es de acero, y la disposición del cinc y del óxido de manganeso (IV) (o dióxido de manganeso) es la contraria, situándose el cinc, ahora en polvo, en el centro. La cantidad de mercurio empleada para regularizar la descarga es mayor. Esto le confiere mayor duración, más constancia en el tiempo y mejor rendimiento. Por el contrario, su precio es más elevado. También suministra una fuerza electromotriz de 1,5 V. Se utiliza en aparatos de mayor consumo como: grabadoras portátiles, juguetes con motor, flashes electrónicos.

El ánodo es de cinc 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 electrolito 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 electrolito, 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 cinc 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 cinc, de modo que el cinc 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 cinc 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

Cinc 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%

Contiene un compuesto alcalino, llamado Hidróxido de Potasio. Su duración es seis veces mayor que la de la pila de cinc-carbono. Está compuesta por dióxido de manganeso, MnO2, hidróxido de potasio (KOH), pasta de cinc (Zn), amalgamada con mercurio (Hg, en total 1%), carbón o grafito (C). Según la Directiva Europea del 18 de marzo de 1991, este tipo de pilas no pueden superar la cantidad de 0,025% de mercurio.

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 cinc-carbono, puede contaminar 3.000 litros de agua. Cinc, manganeso (Mn), bismuto (Bi), cobre (Cu) y plata (Ag): Son sustancias tóxicas, que

producen diversas alteraciones en la salud humana. El cinc, 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.

[editar] Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd)

Utilizan un cátodo de hidróxido de níquel y un ánodo de un compuesto de cadmio. El electrolito es de hidróxido de potasio. Esta configuración de materiales permite recargar la batería una vez está agotada, para su reutilización. Sin embargo, su densidad de energía es de tan sólo 50 Wh/kg, lo que hace que tengan poca capacidad. Admiten sobrecargas, se pueden seguir cargando cuando ya no admiten más carga, aunque no la almacena. Admiten un gran rango de temperaturas de funcionamiento.

Voltaje proporcionado: 1,2 V Densidad de energía: 50 Wh/Kg Capacidad usual: 0,5 a 1,0 A (en pilas tipo AA) Efecto memoria: muy alto

Balocchi, Emilio (1996). Química General (3º edición). pp. 664.

[editar] Baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH)

Utilizan un ánodo de hidróxido de níquel y un cátodo de una aleación de hidruro metálico. Este tipo de baterías se encuentran menos afectadas por el llamado efecto memoria. No admiten bien el frío extremo, reduciendo drásticamente la potencia eficaz que puede entregar.

Voltaje proporcionado: 1,2 V Densidad de energía: 80 Wh/Kg Capacidad usual: 0,5 a 2,8 A (en pilas tipo AA) Efecto memoria: bajo

[editar] Baterías de iones de litio (Li-ion)

Las baterías de iones de litio (Li-ion) utilizan un ánodo de grafito y un cátodo de óxido de cobalto, trifilina (LiFePO4) u óxido de manganeso. Su desarrollo es más reciente, y permite llegar a altas densidades de capacidad. No admiten descargas y sufren mucho cuando estas suceden; por lo que suelen llevar acoplada circuitería adicional para conocer el estado de la batería, y evitar así tanto la carga excesiva, como la descarga completa. Apenas sufren el efecto memoria y pueden cargarse sin necesidad de estar descargadas completamente, sin reducción de su vida útil. No admiten bien los cambios de temperatura.

Voltaje proporcionado: o A Plena carga: entre 4,2 V y 4,3 V dependiendo del fabricanteo A carga nominal: entre 3,6 V y 3,7 V dependiendo del fabricanteo A baja carga: entre 2,65 V y 2,75 V dependiendo del fabricante (este valor no es un

límite, se recomienda) Densidad de energía: 115 Wh/Kg Capacidad usual: 1,5 a 2,8 A (en pilas tipo AA) Efecto memoria: muy bajo

[editar] 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.

Lithium polymer battery (11.1 volts)

Las baterías LiPo se venden generalmente de 1S a 4S lo que significa:

Li-PO 1S: una celda, 3,7 V.

Li-PO 2S: dos celdas, 7,4 V.

Li-PO 3S: tres celdas, 11,1 V.

Li-PO 4S: cuatro celdas, 14,8 V.

