Extremo09

CENTRALES HIDROELECTRICAS Introducción La función de una central hidroeléctrica es utilizar la energía potencial del agua almacenada y convertirla, primero en energía mecánica y luego en eléctrica. El esquema general de una central hidroeléctrica puede ser 1. Agua embalsada 2. Presa 3. Rejas filtradoras 4. Tuberia forzada 5. Conjunto de grupos turbina-alternador 6. Turbina 7. Eje 8. Generador 9. Líneas de transporte de energía eléctrica 10. Transformadores Sistemas de Captacion de Agua Un sistema de captación de agua provoca un desnivel que origina una cierta energía potencial acumulada. El paso del agua por la turbina desarrolla en la misma un movimiento giratorio que acciona el alternador y produce la corriente eléctrica. Las ventajas de las centrales hidroeléctricas son evidentes: 1. No requieren combustible, sino que usan una forma renovable de energía, constantemente repuesta por la naturaleza de manera gratuita. 2. Es limpia, pues no contamina ni el aire ni el agua. 3. A menudo puede combinarse con otros beneficios, como riego, protección contra las inundaciones, suministro de agua, caminos, navegación y aún ornamentación del terreno y turismo. 4. Los costos de mantenimiento y explotación son bajos. 5. Las obras de ingenieria necesarias para aprovechar la energía hidraúlica tienen una duración considerable. 6. La turbina hidraúlica es una máquina sencilla, eficiente y segura, que puede ponerse en marcha y detenerse con rapidez y requiere poca vigilancia siendo sus costes de mantenimiento, por lo general, reducidos. Contra estas ventajas deben señalarse ciertas desventajas: 1. Los costos de capital por kilovatio instalado son con frecuencia muy altos. 2. El emplazamiento, determinado por características naturales, puede estar lejos del centro o centros de consumo y exigir la construcción de un sistema de transmisión de electricidad, lo que significa un aumento de la inversión y en los costos de mantenimiento y pérdida de energía. 3. La construcción lleva, por lo común, largo tiempo en comparación con la de las centrales termoeléctricas. 4. La disponibilidad de energía puede fluctuar de estación en estación y de año en año. Tipo de Centrales Hidroeléctricas Central Hidroeléctrica de Pasada Una central de pasada es aquella en que no existe una acumulación apreciable de agua "corriente arriba" de las turbinas. En una central de este tipo las turbinas deben aceptar el caudal disponible del río "como viene", con sus variaciones de estación en estación, o si ello es imposible el agua sobrante se pierde por rebosamiento. En ocasiones un embalse relativamente pequeño bastará para impedir esa pérdida por rebosamiento. El esquema de una central de este tipo puede ser el siguiente: PLANTA CORTE En la misma se aprovecha un estrechamiento del río, y la obra del edificio de la central (casa de máquinas) puede formar parte de la misma presa. El desnivel entre "aguas arriba" y "aguas abajo", es reducido, y si bien se forma un remanso de agua a causa del azud, no es demasiado grande. Este tipo de central, requiere un caudal suficientemente constante para asegurar a lo largo del año una potencia determinada. Central Hidroeléctrica con Embalse de Reserva En este tipo de proyecto se embalsa un volumen considerable de líquido "aguas arriba" de las turbinas mediante la construcción de una o más presas que forman lagos artificiales. El embalse permite graduar la cantidad de agua que pasa por las turbinas. Del volumen embalsado depende la cantidad que puede hacerse pasar por las turbinas. Con embalse de reserva puede producirse energía eléctrica durante todo el año aunque el río se seque por completo durante algunos meses , cosa que sería imposible en un proyecto de pasada. Las centrales con almacenamiento de reserva exigen por lo general una inversión de capital mayor que las de pasada, pero en la mayoría de los casos permiten usar toda la energía posible y producir kilovatios-hora más baratos. Pueden existir dos variantes de estas centrales hidroeléctricas: 1. La de casa de máquina al pie de la presa: En las figuras siguientes observamos en PLANTA y CORTE el esquema de una central de este tipo: PLANTA CORTE La casa de máquinas suele estar al pie de la presa, como ilustra el dibujo, en estos tipos de central, el desnivel obtenido es de caracter mediano. 