Reconoce pilas de zinc-carbono, alcalinas, de botón y de moneda. Después, practica cómo leer su voltaje, calcular la carga que entregan y estimar la energía y la duración.
Una pila seca tiene el electrolito inmovilizado en una pasta, un gel o un material absorbente.
No significa que esté libre de agua. La expresión describe su construcción, mientras que «primaria» y «recargable» describen su modo de uso. Aquí predominan los ejemplos de pilas primarias portátiles.
Un tamaño no es una química: AA, AAA, botón y moneda describen formatos. Las fichas comerciales sirven para identificar sistemas concretos; los cálculos con capacidades supuestas son ejercicios didácticos.
Ejemplos de tipos y formatos
EJEMPLO 01
Zinc-carbono de tipo Leclanché
Una pila de zinc-carbono puede alimentar un reloj compatible de bajo consumo.
El zinc se oxida; el dióxido de manganeso participa en la reducción. El carbono ayuda a conducir y recoger la corriente.
El electrolito contiene agua y sales de amonio y zinc: «seca» no significa sin humedad.
Resultado: Una celda seca primaria, de unos 1,5 V nominales
Condiciones: El uso depende de lo indicado por el fabricante del reloj; no se deduce la duración solo del voltaje.
EJEMPLO 02
Zinc-cloruro: una variante del zinc-carbono
Una pila rotulada zinc chloride pertenece a la familia zinc-carbono.
Conserva el sistema zinc/dióxido de manganeso.
Su electrolito se basa principalmente en cloruro de zinc disuelto en agua, retenido en el interior.
Resultado: No es una pila alcalina
Condiciones: El nombre comercial Heavy Duty, por sí solo, no sustituye la identificación de la química en la etiqueta.
EJEMPLO 03
Alcalina AA, código LR6
Un mando compatible utiliza una pila alcalina AA.
La química habitual es zinc/dióxido de manganeso, con electrolito de hidróxido de potasio.
AA indica un formato; LR6 identifica la variante alcalina de ese formato.
Resultado: Pila primaria de 1,5 V nominales
Condiciones: Se trata de una alcalina primaria corriente: no debe recargarse.
EJEMPLO 04
Alcalina AAA, código LR03
Un dispositivo especifica AAA alcalinas, no AA.
Una LR03 es más pequeña que una LR6, pero no por ello tiene menor voltaje nominal.
El tamaño disponible influye en la cantidad de material activo; la capacidad útil exige consultar condiciones de descarga.
Resultado: Menor formato, mismo voltaje nominal de 1,5 V
Condiciones: AA y AAA no son intercambiables por compartir voltaje. Respeta el compartimento y las especificaciones.
EJEMPLO 05
Alcalina rectangular de 9 V
La ficha de la batería alcalina 522 indica 9 V nominales.
En una batería de seis celdas de 1,5 V conectadas en serie, las tensiones se suman: 6 × 1,5 = 9 V.
La ficha citada identifica el sistema alcalino y el formato 6LR61/6LF22.
Resultado: Un conjunto de celdas, no una sola celda de 1,5 V
Condiciones: Es una explicación del conjunto comercial, no una invitación a abrirlo. No todas las baterías rectangulares de 9 V usan la misma química.
EJEMPLO 06
Botón de óxido de plata SR44
Un aparato que especifica SR44 utiliza una pila de zinc/óxido de plata.
La ficha 357/303 indica 1,55 V y muestra un ánodo gelificado.
La forma de botón no identifica por sí sola la composición.
Resultado: 1,55 V nominales; no es una alcalina LR44
Condiciones: Comprueba el código exigido por el aparato. Un formato parecido no garantiza sustitución adecuada.
EJEMPLO 07
Moneda de litio CR2032
La CR2032 de la ficha citada emplea litio/dióxido de manganeso.
Es otro ejemplo de pila primaria sellada de electrolito retenido, en el sentido amplio de pila seca.
No debe confundirse con una batería de ion-litio recargable.
Resultado: 3,0 V nominales; distinta de una pila de 1,5 V
Condiciones: No todas las pilas secas son acuosas ni tienen 1,5 V. Mantén las pilas de botón y moneda fuera del alcance infantil.
Comparaciones y cálculos resueltos
EJEMPLO 08
Dos pilas de 1,5 V con química diferente
Compara una zinc-carbono y una alcalina del mismo formato, ambas nuevas.
El dato 1,5 V describe tensión, no amperios ni vatios-hora.
Para comparar duración hacen falta una carga, una temperatura y un voltaje mínimo de funcionamiento comunes.
Resultado: Igual tensión nominal no significa igual energía disponible
Condiciones: Las alcalinas suelen rendir más en muchos usos, pero no hay un multiplicador universal de duración.
EJEMPLO 09
Dos pilas en el portapilas de un mando
El portapilas conecta dos celdas de 1,5 V en serie y con la polaridad prevista.
Vtotal = 1,5 + 1,5 = 3,0 V.
La corriente pasa por ambas celdas. No se suman sus capacidades en Ah por estar en serie.
Resultado: 3,0 V nominales en serie
Condiciones: Datos didácticos, no prestaciones garantizadas de un producto comercial. La tensión real durante el uso puede ser menor; utiliza el tipo y la orientación indicados por el equipo.
EJEMPLO 10
Carga que representa una capacidad de 2000 mAh
En unas condiciones de ensayo dadas, una pila entrega 2000 mAh.