Cada celda tiene un voltaje nominal de 3,7 V, Voltaje máximo 4,2 y mínimo 3,0. Este último debe respetarse rigurosamente ya que la pila se daña irreparablemente a voltajes menores a 3 volts. Se suele establecer la siguiente nomenclatura XSYP que significa X celdas en serie, e Y en paralelo. Por ejemplo 3s2p son 2 baterías en paralelo, donde cada una tiene 3 celdas o células. Esta configuración se consigue conectando ambas baterías con un cable paralelo.

[editar] 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).

[editar] 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.

[editar] Características

[editar] Voltaje

Es el trabajo w requerido para transferir una cantidad de carga q a traves de una sección transversal de un elemento (el conductor o cable) contra la fuerza eléctrica que producen las otras cargas del conductor. La unidad de voltaje es el volt

V= voltaje W= trabajo q= carga t= tiempo

Simplificando mucho el voltaje es como la altura de una cascada de agua, mientras más alta la cascada mayor sera su habilidad para mover una Noria. Una cascada de agua de altura pequeña moverá poco la rueda, hará poco trabajo. Una cascada de gran altura moverá mucho la rueda, hará gran trabajo. Entonces si queremos hacer más trabajo necesitamos una pila de voltaje superior. Por ejemplo en autos radio controlados mientras mas voltaje tenga la batería mayor sera la velocidad con que se mueva el automóvil.

[editar] Corriente

Es la tasa de cambio neta de la carga q (medido en coulombs) transferida a través de una sección transversal de un conductor. Un colomb es una cantidad grande de electrones, por lo tanto la corriente es cuantos electrones pasan en 1 segundo(u otra unidad de tiempo) por una sección transversal.

I= corriente q= carga t= tiempo

Siguiendo la analogía anterior la corriente es como el agua de una cascada que se desplaza y que mueve la noria. En motores de corriente continua mientras mayor es la corriente más torque se puede realizar con el motor. Siendo simplista más fuerza podrá hacer dicho motor. En las pilas recargables suele especificarse una medida que tiene relación con la corriente que son los mah (miliamper hora)

Un miliamper hora es la corriente en miliamper que puede entregar la pila durante 1 hora. Entre una batería o pila de 1200 mah y otra de 2200 mah la segunda durará más tiempo porque tiene "más agua en su interior". En cualquier equipo eléctrico podemos colocar cualquier pila con cualquier mah ya que influye en la duración.

[editar] constante de carga/descarga C

C es una constante creada por los fabricantes que depende los mah especificados en la batería y que se usa para poder señalar más fácilmente a cuantos amperes se debe cargar o descargar la batería sin que ésta sufra daños. Se calcula como sigue:

C= constante de carga o descarga X= numero de la mah de la bateria

Por ejemplo una Lipo de 1200 mah C = 1200/1000 = 1.2

Luego el fabricante suele colocar NO carge la batería a más de 1C, entonces 1*1.2= 1.2 Despues cargaremos las Lipos a 1.2 A

También señala NO descargue la batería a mas de 7C, entonces 7*C = 7*1.2 = 8.4 Entonces descargamos las Lipos como máximo a 8.4 A C es la capacidad de carga o descarga de la batería.

En el mercado las pilas LiPo vienen rotuladas con 20C o similares, este número indica la máxima capacidad de descarga y se destaca en los rotulos porque para radioaficionados que compiten en carreras de auto o aviones, importa mucho cuanto tiempo se demora en descargar la batería. Así al hacer la compra de LiPos las más caras son las de mayor C, para 2 baterías iguales en número de mah. Fijemoslo en 1200 mah. La de 40C será más cara que la de 20C porque el usuario se demorará menos al descargar la de 20C.

[editar] 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.

[editar] 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 capacidad de carga 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, medida en amperios (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 culombio (C)

C = A x s = A x h/3600 => Ah = 3600 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.

J = W*s = W*h/3600 => Wh = 3600 J; J = 0,278 mWh Como W = A*V => Wh = Ah*V (La energía se obtiene multiplicando la capacidad por el voltaje).

