Con el paso del tiempo, las pilas se han convertido en uno de los productos más necesarios para el ser humano. Y es que cada día son más los equipos electrónicos que utilizamos en nuestro día a día, equipos que generalmente necesitan de pilas para poder funcionar.
Actualmente las pilas son utilizadas para casi todos los dispositivos y equipos que utilizamos en la vida cotidiana: Cámaras fotográficas, juguetes, controles remotos, dispositivos de audio, linternas y muchos más.
Hablando en términos generales, las pilas se dividen en dos grandes grupos: las primarias, que son las pilas que se agotan con el uso y no es posible volver a utilizarlas de ninguna manera. Por otro lado está el grupo de las secundarias, que una vez han agotado la totalidad de su energía, pueden recargarse para volver a utilizarlas.
Ahora que hemos entrado un poco en contexto, pasemos a un estudio completo de las pilas de acuerdo a su composición. Son muchos los tipos que tenemos para presentarte, evalúa el funcionamiento de cada uno y descubre cuál es el modelo más conveniente de acuerdo a tus necesidades. ¿Te parece? ¡A por ello!
Tipos de pila y su voltaje
Pila de carbono-zinc
Es el tipo de pila al que también se le conoce como pilas salinas. Puesto que fueron uno de los primeros tipos en ser fabricados, están prácticamente descontinuadas, ya que de acuerdo a la tecnología de funcionamiento con la que trabajan, han dejado de ser utilizadas para emplear otros tipos de pilas más actualizadas.
Esta pila está conformada por una lata de zinc que da forma a sus electrodos y una reducida vara de grafito. Estos dos componentes son los que constituyen el ánodo y el cátodo del dispositivo.
El voltaje total que aporta es de 1.5 V.
¿Cómo se genera la energía? A través de un proceso interno que se lleva a cabo en el primer electrodo (ánodo), se da paso a la generación de electrones como producto de la oxidación del zinc metálico. Estos electrones que han sido liberados, transitan por el circuito externo de la pila para generar energía eléctrica y alimentar de esta manera el dispositivo.
¿Cómo reconocer las pilas de carbono-zinc? La realidad es que son muy parecidas a las pilas alcalinas que todos conocemos. La mejor forma de identificar que se trata de una pila de carbono-zinc, es leyendo el rotulado con las especificaciones correspondientes.
Pila de níquel-cadmio
Las pilas de níquel-cadmio forman parte del grupo de las pilas secundarias y, teniendo en cuenta que generalmente vienen presentadas en un conjunto de pilas ubicadas en serie, reciben el nombre de baterías. Su utilización ha sido notablemente reducida, ya que se consideran como unas pilas de alto impacto ambiental por la incorporación del cadmio, un producto muy dañino para la salud.
Mundialmente las pilas de níquel-cadmio son conocidas por su increíble vida útil, pues al ser pilas recargables, permiten ser recargadas incluso más de dos mil veces, lo que significa no volver a comprar pilas por un largo período de tiempo. Además, tienen una gran variedad de aplicaciones gracias a su capacidad para generar grandes corrientes eléctricas.
El proceso que se lleva a cabo en el interior de la pila es básicamente el mismo que en las pilas de carbono-zinc, con la diferencia de que en este caso, el cátodo está conformado por el níquel y el ánodo por el cadmio metálico. En el cadmio se da lugar a la pérdida de electrones que posteriormente son ganados por el níquel.
¿Cómo reconocer las pilas de níquel-cadmio? Son las que usualmente podemos ver en algunos juguetes. Pueden presentarse de manera individual, pero generalmente vienen acopladas y cubiertas por un envoltorio amarillo. Las hay mucho más grandes, pero son utilizadas en coches eléctricos y otros tipos de vehículos. El voltaje individual es de 1.2 V.
Pila alcalina
Físicamente las pilas alcalinas no significan ninguna diferencia con respecto a las pilas de carbono-zinc o las de níquel-cadmio, la diferencia radica en los componentes que participan en el proceso de migración de electrones. En este caso los electrodos contienen aniones, y electrolitos con una gran concentración de hidróxido de potasio. Este último es quien aporta los aniones que van a participar el la liberación de electrones.
Además de tener un menor impacto ambiental, las pilas alcalinas son más utilizadas frente a otros tipos por su gran duración, ya que uso puede extenderse hasta 9 veces más que las pilas antes mencionadas. Es cierto que son un poco más costosas que otros tipos de pila, pero si lo piensas detenidamente, significa un mayor ahorro a largo plazo, ya que mientras debes reemplazar una pila de carbono-zinc hasta tres veces, aún tendrás la pila alcalina de una única compra.
Aunque el voltaje puede variar dependiendo del tamaño, generalmente aportan 1.5V.
Las pilas alcalinas pueden ser encontradas en diferentes tamaños y presentaciones, por lo que son las más demandadas en la actualidad. Hay que aclarar que mientras más alta sea la temperatura de los equipos que estamos utilizando, más rápido se llevan a cabo las reacciones internas y, por consiguiente, más rápido se descargan las pilas.
