Diferencia entre pilas, acumuladores y baterías (I).

¿Nos hemos preguntado alguna vez por qué se llaman pilas?

Alejandro Volta descubrió la pila o columna, a la que inicialmente llamó "órgano eléctrico artificial", estudiando los efectos del galvanismo sobre las ancas de rana.

Volta apiló discos de igual tamaño de cobre y de cinc, sólo o con estaño, alternados, que llevaban intercalados entre cada uno de ellos un paño humedecido con un ácido. Esta "pila de discos" empieza y termina con discos de diferente tipo.

Al ver la figura entendemos el por qué del nombre.

Lo cierto es que las pilas nos resultan familiares. Sabemos que las más pequeñas alimentan el mando a distancia, por ejemplo. Las del tamaño siguiente se utilizan en el aparato de radio, las siguientes en el radio casete y las más grandes en esa linterna superpotente que llevan los vigilantes. Por lo tanto conocemos y distinguimos los tamaños.

Pero debemos saber más cosas…

Como que se trata de un dispositivo que convierte la energía química en eléctrica y que ésta reacción se va extinguiendo hasta que se agota y hay que desecharlo, pero, atención, en los contenedores dispuestos para ello.

Hay varias calidades de pilas, cosa que también nos resulta familiar, por ejemplo las alcalinas y las más baratas, las salinas.
Vamos a ver las siluetas de los modelos más comunes y su designación “oficial”.

Se denominan de dos formas preferentemente, según el orden en el que están en el dibujo:

PP6 ó 6F22; AAA ó LR03; AA ó LR 06; C ó LR 14; D ó LR 20; 3R12R, conocida popularmente como petaca.

Podemos hacer un pequeño resumen de las más comunes:

Secas: También llamadas "salinas" o de "zinc-carbón", contienen muy poco mercurio (0,01%), toxicidad muy baja.

Alcalinas: Tienen un contenido de mercurio del 0,5%, son tóxicas.

Recargables: Contienen cadmio. No tienen mercurio. Son tóxicas.

"Verdes": Carecen de cadmio y mercurio, aunque se desconoce parte de sus componentes. Toxicidad desconocida.

Observamos que se menciona la palabra toxicidad.

Es un tema preocupante y también conocido y ya existen, por toda la geografía, unos vistosos contenedores donde depositar las pilas gastadas, para después proceder a su almacenaje y reciclado.

Todas las que hemos mencionado se denominan pilas “primarias”.

¿Existen otras?

Si, las secundarias.

Las pilas en las que el producto químico puede ser reconstituido pasando una corriente eléctrica a través de él en dirección opuesta a la operación normal de la pila, se llaman pilas secundarias o acumuladores.

Como ejemplo tenemos las que alimentan nuestro teléfono móvil.

Llegados a este punto conviene advertir que existe cierta confusión en la designación de pilas, acumuladores y baterías.

Pila es el nombre que se da a los elementos simples que proporcionan energía a una linterna o a un receptor de radio, por ejemplo, aunque se coloquen agrupados.

Acumulador es un elemento secundario capaz de descargarse y volverse a recuperar mediante un cargador externo conectado a la red de corriente alterna.

Existen varios tipos de acumuladores, que veremos en otra intervención sobre este tema.

Finalmente, el término batería hace referencia a la asociación o conexión de varias pilas, bien primarias o secundarias, formando un conjunto capaz de crear una tensión superior, igual a la tensión que suministra un elemento multiplicado por el número de ellos, conocido como asociación en serie o un conjunto capaz de proporciona una intensidad mayor, igual a la capacidad de un elemento multiplicada por el total (asociación en paralelo) (veremos que se conoce como capacidad la intensidad que pueden proporcionar a lo largo del tiempo y se expresa en Ah).

A la batería, si de elementos acumuladores estamos hablando, se le conoce en inglés como Pack (paquete, en español).

Por lo tanto el móvil lleva una batería de acumuladores. Nuestro coche lleva una batería de acumuladores. El teléfono inalámbrico lleva otra como la de la figura.

¿Qué tipos de acumuladores conocemos?

Dependiendo de la tecnología con que estén construidos podemos clasificarlos como:

Níquel-cadmio, popularmente Ni-Cd.

Níquel-hidruros metálicos, popularmente Ni-Mh.

Ión-litio, popularmente Ión-Li.

Litio-polímero, popularmente Li-Po.

De todos ellos hablaremos en otra ocasión…

¿Cómo iluminar una vivienda?