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 240 mAh 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%

[editar] Tabla comparativa de los diferentes tipos de acumulador

TipoEnergía/

pesoTensión por

elemento (V)

Duración(número de

recargas)

Tiempo de carga

Auto-descargapor mes (% del

total)

Plomo30-40 Wh/kg

2 V 1000 8-16h 5 %

Ni-Fe30-55 Wh/kg

1,2 V + de 10.000 4-8h 10 %

Ni-Cd48-80 Wh/kg

1,25 V 500 10-14h * 30%

Ni-Mh60-120 Wh/kg

1,25 V 1000 2h-4h * 20 %

Li-ion110-160 Wh/kg

3,16 V 4000 2h-4h 25 %

Li-Po100-130 Wh/kg

3,7 V 5000 1h-1,5h 10%

* Las baterías de Níquel se pueden cargar hasta en 30 minutos, con cargas rápidas, pero disminuye su vida, y se calientan en exceso, siendo las únicas que admiten este tipo de cargas.

[editar] Las baterías como contaminantes

Como se ha visto, la mayoría de baterías contienen metales pesados y compuestos químicos, muchos de ellos perjudiciales para el medio ambiente. En la mayoría de los países no está permitido tirarlas a la basura y es obligatorio llevarlas a un centro de reciclado. También, la mayoría de los proveedores y tiendas especializadas se hacen cargo de las baterías gastadas. Es muy importante cumplir con estas medidas de precaución.

La liberación del mercurio contenido en pilas ha ocurrido a consecuencia del uso de tres tipos de pilas: las de óxido de mercurio, las de C-Zn y las alcalinas. En el primer tipo, el contenido de dicho metal es del 33%, y se usaron tanto en el modelo de botón como en otros tamaños, a partir de 1955. Teóricamente, se dejaron de producir en 1995, aunque hay fuentes de información que indican que dicho proceso continúa en Asia y se distribuyen en el mercado internacional.

Para el segundo y tercer tipo de pilas, se sabe que durante varias décadas, antes de 1990, se les agregaba mercurio (entre 0,5 a 1,2%) para optimizar su funcionamiento, siendo las alcalinas las de mayor contenido; también el carbón que contienen algunas veces está contaminado con este metal de manera natural.

En 1999, el INE de México solicitó un análisis de muestras de tres marcas diferentes de pilas del tipo AA, de consumo normal en México, de las cuales dos eran de procedencia asiática (de C-Zn) y una alcalina de procedencia europea. Los resultados fueron los siguientes: para las de procedencia asiática, los valores obtenidos fueron de 0,18 mg/kg y de 6,42 mg/kg; en cuanto a la de procedencia europea el resultado fue de 0,66 mg/kg; dichas cantidades, equivalentes a partes por millón, no rebasan los límites de 0,025% establecidos en el Protocolo sobre metales pesados adoptado en 1998 en Aarhus, Dinamarca, por los países miembros de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas (UNECE).

El muestreo anterior fue un hecho aislado y sería conveniente en un futuro seguir analizando el contenido de mercurio en el mayor número de marcas posibles. En México, otras fuentes de mercurio la constituyen la industria de cloro/sosa, que lo utiliza en su proceso; también productos como termómetros, varios tipos de interruptores y lámparas fluorescentes. Según información oficial ya no se extrae mercurio en México, aunque se dispone de datos sobre importación por un monto de 130 toneladas en los últimos tres años. El mercurio es un contaminante local y global por excelencia. La química ambiental correspondiente a este metal tóxico es muy compleja, dadas sus propiedades; se evapora a temperatura ambiente y sus átomos viajan lejos; al ser depositado en los cuerpos de agua se transforma en mercurio orgánico (metil-mercurio) por mecanismos aeróbicos o anaeróbicos; es así como se contaminan, entre otros, los pescados y mariscos. Otra forma de intoxicación por mercurio es la inhalación de los vapores emitidos por el mercurio en su

forma metálica en ambientes cerrados. El metil-mercurio puede atravesar la placenta, acumularse, y provocar daño en el cerebro y en los tejidos de los neonatos, quienes son especialmente sensibles a esta sustancia. También puede existir exposición al mercurio a través de la leche materna; en este caso, los efectos pueden provocar problemas de desarrollo, retrasos en el andar, en el habla o mentales, falta de coordinación, ceguera y convulsiones. En adultos, la exposición constante, a través de la ingesta de alimentos contaminados, pescados por lo general, puede provocar cambios de personalidad, pérdida de visión, memoria o coordinación, sordera o problemas en los riñones y pulmones. La Agencia Internacional para la Investigación sobre el Cáncer (IARC, por sus siglas en inglés) de la Organización Mundial de la Salud (OMS), considera al metil-mercurio y sus compuestos como posiblemente carcinogénico en seres humanos (Grupo 2B). El metil-mercurio, que es la forma más tóxica, se acumula en los tejidos de los peces; los especímenes de mayor tamaño y de mayor edad tienden a concentrar niveles de mercurio más altos.

