compilacion Energía eléctrica a partir de energía química

Energía eléctrica a partir de energía química: las pilas
La pila es un elemento o dispositivo capaz de convertir la energía química en energía eléctrica.
Cuando una pila se conecta a un circuito eléctrico se inicia una reacción química capaz de liberar
electrones que recorren el circuito.
Todas las pilas consisten en un electrolito (que puede ser líquido, sólido o en pasta), un electrodo
positivo y otro negativo. El electrolito es un conductor iónico, contiene iones o átomos cargados.
Uno de los electrodos produce electrones y el otro los recibe. Al conectar ambos electrodos al
circuito que hay que alimentar se produce una corriente eléctrica. Ello nos permitirá poner en
funcionamiento los receptores conectados al circuito (bombillas, motorcillos, zumbadores, etc.).
Qué es la energía nuclear
Estrictamente hablando la energía nuclear es la energía (definición de
energía) que se libera al dividir el núcleo de un átomo (fisión nuclear) o al
unir dos átomos para convertirse en un átomo individual (fusión nuclear).
De hecho, nuclear viene de núcleo.
Cuando se produce una de estas dos reacciones físicas (la fisión o la fusión
nuclear) los átomos experimentan una ligera pérdida de masa. Esta masa que
se pierde se convierte en una gran cantidad de energía calorífica como
descubrió el Albert Einstein con su famosa ecuación E=mc2
.
Sin embargo, a menudo, cuando se hablamos de energía nuclear nos
referimos a generación deenergía eléctrica utilizando reacciones nucleares.
Hay que tener presente que aunque la producción de energía eléctrica sea la
utilidad más habitual, la energía nuclear se puede aplicar en muchos otros
sectores, como en aplicaciones médicas, medioambientales o bélicas. Podéis
verlo en más detalle en el apartado de aplicaciones de la energía nuclear de
este sitio.
Vídeo - ¿Cómo funciona la energía nuclear?
En el siguiente video encontrareis una ràpida y resumida explicación sobre
cómo funcionan los dos tipos más comunes de reactores de energía nuclear.

Última revisión: 8 de enero de 2014
Historia de la energía nuclear
Historia de la energía nuclear. Desde el descubrimiento del átomo hasta los
primeros reactores de energía nuclear.
Fisión nuclear
La fisión nuclear es un método de obtención de energía mediante una
reaccion nuclear que se basa en la partición del nucleo de los àtomos
generalmente de uranio.
Fusión nuclear
La fusión nuclear tiene lugar cuando dos núcleos de átomos ligeros se unen
para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía.
a conversión electroquímica
La conversión electroquímica es la conversión
de energía química en energía eléctrica o
viceversa. La conducción iónica en los
electrólitos, tales como soluciones líquidas,
sales fundidas y ciertos sólidos iónicamente
conductores, constituye una fase de la
electroquímica. La conducción en metales,
semiconductores y gases se considera, por lo
general, parte de la física.
Celdas de combustible de hidrógeno para
aplicar en automoción.
Uno de los dispositivos que posibilitan la
conversión electroquímica son las
denominadas células de combustible. Éstas
convierten la energía química de un
combustible directamente en energía
eléctrica en un proceso continuo. La
eficiencia de esta conversión puede hacerse
mucho mayor que la que se obtiene por la
conversión de energía térmica en potencia.
En este último caso, se efectúa la reacción
química para producir calor por combustión.
Después,
el calor se
transforma
parcialmente
en energía
mecánica por
medio de una
máquina
térmica que
impulsa un
generador para
producir
energía
eléctrica.
Todavía hay
más pérdidas
si la corriente
continua
generada, se
convierte en
corriente
alterna. La
reacción en la
celda de
combustible
casi siempre
implica la
combinación
de hidrógeno
con oxígeno.
Si la energía
libre que
contiene la
sustancia se
almacena
dentro del
dispositivo en
vez de fluir en
el mismo,
entonces se
denominan
baterías
primarias.
Un dispositivo
que hace la
función
inversa, es
decir, convierte
energía
Baterías tradicionales en serie.
Los componentes básicos de un dispositivo
electroquímico son dos electrodos, ánodo y
cátodo, y un electrolito intermedio que sea
capaz de transferir iones positivos desde el
ánodo al cátodo o negativos en dirección
opuesta. Por otra parte, el correspondiente
flujo de electrones en el circuito externo, del
ánodo al cátodo, da lugar a la
correspondiente energía eléctrica.
Combinando una célula de combustible con
una célula electrolítica se obtiene un sistema
regenerativo. Y si el hidrógeno y el oxígeno
se almacenan, se obtiene un sistema de
almacenamiento de energía. La energía
requerida por la electrólisis puede provenir
de un proceso intermitente de conversión de
energía: aerogenerador, célula solar, etc.
Redacción Ambientum

eléctrica en
energía
química,
conocido como
electrólisis del
agua
disociándola en
hidrógeno y
oxígeno, se
denomina
célula
electrolítica. La
energía
necesaria en
células de este
tipo puede no
ser eléctrica, y
en ese caso el
proceso sería
fotoquímico en
vez de
electroquímico.
Si el mismo
dispositivo se
puede utilizar
para hacer la
conversión en
ambas
direcciones o si
la energía libre
que contiene la
sustancia
puede
regenerarse
fuera del
mismo,
añadiendo
energía, y
reciclarse a
través de la
célula,
entonces se
denomina
célula de
combustión
regenerativa.
O bien, si la
energía libre
que contiene la
sustancia se
almacena
dentro del
dispositivo, se
denomina
batería
regenerativa o
secundaria.
Pila eléctrica
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Varias pilas y baterías (izquierda superior a derecha inferior): dos AA, una D, una batería de handy (walkie-
talkie), dos de 9 voltios (PP3), dos AAA, una C, una batería de filmadora casera, una batería de teléfono
inalámbrico.

Distintos tipos de pilas.
Una pila eléctrica o batería eléctrica es el formato industrializado y comercial de la celda
galvánica o voltaica. 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.

Las pilas, a diferencia de las baterías, no son recargables, aunque según países y contextos los
términos pueden intercambiarse o confundirse. En este artículo se describen las pilas no
recargables.
Índice
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1 Nombre
2 Historia
3 Principio de funcionamiento
4 Características, propiedades y forma de utilizar las pilas
o 4.1 Voltaje
o 4.2 Duración fuera de servicio
5 Tipos de acumuladores por su naturaleza interna
o 5.1 Pila común
o 5.2 Pilas alcalinas
o 5.3 Pilas alcalinas de manganeso
6 Tipos de pilas por forma y tamaño
7 Pilas y el medio ambiente
8 Véase también
9 Enlaces externos
10 Referencias
Nombre[editar]
En el castellano ha habido por costumbre llamarla así, mientras que al dispositivo recargable
oacumulador, 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.
Historia[editar]
Artículo principal: Historia de la pila

El símbolo electrónico para una batería en un diagrama de circuitos. El mismo se originó como un dibujo
esquemático del tipo mas temprano de batería, una pila voltaica.
La primera pila eléctrica fue la llamada pila voltaica, que 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 zinc 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. Otro tipo
mas temprano de 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 deoxidación. 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 deZamboni (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.
=
Principio de funcionamiento[editar]
Una celda voltaica para usar en demostraciones. En este ejemplo las dos semiceldas están conectadas por
un puente salino que permite la tansferencia de iones, pero no moléculas de agua.
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 doselectrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o
pasta que se llamaelectrolito. 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.
Características, propiedades y forma de utilizar las pilas[editar]
Voltaje[editar]
Véase también: Multímetro
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.
Un artefacto para verificar el voltaje de una batería.
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 Ohmdetermina 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.
Duración fuera de servicio[editar]
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.
Tipos de acumuladores por su naturaleza interna[editar]
Por lo que a su naturaleza interna se refiere, características eléctroquímicas, se encuentran
habitualmente en el comercio pilas de los tipos que se detallan a continuación.
Pila común[editar]
Las pilas secas, de zinc-carbono o pilas comunes están formadas por un recipiente cilíndrico de
cinc, que es 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.
Ventajas
No se descargan si no están en uso.
Desventajas
Una pila puede llegar a contaminar 3 000 litros de agua
Pilas alcalinas[editar]
Artículo principal: 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.
Las pilas secas alcalinas son similares a las pilas secas comunes, con las excepciones de que el
electrolito es básico (alcalino), porque contiene KOH y la superficie interior del recipiente de Zn es
áspera; esto proporciona un área de contacto mayor.
El ánodo está compuesto de una pasta de cinc amalgamado con mercurio (total
1%), carbono o grafito.
Cinc 14% (ánodo)
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. 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.
Descarga
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)
Ventajas
Respecto a las pilas convencionales entregan más potencia y una corriente más
estable.
Su duración es seis veces mayor que la de la pila de cinc-carbono.
Resisten mejor el uso constante.
Desventajas
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.

Características
El voltaje de una pila alcalina está cerca de 1,5 V.
Usos
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.
Pilas alcalinas de manganeso[editar]
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 deacero, 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 electromotrizde 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.
Ventajas

Este tipo de pilas tiene una duración mayor que las alcalinas.
Desventajas
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.
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.
Usos
Juguetes, tocacintas, cámaras fotográficas, grabadoras, linternas, etc.
Tipos de pilas por forma y tamaño[editar]
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.2
Pilas y el medio ambiente[editar]

Pila alcalina con fuga de su contenido.
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 losmantos 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.