2. Aprovechamiento por derivación del agua: En las figuras siguientes tenemos un esquema en PLANTA y CORTE de una central de este tipo: PLANTA Los desniveles en este tipo de central suelen ser mayores comparados con los que se encuentran en los tipos anteriores de centrales. Centrales Hidroeléctricas de Bombeo Esquema 1. Embalse superior 2. Presa 3. Galeria de conducción 4. Tuberia forzada 5. Central 6. Turbinas y generadores 7. Desagües 8. Líneas de transporte de energía eléctrica 9. Embalse inferior o río Las centrales de bombeo son un tipo especial de centrales hidroeléctricas que posibilitan un empleo más racional de los recursos hidraúlicos de un país. Disponen de dos embalses situados a diferente nivel. Cuando la demanda de energía eléctrica alcanza su máximo nivel a lo largo del día, las centrales de bombeo funcionan como una central convencional generando energía. Al caer el agua, almacenada en el embalse superior, hace girar el rodete de la turbina asociada a un alternador. Después el agua queda almacenada en el embalse inferior. Durante las horas del día en la que la demanda de energía es menor el agua es bombeada al embalse superior para que pueda hace rel ciclo productivo nuevamente. Para ello la central dispone de grupos de motores-bomba o, alternativamente, sus turbinas son reversibles de manera que puedan funcionar como bombas y los alternadores como motores. Principales componentes de una Central Hidroeléctrica La Presa El primer elemento que encontramos en una central hidroeléctrica es la presa o azud, que se encarga de atajar el río y remansar las aguas. Con estas construcciones se logra un determinado nivel del agua antes de la contención, y otro nivel diferente después de la misma. Ese desnivel se aprovecha para producir energía. Las presas pueden clasificarse por el material empleado en su construcción en: Las presas de hormigón son las más utilizadas y se puede a su vez clasificar en: Los Aliviaderos Los aliviaderos son elementos vitales de la presa que tienen como misión liberar parte del agua detenida sin que esta pase por la sala de máquinas. Se encuentran en la pared principal de la presa y pueden ser de fondo o de superficie. La misisón de los aliviaderos es la de liberar, si es preciso, grandes cantidades de agua o atender necesidades de riego. Para evitar que el agua pueda producir desperfectos al caer desde gran altura, los aliviaderos se diseñan para que la mayoría del líquido se pierda en una cuenca que se encuentra a pie de presa, llamada de amortiguación. Para conseguir que el agua salga por los aliviaderos existen grandes compuertas, de acero que se pueden abrir o cerrar a voluntad, según la demanda de la situación. Casa de máquinas Es la construcción en donde se ubican las máquinas (turbinas, alternadores, etc.) y los elementos de regulación y comando. En la figura siguiente tenemos el corte esquemático de una central de caudal elevado y baja caida. La presa comprende en su misma estructura a la casa de máquinas. Se observa en la figura que la disposición es compacta, y que la entrada de agua a la trubina se hace por medio de una cámara construida en la misma presa. Las compuertas de entrada y salida se emplean para poder dejar sin agua la zona de las máquinas en caso de reparación o desmontajes. En la figura siguiente mostramos el croquis de una central de baja caida y alto caudal, como la anterior, pero con grupos generadores denominados "a bulbo", que están totalmente sumergidos en funcionamiento. En la figura que sigue se muestra el corte esquemático de una central de caudal mediano y salto también mediano, con la sala de máquinas al pie de la presa. El agua ingresa por las tomas practicadas en el mismo dique, y es llevada hasta las turbinas por medio de conductos metálicos embutidos en el dique. En la figura siguiente tenemos el esquema de una central de alta presión y bajo caudal. Este tipo de sala de máquinas se construye alejadas de la presa. El agua llega por medio de una tuberia a presión desde la toma, por lo regular alejada de la central, y en el trayecto suele haber una chimenea de equilibrio. La alta presión del agua que se presenta en estos casos obliga a colocar válvulas para la regulación y cierre , capaces de soportar el golpe de ariete. Turbinas Hidraúlicas Hay tres tipos principales de turbinas hidraúlicas: La rueda Pelton La turbina Francis La de hélice o turbina Kaplan El tipo más conveniente dependerá en cada caso del salto de agua y de la potencia de la turbina. En términos generales: La rueda Pelton conviene para saltos grandes. La turbina Francis para saltos medianos. La turbina de hélice o turbina Kaplan para saltos pequeños. Rueda PELTON: En la figura se muestra un croquis de la