Manganeso, dado que los tipos de pila más consumidos son alcalinas y C-Zn (aproximadamente el 76% del consumo total de pilas y baterías), el óxido de manganeso contenido en ellas es el contaminante que en mayor volumen se ha liberado al medio ambiente en las últimas cuatro décadas, lo que representa aproximadamente 145,917 toneladas (cuadro 10). Respecto de los efectos adversos ocasionados en la salud humana por esta sustancia, diversos estudios sugieren efectos neurológicos serios por exposición oral al manganeso.

Por ejemplo, un estudio hecho por la OMS reporta que en 1981 se notificó una intoxicación en una comunidad de Japón, debida a que cerca de un pozo de agua se enterraron aproximadamente 400 piezas de pilas a una distancia aproximada de dos metros, lo cual provocó 16 casos de envenenamiento; tres fueron fatales (incluyendo un suicidio). Los niveles de manganeso detectados en el agua de ese pozo fueron de 14 miligramos por litro, mientras que en otros dos pozos los niveles alcanzaron 8 y 11 miligramos por litro. Los sujetos de la comunidad exhibieron desórdenes de tipo psicológico y neurológico asociados a la intoxicación.

BATERIAS Y ACUMULADOIRES        Cuando se unen mediante un conductor dos cuerpos entre los cuales existe una diferencia de potencial (d.d.p) o también llamada tensión, se produce un paso de corriente de uno a otro, que provoca la disminución gradual de dicha diferencia de potencial o tensión. Al final, cuando el potencial se iguala, el paso de corriente eléctrica cesa. Para que la corriente siga circulando debe mantenerse constante la diferencia de potencial. Y esto es precisamente lo que hacen las baterias y los acumuladores eléctricos.

   ¿Quién fue el inventor de la bateria? Pues fue el señor Alessandro Volta, físico italiano, y el Voltio unidad de tensión o d.d.p.  es en honor a él.

    El fundamento de las baterias   y acumuladores   (o las pilas) es la transformación de la energía química en eléctrica, mediante reacciones de oxidación-reducción producidas en los electrodos, que generan una corriente de electrones.

   Las pilas secundarias o acumuladores son aquellas que pueden recargarse, es decir pueden reiniciar el proceso mediante el aporte de energía de una fuente exterior normal mente un generador, que hace que los compuestos químicos se transformen en los compuestos de partida, al hacer pasar corriente a través de ellos en sentido opuesto. Un acumulador es, por tanto, un aparato capaz de retener cierta cantidad de energía en su interior, suministrada externamente, para emplearla cuando la necesite.

   Una batería está formada por varios acumuladores, y puede ser ácida o calina en función’de la naturaleza del electrolito. Por ejemplo, las baterías de los coches son

ácidas, porque contienen un electrolito de ácido sulfúrico en el que se sumergen una placa de plomo metálico y otra de dióxido de plomo.

Cuando se agota el plomo o el dióxido de plomo la batería está gastada y para recargarla se hace pasar una corriente eléctrica de la placa positiva a la negativa

mediante un alternador o dinamo ( o a veces conectándola al enchufe de casa) , de manera que el sulfato de plomo se vuelve a des componer en plomo en la placa

negativa, y en la positiva en dióxido de plomo.

Pero ¿Cúal es la diferencia entre una bateria y un acumulador? Pues un Acumulador es una celda que almacena energía a través de un proceso electroquímico.

La Batería es el conjunto de estas celdas para lograr los voltajes necesarios. Por ejemplo, una batería de auto de 12V es un conjunto en serie de 6 celdas de plomo-

ácido de 2V cada una.

La pila es un término que se suele usar cuando hablamos de generadores de electricidad basados en procesos químicos normalmente no reversibles, o

acumuladores de energía eléctrica no recargables (aunque hoy en día las hay recargables); mientras que batería se aplica generalmente a los dispositivos

electroquímicos semi-reversibles, o acumuladores de energía eléctrica que sí se pueden recarga. Tanto pila como batería son términos provenientes de los primeros tiempos de la electricidad, en los que 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 aumentar así la magnitud de

los fenómenos eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente.