Proceso de transformación de la energía química en
eléctrica en los acumuladores de energía de la batería
de automóviles (página 2)
Enviado por Roberto Figuera
Partes: 1, 2
El fundamento de las pilas y acumuladores es la transformación de la energía química en eléctrica,
mediante reacciones de oxidación-reducción producidas en los electrodos, que generan una corriente de
electrones. Cuando se unen mediante un hilo metálico dos cuerpos entre los cuales existe una diferencia
de potencial, se produce un paso de corriente que provoca la disminución gradual de dicha diferencia. 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.
En el desarrollo de las actividades relacionadas con el uso de la energía eléctrica, el hombre se ha visto
en la necesidad de crear fuentes de energía que permitan realizar diferentes trabajos, por ejemplo, debido
a las deficiencias de electricidad, ha habido la necesidad de utilizar fuentes de energía alternativas, es por
ello que en el uso de los computadores para los ingenieros en informática, es de vital importancia y éstos
equipos deben poseer fuentes de energía que los hagan trabajar, pero al fallas la energía eléctrica, es
necesario buscar fuentes de energía alternativas, es allí donde se utilizan las baterías de gran carga
donde se transforma la energía química en eléctrica, lo cual es de mucha utilidad en el área planteada,
para evitar pérdidas de información importante.
Es por ello que se pretende estudiar como se realiza el proceso de transformación de la energía química
en eléctrica en los acumuladores de energía de la batería de automóviles, vinculando su utilidad al
desarrollo de sistemas de computación integrados de forma eficiente y confiable.
1.2 Objetivo General
Describir el proceso de transformación de la energía química en eléctrica en los acumuladores de energía
de la batería de automóviles.
1.3 Objetivos Específicos
Definir los elementos que intervienen en el proceso de transformación de energía química y
eléctrica.
Explicar los componentes que posee una batería de automóvil vinculados al proceso de
transformación de energía química en energía eléctrica.
Detallar el proceso de transformación de energía química a energía eléctrica en una batería de
automóvil.
1.4 Justificación e Importancia
Este proyecto se justicia en el sentido que brinda un aporte relacionado con la ingeniería de sistemas, en
cuanto al desarrollo y conocimiento de las diversas alternativas de energía para la utilización y
funcionamiento de procesadores de forma eficiente (cuando la luz eléctrica no sea la adecuada o
simplemente falle) a través del estudio de los componentes de las baterías de automóviles, con miras a la
utilización de éstas para el desarrollo de sistemas operativos que permitan salvaguardar información de
importancia de diversas empresas, instituciones, etc., ya que uno de los objetivos más interesantes de la
Cátedra Física II, se relacionan con la energía potencial, la cual amplia su campo de acción en el
desarrollo de las actividades científicas.

La energía potencial es la capacidad que tienen los cuerpos para realizar un trabajo, dependiendo de la
configuración que tengan en un sistema de cuerpos que ejercen fuerzas entre sí. Puede pensarse como
la energía almacenada en un sistema, o como una medida del trabajo que un sistema puede entregar.
Más rigurosamente, la energía potencial es una magnitud escalar asociada a un campo de fuerzas (o
como en elasticidad un campo tensorial de tensiones).
De ella se desprenden otros tipos de energía, como la química y la eléctrica las cuales se vinculan al
trabajo que se pretende realizar, relacionado con el proceso de transformación de la energía química en
eléctrica en los acumuladores de energía de la batería de automóviles.
La Ingeniería de sistemas es un modo de enfoque interdisciplinario que permite estudiar y comprender la
realidad, con el propósito de implementar u optimizar sistemas complejos. Puede verse como la
aplicación tecnología de la teoría de sistemas a los esfuerzos de la ingeniería, adoptando en todo este
trabajo el paradigma sistémico. La ingeniería de sistemas integra otras disciplinas y grupos de
especialidad en un esfuerzo de equipo, formando un proceso de desarrollo estructurado.
CAPÍTULO II
Marco teórico
2.1 Antecedentes de la Investigación
Los sistemas de acumulación de energía, si bien constituyen una imagen moderna y propia de nuestros
tiempos, constituyeron elementos estratégicos a lo largo de la historia de la humanidad. A modo de
ejemplo veamos algunos hechos importantes en el desarrollo de las baterías:
1796 Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, un profesor de la Universidad de Pavia, Italia;
construye la primer celda, la "pila voltaica". Lleva ese nombre por haber "apilado" discos de plata y cinc
separados entre si por un separador embebido en electrolito.
1813 Sir Humphry Davy, utiliza una batería gigantesca.(20.000 pares!), donada por Napoleon, en el
sótano de la Sociedad Real Británica y la utiliza para experimentos de electrólisis.
1859 Raymond Gastón Planté, inventa el acumulador de plomo (batería plomo- ácido), pero no fue de
gran utilidad..no se había inventado "la electricidad"..no había nada que acumular!.
1866 George Leclanché, inventa en Francia la "pila seca" (Zinc-Dióxido de Manganeso); sistema que aún
domina el mercado mundial de las baterías primarias.
1871 Se inventa la dínamo, comienza la producción industrial de baterías.
1887 El gobierno francés utiliza baterías para movilizar un bote submarino, (primeros vehículos eléctricos)
1893 Funciona un trolebús en la 5ta. Avenida, New York.
1900 Tomas Alva Edison, el gran inventor, patenta la batería níquel-hierro, entre otros usos, la emplea
para propulsar su vehículo eléctrico!. Jugner, un inventor sueco, patenta la batería de níquel-cadmio.
1947 Se desarrolla de celda de mercurio, donde en la descarga se emplea un cátodo de HgO, que si bien
le proporciona buenas características a la batería, tiene alto costo y finalmente por consideraciones
ambientales fue dejada de lado.
1960 Investigadores alemanes desarrollan las batería plomo-ácido con el electrolito inmovilizado (en
forma de gel).
1967 La Gates Corporation desarrolla la batería de plomo-ácido "libre mantenimiento" o "sellada".
El diseño permite que los gases liberados en la sobrecarga se recombinen en el interior de la batería.
Cuenta también con una válvula de seguridad para los casos de una excesiva sobrecarga.
1970 A finales de esta década Sony introduce la primer batería empleando ánodos de Li. En 1990
esta empresa comercializa mundialmente la primer batería de Litio/ión. Dada la alta densidad de energía
que presenta este sistema, produce el doble de voltaje que una batería alcalina.
2.2 Bases Teóricas
La Energía Química
La energía química es una manifestación más de la energía. En concreto, es uno de los aspectos de la
energía interna de un cuerpo y, aunque se encuentra siempre en la materia, sólo se nos muestra cuando
se produce una alteración íntima de ésta.
En la actualidad, la energía química es la que mueve los automóviles, los buques y los aviones y, en
general, millones de máquinas. Tanto la combustión del carbón, de la leña o del petróleo en las máquinas
de vapor como la de los derivados del petróleo en el estrecho y reducido espacio de los cilindros de
un motor de explosión, constituyen reacciones químicas.

El carbón y la gasolina gasificada se combinan con el oxígeno del aire, reaccionan con él y se
transforman suave y lentamente, en el caso del carbón, o instantánea y rápidamente, en el caso de la
gasolina dentro de los cilindros de los motores. Las mezclas gaseosas inflamadas se dilatan considerable
y rápidamente y en un instante comunican a los pistones del motor su energía de traslación,
su fuerza viva o de movimiento.
Si se rodea en el carbón o la leña, la gasolina y el petróleo de una atmósfera de gas inerte, por ejemplo
nitrógeno gaseoso, ni los primeros arderían ni los últimos explotarían en los cilindros. El nitrógeno no
reacciona con aquellos cuerpos y las mezclas de gasolina y nitrógeno ni arden ni explotan.
Finalmente, hay que mencionar la más reciente y espectacular aplicación de la energía química para
lograr lo que durante muchos siglos constituyó su sueño: el viaje de ida y vuelta al espacio exterior y a la
Luna, así como la colocación de distintos tipos de satélites artificiales en determinadas órbitas.
La energía es una propiedad inherente a la materia. La materia posee energía almacenada que se debe,
por una parte, a la posición o a la altura de un cuerpo (energía cinética) y, por otra, a la naturaleza o las
sustancias de que esté hecho el cuerpo al que se hace referencia, ya que a cada elemento o compuesto

le corresponde cierta cantidad de energía química almacenada a la que se le denomina contenido
energético. Cuando se lleva a cabo un fenómeno químico, éste va acompañado por una manifestación de
energía, ya sea que haya absorción o desprendimiento de ella, debido a la energía química que
almacenan las sustancias
Lo anterior significa que, cuando la energía química almacenada de los reactivos es mayor que la energía
de los productos, hay un excedente de energía que se libera, pues la energía se mantiene constante, es
decir, no se crea ni se destruye.
Por ejemplo, al reaccionar metano (gas combustible) con el oxígeno (gas comburente), hay
desprendimiento de energía como producto, porque el contenido energético del metano y del oxígeno es
mayor al que posee el dióxido de carbono y el agua, que son las sustancias que se forman durante la
reacción:
Por lo tanto, si, al reaccionar, una o varias sustancias producen otras con mayor contenido energético,
habrá absorción de energía por parte de los reactivos, como lo muestra la siguiente reacción
de fotosíntesis:
Las sustancias de gran contenido energético se utilizan como combustible, ya que al reaccionar con el
oxígeno se genera una gran cantidad de energía en forma de luz y calor.
Energía química en un motor
Las reacciones químicas de combustión de compuestos de carbono con oxígeno para liberar energía son
bien conocidas por todos. Ocurren, por ejemplo, al quemar madera o gas en el horno o bien cuando la
bencina de un auto proporciona la energía necesaria para su funcionamiento. Estas reacciones son
demasiado violentas y poco controladas para que los organismos vivientes las puedan usar dentro de
una célula.
Para que un motor funcione, éste requiere de combustible que, al reaccionar, desprende energía. En el
caso del motor de combustión interna, la energía del combustible se transforma en potencia y movimiento,
de tal forma que la fuerza producida sirve para hacer funcionar un autobús, una hélice y un generador,
entre otras cosas.
El motor de cuatro tiempos es el motor de combustión interna más conocido, y su
funcionamiento se lleva a cabo en cuatro etapas, las cuales son:
Primer tiempo (admisión): tiene lugar la penetración de una mezcla de combustible y aire a la
válvula de admisión, al bajar el pistón.
Segundo tiempo (compresión): el pistón sube y comprime la mezcla al reducir el volumen.
Tercer tiempo (explosión): al encender la bujía, ésta provoca la explosión de la mezcla; en este
momento el pistón es empujado y baja.
Cuarto tiempo (expulsión): los gases producidos por la explosión son expulsados a través de la
válvula de expulsión; en este momento el pistón baja.

