Pilas y baterías. Efecto químico
Como puedes ver en otras entradas, las electricidad produce un efecto químico que detallaremos a continuación.
Electrolisis
La electrolisis es el fenómeno físico que separa los elementos de un compuesto para depositarlos en otro por medio de la electricidad.
Si hacemos pasar corriente por un electrolito, podemos ver que el ánodo disminuye su masa y el cátodo aumenta, gracias a la electrolisis.
Las aplicaciones de aplicar electricidad entre un ánodo y un cátodo en un entorno con electrolito se suelen utilizar para realizar recubrimientos metálicos de un material. Normalmente se disuelve en el electrolito y en el ánodo el material con el que se quiere recubrir, y utilizando la electrolisis, se recubre el cátodo de este material.
Hemos visto el proceso de aplicar electricidad a dos elementos, pero también podemos utilizar esos dos elementos en un ambiente electrolítico para generar una diferencia de potencial.
Pilas eléctricas
Las pilas eléctricas funcionan gracias a una reacción química de reducción-oxidación, en la cual dos electrodos (de diferente material) se introducen en un electrolito. El electrolito reacciona con el metal de los electrodos y los disuelve, pasando a la disolución como iones metálicos. Los iones metálicos, por naturaleza, tienen una carga positiva, por lo que el metal restante en el electrodo queda cargado negativamente, es decir, con un exceso de electrones.
Al ser dos metales diferentes, el cátodo reacciona con el electrolito con más velocidad que el ánodo, por lo que da lugar a una carga más negativa. Como hemos visto, si un material tiene una carga más negativa que el otro, se produce una diferencia de potencial entre ellos, y conseguimos un voltaje para alimentar a un receptor.
Propiedades de las pilas
Las propiedades fundamentales por las que identificamos las pilas son:
Diferencia de potencial o voltaje: depende fundamentalmente de los electrodos utilizados y el electrolito.
Capacidad: La capacidad de la pila es la cantidad total de electricidad que puede aportar una pila hasta agotarse. Se mide en amperios-hora o miliamperios-hora.
Resistencia interna: depende de la forma de construcción de la pila, el electrodo, el electrolito y la temperatura. No suele superar el ohmio.
Tasa de descarga: la tasa de descarga, medida con un número C, indica la cantidad máxima de amperios que puede aportar según su capacidad. Así una pila 1C de 1aH es capaz de aportar un máximo de 1 amperio, mientras que una pila 2C de 1aH es capaz de aportar 2 Amperios (durante 1/2 hora). La tasa de descarga también puede venir reflejada como los máximos amperios que puede entregar una pila (bien en continuo, o bien con picos de corriente sin que se destruya).
Tasa de carga: En las baterías, que como hemos visto se pueden volver a cargar, existe de igual manera la tasa de carga. Tiene el mismo objetivo que la tasa de descarga, pero a la hora de cargar las baterías.
De la misma manera que los receptores, las pilas/baterías también podemos conectarlas en serie o en paralelo.
Conexión de pilas en serie
Cuando se conectan las pilas en serie, aumentamos la tensión de salida en función de cuántas pilas conectemos.
La tensión final del grupo de pilas es la suma de las tensiones de cada pila individual. La tensión del receptor es: E1+E2+E3
De la misma manera, la resistencia del conjunto es la suma de la resistencia de cada pila individual. La resistencia total del grupo es: R1+R2+R3
La corriente que circula por cada pila individual es la misma.
Conexión de pilas en paralelo
Cuando conectamos las pilas en paralelo, aumentamos la corriente que se aplica al receptor, manteniendo constante la tensión.
Es importante para la conexión de las pilas en serie que:
- Todos las pilas tengan la misma tensión, si no es así, las pilas con más tensión cargarán las pilas con menos tensión y tendremos resultados contraproducentes.
- Es recomendable que tengan la misma resistencia interna, para que cada una aporte la misma intensidad a la hora de la descarga.
Las características de un grupo de pilas conectas en paralelo son:La tensión que se aplica a la salida, es la tensión de una única pila
La intensidad que es capaz de proporcionar el grupo, es la suma algebraica de las intensidades de cada pila.
La resistencia del conjunto, se calcula según hemos visto en entradas anteriores.