turbina en conjunto para poder apreciar la distribución de los componentes fundamentales. Un chorro de agua convenientemente dirigido y regulado, incide sobre las cucharas del rodete que se encuentran uniformemente distribuidas en la periferia de la rueda. Debido a la forma de la cuchara, el agua se desvia sin choque, cediendo toda su energía cinética, para caer finalmente en la parte inferior y salir de la máquina. La regulación se logra por medio de una aguja colocada dentro de la tubera. Este tipo de turbina se emplea para saltos grandes y presiones elevadas. Para saltos medianos se emplean las turbinas Francis, que son de reacción. Un hecho también significativo es que estas turbinas en vez de toberas, tienen una corona distribuidora del agua. Esta corona rodea por completo al rodete. Para lograr que el agua entre radialmente al rodete desde la corona distribuidora existe una cámara espiral o caracol que se encarga de la adecuada dosificación en cada punto de entrada del agua. El rodete tiene los álabes de forma adecuada como para producir los efectos deseados sin remolinos ni pérdidas adicionales de caracter hidrodinámico. Turbina KAPLAN: En los casos en que el agua sólo circule en dirección axial por los elementos del rodete, tendremos las turbinas de hélice o Kaplan. Las turbinas Kaplan tienen álabes móviles para adecuarse al estado de la carga. Esta turbinas aseguran un buen rendimiento aún con bajas velocidades de rotación. La figura muestra un croquis de turbina a hélice o Kaplan. Desarrollo de la energía hidroeléctrica La primera central hidroeléctrica se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. La tecnología de las principales instalaciones se ha mantenido igual durante el siglo XX. Las centrales dependen de un gran embalse de agua contenido por una presa. El caudal de agua se controla y se puede mantener casi constante. El agua se transporta por unos conductos o tuberías forzadas, controlados con válvulas y turbinas para adecuar el flujo de agua con respecto a la demanda de electricidad. El agua que entra en la turbina sale por los canales de descarga. Los generadores están situados justo encima de las turbinas y conectados con árboles verticales. El diseño de las turbinas depende del caudal de agua; las turbinas Francis se utilizan para caudales grandes y saltos medios y bajos, y las turbinas Pelton para grandes saltos y pequeños caudales. Además de las centrales situadas en presas de contención, que dependen del embalse de grandes cantidades de agua, existen algunas centrales que se basan en la caída natural del agua, cuando el caudal es uniforme. Estas instalaciones se llaman de agua fluente. Una de ellas es la de las Cataratas del Niágara, situada en la frontera entre Estados Unidos y Canadá. A principios de la década de los noventa, las primeras potencias productoras de hidroelectricidad eran Canadá y Estados Unidos. Canadá obtiene un 60% de su electricidad de centrales hidráulicas. En todo el mundo, la hidroelectricidad representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento. Los países en los que constituye fuente de electricidad más importante son Noruega (99%), Zaire (97%) y Brasil (96%). La central de Itaipú, en el río Paraná, está situada entre Brasil y Paraguay; se inauguró en 1982 y tiene la mayor capacidad generadora del mundo. Presa de Itaipú En esta fotografía aérea puede observarse la presa de Itaipú, proyecto conjunto de Brasil y Paraguay sobre las aguas del río Paraná, y su central hidroeléctrica, la mayor del mundo, de la que se obtienen importantes recursos energéticos para ambos países y el conjunto regional. Con una altura de 196 m, y 8 km. de largo, cuenta con 14 vertederos que actúan como cataratas artificiales. Como referencia, la presa Grand Coulee, en Estados Unidos, genera unos 6.500 Mw y es una de las más grandes. En algunos países se han instalado centrales pequeñas, con capacidad para generar entre un kilovatio y un megavatio. En muchas regiones de China, por ejemplo, estas pequeñas presas son la principal fuente de electricidad. Otras naciones en vías de desarrollo están utilizando este sistema con buenos resultados. Fuente: http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0226-01/capitulo3.html#3e2