Representación esquemática del funcionamiento de un motor de cuatro tiempos.
La combustión
La combustión es una oxidación violenta, la cual, a su vez, desprende energía en forma de calor y luz.
Los principales productos de ella son: el CO2, el vapor de agua y la energía. Ejemplos de este proceso
son la combustión del gas de la estufa, de la leña, y del carbón. En todos estos fenómenos se presenta
una oxidación y, por lo tanto, también tiene lugar unareducción, ya que cuando se produce la
combustión de una de estas sustancias, el oxígeno se reduce ganando electrones y el elemento que se
oxida los pierde.
En el organismo de los seres vivos existen procesos de "combustión orgánica", los cuales se denominan
así por la similitud que guardan con los productos obtenidos. Sin embargo, no son propiamente
combustiones, pues no son, oxidaciones violentas.
Un ejemplo de éstas es la degradación de la glucosa que, durante la respiración celular, produce CO2,
H2O y energía, de acuerdo con la siguiente reacción:
En esta ecuación se observa que cada átomo de oxígeno "gana" 2 electrones (se reduce) y el carbono
"pierde" 4 electrones (se oxida).
La oxidación del gas butano es una combustión inorgánica, ya que no se efectúa en los seres vivos. Su
reacción es la siguiente:
Energía Eléctrica
Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la existencia de una diferencia de
potencial entre dos puntos, lo que permite establecer una corriente eléctrica entre ambos —cuando se les
coloca en contacto por medio de un conductor eléctrico—para obtener trabajo. La energía eléctrica puede
transformarse en muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la
energía mecánica y la energía térmica.
Su uso es una de las bases de la tecnología utilizada por el ser humano en la actualidad. La energía
eléctrica se manifiesta como corriente eléctrica, es decir, como el movimiento de cargas eléctricas

negativas, o electrones, a través de un cable conductor metálico como consecuencia de la diferencia de
potencial que un generador esté aplicando en sus extremos.
Cada vez que se acciona un interruptor, se cierra un circuito eléctrico y se genera el movimiento de
electrones a través del cable conductor. Las cargas que se desplazan forman parte de los átomos de—
que se desea utilizar, mediante las correspondientes transformaciones; por ejemplo, cuando la energía
eléctrica llega a una enceradora, se convierte en energíamecánica, calórica y en algunos casos luminosa,
gracias al motor eléctrico y a las distintas piezas mecánicas del aparato.
Acumuladores eléctricos
Hablar de la relación entre la electroquímica y la energía nos conduce a una relación mas que obvia,
puesto que en definitiva un proceso electroquímico cualquiera lleva implícito un cambio de energía. Desde
el punto de vista del aprovechamiento por el hombre de la energía nos permite centrar el estudio en la
energía eléctrica. Este tipo de energía como sabemos puede ser producida de diversas maneras, por
combustión de un combustible adecuado (centrales térmicas), aprovechando la caída de un curso de
agua (centrales hidroeléctricas), aprovechando la energía liberada por una reacción de descomposición
radioactiva (centrales atómicas), etc., como las principales tecnologías empleadas actualmente, a las que
se suman otras como las geotérmicas, eólicas, fotovoltaicas, etc.
Un punto clave para el aprovechamiento de la energía generada es la mayor o menor facilidad para
utilizar esa energía, es decir que en algunos casos una forma de producción es económica siempre y
cuando la energía sea utilizada en el momento, el problema surge cuando se plantea la posibilidad de
almacenar esa energía eléctrica. Es aquí donde toman especial relevancia los acumuladores de energía.
Como definición de estos sistemas podemos emplear aquella que dice que "son sistemas que permiten la
acumulación de energía" (estamos utilizando el título como definición!), pero tal vez nos quede mas claro
si decimos que son sistemas donde ocurre conversión de energía química (almacenada) en energía
eléctrica y viceversa.
Los dos procesos importantes relacionados con el funcionamiento de las baterías son respectivamente la
carga y descarga de las mismas. Durante la carga el sistema se aleja del equilibrio termodinámico
mediante la aplicación de energía externa. En el caso de las baterías no recargables esto se produce en
el momento de su manufactura. En la etapa de descarga el sistema trata de alcanzar el equilibrio, se
producen reacciones espontáneas y los
electrones intercambiados son aprovechados mediante un circuito externo.
DESCRIPCIÓN DE UNA CELDA
Independientemente del tipo de acumulador que consideremos y de la geometría final que este posea,
todos estos sistemas están compuestos por los mismos componentes básicos:
Ánodo: Es aquel electrodo donde ocurre la reacción de oxidación, pérdida de electrones. Por convención
su signo varía en una batería secundaria cuando es cargada o descargada.
Cátodo: Electrodo donde ocurre la reacción de reducción, ganancia de electrones. En el diseño de ambos
electrodos se procura utilizar materiales livianos, de gran área, de buena conductividad, resistentes a
la corrosión, etc.
Material activo: Se refiere a la masa que realmente participa en el proceso electroquímico. Este
parámetro es muy importante puesto que está ligado directamente a la eficiencia electroquímica. Muchos
sistemas tienen una baja eficiencia puesto que gran parte del material que se incorpora en los electrodos
tiene solo una función estructural.
Separador: Este material permite ubicar los electrodos lo mas próximo posible, importante por el espacio
que ellos ocupan, pero impide que los mismos estén en un contacto directo, puesto que esta situación
provocaría que reaccionaran directamente sin posibilidad de aprovechar esa energía. Se construyen de
un material inerte poroso que permita el flujo de electrolito.
Electrolito: Componente importante puesto que esta solución permite la conducción iónica en el interior
de la batería y contiene reactivos y productos de los procesos electroquímicos. En algunos casos el
electrolito se encuentra embebido formando una pasta, como en el caso de la pila "seca", inmovilizado
como en las baterías "tipo gel", o en forma líquida como en el caso de las baterías alcalinas (solución de
KOH) o en las de plomo-ácido (solución de H2SO4)
Contenedor: Se construyen de materiales resistentes al ataque químico de los componentes y
aportan resistencia mecánica al acumulador. En tiempos recientes se están fabricando a partir de
materiales plásticos, lo que permite una mejor visión del nivel de electrolito, disminución de peso y
posibilidad de reciclaje.
Clasificación de los Acumuladores o Baterías
Una batería forman parte del entorno diario (y mucho mas de lo que imaginamos), sin embargo cuando se
analiza las aplicaciones, la forma de trabajar, de cómo se construyen, etc. Se observa que pueden ser

