Introducción
Las baterías y pilas son una fuente de poder extremadamente popular, son usadas en una gran variedad de proyectos. De hecho, si tu proyecto no se enchufa en una pared, lo más probable es que posea una batería, por ésto escoger una batería que se adecúe al proyecto es una etapa muy importante en el proceso de diseño, la situación se vuelve más crítica si consideramos que hay una gran, pero gran variedad de baterías, en todos los tamaños y formas, recargables y no recargables, más o menos livianas, aspectos que junto a otros revisaremos en este tutorial.
Forma y tamaño
Como ya vimos, hay una gran oferta de tamaños y formas de baterías, lo que es un alivio ya que en muchos casos son estos factores los más importantes a la hora de decidirnos por una u otra opción. Las baterías de pastilla (o moneda) y las de litio-polímero son buenas opciones cuando se necesita una batería pequeña. Otras formas bastante comunes, aunque algo más grandes son las conocidas AA,AA y D, que existen en versiones regargables y desechables, además de las también utilizadas baterías de 9V, que existen en versión desechable y recargable.
Composición Química
Otra característica sumamente relevante es la composición química de la batería, esta composición de hecho indica cómo está hecha la batería y por lo tanto influye directamente en si se tratará de una batería recargable o desechable. Algunas de la baterías desechables más comunes son las alcalinas, de litio o de zinc-carbón. En cuanto a baterías recargables, son muy comunes las de plomo-ácido, que se usan en automóviles, además las de iones de litio o de litio-polímetro, ampliamente utilizadas en dispositivos electrónicos como celulares o reproductores de música. No menos importantes son las comunmente llamadas pilas recargables, que tienen la misma forma y tamaño que las pilas comunes AA, AAA y similares, hay de dos composiciones químicas principales: Niquel-Cadmio (Ni-Cd) y Níquel-hidruro metálico (NI-MH), las primeras tienen peores características que las últimas y hoy en día están en desuso ya que poseen peor desempeño y tienen un alto nivel de toxicidad por el cadmio que contienen.
Voltaje nominal
La composición química de que hablamos recién afecta también al voltaje nominal de la batería, por ejemplo una típica pila alcalina tiene un voltaje nominal de 1.5V, las pilas recargables de 1.2V, mientras el de una batería de celular de Litio-polimero es de 3.7V. Aunque estos valores de voltaje pueden parecer precisos a primera vista, debeos recordar que se trata de voltajes nominales, en realidad el voltaje de una batería de litio-polímetro completamente cargada es de alrededor de 4.2V, y al descargarse su voltaje puede caer hasta unos 2.7V.
| Composición Química | Tamaño | Voltaje Nominal | Recargable? |
|---|---|---|---|
| Alcalina o Zinc-carbón | AA, AAA, C, and D | 1.5V | No |
| Alcalina o Zinc-carbón | 9V | 9V | No |
| Li-MnO2 | “Moneda” o “Pastilla” | 3V | No |
| Li-ion, Li-polímero | Varios | 3.7V | Si |
| Li-polímero | Varios | 3.7V | Si |
| NiMH or NiCd | AA, AAA, C, D | 1.2V | Si |
| Plomo-ácido de 6 celdas | Batería de auto | 12.6V | Si |
Otro punto a considerar es qué ocurre al conectar baterías unas con otras, en general pasa como en cualquier circuito eléctrico, si se conectan en serie se suman los voltajes y la corriente es la misma por toda la rama, mientras que si se conectan en paralelo, el voltaje del conjunto es igual en todos los puntos y se suman las corrientes. Si conectamos baterías en serie, tendremos que el voltaje suministrado será la suma de los voltajes de cada batería mientras la capacidad del conjunto es igual a la de cada batería (más detalles sobre la capacidad en la siguiente sección). Cuando se conectan baterías en serie es recomendable que sean todas de la misma composición química, si no es así puede dañarse alguna ya que podría circular una corriente mayor a la que soporta su construcción, además hay que tener cuidado pues algunos cargadores están limitados a cargar solo una celda.
Capacidad
También es una importante característica la capacidad que posee una batería, que representa cuánta carga puede guardar. Usualmente se mide en ampere-hora (Ah) o miliampere-hora (mAh), esta medida nos dice cuántos amperes puede entregar durante una hora la batería, por ejemplo una batería de 1200mAh puede entregar 1.2A (1200mA) durante 1 hora. Entonces si conocemos la corriente promedio que consumirá un proyecto y tenemos una idea del tiempo de operación que deberá soportar, podremos saber la capacidad con que deberá contar nuestra batería.
Cuando conectas dos o más baterías en paralelo, se suman las capacidades y se mantiene el voltaje, por ejemplo cuatro pilas AA conectadas en paralelo suministrarán 1.5V, pero la capacidad de las mismas se habrá cuadruplicado por lo que pueden entregar cuatro veces más corriente. Al igual que en la conexión serie, es altamente recomendable conectar baterías de un mismo tipo solamente, si por ejemplo se conectan dos baterías de distinta composición química en paralelo, como cada una tiene un distinto voltaje, habrá una corriente desde una batería a la otra, lo que puede ocasionar desde que una batería es cargada en vez de suministrar energía hasta que la corriente es tan alta que se corre el riesgo de dañar o hacer explotar la batería.
Densidad de energía
También llamada densidad de potencia, aunque es más exacto decir densidad de energía, ya que esta cantidad nos dice cuánta energía guarda una batería por cada kilo que ésta pesa. Todas las características previamente mencionadas influyen en la densidad de energía de una batería. Esta cantidad relaciona la potencia en watts (recordemos que P=VI) que una batería puede suministrar dado su peso, para que la cantidad sea energía por unidad de peso, la potencia se multiplica por una hora, de esta manera la densidad de energía se expresa normalmente en Watts-hora por kilo (Wh/kg), ya que E=P*t (la energía es la potencia entregada durante un intervalo de tiempo). Las baterías de litio pueden almacenar una gran cantidad de energía en un espacio pequeño, contando con una alta densidad de energía, mientras las de zin-carbón o NiCd tienen densidades de energía extremadamente bajas. Además generalmente las baterías desechables tienen más densidad de energía que las recargables.