Como Arreglar/Instalar Tubo Fluorescente Esta info es útil para cuando queremos armar o reparar un sistema de iluminación nosotros mismos. Arriba vemos Todo en amarillo "Z" los zócalos que portan el tubo fluorescente y el aparato que porta la impedancia y demás cables así como el arrancador. Las partes que sujetan las piezas pueden varia muchísimo de modelo pero siempre el funcionamiento es el mismo al igual que la energía. El sistema solo tiene dos variaciones: 1 - La energía varia de país en país y es la energía que se usa en la casa, 220 volt corriente alterna (AC) o 110 volt como en EE.UU, Brasil y otros países igual tipo de corriente. 2 - También se encuentran tubos alimentados con energía continua (CC = corriente continua, la misma de los autos y baterías comunes). Ambas no son compatibles por supuesto y tampoco sus piezas. Este tipo de tubos se encuentran en iluminación de emergencia, tubo para camping, portátiles etc. En la imagen "M" es la impedancia que debe ser acorde a la potencia del tubo al igual que el arrancador "C". son las únicas cosas importantes que debe tener en cuenta además claro de el tipo de energía eléctrica que los alimenta. Vea el estampado serigrafiado en las partes (impedancia, arrancador y tubo) para adquirir partes iguales Cuando deja de andar (no enciende o titila) solo 3 piezas pueden estar dañadas. El arrancador "C", la impedancia "M" o el tubo mismo. Difícilmente el cableado tenga la culpa de nada, a menos que usted haya sido muy desprolijo al ensamblarlo y en lugar de ficha para la uniones de cables haya conectado los cables directamente unos con otros enroscándolos entre ellos (pésima idea por muchas razones que no vamos a detallar). Generalmente cuando el culpable es el tubo seguramente apreciará a simple vista que está negro o ahumado por dentro en las puntas (extremos) y se nota más cuando se enciende o titila. Cambie el tubo. Si el tubo nuevo de paquete no funciona y sigue titilando casi seguro es el arrancador "C". Si este no funciona es la impedancia "M" (repóngala con otra igual) Es posible (solo posible) que el tubo esté dañado (se daño en el traslado o packing o cuando usted lo colocó) será lo último que debe pensar a menos que haya escuchado o notado algo raro. Como se cambia un tubo o se coloca en posición: El 99% de los tubos tienen el mismo sistema que es que tiene en uno de los lados (o en ambos) del zócalo "Z" resortes que permiten que al empujarlos entren las 2 patitas en el zócalo. También tienen muchas veces una ranura que significa que además de empujar el soporte debe una vez colocado en su sitio girarlo para que no se caiga y haga contacto con las patitas que están dentro. A veces sucede que estas patitas se sulfatan por acción de la humedad o salitre u otros componentes en el aire y entonces las patas del tubo no hacen contacto dentro del zócalo, así que antes de salir a comprar uno podemos intentar girar el tubo un poquitito en el lugar estando encendido y veremos que se enciende o no. Como se cambia el arrancador o se coloca en posición: Simplemente gírelo hacia uno de los costado y notará que se aflja y lo puede sacar de zócalo que lo sujeta Importante !!! No toque las partes de metal del tubo No arme el sistema con energía en los cables Use zapatos o zapatillas de goma antes de tocar nada con energía si tiene que unir cables use los conectores con forma de dados para asegurar un buen contacto. Usted es responsable de cualquier error y no nosotros que solo pretendemos ayudarle Fuente: http://redcamelot.com/bricolage/tubo-fluorecente.htm

PILAS Y BATERIAS En el caso de necesitarse electricidad en una situación en la que no se dispone de una línea eléctrica que suministre la electricidad producida en una central eléctrica, por ejemplo en un vehículo que se desplaza, una radio portátil o una linterna, se recurre a una forma u otra de batería. Una batería es un conjunto de células electrolíticas utilizadas para suministrar una provisión de corriente eléctrica continua o directa. Hay células primarias y células secundarias. Las células primarias ordinariamente llamadas pilas producen electricidad en un proceso químico irreversible, y es necesario eliminarlas y sustituirlas cuando se agotan. Las células secundarias o acumuladoras actúan de acuerdo con un principio reversible, y es posible recargarlas conectándolas con otra fuente adecuada de corriente eléctrica. Todas las células tienen dos electrodos sumergidos en un electrólito. El electrólito es una sustancia, a menudo líquida, que conduce electricidad gracias a su disociación en elevado número de iones. Éstos son átomos que han perdido o ganado electrones, y por lo tanto tienen una carga eléctrica. Constituyen ejemplos conocidos de electrólitos las soluciones de ácidos, bases y sales Cuando dos electrodos