Utilizaremos criterios que no nos alejen de la estética ni de un aprovechamiento óptimo de los recursos que nos proporciona la gran cantidad de alternativas luminosas que disponemos en la actualidad.

Vamos a partir de la hipótesis de estar constituida por los siguientes espacios:

• Entrada

• Cocina

• Salón

• Cuarto de estar

• Dormitorio 1

• Dormitorio 2

• Dormitorio 3

• Cuarto de baño 1

• Cuarto de baño 2

Consideraciones generales.

La dirección de la iluminación ideal es la similar a la luz del sol, es decir la cenital.

En el caso de interiores sería la que proviene de techo pero dos circunstancias complican la situación, una que posiblemente no tenemos gran altura y otra que no se dispone de grandes superficies.

Analizando la cuestión se pudo verificar que la luz indirecta, entendiéndose por tal la que proviene de la reflexión de la luz sobre el techo o las paredes puede ser la ideal en una vivienda.

Además el defecto principal que se atribuye a este modo de iluminar, y es la falta de modulación de las sobras, se puede atenuar con la interacción de la luz reflejada sobre objetos próximos.

Por lo tanto aconsejamos, para una vivienda, la utilización prioritaria de esta forma de iluminar siempre que sea posible y se aproxime a los gustos personales de los ocupantes de la misma.

Entrada.

Significa la parte de la vivienda que primero se muestra al visitante y por ello debe producir una impresión agradable.

Sea una visita de compromiso, de la familia, de amigos o simplemente la llegada del cartero, será necesario disponer de un buen nivel de iluminación en esta zona de la casa para que el que llegue pueda ser atendido en función de la misión de la que sea portador, por ejemplo recepcionar un telegrama.

Normalmente el techo será de escayola y a una altura similar a la existente en la cocina, que suele estar situada en su proximidad.

Para este espacio sugerimos una batería de apliques halógenos orientables, cuadrados o redondos, color oro viejo (aquí primará el tipo de decoración) y en cantidad suficiente para conseguir un nivel alto de iluminación y en disposición próxima a las paredes, iluminando los cuadros que suelen colocarse.

Nota: No debe preocuparnos si, por ejemplo, llegamos a instalar 500 ó más vatios ya que el periodo de encendido será normalmente breve.

Otra disposición de los puntos de luz puede ser la instalación de apliques en las paredes, como complemento de lo indicado anteriormente.

Aspectos que deben ser tenidos en cuenta:

Las lámparas halógenas suelen conectarse a muy baja tensión, normalmente 12 voltios y para lograrlos necesitamos el auxilio de un transformador, existiendo en el mercado dos modelos de estos aparatos, electromagnético, que tiene un peso importante y no estabiliza la tensión y otro electrónico, más ligero, que sí estabiliza la tensión y que puede ser a la vez regulador de luz. Este último deberá ser de una marca reconocida y siempre es más caro que el descrito anteriormente.

También existe la posibilidad de colocar las lámparas dicroicas a la tensión de red pero resultan más caras que las otras.

Cocina.

Para este espacio hay que analizar las tareas que se van a realizar. Cocinar, además de ser un arte es una necesidad y requiere bastante atención siendo por ello preciso disponer de una buena luz y bien direccionada. Habitualmente las tareas culinarias se llevan a cabo en la encimera que acompaña el perímetro de la estancia y gracias a los muebles empotrados podemos permitirnos esconder una serie de fuentes de luz lineales, dispuestas con difusor protector y además con interruptor. Existen también modelos que incorporan una base de enchufe. Con este tipo de instalación tenemos resuelta la iluminación puntual o localizada quedando por resolver la iluminación general. Para lograrla podemos recurrir a la iluminación fluorescente por varios motivos. Primero porque tiene una elevada eficiencia energética y podemos dejarla, toda o parte, encendida mucho tiempo sin excesivo gasto. Y porque existen dos formas de hacerlo, según la superficie del techo, empotrando una luminaria o varias de 600x600 mm o colocando encastrables de 230 mm de diámetro. En cualquiera de los dos supuestos hemos de utilizar luminarias medianamente protegidas contra los vapores grasos.

Salón.

Siguiendo el criterio señalado al principio sobre la luz indirecta se nos ofrecen las siguientes alternativas:

- El salón es grande y además se desea colgar una lámpara de cristal de roca tipo araña que ha permanecido en nuestra familia generación tras generación.

En este caso podemos situar la lámpara encima de la mesa comedor y luego iluminar los espacios que resten con lámparas de mesa, o de pie.

- El salón es grande y no sabemos como iluminarlo.

Podemos recurrir a la iluminación general con aros halógenos y luego resaltar ambientes. Para lectura, conversación, etc.