Aqui os dejamos el esquema de una bateria con sus partes:

Pilas y acumuladores

Enviado por admin el Mar, 25/09/2007 - 08:23.

eco_domestica

energia

autor: 

José Enguídanos

En nuestra vida cotidiana estamos rodeados de aparatos de todo tipo que utilizan las pilas como

fuente de energía: el reloj, el walkman, la radio, la linterna, los juguetes,…

Todos ellos necesitan una fuente de energía móvil, no dependiente de la proximidad a un

enchufe. Estamos hablando de las pilas.

Básicamente existen dos tipos de pilas, en función de su posibilidad de ser recargadas: las pilas

no recargables o primarias (que a lo largo de este artículo denominaremos simplemente pilas) y

las pilas recargables o secundarias (a las que llamaremos en este artículo acumuladores).

¿Qué son?

Las pilas y los acumuladores son dispositivos que transforman la energía de una reacción

química en electricidad. Los acumuladores tienen una función secundaría: utilizan la electricidad

para invertir la citada reacción química. Casi todas contienen aditivos para mejorar sus

prestaciones: gelificantes para evitar que se licuen y que el líquido estropee el aparato, o

productos para evitar la corrosión del metal que constituye el envoltorio de la pila o acumulador.

Principales tipos de pilas

Pila Leclanché o pila seca, inventada por el químico francés Georges Leclanché en la década

de 1860. Es la pila común de bastón no alcalina, suele ser de 1,5 voltios.

Pila alcalina. Es muy potente, tiene aproximadamente la capacidad de 3,5 pilas secas. Se ha

ido mejorando con el tiempo, y ahora posee mucho menor contenido de metales pesados que en

sus comienzos. Se presenta en forma de bastón.

Pilas de botón. Son las que se utilizan en aparatos de muy pequeños o de muy bajo consumo

ya que, por su tamaño, éstas tienen poca capacidad. Hay varios tipos: la pila de zinc-óxido de

mercurio, conocida normalmente como pila de mercurio, la pila de óxido de plata, que es la

más utilizada, la pila de litio, que es más grande y plana que las otras y mucho más potente y

duradera.

Principales tipos de acumuladores

Níquel-Cadmio (NiCd). Son los acumuladores estándar. Contienen entre 15% y 20% de cadmio

y proporcionan una corriente de 1,2 V (menos que las pilas). A pesar de su menor voltaje son

adecuados para reemplazar las pilas en la mayoría de los casos. Tienen un efecto memoria

importante (pierden eficacia si los recargamos sin estar completamente descargados) y tienen

una vida mucho más corta que los NiMH. Sin usarse pierden un 1% de su carga cada día.

Níquel-Metal-Hidruro (NiMh). Tienen una potencia energética entre 20 y 30 % mayor que los

de NiCd. El cadmio se ha reemplazado por hidrógeno. Su potencia y longevidad son superiores a

los de NiCd, y además no tienen efecto memoria, es decir que podemos recargarlos en cualquier

momento sin que se estropeen. Tienen el inconveniente de no soportar temperaturas superiores

a 45ºC. Necesitan un cargador especial, no sirven los de NiCd, hay cargadores mixtos que sirven

para los 2 tipos de acumuladores pero debe estar indicado expresamente.

Ion-Litio (Li Ion). Son los utilizados por los teléfonos móviles, ordenadores portátiles o cámaras

de vídeo. Ofrecen una gran capacidad en relación a su tamaño y peso. Son muy caros y se

suelen cargar sin sacar del aparato al que alimentan.

Plomo-ácido. Normalmente utilizadas en automóviles, sus elementos constitutivos son pilas

individualmente formadas por un ánodo de plomo, un cátodo de óxido de plomo y ácido sulfúrico

como medio electrolítico.

¿Qué es el efecto memoria?

Se produce en las baterías NiCd, y ocurre al recargar un acumulador que no se ha agotado

suficientemente. Si un acumulador que se ha gastado hasta el 20% de su capacidad se recarga,

su capacidad se reducirá a un 80% del valor inicial. Esto se debe a que los cristales de níquel y

cadmio se acumulan y crecen, lo que termina por romper el separador aislante y producir altos

niveles de autodescarga (la descarga que se produce automáticamente aunque no se usen). Es

recomendable el uso de cargadores con función de descarga de los acumuladores antes de

recargarlos.