apropiados se sumergen en un electrólito, un exceso de electrones aparece en un electrodo (negativo) y una deficiencia en el otro (positivo). La diferencia de potencial eléctrico entre los dos electrodos origina el flujo de una corriente eléctrica en un circuito externo que vincula a los dos electrodos. El flujo de electrones se produce de negativo a positivo, pero por convención a consectiencia de razones históricas (los electrones se descubrieron mucho después del invento de las células eléctricas) afirmamos que la corriente fluye de positivo a negativo. La Pila Primaria Algunos experimentos realizados en el siglo XVIII, permitieron descubrir que cuando dos materiales desiguales, tales como zinc y carbón (o cobre utilizado en lugar de carbón) se sumergen en una solución ácida (ácido sulfúrico diluido en agua), la acción química produce una fuerza electromotriz entre el zinc y el carbón. Los materiales sumergidos en el ácido se llaman electrodos, siendo el zinc el negativo y el carbón (o cobre) el positivo. La solución de ácido diluido se llama electrólito; el conjunto se denomina pila. Frecuentemente se confunde las pilas con las baterías. En realidad la pila es una unidad básica; dos o más pilas constituyen una batería. Hemos de dar ejemplos de esto más adelante. Pueden ser húmedas o secas, según que el electrólito esté constituido por un líquido o una pasta. En cualquier caso, su producción resulta de aproximadamente 1,5 voltios. La célula húmeda original, la célula voltaica, comprende electrodos de cinc y carnobo (o cobre) sumergidos en un electrólito de ácido sulfúrico. Se la denomina voltaica en homenaje al científico italiano Alessandro Volta, que fabricó la primera batería con una pila de discos de cinc y de cobre separados por capas de fieltro empapadas en ácido diluido. La moderna célula o pila seca, utilizada, sola o formando una batería de ellas o acoplamiento de las mismas en las lintemas y radios portátiles, tiene un electrodo negativo de cinc (que forma el revestimiento externo) y un electrodo positivo de carbono. El electrólito es una pasta espesa, formada esencialmente por una mezcla de grafito, cloruro de amonio y bióxido de manganeso. El bióxido de maganeso aparece como despolarizador para eliminar las burbujas de hidrógeno que de lo contrario se acumularían sobre el electrodo de carbono e inhibirían la acción de la célula. Este tipo de célula se basa en la de Leclanché, inventada por el científico francés Georges Leclanché. Las minúsculas células para los auxiliares de la audición y el equipo fotográfico y de relojería tienen un electrodo positivo de óxido de mercurio, un electrodo negativo de cinc y una pequeña cantidad de hidróxido de potasio (potasa cáustica) como electrólito. En la pila, el electrodo de zinc se va disolviendo lentamente mientras se halla en funcionamiento. Se puede llegar al caso de que el zinc se corroe de tal manera que la pila deja de funcionar. Cuando se llega a este punto la pila ha alcanzado el final de su vida útil. En otras palabras, la pila primaria tiene una vida limitada, después de lo cual su funcionamiento no puede volver a condíciones normales. Pila Zinc-Carbón (Le Clanche) La pila más popular y más utilizada es la del tipo zinc-carbón, a veces denominada Le Clanche. En esta pila el electrodo positivo es de carbón (C) y el negativo de zinc (Zn) . El electrolito es un producto químico conocido como cloruro de amonio (NH4CI) , frecuentemente llamado sal de amoníaco. El electrodo negativo es de la forma del recipiente y contiene la totalidad de la pila. El elemento positivo tiene la forma de una varilla de carbón y está colocada en el centro de la pila. El electrólito está mezclado con almidón o con harina formando una pasta. Es decir que una pila seca, realmente no es "seca". En efecto, cuando el electrólito se seca , la pila deja de funcionar. Alrededor del electrodo de carbón se coloca una capa de dióxido de manganeso (MnO2) finamente pulvérizado que actúa como despolarizador. Cuando la pila trabaja correctamente, entre los terminales positivo y negativo aparece una diferencia de potencial (o voltaje) de 1,6 volts. Cuando la pila se "agota", ya sea porque se ha secado el electrólito, o porque se ha comido la cubierta de zinc, la tensión entre los terminales disminuye. Alrededor de 1,1 volts (descargada) este tipo de pila es inútil para la mayoría de las aplicaciones ya no puede volver a cargarse, y debe ser descartada. Combinaciones diferentes de distintos metales y electrólitos pueden