bastante diferentes entre si, por lo que intentará una clasificación que no será por cierto estricta, sino
siguiendo la tradición electroquímica.
Baterías Primarias
Aquellas que tienen energía almacenada en forma de reactivos químicos que se libera como energía
eléctrica cuando son conectadas, pero lo hacen en un solo ciclo, es decir que una vez descargadas no es
posible recuperarlas. Se dice que tienen un solo ciclo de descarga. El ejemplo mas conocido entre
nosotros es la "pila seca" o de Leclanché, ampliamente utilizada por ejemplos en electrodomésticos.
Esta pila utiliza como ánodo Zn y el cátodo es una pasta de MnO2 junto con C que actúa como colector
de la corriente. El electrolito es una pasta ácida de NH4Cl y ZnCl2.
Las correspondientes reacciones son:
Zn + H2O _ ZnO + 2e + 2H+ (ánodo)
2MnO2 + 2e + 2H+ _2MnOOH (cátodo)
Zn + 2MnO2 + H2O _ZnO + 2MnOOH (reacción neta)
A pesar de la creencia popular, esta reacción es irreversible termodinámicamente por lo que no es factible
recargar la pila independientemente del tratamiento físico a que se la someta. Dentro de esta
misma familia, en los últimos años se comenzó a comercializar las denominadas "baterías alcalinas", en
las que se reemplazó el electrolito ácido por KOH (al 30%), y la reacción anódica es ahora Zn + 4 OH- _
Zn(OH)4 2- + 2e
Baterías secundarias
Aquellas que las reacciones químicas que participan en la conversión de energía pueden ser revertidas
en un grado mas o menos completo, en otras palabras sistemas que permiten ser recargados, es decir
que poseen mas de un ciclo de carga y descarga (pueden ser miles). En este tipo de baterías se
encuentra el sistema mas popular del mundo, la batería de plomo, conocida como plomo-ácido en
relación al electrolito que utiliza, la que a pesar de tener mas de un siglo de inventada
brinda prestaciones que no han sido superadas totalmente hasta ahora. Utiliza como electrolito una
solución de ácido sulfúrico con densidad 1,28 g/ml a 25oC.
En este caso las reacciones de electrodo pueden simplificarse como:
Pb + H2SO4 _ PbSO4 + 2e + 2H+ (en el ánodo) PbO2 + 2H2SO4 _PbSO4 + 2H2O + SO4 2- (en el
cátodo) Pb + PbO2 + 2H2SO4 _ 2PbSO4 + 2H2O (reacción global).
Un detalle particular es el rol del ácido sulfúrico, ya que si bien no sufre directamente reacción de
oxidación o reducción, dado que se consume durante el funcionamiento de la batería conduce a una
disminución de la densidad del solución de electrolito, por lo que se emplea esta magnitud para estimar el
estado de carga de la batería.
Otra batería de gran uso industrial, y en los últimos años con la aparición de la telefonía celular, son las
alcalinas del tipo de Níquel-Cadmio o Níquel-Hierro. En este caso el ánodo es de Cd o Fe según el caso y
el cátodo es un electrodo impregnado de hidróxido de níquel el que cuando actúa como cátodo de la
batería se encuentra como NiOOH. El electrolito es una solución concentrada (30%) de KOH. Las
reacciones correspondientes son M + 2OH- _M(HO)2 + 2e (en el ánodo, con M= Cd o Fe) 2NiOOH +
2H2O + 2e _Ni(OH)2 +2OH- (en el cátodo) M + 2NiOOH + 2H2O + _ M(OH)2 + 2Ni(OH)2 (reacción neta)
Celdas de combustible
Si bien no son estrictamente iguales a los sistemas anteriores se las suele incluir en esta clasificación. En
las celdas de combustión la energía eléctrica es obtenida también a partir de una reacción química, pero
en estos sistemas los reactivos no se encuentran en el interior de la celda sino que son alimentados
continuamente de depósitos externos.
Esta característica le permite trabajar continuamente mientras haya disponibilidad de re activos. Existen
distintos tipos de celdas de combustión, diferenciadas fundamentalmente por la temperatura de trabajo, la
mas conocida es la celda de ácido fosfórico. Este tipo de sistemas de producción de energía implica el
uso de una tecnología especial y costosa, que provocó que en sus inicios tuviera una limitada aplicación,
fundamentalmente en el campo aeroespacial; pero en los últimos tiempos se están desarrollando
sistemas de menor costo y aplicaciones mas cotidianas, fuentes de poder, vehículos eléctricos, etc. Las
reacciones espontáneas que ocurren en la celda son la oxidación del hidrógeno en el ánodo y la
reducción del oxígeno en el cátodo para dar lugar a la formación de agua. 2H2 + O2 _ 2H2O
Los principales inconvenientes provienen de la necesidad de emplear reactivos de alta pureza y que las
reacciones ocurren sobre la superficie de metales catalizadores como el platino, de alto costo y con
posibilidad de sufrir "envenenamiento" por impurezas
Parámetros de importancia
Desde el punto de vista del comportamiento electroquímico de estos sistemas se estudian algunos
parámetros de importancia, para poder analizar en qué estado se encuentran las baterías.

Voltaje
El valor dependerá del sistema de ánodo y cátodo que se tenga así como de los respectivos sobre-
potenciales que tengan esos electrodos V= Ec - Ea –hA - hC
Para obtener el mayor voltaje en una batería, es útil combinar dos electrodos que tengan potenciales muy
diferentes (Ec y Ea), además de diseñar y operar la batería de manera de disminuir al máximo la
polarización (hA-hC).
Corriente
Directamente relacionado con la aplicación, se podrá requerir que sea constante pero en un largo período
de tiempo; por ejemplo en un marcapasos se necesitarán corrientes del orden de los micro amperes
(1x10-7 ampere) durante un largo período de tiempo (años). Mientras que en el lanzador de un torpedo,
se requieren que en un segundo pasen 5000 amperes!
Capacidad
Da una idea de la carga almacenada y disponible en la batería. Este valor está limitado por el electrodo de
menor capacidad. Se la expresa en unidades de carga como Ampere x hora (Ah). Por ejemplo para una
batería de tracción la capacidad es del orden de 10 a 20 kAh, mientras que para una batería que
mantiene la memoria de un computador es del orden de 0,1 a 0,5 Ah
Densidad de almacenamiento de energía
Es una medida de la carga por unidad de peso total de la batería. Esto resulta especialmente importante
para baterías de tracción en vehículos eléctricos o uso aeroespacial.
Densidad de Potencia
Es la potencia por unidad de peso de la batería.
Velocidad de descarga
Se la expresa como un cociente: C/n y es la corriente que permite descargar la capacidad C en n horas.
Vida media
Cantidad de ciclos de carga y descarga a los que se puede someter la batería antes de
terminar su vida útil.
Eficiencia de energía
Es el cociente entre la energía obtenida en la descarga y la energía empleada para cargar la batería.
Comportamiento ante la sobrecarga
De importancia para las baterías secundarias, ya que reacciones secundarias (por ejemplo electrólisis del
agua) pueden disminuir notablemente la vida útil del sistema.
Autodescarga
Perdida de carga por reacciones químicas que ocurren aunque el sistema no esté siendo utilizado.
Tolerancia a las condiciones de uso
De acuerdo al uso, se requerirá resistencia a temperaturas extremas, golpes mecánicos, posición, etc.
Aplicaciones de los acumuladores
Pensar en un mundo sin baterías, resultaría en un ambiente bien diferente de lo que conocemos hoy, esto
se debe al gran número de aplicaciones modernas que tienen estos sistemas de almacenamiento y
conversión de energía. Esta situación hace que el intento de clasificarlas de acuerdo al uso de las mismas
sea una tarea complicada. Basta realizar un pequeño ejercicio mental y tratar de enumerar sistemas
donde se utilicen baterías y seguramente nuestro listado contemplará, juguetes, radios, motos, satélites,
aviones, robots,
marcapasos, computadores, equipos médicos portátiles, celulares, submarinos, boyas, antenas, bicicletas
eléctricas, linternas, etc.
El diseño y proceso de fabricación de acumuladores de energía, está ligado a la aplicación que tendrá,
tradicionalmente se destacan tres tipos de usos diferentes:
Baterías estacionarias: Generalmente son de gran tamaño, están inmovilizadas en un sitio y se emplean
para acumular grandes cantidades de energía. Estos acumuladores, por ejemplo pueden ser utilizados en
los sistemas integrados de energía que mencionaremos mas adelante, se utilizan como fuentes de
emergencia, para alimentar equipos remotos, etc.
Baterías de tracción: Son empleadas para propulsar motores eléctricos, se requieren que tengan bajo
peso pero una gran potencia, se emplean en vehículos industriales, submarinos, etc.
Baterías SLI (Starting, Lighting and Ignition): Son las empleadas habitualmente en los vehículos de
motor de combustión, pueden ser recargadas y se utilizan para arrancar el motor, iluminación, etc. Estas
clasificaciones en modo alguno pretenden ser completas, en razón del amplio espectro de uso de los
acumuladores.
Solventes y electrolitos: En cualquier sistema electroquímico independientemente de la aplicación y
tamaño del mismo, será necesario el empleo de electrolitos adecuados. Si bien la mayoría de los

experimentos analíticos llevados a cabo en el laboratorio emplean soluciones acuosas, puede ser
necesario el empleo de solventes orgánicos o incluso solventes mixtos. De todas maneras se pueden
mencionar algunos aspectos generales que caracterizarán a los electrolitos empleados en trabajos
electroquímicos.
Características importantes
- Carácter prótico: importante aspecto si existen intermediarios que puedan reaccionar con el solvente.
Es posible clasificarlos de acuerdo a su capacidad donadora de protones. Es importante no solo analizar
el aspecto termodinámico de estos equilibrios sino también la cinética de estos procesos de liberación de
protones. En estudios mecanísticos se prefieren solventes aproticos, por ejemplo aquellos donadores
pobres por estar unidos los hidrógenos a elementos no muy electronegativos. Esta preferencia obedece al
hecho que los intermediarios, especialmente los radicales aniones son más estables en este tipo de
solventes.
- Límite de voltaje: para cada solvente existe un potencial límite anódico y catódico, más allá donde es
imposible estudiar reacciones electroquímicas de algún determinado soluto, debido a la oxidación o
reducción (descomposición) del mismo solvente. Estos límites definen lo que se denomina "ventana de
potencial", esto es, la zona útil de trabajo que permite ese solvente.
- Polaridad del solvente: este parámetro está en relación con el momento dipolar que presente el
solvente así como de su constante dieléctrica. Este aspecto es importante especialmente en relación al
proceso de ionización de un determinado electrolito. Se debe recordar que cuando se tienen dos cargas
eléctricas de signo contrario (el caso de un electrolito fuerte completamente disociado) la fuerza actuante
entre ellas es inversamente proporcional a la constante dieléctrica del medio que las separa. Por lo tanto
un solvente que tenga una constante dieléctrica alta, promoverá la disociación de un soluto iónico y
conducirá a una disminución de la resistencia de la solución. Por el contrario una baja constante
dieléctrica (se considera por debajo de 15) favorecerá la asociación iónica formándose los
denominados pares iónicos.
- Rango líquido y presión de vapor: dado que la mayoría de los experimentos electroquímicos requieren
que se realicen en fase líquida es importante considerar las temperaturas y presiones máximas de
trabajos que permitan tener el solvente en ese estado. Asimismo la presión de vapor de los solventes es
importante con relación al proceso de "purga" que algunas técnicas requieren. Esto es así puesto que si
se trabaja con un solvente con presión de vapor elevada, podría suceder que con el pasaje de una
corriente de gas inerte se "arrastrara" la fase vapor del solvente con la correspondiente complicación para
mantener una determinada concentración del electrolito.
- Viscosidad: este parámetro resulta importante de analizar especialmente cuando los experimentos
electroquímicos requieren de un adecuado control difusional, estudios de convección, etc.
- Miscibilidad con otros solventes: el recurso de emplear solventes mixtos se emplea frecuentemente
para analizar la influencia de un cambio en la constante dieléctrica del medio. Para este propósito se debe
tener en cuenta en que medida estos solventes son miscibles entre si. Existen tabulados algunos
parámetros que permiten, de manera empírica,
predecir si una determinada mezcla conducirá a una solución homogénea.
- Propiedades espectroscópicas: algunas técnicas electroquímicas implican la aplicación simultanea de
técnicas espectroscópicas, por ejemplo espectroscopia UV, IR, visible, etc. En estos casos será
importante por lo tanto considerar las longitudes de onda donde el solvente presenta interacción con
la radiación ya que de este modo se definirá una "ventana útil" de trabajo.
Rol Del Sistema Solvente-Electrolito
Para los estudios electroquímicos es importante considerar esta interacción habida cuenta que se está
modificando la estructura de la doble capa eléctrica. De este modo por ejemplo se tiene en cuenta que
cuando se tienen solventes orgánicos estos pueden tener una orientación diferente en comparación a la
que presenta en el seno de la solución, que los fenómenos de adsorción son menos pronunciados cuando
se emplean solventes orgánicos y que los iones del electrolito también pueden ser adsorbidos
específicamente en la zona de la doble capa eléctrica.
Rol Del Electrolito Soporte
En la mayoría de los experimentos electroquímicos suele emplearse electrolitos que si bien no constituyen
los compuestos de interés en el proceso, su presencia hace posible controlar el modo en que ocurren las
reacciones en el sistema. Esta importante función se puede resumir como:
- Regulan la resistencia y el transporte de masa por migración eléctrica (minimizan la caída IR)
- Pueden actuar como sistemas buffer
- Pueden actuar como sistemas acomplejantes