- El salón es pequeño.

Solución intermedia entre los dos supuestos.

Pasillo.

Como continuación de la entrada se colocará los mismos aros empotrados que en aquella.

Dormitorios.

Dos opciones:

Podemos empotrar en el techo aros halógenos de otro modelo distinto del elegido para la entrada y el pasillo y complementar el conjunto con lámparas en la/las mesitas de noche y si se desea alguna lámpara de pie.

O colocar, si es posible, apliques en las paredes que junto con las lámparas de las mesitas y alguna de pie completarán el conjunto.

En ambos casos el encendido de cada grupo será independiente.

Cuarto de estar.

Podemos crear varios ambientes:

El primero basado en apliques de techo halógenos.

El segundo formado por lámpara de pie o si es posible aplique en la pared, para ver la televisión, teniendo muy presente que no deberá percibirse en la pantalla ningún reflejo.

Finalmente, en la zona de lectura se situarán luces para este cometido. Para ello podemos recurrir a luces indirectas con brazo para la lectura.

Cuartos de baño.

Hay que destacar dos aspectos:

Iluminación general basada en aros de halógenos en el techo o de lámparas reflectoras tipo R-39 o R-50

Iluminación del espejo o zona adyacente en base a la propia iluminación del mismo o bien al auxilio de halógenas en su vertical o linestras (lámparas incandescentes lineales) en los laterales.

Regulación de los puntos de luz.

Con la excepción de las fuentes fluorescentes, que tienen cierta complicación y que además no suele ser necesario, todas las demás pueden ser reguladas con dispositivos externos y fácilmente integrables a posteriori si es que se decide por ellos.

Carta de la energía eléctrica a los más jóvenes.

Hola amigos jóvenes:

Sin duda habéis oído hablar de mí y conocéis alguna de mis singularidades. 

Ha llegado el momento de que sepáis más cosas.

Se me conoce con el nombre de energía eléctrica.

Existo desde la formación del mundo o tal vez un poco antes.

La gente siempre me ha rehuido, asustada, cuando, en las tormentas, salto de una nube a la tierra o de una nube a otra nube, rugiendo. En esos momentos, me lo paso muy bien aunque reconozco que no estoy para relacionarme con nadie.

Sin embargo, tuve un amigo griego, llamado Tales de Mileto que me descubrió un buen día de una forma más placentera, más estática.

Simplemente frotando un fragmento de vidrio (entonces no había plásticos) con un trozo de lana, averiguando mi lado positivo. Hizo lo mismo con ámbar y descubrió mi lado negativo.

Realmente tengo los dos signos, los dos sentidos, los dos aspectos.

Juego con la atracción y la repulsión.

Ha sido más recientemente, en 1808, año en que se montó la primera pila eléctrica, cuando he empezado a ser comprendida, estudiada, analizada y utilizada.

Hoy sirvo a la humanidad, demostrando con ello que soy muy servicial pero hay aspectos de mi carácter “especial” que deseo comentaros porque os puede afectar de forma muy directa.

Aunque podáis tutearme tened presente que...

¡Soy muy estricta y siempre hay que utilizarme con mucho respeto!

¿Por qué os cuento esto?

Veréis, no sé si os habéis dado cuenta, pero sin mí el mundo no funciona.

¡No es por darme importancia, todo lo contrario, pero es una gran verdad!

¡Pensadlo un momento!

¿Os pongo un ejemplo?

Mañana, antes de levantaros, yo me ausento de vuestra casa y de la ciudad... ¡veréis la cantidad de cosas raras que empiezan a ocurrir! :

Por lo pronto el despertador no os despierta, aunque la fuerza de la costumbre es la causante de que abráis los ojos al presentir que es más tarde que lo habitual de otros días, ¡10 minutos más tarde!. Salís disparados de la cama, entráis en el baño y... ¡No tenéis luz!

¡Tampoco agua, porque la bomba que lo impulsa no puede funcionar!

Avisáis a los padres, mal o bien salís del trance y como una flecha bajáis por la escalera, porque el ascensor no funciona. Corriendo llegáis al colegio y allí descubrís que tampoco estoy.

¡No estoy para nadie!

Pero como soy muy cumplidora aparezco al poco rato.

¡Qué alivio!

Sin embargo, os quedáis un poco preocupados pensando, por ejemplo, lo que seria de vuestro helado preferido, almacenado en el congelador, si yo faltase mucho tiempo...

Y cosas parecidas...

¡Tranquilos!

No es fácil, ni habitual, que yo me ausente mucho tiempo.