producir diferentes voltajes entre los terminales. Funcionamiento de la Pila Conectemos un alambre conductor entre los terminales de una pila seca de zinc-carbón. En el electrólito (NH4Cl) hay presente iones amonio (NH4+) e iones cloruro (Cl -) . Cuando el zinc hace contacto con el electrólito los iones de zinc (Zn++) entran en la solución, dejando cada uno de ellos dos electrones sobre el electrodo negativo. La acumulación de electrones constituye una carga negativa sobre el zinc. Los iones (Zn++) en la solución repelen a los iones amonio (NH4+) y a los iones hidrógeno positivos (H+), los cuales son colectados sobre la superficie del electrodo de carbón en la forma de burbujas gaseosas. La pérdida de electrones deja el electrodo de carbón con una carga positiva. Los iones (Zn++) se combinan químicamente con los iones (Cl -) para formar cloruro de zinc (ZnCl2) , una sustancia blanca. Se puede ver esta sustancia cuando las pilas envejecen demasiado. La cubierta de zinc es usada gradualmente para formar el (ZnCl2) durante el funcionamiento de la pila. Los electrones agrupados sobre el electrodo de zinc, se repelen unos a otros. Esta repulsión sumada a la atracción de la carga positiva sobre el electrodo de carbón, da como resultado la formación de la f.e.m. de la pila .Esta f.e.m. hace que circule una corriente de electrones entre los electrodos cuando hay un camino externo. La acumulación de burbujas de hidrógeno sobre la superficie de carbón afecta en forma adversa el funcionainiento de la pila, bloqueando su acción química. Esto se llama polarización. El dióxido de manganeso en el electrólito evita la polarización, combinándose con el hidrógeno y formando agua. Pilas Primarias (Tipo Zinc-Oxido de Mercurio) Otro tipo de pila primaria es la de zinc-óxido de mercurio, inventada a mediados del siglo XX . La pila consiste en un electrodo negativo de zinc amalgamado ya sea en polvo o en láminas corrugadas. El electrodo positivo es una mezcla de óxido de mercurio y grafito, moldeado a presión, contenidos en un envase de acero. El electrólito es una solución de hidróxido de potasio y óxido de zinc. Se utiliza material celulósico como separador y para empastar el electrólito. El voltaje de esta pila cuando no se la utiliza es de 1,34 volts, pero con un drenaje normal de corriente, esta tensión cae entre 1,31 y 1,24 voltios. Comparadas con la mayoría de los otros tipos de pilas primarias, las de zinc-óxido de mercurio poseen ventajas. El voltaje durante su vida útil (ciclo de descarga) es prácticamente constante , y su capacidad para proveer electrones al electrodo negativo es superior a la pila zinc-carbón . Permite una corriente relativamente alta , que puede mantener durante un tiempo considerablemente largo. Estas condiciones se cumplen aún a temperaturas altas. Sin embargo las pilas zinc-mercurio son relativamente caras y su aplicación se encuentra principalmente donde su reducido tamaño (12 a 25 mm de diámetro y cuanto más 25 mm de altura) constituye una ventaja. Algunas de sus aplicaciones son: aparatos para sordos, radios pórtátiles, equipos de comunicaciones , instrumentos eléctricos, instrumental científico , y en algunos casos como voltaje de referencia. Una ventaja interesante de ésta pila , es su capacidad para mantener un voltaje constante durante toda su vida útil . En muchas aplicaciones , el voltaje de esta pila se usa como patrón con el cual se ajustan instrumentos de medida . Pila Secundaria (plomo-ácido) Las baterías de almacenamiento o acumuladores consisten en conjuntos de células secundarias. Mientras una célula primaria depende de un consumo irreversible de sus partes componentes, una célula secundaria puede agotarse por descarga, y luego volver al estado de carga integral si se hace circular una corriente continua o directa a través de ella en dirección contraria a la de la descarga. Este proceso puede repetirse centenares de veces antes de que la batería se gaste. La batería de un automóvil está constituida por un conjunto de acumuladores de plomo. Cada uno contiene dos placas de plomo que adoptan la forma de rejillas para aumentar el área superficial. Los orificios de la rejilla negativa se llenan con plomo esponjoso; los de la rejilla positiva con bióxido de plomo. El conjunto de células secundarias formadas por una serie de placas alternadas de plomo y bióxido de plomo, se sumergen en una solución de ácido sulfúrico en agua destilada. Tanto el plomo como el bióxido de plomo reaccionan con el ácido sulfúrico y forman sulfato de