- Pueden formar pares iónicos, agregados micelares, etc. Esto está relacionado con los procesos de
solvatación.
- Determinan la estructura de la doble capa eléctrica
- Imponen los límites de voltaje debido a su propia reacción.
2.3 Bases Legales
La Constitución de la República Bolivariana de Venezuela (1999), señala lo siguiente, en su artículo 203,
"Son leyes orgánicas las que así denomina esta Constitución; las que se dicten para organizar los
poderes públicos o para desarrollar los derechos constitucionales y las que sirvan de marco normativo a
otras leyes".(p.45)
De esto se infiere que la Constitución Venezolana, respalda las Leyes Orgánicas que han sido
procesadas y aprobadas a través de la Asamblea Nacional, como lo es el caso de la Ley Orgánica
de Hidrocarburos. La Seguridad de la Nación es competencia y responsabilidad del Estado y se
fundamenta en su desarrollo integral. En Venezuela, en la actualidad, el desarrollo nacional como pilar
fundamental de la seguridad, tiene como base principal de sustentación los recursos de hidrocarburos. El
aprovechamiento integral de esos recursos requiere de una ley que le garantice a la Nación venezolana la
optimización de su industria petrolera, dentro de los parámetros de explotación racional, garantía de
justos ingresosfiscales, conservación del recurso, contribución al desarrollo social y protección del
ambiente, acciones todas, que coadyuvan a fortalecer y a garantizar nuestra seguridad. Por lo anterior, se
puede considerar que la legislación sobre los hidrocarburos es una de las más importantes del país,
después de la Constitución, porque debe regular, en forma clara y precisa, una de las bases de
la economía y de la sociedad venezolana.
Según la Ley Orgánica de Hidrocarburos, señala en su artículo Nº 5 lo siguiente:
Artículo 5°. Las actividades reguladas por este Decreto Ley estarán dirigidas a fomentar el desarrollo
integral, orgánico y sostenido del país, atendiendo al uso racional del recurso y a la preservación del
ambiente. A tal fin se promoverá el fortalecimiento del sector productivo nacional y la transformación en el
país de materias primas provenientes de los hidrocarburos, así como la incorporación de tecnologías
avanzadas.
Este artículo menciona que cualquier actividad vinculada con el fomento del desarrollo integral, donde se
transformen materias primas provenientes de hidrocarburos, son legalmente aceptadas en Venezuela, por
tanto se pueden realizar de forma libre siempre fundamentado en la legislación venezolana vigente, en el
caso de los acumuladores de energía (baterías), sujeto a la Ley Orgánica de Hidrocarburos..
2.4 Definición de Términos Básicos
Acumulador eléctrico: Dispositivo constituido por un electrolito, un elemento y un contenedor que
permite almacenar la energía eléctrica en forma de energía química y liberarla cuando se conecta con un
circuito de consumo externo. (Glosario de términos sobre baterías)
Acumulador de plomo o una batería de plomo: Es un acumulador eléctrico en que el material activo de
las placas positivas está formado por compuestos de plomo y el de las placas negativas es esencialmente
plomo y el electrolito, una solución diluida de ácido sulfúrico. (Glosario de términos sobre baterías)
Actividad: Desintegración de cierta cantidad de un radionucleido en determinado estado de energía en
determinado tiempo, por intervalo de tiempo, en determinado momento. (Glosario de términos sobre
baterías)
Agua desionizada o desmineralizada: El agua que no presenta interferencia en las determinaciones de
los constituyentes que se van a analizar. (Glosario de términos sobre baterías)
Almacenamiento: Acción de almacenar, reunir, conservar, guardar o depositar sustancias, residuos y
desechos peligrosos en bodegas, almacenes o contenedores, bajo las condiciones adecuadas. (Glosario
de términos sobre baterías)
Batería: Aparato electroquímico que suministra energía eléctrica a partir de la utilización controlada de
reacciones químicas. Algunas utilizan reacciones químicas reversibles y pueden ser recargadas, como las
de plomo; otras utilizan reacciones no reversibles y no tienen más que una vida útil. (Glosario de términos
sobre baterías)
Capacidad del acumulador: Cantidad de electricidad que el acumulador puede producir antes de que el
voltaje se reduzca a un nivel inferior al límite de una carga de diez horas. La capacidad se expresa en
amperios/hora (Ah). (Glosario de términos sobre baterías)
Carga: Operación mediante la cual una fuente externa suministra energía eléctrica que se convierte en
energía química en el acumulador. (Glosario de términos sobre baterías)
Chatarra de origen: Materiales de chatarra generados in situ que no contienen pinturas ni recubrimientos
sólidos. (Glosario de términos sobre baterías)

Chatarra pronta: Chatarra que resulta de operaciones de manufactura o fabricación. (Glosario de
términos sobre baterías)
Chatarra de producción: Materiales de chatarra generados in situ mediante fundición, extrusión,
laminado, separación, forjado, moldeado/estampado, corte y recorte, y que no contienen pintura ni
revestimientos sólidos, pero no materiales de chatarra generados mediante torneadura, perforación,
laminado y similares operaciones de maquinado, que se realimentan directamente en la operación.
(Glosario de términos sobre baterías)
Célula, o célula electroquímica: Se trata de un generador eléctrico constituido por no menos de dos
reacciones electroquímicas (llamadas reacciones semicelulares), una de los cuales es
de carácter reductor y la otra de carácter oxidante. (Glosario de términos sobre baterías)
Ceniza:
a) Materiales que quedan como residuos de procesos pirometalúrgicos, como combustión de carbón o
incineración de películas fotográficas, tableros de circuitos, alambres de cobre, etc., que pueden
reciclarse para aprovechar su contenido de metales no ferrosos.
b) Capa superior del metal fundido, como el plomo y el zinc que se han oxidado en contacto con el aire. Al
ser espumada, la ceniza es una mezcla limpia del metal y su óxido, y por lo tanto un material adecuado
para el reciclado. (Glosario de términos sobre baterías)
Cenizas acumuladas: Residuos de combustiones no transportados por el aire, provenientes de la
incineración de combustibles y otros materiales en un incinerador. El material se deposita en el fondo del
incinerador y es eliminado en forma mecánica. (Glosario de términos sobre baterías)
Ceniza voladora: Partículas finamente divididas de ceniza contenidas en los gases provenientes de
combustión. Pueden contener material quemado en forma incompleta. Se trata frecuentemente de esferas
vidriosas, pero su estructura puede ser también cristalina, o inclusive fibrosa. (Glosario de términos sobre
baterías)
Conectores: Conductores de plomo metálico utilizados para interconectar no sólo las distintas placas,
formando elementos, sino también los elementos entre sí para formar el circuito eléctrico interno.
Confinamiento: Depositar definitivamente los desechos peligrosos en sitios y condiciones adecuadas,
para minimizar los impactos negativos a la salud humana y el ambiente. (Glosario de términos sobre
baterías)
Electrolito: Conductor iónico en que se sumergen las placas. En los acumuladores de plomo, el
electrolito es una solución de ácido sulfúrico diluido al 36% por peso (400 g de ácido sulfúrico por litro de
agua destilada). La carga de un acumulador está determinada por la gravedad específica o densidad de
su electrolito: un acumulador totalmente cargado tiene un electrolito con una densidad de 1,270 kg/m3.
Generador: Toda persona natural o jurídica que a consecuencia de la manipulación o de los procesos
que realicen, produzcan residuos o desechos peligrosos. (Glosario de términos sobre baterías)
Nominal: Hay dos tipos de voltaje nominal:
a) voltaje nominal de la célula: Es el voltaje que puede proporcionar la reacción química utilizada en el
acumulador, lo que en el caso de las reacciones de los acumuladores de plomo equivale a 2 V; b) voltaje
nominal del acumulador: Es una función del número de células conectadas en serie; los acumuladores de
los automóviles generalmente tienen seis células en serie. (Glosario de términos sobre baterías)
CAPÍTULO III
Marco metodológico
3.1 Nivel de Investigación
Esta investigación se ubicará en un nivel descriptivo, el cual consiste en la caracterización de un hecho,
fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento.
Según Hurtado, J. (2000), se establece que para dar respuestas a los diferentes objetivos de una
investigación, ésta debe estar enmarcada en los criterios que permitan definir la manera de cómo se
recolecta la información, lo cual sirve de base para la delimitación de la investigación.(p.45).
3.2 Diseño de Investigación
El diseño de investigación constituye el plan general del investigador para obtener respuestas a sus
interrogantes o comprobar la hipótesis de investigación, desglosa las estrategias básicas que el
investigador adopta para generar información exacta e interpretable. Los métodos utilizados en el diseño
fueron el análisis, la síntesis de manera inductiva y deductiva. Esta investigación se enmarca en el diseño
documental o bibliográfico.
El autor Tamayo, M. (1997) la define como sigue:

Es cuando recurrimos a la utilización de datos secundarios, es decir, aquellos que han sido obtenidos por
otros y nos llegan elaborados y procesados de acuerdo con los fines de quienes inicialmente los elaboran
y manejan y por lo cual decimos que es un diseño bibliográfico. (p.70).
Por lo tanto este diseño centra su atención en la utilización de una estrategia basada en el análisis de
datos obtenidos de libros, informes de investigación, monografías, etc.
3.3 Técnica de Recolección de los datos
Se utilizó la técnica de observación documental, que según Tamayo y otros (1996) señala "el paso
de investigaciones que acude a fuentes directas de información, visitas a bibliotecas, sitios de interés
donde pueda obtenerse a información requerida para la continuación de una bibliografía general sobre, el
tema (pág. 130).
Asimismo se usó el fichaje, el cual es una técnica manejada especialmente por los investigadores. Sabino
(1997) la define como sigue: "Es un modo de recolectar y almacenar información, cada ficha contiene una
serie de datos extensión variable pero todos referidos a un mismo tema, lo cual le confiere unidad y valor
propio. (p. 12). El fichaje se realiza de manera eficiente, a la cual se le incluye en su contenido descriptivo
todos los datos de los libros que sean necesarios para citarlo.
3.4 Técnicas de procesamiento de los datos
La técnica utilizada en el desarrollo de esta investigación es el fichaje, la cual es una técnica manejada
especialmente por los investigadores.
3.5 Análisis e Interpretación de los Datos
Para analizar estos datos, alusivos a esta investigación se realizara a través de este procedimiento:
Fase I:
Una vez conocido el campo del estudio y definidos sus límites de forma más aproximada, estaremos en
condiciones de establecer el campo de búsqueda de información bibliográfica: de qué se partirá, dónde se
puede encontrar, con qué instrumentos vamos a contar en primer lugar. Esta fase comenzó por establecer
las bibliotecas, centros de documentación ybases de datos en las que comenzará la búsqueda
especializada de carácter más genérico y cuáles serán los primeros instrumentos de búsqueda,
revisando literatura sobre el tema de acumuladores.
Fase II:
A partir de este momento, la búsqueda bibliográfica se especializa y define: ya no se trata tanto de
encontrar documentación exhaustiva sobre el particular, sino de conseguir información pertinente sobre
aspectos concretos del tema de estudio, vacíos que es necesario salvar o datos que apoyen la
investigación. En esta fase a son válidas todas las fuentes de información bibliográfica y de hecho se
deberán emplear todo tipo de instrumentos: identificación de documentos, Instrumentos para la
localización de los documentos: guías, directorios y catálogos de bibliotecas y archivos, etc. e
instrumentos de apoyo a la investigación: obras generales, diccionarios, enciclopedias, libros de estilo,
etc.
Fase III:
Se elaboraron las fichas de trabajo. La elaboración de fichas es una tarea imprescindible para el
trabajo de investigación, sea este del tipo que sea. Lo que no puede determinarse porque en este aspecto
intervienen el tipo de trabajo desarrollado, la materia estudiada, la forma de plantearse las estrategias de
información e incluso el propio gusto personal es la forma y estructura de las fichas ni el soporte utilizado.
CAPÍTULO IV
Análisis de los resultados
4.1 Elementos que intervienen en el proceso de transformación de energía química y eléctrica
La experiencia demuestra que conforme la energía va siendo utilizada para promover cambios en la
materia va perdiendo capacidad para ser empleada nuevamente. El principio de la conservación de la
energía hace referencia a la cantidad, pero no a la calidad de la energía, la cual está relacionada con la
posibilidad de ser utilizada. Así, una cantidad de energía concentrada en un sistema material es de mayor
calidad que otra igual en magnitud, pero que se halle dispersa.
Aun cuando la cantidad de energía se conserva en un proceso de transformación, su calidad disminuye.
Todas las transformaciones energéticas asociadas a cambios materiales, acaban antes o después en
energía térmica; ésta es una forma de energía muy repartida entre los distintos componentes de la
materia, por lo que su grado de aprovechamiento es peor. Este proceso de pérdida progresiva de calidad
se conoce como degradación de la energía y constituye otra de las características de esta magnitud o
atributo que han identificado los físicos para facilitar el estudio de los sistemas materiales y de sus
transformaciones.

Los generadores son dispositivos que permiten, en las máquinas, la producción de una determinada
fuerza o energía. En el caso de un generador eléctrico, lo que éste realiza es una mutación de la energía.
Es decir, si se encuentra con energía mecánica – que comprende dos tipos de energía más: la potencial y
la cinética, relacionada con el movimiento – el generador eléctrico, como su denominación lo indica, la
transforma en energía eléctrica, que siempre se va a suscitar cuando un conductor eléctrico establece
una relación entre dos puntos.
Por eso es que los generadores tienen, a su vez, la capacidad de sostener lo que se llama diferencia
entre el potencial ¿Qué significa esto? Que un generador establece entre sus polos, es decir, entre sus
puntos terminales, una labor de carga de energía positiva que se traslada desde uno de esos puntos
hasta el otro. La tarea de los generadores, que es de transformación de la energía, no puede producirse si
los conductores eléctricos no reciben el efecto que produce el campo magnético.
La diferencia de potencial a la que nos referimos anteriormente solo puede mantenerse constante cuando
una fuerza electromotriz surge del movimiento entre ese campo magnético y esos conductores eléctricos.
Dentro de la categoría mayor de generador eléctrico, hay una subdivisión de índole primaria y secundaria.
El generador primario es el que tiene a su cargo la transformación en energía eléctrica de otra energía, de
cualquier índole. La diferencia con el generador secundario, es que el generador primario transforma una
energía que o bien tiene desde un comienzo o bien que recibe para su posterior transformación. El
generador secundario, en cambio, lo que hace es entregar la energía eléctrica que recibió anteriormente.
El proceso de generación de energía eléctrica es el de transformación a partir de generadores. Y para que
haya una transformación, debe haber una fuente que se tome como base para realizar el cambio. Dicha
fuente es toda energía que sea considerada como no eléctrica. En este grupo entran las siguientes
energías: térmica, mecánica, luminosa y química, entre otras. Este cambio en la energía se lleva a cabo
en inmediaciones apropiadamente denominadas centrales eléctricas, las cuales realizan tan solo los
primeros pasos del proceso. Los siguientes se corresponden ya al suministro de la energía que ha sido
generada, es decir, todos los pormenores del transporte y la distribución.
En cuanto a esa fuente que se toma para la transformación, se la conoce con el nombre de fuente
primaria. La naturaleza de la misma es la que va a condicionar el tipo de central de generadores de
energía. Por ejemplo, la central termoeléctrica genera energía eléctrica a partir de energía expulsada en
forma de calor por la combustión de gas o petróleo, por mencionar algunos ejemplos.
En el caso de la central generadora nuclear, en la misma se ejecuta el proceso de transformación de
energía nuclear en energía eléctrica. En las centrales eólicas se utiliza la energía cinética que genera la
corriente de aire; en las centrales mareomotrices, la energía que surge de las mareas, etc. Pero a pesar
de las diferencias en el rasgo distintivo de la fuente primaria, todas estas centrales que poseen
generadores de energía eléctrica tienen en su haber, como dispositivo clave, el elemento generador de
energía. El mismo está formado, básicamente, por un alternador. Se trata de una máquina que es la que
termina de realizar la transformación de la fuente o energía primaria en energía eléctrica. El proceso que
emplea es el de inducción, que produce el voltaje, también llamado fuerza electromotriz.
Lo que se genera a través de la inducción es una corriente eléctrica cuya magnitud y dirección están en
permanente variación cíclica. A esta corriente se la conoce con el nombre de corriente alterna. El
alternador, entonces, siempre debe contar con un elemento inductor generador del campo magnético y un
elemento pasivo, sometido, inducido, que siempre estará atravesado de par en par por las fuerzas
emanadas del campo magnético. Cabe mencionar que el alternador no podrá funcionar sin la acción de
una máquina de fluido, comúnmente conocida como turbina, que va a fluctuar en sus características
según las características de la energía primaria que se va a transformar, de ahí que haya una turbina
especial para cada central que posea generadores de energía eléctrica.
4.2 Componentes que posee una batería de automóvil vinculados al proceso de transformación de
energía química en energía eléctrica
Las baterías de ácido de plomo tienen un voltaje nominal de alrededor de dos voltios. La mayoría de
baterías de coche se componen de seis celdas y por ello tienen una tensión de doce voltios. El voltaje
que se da en el chispazo de las típicas baterías es de 1,5 voltios.
Las baterías más usadas son las de Plomo-Acido, Estas baterías deben estar diseñadas para suministrar
una gran corriente durante un periodo de tiempo corto. Suelen tener una vida útil de unos 4-5 años, y esta
está estrechamente ligada con la profundidad de descarga a la cual se ve sometida es decir a cuanta
energía sobre su capacidad nominal se le "pide" sobre su capacidad nominal, en cada ciclo de carga y
descarga. En las baterías de Plomo-Acido, la vida útil será mayor cuanto menor sea la descarga de estas
baterías en cada ciclo de carga-descarga.