Los acumuladores de NiMH y LiIon no tienen cristales por lo que no se produce el efecto

memoria, así que podemos recargarlos en cualquier momento sin que pierdan eficacia. Es el

caso de las baterías de los ordenadores portátiles y teléfonos móviles.

¿Qué pilas tienen más capacidad?

La capacidad de una pila es la cantidad de energía que ésta puede almacenar. La unidad para

medir la capacidad en las pilas suele ser el mAh o mili amperio hora. Si insertamos una pila de

2.000 mAh en un aparato cuyo consumo es de 100 mA, éste podrá funcionar durante 20 horas.

Por regla general los acumuladores de LiIon son los que tienen mayor capacidad en relación a su

tamaño, por ello se utilizan en ordenadores y teléfonos móviles, que son grandes consumidores

de energía. Desgraciadamente no existen en formatos universales, y hay que usar siempre un

modelo de acumulador específico para cada aparato.

Si hablamos del formato de pila más usado, el AA (el que encontramos en la mayoría de CDs,

casetes, radios portátiles y gran parte de juguetes, cámaras de fotos digitales…), la pila alcalina

es la que más capacidad tiene, entorno a 2.500 mAh, seguida por el acumulador de NiMH con

una capacidad alrededor de 2.000 mAh, y por último el acumulador de NiCd con 700 mAh

aproximadamente. Sin embargo, pese a la aparente (pequeña) ventaja de las pilas alcalinas

frente a los acumuladores de NiMH en cuanto a la capacidad, en aparatos que consumen mucha

energía, como las cámaras digitales, son los acumuladores de NiMH los que tienen una mayor

autonomía, que puede superar en 3 o 4 veces a la de las pilas alcalinas. Esto es debido a que las

pilas no soportan un gran flujo de energía, y se agotan con rapidez, por lo que su uso en tales

aparatos es totalmente desaconsejable. Los fabricantes de pilas han intentado paliar este

problema sacando modelos de pilas que dicen son recomendables para este tipo de aparatos. En

general no es del todo así, ya que suelen durar solo un 30% más, pero el incremento de precio

es muy grande.

Hay un segundo factor que afecta a la capacidad de las pilas y acumuladores y que nos puede

ayudar a decidirnos por uno u otro: la auto descarga, o perdida de carga cuando no se usa. Así,

los acumuladores de NiCd pierden un 10% en las 24 horas siguientes a su recarga (a

temperatura ambiente), y luego un 10% por mes. Además, en situación de temperatura elevada,

la auto descarga se duplica cada 10 ºC. El caso de los acumuladores de NiMH es algo peor, ya

que su nivel de auto descarga es de un 30% superior a los de NiCd. Los acumuladores de LiIon se

comportan mucho mejor, ya que solo pierden un 5% en las primeras 24 horas y luego 1% a 2% al

mes, a lo que hay que añadir un 3% que consume el circuito de protección.

La conclusión de lo anterior es que no hay un tipo de pila idóneo para todos los usos, aunque sí

hay un tipo de acumulador que podemos descartar: el NiCd, por su baja capacidad, su gran

efecto memoria y su composición más contaminante. Como norma general, podremos usar

ventajosamente los acumuladores de NiMH en prácticamente cualquier tipo de aparato excepto

aquellos con un bajísimo consumo de energía, como los mandos a distancia o relojes.

¿Son ecológicas las pilas?

La fabricación de pilas necesita de un aporte de energía mucho mayor del que generarán éstas

durante su utilización. Asimismo, para su producción se utiliza una gran cantidad de materias

primas escasas, caras y no renovables como la plata o el platino.

La eliminación de estas pilas por incineración o desecho produce la liberación de sus

componentes al medio ambiente, con el correspondiente daño para la salud. Entre estos

componentes se encuentran varios metales pesados, algunos de ellos reconocidos como

extremadamente tóxicos, cancerígenos, mutágenos o alergenos: cadmio, mercurio (usado como

conservante), plomo, zinc, níquel,… Desgraciadamente, la mayoría de los usuarios opta por las

pilas desechables, que solo en nuestro país suponen 2.500 toneladas anuales.