Ya sabéis que puede ocurrir por una avería donde me regenero (central eléctrica) o por donde viajo hasta vuestra casa (tendido eléctrico).

Un aspecto muy importante del que quería hablaros y preveniros es sobre lo que podía ocurrir, cuando, por desconocimiento, sois vosotros los que provocáis mi ausencia o mi falta de control.

Soy portadora de mucha fuerza y si no se me utiliza respetando unas reglas, me descontrolo y no deseándolo, puedo hacer mucho daño a las personas, como quemaduras, paradas cardiacas, y a los bienes, destrozos e incendios.

Por eso os voy a comentar lo más elemental referido a mí y luego si estáis interesados, podéis seguir estudiando otras particularidades mías. A lo mejor me dejan comunicarme con vosotros en más ocasiones.

Lo que tenéis que tener siempre presente:

• Soy vuestra amiga y estoy a vuestro servicio.

• No me llevo muy bien con el agua por lo que conviene que nunca nos juntéis.

• Me desplazo por cables de cobre protegidos con plástico o goma, no permitáis nunca que el cobre aparezca por rotura del plástico.

• Si lo veis de esta forma, avisad a alguien que pueda arreglarlo.

• Necesito para poder discurrir por los circuitos una serie de elementos de protección para vosotros, por si me descontrolo, son los conocidos como fusibles, interruptores, etc.

• Si tenéis hermanos muy pequeños, conviene que todos los enchufes de la casa estén protegidos, para evitar que los orificios no sean objeto de su curiosidad y traten de llegar a ellos con algo fino y metálico.

• Si los circuitos por donde deseáis que circule están en malas condiciones puedo llegar a calentarlos en exceso y eso se notará, porque el olor a plástico quemado es muy característico. Antes de que pase algo serio debéis avisar de lo que está ocurriendo.

• Deseo comentaros también que en la entrada de vuestra casa está lo que se conoce como cuadro de maniobra y protección. Allí se alojan, y conviene que lo recordéis siempre, el interruptor diferencial, que protege a las personas contra fugas de corriente, el interruptor magnetotémico que protege a los receptores de sobre intensidades y cortocircuitos y unos interruptores magnetotémicos que protegen específicamente una serie de circuitos.

Como no deseo cansaros, ya hablaremos con más detalle de todo esto en otra ocasión...

La energía reactiva y el factor de potencia

Aunque se trata fenómenos que afectan sólo a la industria y muy poco al sector domestico conviene hacer referencia a los mismos, ya que alguno de nuestros lectores puede estar interesado en conocerlos.

Es bastante complicado explicar, en lenguaje coloquial, los dos conceptos.

Sin embargo, empleando analogías que nos resulten familiares, sí que podremos.

Para empezar hemos de recordar que existen dos tipos de corriente eléctrica:

Una, las de las pilas y baterías, conocida como CC (corriente continua).

Y otra, la de nuestra red eléctrica, denominada CA (corriente alterna).

Ambas tienen su historia, que vamos a comentar de pasada y que nos servirá para fijar ideas.

 

¿Alguien se ha preguntado alguna vez por qué no tenemos corriente continua en nuestras casas?

 

Eso es lo que quería el Sr. Edison, el inventor de la bombilla pero no era factible porque transportar desde la lejana central eléctrica grandes cantidades de electricidad llevaba consigo unas pérdidas muy serias.

 

Sin embargo él persistía en esa idea.

 

Fue un empleado suyo, Nikola Tesla, quién desarrolló la corriente alterna que sí se podía transportar a grandes distancias con unas pérdidas más reducidas gracias a los transformadores, que también realizó a escala industrial.

 

“Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica dependen de la intensidad, podemos, mediante un transformador, elevar el voltaje hasta valores muy altos (alta tensión).

Gracias al mismo la energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas. Una vez en el punto de utilización o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido (con otro transformador) para su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura.”

 

Es sabida la gran rivalidad existente entre ellos, conocida como “la guerra de las corrientes”.

 

“Edison sostenía, para desprestigiarla, que la corriente alterna sólo servía para ser utilizada en la silla eléctrica y para demostrarlo se dedicaba a electrocutar públicamente perros y caballos y con ello poner en entredicho la idea defendida por Tesla.”

 

Edison era autodidacta sin estudios académicos y entender los fenómenos que se originan en circuitos de corriente continua le resultaba fácil, pero no así los de corriente alterna.

 

Sin embargo, Tesla era ingeniero y por ello tenia mayor preparación.