Las capacidad de una batería viene medida en Amperios por hora (A.h) que es la cantidad de corriente
de descarga disponible durante un tiempo determinado. Pero esta capacidad es válida solamente para
una temperatura específica y profundidad de descarga.
Regulador de carga: Sumisión es preservar la vida de las baterías para evitar situaciones de sobrecarga y
sobredescarga a fin de alargar la vida de estas. Por lo tanto controlará los procesos de carga y descarga
de la batería en función de la generación y el consumo de la energía. Las baterías de ácido de plomo
tienen un voltaje nominal de alrededor de dos voltios. La mayoría de baterías de coche se componen de
seis celdas y por ello tienen una tensión de doce voltios.
A pesar del gran esfuerzo realizado en investigación de los diferentes tipos de materiales las baterías de
plomo ácido son las preferidas e insuperables por el amplio de aplicaciones que tienen. El plomo es
abundante y no demasiado caro y es por esta razón por la cual es idóneo para la producción de baterías
de buena calidad en grandes cantidades.
Las primeras baterías de plomo-ácido (acumuladores de plomo), fueron fabricadas a mediados del siglo
XIX por Gaston Planté. Hoy en día todavía son uno de los tipos de baterías más comunes. Se descubrió
que cuando el material de plomo se sumergía en una solución de ácido sulfúrico se producía un voltaje
eléctrico el cual podía ser recargado. Este tipo de baterías es único en cuanto que utiliza el plomo,
material relativamente barato, tanto para la placa positiva como para la negativa. El material activo de la
placa positiva es óxido de plomo (PbO2). El de la placa negativa es plomo puro esponjoso y el electrolito
está disuelto en (H2SO4). Cuando hablamos de material activo en las baterías de ácido de plomo,nos
referimos al óxido de plomo y al plomo esponjoso.
Partes del Acumulador o Bateria
1. Carcasa: cuerpo físico del acumulador.
2. Rampa: sello entre la tapa y la carcaza.
3. Empuñadura: (opcional).
4. Borne positivo: de donde sale la corriente a los dispositivos.
5. Recipiente: contenedor de las placas.
6. Fijación: pequeña pestaña para evitar movimientos.
7. Placas negativas: mantienen cerrado el circuito.
8. Placas positivas: envían corriente eléctrica al borne positivo.
9. Separadores: mantienen aisladas las placas positivas de las negativas.

10. Rejilla: soportes de la materia activa.
4.3 Proceso de transformación de energía química a energía eléctrica en una batería de automóvil
Las baterías de acumuladores eléctricos de plomo-ácido sulfúrico almacenan energía química durante la
operación de carga y la devuelven en forma de energía eléctrica para su aprovechamiento en distintas
aplicaciones. Una batería está constituida por un recipiente que contiene un conjunto de elementos
formados de placas positivas y negativas sumergidas en un electrolito que es una disolución de ácido
sulfúrico en agua. Una batería se caracteriza por su capacidad de almacenamiento de energía eléctrica
en amperios hora (A-h) y su voltaje en voltios (V). Las más usuales son de 12 V y con varias capacidades
según el uso a que estén destinadas. Conectadas en serie se obtienen los voltajes requeridos. Se
emplean como fuente de energía eléctrica en vehículos de transporte, maquinaria de obras públicas,
carretillas elevadoras, grupos electrógenos, centrales eléctricas, etc. Después de un determinado tiempo
de uso agotan su carga y requieren una recarga. Esta operación puede repetirse muchas veces y se debe
realizar en condiciones de seguridad.
La batería tiene un determinado numero de celdas, unidas por medio de barras metálicas, cada celda
acumula algo mas de dos voltios. Las baterías para automóviles tienen 6 celdas, que unidas dan un total
de 12 voltios.
Cada celda, consta de dos juegos de placas, o electrodos inmersos en una solución de agua y acido
sulfúrico llamado electrolito. Un juego de placas esta hecho de peroxido de plomo y el otro, de plomo
poroso.
Al funcionar la celda, el acido reacciona y convierte la energía química en energía eléctrica. En las placas
de peroxido de plomo se genera carga positiva (+) y en las de plomo poroso carga negativa (-).La
corriente eléctrica, que se mide en amperios circula por el sistema eléctrico desde un terminal de la
batería hasta el otro, activando el electrolito.
Conforme continua la reacción química, se forma sulfato de plomo en la superficie de ambos juegos de
placas, y el acido sulfúrico se diluye gradualmente. Cuando la superficie de ambos juegos de placas se
cubre completamente con el sulfato de plomo, se descarga la batería. Al recargarlo con una corriente
eléctrica, las placas vuelven a su estado original, y el acido sulfúrico se regenera.
Con el tiempo, las baterías dejan de funcionar, y no se pueden recargar, debido a que las placas están
cubiertas, con una capa de sulfato, tan gruesa que la carga no pasa a través de ellas; o bien las placas se
desintegran; o hay fugas de corriente entre las placas de la celda, lo que puede provocar un cortocircuito.
La energía eléctrica se almacena y se produce por dos placas metálicas sumergidas en una solución
química (electrolito) a mayor superficie de las placas se almacena mas energía.

Los separadores porosos no son conductores, y evitan cortocircuitos, cada grupo forma una celda con un
voltaje algo superior a los 2 voltios. El voltaje de cada celda es el mismo sin importar su tamaño y el
número de placas. Para lograr voltajes mas altos las celdas se deben conectar en serie ( por ejemplo 6
celdas producirán 12 voltios)
Para arrancar el motor, se necesita la máxima corriente de la batería; en el corto periodo en que funciona
el motor de arranque, puede consumir hasta 400 amperes; debido a este alto consumo no se debe hacer
funcionar el motor de arranque mas de 30 segundos continuos; debe dejarse un minuto de intervalo para
reducir la posibilidad de una descarga total, de la batería, o un sobrecalentamiento en las partes internas
del motor de arranque. Un motor grande necesita, mínimo una batería de 400 Amperes para arrancar, y
un motor pequeño solo necesita uno de 250 A.
Funcionamiento
La materia activa positiva es peróxido de plomo, en cambio la materia activa negativa es plomo
esponjoso, y el electrolito como ya mencionamos es ácido sulfúrico, al conectar un consumo de corriente
se cierra el circuito entre la placa positiva y la negativa, efectuándose las siguientes reacciones químicas:
1. El peróxido de plomo de la placa positiva se combina con el ácido sulfúrico transformándose
en sulfato de plomo y liberándose hidrógeno y oxígeno admitiendo electrones del circuito exterior.
2. El plomo de la placa negativa se combina con el ácido sulfúrico formándose sulfato de plomo y
liberándose hidrógeno, cediendo electrones al circuito exterior
3. El hidrógeno y el oxígeno liberados se combinan para formar agua. Durante este proceso de
descarga el electrolito disminuye la densidad por el consumo de ácido sulfúrico. Los electrones admitidos
por una placa y cedidos por la otra, constituyen la corriente del circuito exterior.
CAPÍTULO V
Conclusiones y recomendaciones
5.1 Conclusiones
Al estudiar las diversas formas de energía, los científicos han descubierto que la energía es siempre la
misma pero que se presenta de diversas maneras y que, mediante dispositivos apropiados, puede
transformarse de una forma a otra forma distinta. En la casa puedes observar la transformación de la
energía eléctrica en otras formas. Una estufa la transforma en energía calorífica; un bombillo, en energía