plomo y agua. Se liberan iones de hidrógeno positivo y iones de sulfato negativos. El sulfato de plomo resulta prácticamente insoluble en el electrólito, y forma un depósito blanco sobre las placas. Cuando ambos conjuntos de placas están cubiertos, la batería se ha agotado, o está descargada, porque ya no hay diferencia de potencial entre las placas. Cuando una corriente continua externa se conecta con las placas para recargarlas, los iones de hidrógeno emigran a las placas negativas y los iones de sulfato a las positivas. Vuelve a formarse plomo esponjoso en las placas negativas, y bióxido de plomo en las positivas. Si la batería recargada se conecta, por ejemplo con el circuito de un automóvil, comienza a descargarse. Es decir, suministra electricidad al circuito hasta que nuevamente se descarga. El voltaje nominal de una célula de plomo es aproximadamente de dos voltios, y una batería de automóvil generalmente consiste en seis células conectadas en serie, de modo que se obtienen doce voltios en las terminales de la batería. Hay también células secundarias alcalinas, que tienen un electrólito de hidróxido de potasio diluido y una placa positiva de hidrato de níquel . La placa negativa puede ser hierro o cadmio. Un artefacto que se aplica particularmente a los vehículos eléctricos es la batería de aire y cinc. Aunque se trata de una batería primaria, puede recargarse sustituyendo el electrodo de cinc cuando éste se agotó y se convirtió en óxido de cinc. Otra forma interesante con relación a la aplicación de energía motriz está constituida por la célula a combustible o pila de gas. La electricidad se genera directamente mediante reacciones químicas, por ejemplo, combinación de oxígeno con hidrógeno en presencia de electrodos adecuados, con formación de agua. Como esta sustancia es importante para los astronautas, tales pilas se han utilizado en satélites artificiales . La diferencia principal entre la pila primaria y la secundaria, es que esta última es recargable. Esto significa que luego que ha estado en uso y se ha descargado, se puede invertir su acción química y la pila se recarga. La más popular y ampliamente usada de las pilas secundarias, es el acumulador plomo-ácido, para automóviles. Cuando está totalmente cargado, este acumulador tiene un voltaje de salida aproximado de 2,2 volts. Las baterías para automóviles generalmente contienen tres o seis de estos elementos. La pila plomo-ácido es capaz de dar corriente extremadamente alta, de varios cientos de amperios. Los dos metales distintos de la pila plomo-ácido son plomo (Pb) en forma de una placa formada por metal finamente dividido, y perióxido de.plomo (PbO2). El plomo es el electrodo negativo y el peróxido el positivo. Estos materiales son relativamente blandos y se pasan por las aberturas de una rejilla que forma una placa corrugada. El electrólito es ácido sulfúrico (H2SO4) mezclado con agua destilada (H2O). Una pila está formada por varias placas negativas y positivas, unidas y contenidas dentro de un recipiente, junto con el electrólito. Las condiciones en que se halla la pila puede ser medida con un densímetro, que determina la gravedad específica del electrólito (peso del electrólito comparado con el peso del agua). Cuando está totalmente cargada, su densidad puede ser de 1,25; cuando está descargada de 1,1. Carga y Descarga en el Acumulador plomo-ácido Analizaremos los fenómenos químicos en un acumulador plomo-ácido. Cuando está totalmente cargado, las placas negativas (electrodos) son de plomo y las positivas de peróxido. El electróIito es ácido sulfúrico y agua. Si conectamos un conductor entre el terminal positivo y el negativo, circula corriente y la pila comienza a descargarse. Durante la descarga disminuye el contenido de ácido del electrólito y se deposita sulfato de plomo (PbSO4) sobre ambas placas, positiva y negativa. Aumenta por lo tanto la cantidad de agua. Este proceso continúa hasta que ambos electrodos contienen un máximo de sulfato de plomo y la densidad del electrólito es muy baja. Al llegar a ese punto, dado que ambos electrodos no son dilerentes, f.e.m. entre ellos es mínima. El acumulador puede ser recargado invirtiendo la dirección de la corriente de descarga. Esto se hace conectando el terminal positivo de la batería al terminal positivo del cargador de baterías. Durante el proceso de carga la placa negativa retorna al plomo y la positiva al perióxido. El sulfato retorna ai electrólito y aumenta la densidad de éste. Durante la carga, se desprende hidrógeno y