Pila de mercurio
Puede que el nombre no te diga mucho o no te ayude a identificar del tipo de pila que se trata, pero en realidad es un tipo de pila muy común. Se trata de la típica pila con forma de botón (ya mencionaremos los tipos más adelantes) que suele ser de color plateado. Son muy fáciles de identificar a simple vista.
Tecnológicamente tienen el mismo funcionamiento que las pilas alcalinas, con la diferencia de que el cátodo no solo incorpora grafito, sino también óxido de mercurio que, una vez se reduce, se transforma el mercurio de propiedades metálicas.
Este tipo de pilas generalmente tiene un tamaño muy pequeño y tiene una infinidad de aplicaciones, podemos nombrar algunas de ellas: relojes, calculadoras, controles de portones eléctricos, algunos controles de aire acondicionado y muchos dispositivos pequeños. Puede proporcionar un voltaje constante de 1.35 V.
Actualmente el uso de este tipo de pilas es considerado por algunos como un problema con respecto al medio ambiente debido al uso del mercurio en su composición. De acuerdo con un estudio realizado por un grupo de profesionales en la materia, una sola pila de mercurio tiene la capacidad para contaminar hasta 600 mil litros de agua, algo que puede resultar muy perjudicial para la salud.
Pilas de níquel-hidruro metálico
Es uno de los tipos de pilas más conocidos en la actualidad. Su demanda supera significativamente la demanda de las pilas de níquel cadmio, puesto que la supera ampliamente en capacidades energéticas. Con respecto a su presentación, pueden ser encontradas en formato individual, pero comúnmente vienen acopladas en serie, tal como las de níquel-cadmio. Puede proporcionar un voltaje de 1.2 V.
El proceso químico que se lleva a cabo dentro de las pilas de níquel-hidruro metálico, es exactamente el mismo que en los tipos antes mencionados, lo único que cambia es la composición del cátodo o electrodo negativo, que está formado por una combinación de tierras raras y ciertos metales de transición.
Si bien energéticamente representan una ventaja, económicamente no es de las mejores opciones.
Durante el proceso de liberación de electrones, la combinación de los metales de transición con las tierras raras absorben el hidrógeno que se ha formado para generar lo que se conoce como un hidruro metálico complejo.
Aunque popularmente este tipo de pilas representa una ventaja energética con respecto a las de níquel-cadmio, también presenta algunas desventajas que vale la pena mencionar. Aún cuando están capacitadas para producir casi el doble de energía, son considerablemente más caras y pueden descargarse con mayor facilidad, sin mencionar que no pueden recargarse las mismas veces que las pilas de níquel-cadmio.
Pila de plomo ácido
Este tipo de pilas también es una de las más utilizadas a nivel mundial. Viendo la imagen, ya habrás descubierto por qué. Su funcionamiento varía un poco con respecto al resto. En este caso, el electrodo positivo está compuesto por una placa de plomo, que a su vez está revestida con óxido de plomo. El electrodo negativo, por su parte, está revestido de plomo esponjoso. Dependiendo del tamaño, pueden generar 12 o 24 V.
¿Por qué se llaman pilas de plomo “ácido”? Sencillamente porque los electrolitos están formados por una disolución de ácido sulfúrico.
Las pilas de plomo ácido son capaces de generar grandes cantidades de energía y son extremadamente pesadas, por lo que su principal aplicación se encuentra en equipos de grandes dimensiones. Un ejemplo de los equipos que utilizan las pilas de plomo ácido son: coches y automóviles de todo tipo, paneles solares y algunos tipos de naves marítimas.
Aunque su principio de funcionamiento es el más antiguo de todos, se mantiene más vigente que nunca para el correcto funcionamiento de toda la parte eléctrica de los automóviles.
¿Qué ocurre internamente cuando la pila del coche se descarga? Un problema muy común cuando han superado su período de vida útil. Lo que ocurre es que sencillamente los electrodos se han estropeado y de cierta forma han cambiado su naturaleza. En estos casos pueden volver a su estado inicial cuando se les administra energía eléctrica, permitiendo que la corriente circule en sentido contrario para de alguna manera arreglar los electrodos.
Pilas de ion-litio
En la actualidad, este es probablemente el tipo de pila más utilizado a nivel mundial. Sí, ya lo habíamos dicho antes con respecto a las pilas alcalinas, pero piensa por un momento en la gran cantidad de personas que a diario utilizan una portátil o un teléfono inteligente. Muchas, ¿verdad? Por lo general estas pilas generan un voltaje de 3.6 V, pudiendo variar en algunos modelos.
En las baterías de ion-litio, el ánodo está fabricado con óxido de litio cobalto, mientras que el cátodo está fabricado con carbono. Cuando la pila ha alcanzado su máxima carga, los iones de litio se desplazan del electrodo positivo al electrodo negativo a través del electrolito, combinándose de esta manera con el carbono. Lo más interesante de esto es que durante la carga de la pila, ocurre totalmente lo contrario: los iones de litio son separados del carbono para unirse de nuevo al electrodo positivo (ánodo).
Por lo general las pilas de ion-litio vienen integradas al realizar la compra de un Smartphone o una portátil.