luminosa y calorífica; un motor, en energía cinética; las bocinas de tu tocadiscos transforman la energía
eléctrica en energía sonora.
La energía química está relacionada con la forma como los átomos se enlazan unos con otros para formar
las moléculas de los cuerpos. Al romperse esos enlaces por combustión aparecen los efectos de la
energía química. La gasolina, el gasoil, el carbón, el gas natural son substancias que al quemarse liberan
la energía que almacenan. Las plantas verdes usan y almacenan la energía solar para su desarrollo.
Cuando comemos, la energía almacenada en los alimentos se manifiesta en nuestro interior como calor y
capacidad de movimiento. Todos esos cambios son procesos químicos. Las baterías de los carros y las
pilas de linterna almacenan también energía química que se transforma en energía eléctrica, cinética o
luminosa mediante un dispositivo adecuado.
La Energía eléctrica por su parte, es, tal vez, la forma de energía con la que estamos más familiarizados
por el uso constante de los aparatos eléctricos en la casa. Los diversos bombillos y lámparas, el televisor
y la radio, la licuadora, la tostadora, un secador de pelo, un plancha eléctrica, son algunos de los aparatos
de uso diario. Su uso está muy generalizado porque es muy fácil convertirla a otra forma de energía. La
energía eléctrica que llega a las casas se convierte, mediante dispositivos apropiados, en luz (energía
luminosa), en movimiento (energía cinética), en sonido (energía sonora), en calor (energía térmica).
La batería como comúnmente se le llama es un elemento acumulador de energía que la recibe en forma
eléctrica y la almacena en forma química, en el proceso de descarga se toma la energía de la batería que
es transformada nuevamente en eléctrica y será la encargada de suministrarla a los consumidores
eléctricos. Se entiende la batería como una fuente de energía independiente del motor de combustión
interna, que en caso de necesidad como cuando se encuentra detenido el motor, abastece de energía
eléctrica a ciertos consumidores como lo es el motor de arranque "Marcha", la bobina de encendido y el
alumbrado. Cuando el motor esta en marcha la batería acumula parte de la energía suministrada por un
generador de corriente llamado alternador.
Para el funcionamiento de la batería para automóviles, por ejemplo, el proceso es el siguiente: 1.
Descarga. Cuando se permite circular una corriente externas entre los terminales positivos y negativos las
placas de plomo y oxido de plomo se van transformando en sulfato de plomo y liberando agua en el
proceso. 2. Cuando se forza una corriente externa hacia en sentido contrario la placa positiva de sulfato
de plomo se transforma nuevamente en plomo mientras que la negativa en oxido de plomo. Además la
concentración de acido vuelve a ser mayor.
Durante la primera etapa toda la energía se convierte en energía almacenada química (mas eficiente). En
la segunda etapa parte de la energía eléctrica suministrada se utiliza para la electrolisis del agua
produciendo gases (oxigeno e hidrogeno) y es menos eficiente. En esta ultima etapa el voltaje no
aumenta mas y toda la energía suministrada se utiliza para la electrolisis del agua. Este voltaje que se
alcanza aquí se conoce como voltaje final de carga.
5.2 Recomendaciones
Es importante mantener en buen estado el acumulador del vehículo, sea cual fuere el uso que se
le esta dando.
Un acumulador en buenas condiciones que se está descargando constantemente puede deberse
a:
* Bandas del generador o alternador desgastadas, sueltas o muy lentas.
* Corto circuito en el sistema eléctrico del vehículo.
* Regulador de voltaje defectuoso o ajustado indebidamente.
* Corto circuito en el sistema de luces.
* Generador o alternador defectuoso.
* El automóvil no se ha utilizado en un largo periodo.
* Se dejaron encendidos accesorios eléctricos: estéreos, luces, etc.
Realizar actividades educativas que fomenten el desarrollo de la investigación para la producción
de generadores eléctricos que impulsen el desarrollo y diversificación de la economía venezolana.
Bibliografía
Constitución de la República Bolivariana de Venezuela. 1999.
Enciclopedia Encarta 2007.
Hurtado, J. (2000), Metodología de la Investigación. Mc Graw Hill. México.
Ley Orgánica de Hidrocarburos. Venezuela 1999.
Tamayo, Mario (1997). El proceso de la investigación científica. Editorial Panapo. Venezuela.
Sabino, Carlos. (1996). El proceso de la Investigación Científica. Panapo Editores. Caracas, Venezuela.
www.daedalus.es/inteligencia-de-negocio/sistemas-complejos/ingenieria-de-sistemas

es.wikipedia.org/wiki/Batería_eléctrica
http://docencia.udea.edu.co/cen/electroquimicaII/sistemas/sistemas_almacenamiento_energia.pdf
http://www.mintra.gov.ve/legal/leyesorganicas/leydehidrocarburo.html
www.wikipedia.com
Autor:
Pablo A. Loreto M.
Roberto V. Figuera
Nicmar M. Torrellas R.
Joslina V. Perdomo T.
Félix A. Morillo R.
Ciudad Bolívar - Venezuela, Junio de 2009.
UNIVERSIDAD
"GRAN MARISCAL DE AYACUCHO"
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA DE SISTEMAS
CIUDAD BOLÍVAR
Leer más: http://www.monografias.com/trabajos71/transformacion-energia-quimica-
electrica/transformacion-energia-quimica-electrica2.shtml#ixzz2vVqHzICG
TECNOLOGÍA DE LA ENERGÍA
ENERGÍA: se define como la capacidad para realizar un trabajo. En tecnología y economía,
«energía» se refiere a un recurso natural (incluyendo a su tecnología asociada) para extraerla,
transformarla y darle un uso industrial o económico.
ENERGÍA MECÁNICA: es la energía que se debe a la posición y al movimiento de un cuerpo,
por lo tanto, es la suma de las energías potencial y cinética de un sistema mecánico. Expresa
la capacidad que poseen los cuerpos con masa de efectuar un trabajo.
ENERGÍA POTENCIAL: es energía que mide la capacidad que tiene dicho sistema para
realizar un trabajo en función exclusivamente de su posición o configuración. Puede pensarse
como la energía almacenada en el sistema, o como una medida del trabajo que un sistema
puede entregar.
ENERGÍA CINÉTICA: Se define como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una
masa determinada desde el reposo hasta la velocidad indicada. Una vez conseguida esta
energía durante la aceleración, el cuerpo mantiene su energía cinética salvo que cambie su
velocidad.
ENERGÍA ELÉCTRICA: Se denomina energía eléctrica a la forma de energía que resulta de la
existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos, lo que permite establecer
una corriente eléctrica entre ambos —cuando se los pone en contacto por medio de
un conductor eléctrico— y obtener trabajo. La energía eléctrica puede transformarse en
muchas otras formas de energía, tales como la energía luminosa o luz, la energía mecánica y
la energía térmica.

ENERGÍA SONORA O ACÚSTICA: es la energía que transmiten o transportan las ondas
sonoras. Procede de la energía vibracional del foco sonoro y se propaga a las partículas del
medio que atraviesan en forma de energía cinética (movimiento de las partículas), y de energía
potencial (cambios depresión producidos en dicho medio,o presión sonora).
ENERGÍA NUCLEAR: es la energía que se libera espontánea o artificialmente en
las reacciones nucleares.
ENERGÍA LUMINOSA: es la fracción percibida de la energía transportada por la luz y que se
manifiesta sobre la materia de distintas maneras, una de ellas es arrancar los electrones de los
metales, puede comportarse como una onda o como si fuera materia, pero lo más normal es
que se desplace como una onda e interactúe con la materia de forma material o física. La
energía lumínica es de hecho una forma de energía electromagnética.
ENERGÍA TÉRMICA: es la parte de energía interna de un sistema que es el total de la energía
cinética presente como el resultado de los movimientos aleatorios de átomos y moléculas.
ENERGÍA QUÍMICA: es una manifestación más de la energía. En concreto, es uno de
los aspectos de la energía interna de un cuerpo y, aunque se encuentra siempre en
la materia, sólo se nos muestra cuando se produce una alteración íntima de ésta.
ENERGÍA ELECTROMAGNÉTICA: es la cantidad de energía almacenada en una región del
espacio que podemos atribuir a la presencia de un campo electromagnético, y que se
expresará en función de las intensidades del campo magnético y campo eléctrico.
CLASIFICACIÓN DE LAS FUENTES DE ENERGÍAS
Una primera clasificación de las fuentes de energía:
No renovables: se encuentran de forma limitada en la naturaleza. Se
consumen a un ritmo mayor del que se producen, por lo que acabarán agotándose.
Ejemplos: el petróleo o el carbón.
Renovables: se recuperan tras utilizarse. No se agotan, pues, o bien no se
consumen, como el viento o el agua, o se pueden regenerar al mismo ritmo que se
consumen, como los biocombustibles.
Una segunda clasificación de las fuentes de energía atienden a su poder de
contaminación:
Fuentes de energía contaminantes: al utilizarlas producen resíduos
contaminantes. Ejemplos: el carbón o el gas natural.
Fuentes de energía limpias: al utilizarlas no generan residuos
contamienantes, como la energía solar o la eólica.
Una tercera clasificación atiende a su uso:
Convencionales: son las que se han empleado tradicionalmente, como el
carbón o el petróleo.
Alternativas: se utilizan para sustituir las energías convencionales y evitar
que se agoten. Ejemplos: energía solar o energía eólica.
CENTRAL TÉRMICA

Las centrales térmicas producen electricidad convirtiendo la energía química
almacenada en algún combustible fósil (carbón, petróleo o gas).
Independientemente del combustible fósil que se utilize, las centrales térmicas
tienen un esquema básico similar.
1. El calor que se genera al quemar el combustible se utiliza para
generar vapor de agua en una caldera.
2. Este vapor de agua se dirige hacia una turbina y la hace girar.
3. Acoplada a la turbina está el alternador, que es una máquina eléctrica
que trasnforma la energía mecánica de la turbina en energía eléctrica.
4. Conectado a los generadores de corriente, alternadores, se
encuentran los transformadores, que elevan la tensión de la corriente
generada para ser distribuida de manera más eficaz por cables de alta
tensión.
Las conversiones de energía que ocurren en estos procesos son: energía química
(combustible fósil), energía térmica (calor producido en la caldera), cinética
(movimiento de la turbina), energía eléctrica (generador de corriente).
Las centrales térmicas nucleares son muy semejantes a las centrales térmicas
convencionales que funcionan con combustibles fósiles. La diferencia fundamental
está en el combustible; estas utilizan uranio o plutonio como combustible. Los
procesos son los mismos:
1. El calor generador en el núcleo del reactor se utiliza para generar
vapor de agua.
2. Ese vapor se conduce a los álabes de una turbina.

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