oxígeno, y se debe agregar algo de agua al electrólito para reemplazar la que se ha perdido. Esta es la razón por la cual se agrega agua a la hatería del automóvil dos o tres veces al año. Pila níquel-cadmio La pila níquel-cadmio es de desarrollo mas reciente y ha encontrado considerable uso en equipos electrónicos portátiles. Es una pila que puede soportar sobrecargas ya sea en su régimen de descarga o de carga, o permanecer descargada durante mucho tiempo. Siendo una pila secundaria puede ser recargada. Estando completamente cargada, el electrodo positivo de la pila níquel-cadmio, es hidróxido de níquel, mientras el negativo es cadmio metálico. El electrólito es hidróxido de potasio. El voltaje medio de trabajo, bajo condiciones normales es de 1,2 volts Los acumuladores de níquel-cadmio se fabrican en una amplia variedad de tamaños y formas, siendo los más populares de ellos los tipos rectangulares de cierre hermético, y los cilíndricos de "botón". En el tipo de placa sintetizada, las placas están dispuestas en grupos y conectadas por cintas soldadas y separadas por distanciadores. Los grupos de placas positivas y negativas están entremezcladas y colocadas en un recipiente de plástico. Durante la carga y la descarga de un acumulador de níquel-cadmio, no hay prácticamente cambios. en la densidad del electrólito. Éste actúa solamente como un conductor para transferir los iones hidróxido de un electrodo al otro, dependiendo esto de la condición de carga de la pila. Relaciones en las Tensiones de Salida de las Pilas Un hecho interesante acerca de la fuerza electromotriz (f.e.m.) generada por las pilas es que el voltaje de salida de una pila depende del tipo de materiales utilizados en ella, y no de sus dimensiones. Por ejemplo, toda pila de zinc-carbón con electrólito de cloruro de amonio da la misma tensión, ya sea la pequeña de tipo lapicera, o las grandes para campanillas suministran 1,6 volts cuando son nuevas. Como veremos luego, la diferencia que existe entre ellas se debe a la corriente de salida que pueden suministrar. Lo mismo es cierto para los acumuladores plomo-ácido. Una pequeña unidad de éstos tiene pocas placas que dan una tensión de salida de 2,2 voltios , la misma que uno de gran tamaño con numerosa cantidad de placas. Hay otras combinaciones de elementos químicos que dan varias tensiones diversas, pero no dependen de la cantidad. Para medir el voltaje de salida de una pila se utiliza un " voltímetro ". El voltímetro se conecta sobre los terminales de la pila y el voltaje se lee sobre la escala. Lo mismo se puede hacer con los acumuladores, pero en éstos, para que la lectura sea más real, se hace cuando se está descargando o "bajo carga". Relaciones en las Corrientes de Salida de las Pilas Hemos visto que si un alambre se conecta entre los terminales negativo y positivo de una pila, circula corriente por éste. El hecho de que los electrones dejan la pila y penetran en el alambre es la base para considerar a la pila (o a la batería) como una fuente de corriente. Mientras continúa la acción química, sigue el suministro de electrones. El poder de una pila para suministrar electrones en una cierta relación, se llama capacidad de corriente. La cantidad máxima de electrones suministrados depende del tamaño o de la cantidad de material activo en los electrodos, ocurriendo lo mismo con el electrólito. Esto explica por qué una pila grande suministra más corriente que una pequeña. Cuando se expresa la capacidad de una pila ( práctica muy común en los acumuladores ), se hace por medio del número máximo de amperios que puede dar en una hora. Así, un acumulador de 20 Amperios-hora, es un elemento que puede suministrar una corriente de 20 amperios durante una hora, después de lo cual comienza a descargarse. Si la corriente de descarga es menor que su capacidad máxima, la pila puede suministrarla durante más tiempo que una hora. Por ejemplo, un acumulador de 20 Amperios-hora, puede dar 1 amperio durante 20 horas, de la misma forma, la capacidad de corriente será proporcionalmente más grande por un tiempo mas pequeño, como por ejemplo, 100 amperes por 1/5 de hora, o sea por 12 minutos. El producto de la corriente en amperios y del tiempo en horas no puede exceder la relación amperio-hora de una pila determinada. Fuente:http://www.sapiensman.com/electrotecnia/pilas_y_baterias.htm Espero les sea de utilidad y que con este post descubran un poco mas de estos "inventos" que conviven diariamente con nosotros, y que la mayoria no sabemos como funciona.