Esta migración constante de electrones es lo que en definitiva genera la energía eléctrica que alimenta nuestros smartphones y portátiles. Puesto que las baterías de ion-litio también son generadoras de altas temperaturas, la mayoría de las carcasas incluyen un agujero de ventilación que es sensible a la presión. ¿Cómo funciona este agujero? Cuando la temperatura aumenta, aumenta también la presión. El agujero tiene la función de liberar la presión extra que se ha generado dentro de la pila para evitar que llegue a su punto máximo y explote.
Tipos de pilas de botón
Ya habíamos mencionado que las pilas de botón son las utilizadas en dispositivos pequeños como relojes y algunos controles remotos de juguetes y portones eléctricos. Debido a que los equipos que utilizan este tipo de pilas no consumen una gran cantidad de energía, las pilas pueden tener una vida útil bastante larga.
Mencionamos además que las pilas de botón fabricadas en mercurio significan un impacto ambiental negativo, por lo que a continuación te presentamos otros tipos de pilas de botón que han sido creadas para tratar de dar solución a esta problemática.
1. Litio
Tienen la capacidad de generar un voltaje de hasta 3 voltios para adaptarse a los equipos de mayor demanda energética. Se caracterizan por desarrollar una vida útil bastante larga.
2. Óxido de plata
Una de las principales opciones para sustituir las pilas de mercurio. Si bien son mucho más costosas, representan un menor impacto ecológico. Por lo general son idénticas a las pilas de botón fabricadas en mercurio, aunque en ocasiones las de óxido de plata puede superarlas en tamaño.
3. Alcalinas
Algunas pilas de botón también están fabricadas con un principio de funcionamiento alcalino. Dentro de las pilas de botón alcalinas podemos encontrar varios tipos. Sin embargo, cada uno de ellos presenta el mismo voltaje: 1.5 V.
4. Células de aire zinc
Es el tipo de pilas de botón más pequeño que existe, por lo que su voltaje nunca supera los 1.4 V. Uno de los dispositivos en los que puede apreciarse la presencia de la pila de célula de aire zinc son los audífonos.
5. Cloruro de tionilo-litio tadiran
Son las que mayor voltaje ofrecen y su vida útil puede superar tranquilamente los 10 años. Es por esta razón que es utilizada principalmente en los dispositivos encargados de medir los diferentes servicios públicos como el gas o la electricidad.
Qué tipo de energía utiliza una pila
La forma más prudente de responder a esta interrogante es aclarando en primer lugar que la pila no utiliza energía, sino que la produce a través de un proceso químico que se lleva a cabo en el interior. Teniendo esto en cuenta, podemos decir que el tipo de energía generada por una pila es corriente eléctrica. ¿Cómo lo hace?
Para entender cómo se genera la corriente eléctrica es necesario entender la estructura básica de una pila, que consiste en dos electrodos metálicos que se encuentran sumergidos en un líquido o pasta llamada electrolito.
Dichos electrodos, al reaccionar con el electrolito, generan una liberación de electrones que pasan del componente negativo al componente positivo. Los electrones que han sobrado del ánodo son transferidos por un circuito externo al cátodo, y es allí donde se genera la energía eléctrica.
Tipos de pilas más comunes
Las pilas más comunes pueden ser conseguidas en cualquier tienda de artículos en general. Dependiendo del tamaño que necesitemos, las podemos conseguir en los siguientes modelos:
Doble A o AA
Tienen la típica forma cilíndrica que observamos comúnmente. Son las utilizadas por las cámaras fotográficas, controles de televisor, controles de videojuegos y muchos otros dispositivos. Por lo general tienen un voltaje de 1.5 V.
Triple A o AAA
Tienen la misma forma que las pilas AA, con la diferencia que sus dimensiones son menores. Las aplicaciones son exactamente las mismas, pero estas se utilizan en dispositivos que demandan una menor cantidad de energía.
Tipo C
Misma forma que las anteriores, pero mayor tamaño. Se les conoce coloquialmente como “pilas gordas” y son utilizadas en algunos dispositivos como linternas y algunos juguetes de gran tamaño.
Tipo D
Corresponde a la pila más grande en lo que a formato cilíndrico se refiere. Es utilizada generalmente en equipos y dispositivos similares a los de la pila tipo C.
9V
Está caracterizada por su forma rectangular y posee en la parte superior ambos polos (positivo y negativo). Se utiliza en aparatos electrónicos de grandes dimensiones.
¿La pila qué tipo de energía es?
Una pregunta que comúnmente nos hacemos cuando tratamos de entender el funcionamiento básico de una pila. La mejor manera de entender qué tipo de energía participa en el funcionamiento de la pila es comprendiendo que se trata de un dispositivo que convierte la energía química en energía eléctrica a través del desarrollo de un proceso químico transitorio.
No se debe confundir el término “pila” con “batería”, ya que la pila consiste en el dispositivo que contiene una sola celda de energía, mientras que las baterías están compuestas por dos o más celdas de energía ubicadas en serie. En ciertas regiones se les asocia a un mismo término, pero científicamente esto no es aceptado.