 

En aquella época el circuito de corriente continua estaba formado por la fuente de energía (normalmente una dinamo), una bombilla, una estufa o una plancha más los conductores, interruptores y algún fusible.

 

O sea, los receptores sólo eran resistencias.

 

En corriente alterna pueden existir además otros receptores y esto es muy importante porque ya vamos al meollo del asunto.

 

Esos receptores son las bobinas o solenoides, y los condensadores.

 

Para resumir diremos que salvo el calentador, la plancha, la cafetera, la tostadora, las estufas y las bombillas, el resto de los receptores de una vivienda llevan bobinas (tal es el caso de los motores) y condensadores, o ambos.

 

Pues bien, la existencia de bobinas y condensadores genera una serie de fenómenos que para estudiarlos es necesario tener una base matemática de cierto nivel.

 

Pero, como decíamos al principio, buscaremos formas de explicarlos.

 

Por ejemplo sabemos que si vamos en coche y pretendemos subir una pendiente, perderemos velocidad y posiblemente haya que reducir la marcha para conseguir la potencia necesaria, no sólo para que avance el coche, también para que ascienda. Así resolveremos el problema y seguiremos el viaje.

 

 

Observemos que el trayecto recorrido en esa pendiente es mayor que si se hubiera tratado de una recta.

 

 

Resultado: habremos perdido el ritmo del viaje y gastado más carburante.

¿Qué otra solución tenemos?

Ninguna, a no ser que elijamos otro itinerario u otro destino.

 

Lo cierto es que la carretera tiene esas gracias, inherentes al terreno.

 

También existen “contratiempos” en receptores que tienen motores o transformadores, bobinas en ambos caso.

 

Una bobina conectada en un circuito de corriente alterna presenta un comportamiento curioso y es que no admite de entrada que pase por ella intensidad y se resiste, cosa que no ocurre en corriente continua. Por este motivo la intesidad no está en fase con la tensión, está desfasada.

 

De ahí nace el desfase y en alterna hemos de considerar tres potencias, una llamada activa, otra reactiva y otra aparente.

Las tres coexisten pero realmente la que produce trabajo es la activa.

La reactiva es necesaria para crear los campos magnéticos necesarios para que gire un motor o para crear la tensión secundaria en un transformador.

 

 

¡No podemos prescindir de ella!

 

 

Pero provoca, por decirlo de alguna forma, que haya pérdidas que obligan a sobredimensionar las líneas.

 

La fórmula de la potencia que conociamos como P=V x I, en corriente continua, se ve convertida en:

 

P = V x I x cosφ

 

El cosφ es el factor de potencia, es una relación entre la potencia activa y potencia reactiva. Indica la eficiencia con la que la energía se está utilizando.

 

Puede alcanzar un valor entre 0,25 y 0,99.

 

Un alto factor de potencia, indica una alta eficiencia y por el contrario, un bajo factor de potencia, baja eficiencia.

 

Un bajo factor de potencia, indica que no se está utilizando plenamente la energía, y la solución es compensar la instalación.

 

 

Compensar: poner condensadores en la instalación.

 

 

Así como en la carretera no podemos hacer nada, en la industria se soluciona el tema colocando condensadores porque estos actúan de forma contraria a las bobinas y anulan su efecto.

 

Vamos a explicarlo recurriendo a un circuito ya visto, el de encendido de un tubo fluorescente.

Como sabemos en el circuito existe una reactancia que es una bobina.

Gracias al condensador, puesto en paralelo en los bornes de entrada y que se representa como se aprecia en la figura, conseguimos eliminar el resultado de la bobina pero de tal forma que ésta cumpla su función, la de encender el tubo, pero sus efectos reactivos no pasen al resto de la instalación.

 

De eso se trata.

 

¿Por qué resulta perjudicial y costoso mantener un bajo factor de potencia?

 

El hecho de que exista un bajo factor de potencia en la industria produce los siguientes inconvenientes:

 

Al titular del contrato:

• Aumento de la intensidad de corriente.

• Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión.

• Incrementos de potencia de las máquinas, transformadores, reducción de su vida útil y reducción de la capacidad de conducción de los cables.

La temperatura de los conductores aumenta y con ello disminuye la vida de su aislamiento.

 

 Aumento en la factura por consumo de energía reactiva.

 

 

A la empresa distribuidora de energía:

 

• Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su potencia en KVA debe ser mayor, para poder entregar esa energía reactiva adicional.

 

• Mayor dimensionamiento en las líneas de transmisión y distribución así como en los transformadores para el transporte y transformación de esta energía reactiva.

 

• Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo que puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.