Además, estos metales son muy persistentes, una sola pila de botón puede contaminar 400 litros

de agua o un metro cúbico de tierra durante 50 años. 1 kg de pilas usadas puede contaminar

entre 10 y 20 metros cúbicos de tierra…

Se calcula que las dos terceras partes de las pilas usadas acaban en vertederos o en plantas

incineradoras, con la consecuente contaminación de las capas freáticas y la atmósfera,

respectivamente.

¿Son rentables las pilas?

Pocas cosas hay tan poco rentables como las pilas. Hacer funcionar un mismo aparato

enchufándolo a la red en lugar de hacerlo con pilas puede resultar de 100 a 100.000 veces más

rentable.

Coste de utilización

Aunque el precio de compra de unos acumuladores y de un cargador supone un gasto

importante, éste será amortizado rápidamente. Vamos a verlo con un ejemplo práctico:

Los precios que indicamos a continuación no son exactos y nos servirán sólo para establecer un

orden de magnitud.

Vamos a pensar en un reproductor de casete portátil que se usa durante 2 horas al día, lleva 2

pilas de tipo AA y consume 250 mA.

Precio de una pila alcalina: 0,70 Euros

Precio de un cargador: 25 Euros

Precio de 1 acumulador NiMH: 3 Euros

Establecemos un periodo de vida de 10 años para el cargador y de 250 cargas para los

acumuladores.

A partir de estos datos elaboramos la siguiente tabla:

Coste anual Duración de vida

Pila alcalina 63,87 Euros 8 díasAcumulador NiMH

3,70 Euros 4 años

Como vemos, los acumuladores resultan muy interesantes desde un punto de vista puramente

económico.

En realidad el cálculo resulta aun más optimista si el cargador lo utilizamos con más de un juego

de acumuladores para distintos aparatos. Otro caso todavía más favorable para los

acumuladores es el de los aparatos de alto consumo, en el que su eficacia se mantiene, pero no

así la de las pilas, que se ve reducida a la tercera o cuarta parte.

Además, desde un punto de vista ecológico no hay duda: en el caso anterior utilizaríamos 91

pilas por año o 0,4 acumuladores al año… 228 veces menos desechos. Y no sólo eso, los

acumuladores NiMH no contienen metales pesados, por lo que son menos contaminantes.

¿Las pilas son reciclables?

En la Comunidad Europea tiramos cada año 200.000 toneladas de pilas (recargables o no). Su

reciclaje depende en buena manera de la actitud del consumidor. Sólo se reciclan las que se

depositan en los contenedores especiales.

Las pilas son la fracción más contaminante de nuestros desechos domésticos. Su reciclaje

permite evitar que una serie de sustancias peligrosas pasen al medio ambiente: mercurio,

cadmio, zinc, plomo,…

Por otro lado, el reciclaje de las pilas supone un gran ahorro de materias primas: el tratamiento

de 100 toneladas de pilas permite recuperar 39 toneladas de hierro-manganeso, 20 toneladas de

zinc, 2 toneladas de escoria y 150 kg de mercurio.

Consejos

Evitar los aparatos que funcionen exclusivamente con pilas.

Evitar a toda costa las postales con música y otros artilugios innecesarios que funcionen con

pilas-botón.

Si compramos un aparato a pilas, utilicemos, si es posible, acumuladores NiMH o de Ion-Litio. No

siempre es aconsejable el uso de acumuladores: en el caso de aparatos de muy bajo consumo o

que se utilizan muy poco, los acumuladores no serían efectivos debido a su alto nivel de

autodescarga (es el caso de los mandos a distancia de televisores o vídeos).

No tirar nunca las pilas a la basura, depositémoslas siempre en contenedores apropiados.

No intentar nunca recargar una pila no recargable.

No mezclar pilas o acumuladores de distintas marcas o con diferente carga.

La mayoría de usuarios de ordenadores portátiles los utilizan casi todo el tiempo

como ordenador fijo, funcionando siempre conectados a la red eléctrica. Estos

ordenadores están equipados de un acumulador LiIon, al que no le gusta nada estar

siempre cargado al 100%. Si queremos prolongar la vida de estos acumuladores lo

mejor es… no usarlos, es decir, quitarlos del ordenador (esto se puede hacer en la

mayoría de los portátiles). Y antes de quitarlo, lo mejor será esperar que su carga sea

aproximadamente de un 40%, que es el punto óptimo para asegurar su longevidad.