2000 mAh ÷ 1000 = 2 Ah.
Como 1 A = 1 C/s y 1 h = 3600 s, Q = 2 × 3600 = 7200 C.
Resultado: 2 Ah = 7200 C
Condiciones: Datos didácticos, no prestaciones garantizadas de un producto comercial. Es carga eléctrica transferida, no una energía en julios.
EJEMPLO 11
Energía con voltaje medio conocido
Una pila entrega 2 Ah con tensión media de descarga de 1,2 V.
E = Vmedia × Q = 1,2 × 2 = 2,4 Wh.
E = 2,4 × 3600 = 8640 J.
Resultado: 2,4 Wh = 8640 J
Condiciones: Datos didácticos, no prestaciones garantizadas de un producto comercial. Se usa la tensión media ponderada por la carga entregada; sustituirla por 1,5 V nominales daría una estimación diferente.
EJEMPLO 12
Estimación sencilla de la duración
El equipo consume 100 mA constantes y dispone de 1000 mAh útiles hasta su voltaje de corte.
t = Q/I = 1000 mAh ÷ 100 mA = 10 h.
Comprobación: 100 mA × 10 h = 1000 mAh.
Resultado: 10 h de funcionamiento estimado
Condiciones: Datos didácticos, no prestaciones garantizadas de un producto comercial. La capacidad útil debe corresponder a esa carga, temperatura y umbral. No es una promesa de autonomía.
EJEMPLO 13
Tensión que cae al alimentar una carga
Un modelo de pila tiene fuerza electromotriz de 1,50 V, resistencia interna de 1,0 Ω y entrega 0,20 A.
La caída interna es I × r = 0,20 × 1,0 = 0,20 V.
Vbornes = 1,50 − 0,20 = 1,30 V.
Resultado: 1,30 V en bornes
Condiciones: Datos didácticos, no prestaciones garantizadas de un producto comercial. Modelo instantáneo de fuente y resistencia interna; r cambia con el estado y las condiciones de la pila.
EJEMPLO 14
Potencia entregada al aparato
Usa los datos del ejemplo anterior: 1,30 V en bornes y 0,20 A.
P = Vbornes × I = 1,30 × 0,20 = 0,26 W.
En el modelo, la pérdida interna es I²r = 0,20² × 1,0 = 0,04 W; 0,26 + 0,04 = 0,30 W.
Resultado: 0,26 W
Condiciones: Datos didácticos, no prestaciones garantizadas de un producto comercial. La potencia entregada no es la energía total almacenada. Solo se trata de ese instante.
EJEMPLO 15
Dos celdas en serie: capacidad y energía
Dos celdas idénticas de 1,5 V nominales y 2 Ah útiles se descargan en serie.
En el modelo ideal se suman las tensiones, pero cada celda transfiere los mismos 2 Ah.
Si cada celda mantiene una tensión media de 1,2 V, Etotal = (1,2 + 1,2) × 2 = 4,8 Wh.
Resultado: 3 V nominales y 2 Ah de capacidad ideal del conjunto
Condiciones: Datos didácticos, no prestaciones garantizadas de un producto comercial. Celdas iguales, mismo estado y mismas condiciones; en la práctica limita la más débil. No mezcles pilas nuevas y usadas.
EJEMPLO 16
Leer una capacidad de una ficha técnica
La ficha CR2032 consultada da una capacidad típica de 235 mAh hasta 2,0 V, con carga de 15 kΩ a 21 °C.
Esas condiciones forman parte del dato, no son una nota prescindible.
Un aparato con pulsos de mayor corriente o un umbral distinto puede aprovechar otra cantidad de carga.
Resultado: 235 mAh solo bajo las condiciones declaradas
Condiciones: Dato típico de esa ficha y producto, no capacidad universal de todas las CR2032; no se extrapola directamente a cualquier consumo.
Cómo produce corriente una pila seca
La pila transforma energía química en energía eléctrica mediante reacciones de oxidación y reducción. En una zinc-carbono o alcalina en descarga, el zinc del ánodo negativo pierde electrones; el material activo con dióxido de manganeso del cátodo positivo los recibe. La varilla de carbono de la zinc-carbono cilíndrica actúa como colector: no debe confundirse con el material activo que se reduce.
Los electrones circulan por el conductor externo y el aparato, del polo negativo al positivo. Dentro, el electrolito transporta carga mediante iones. El separador evita el contacto directo de los materiales de los electrodos y permite el transporte iónico. La corriente convencional por el circuito externo se define en sentido opuesto al desplazamiento de los electrones.
Ánodo negativoEl zinc se oxida
↓ electrones por el cable
AparatoRecibe energía eléctrica
↓ electrones por el cable
Cátodo positivoEl material activo se reduce
Esquema funcional durante la descarga. Los electrones siguen el camino externo mostrado; el transporte interno de carga lo realizan iones en el electrolito. No es un corte de la pila ni una instrucción de montaje.
Conectar los dos polos mediante un cable sin la carga prevista es un cortocircuito. No es necesario ni correcto poner en contacto los electrodos para usar la pila.
No confundas voltaje, corriente, capacidad y energía
Qué expresa cada dato
Dato
Qué significa
1,5 V
Tensión: energía por unidad de carga. 1 V = 1 J/C.
100 mA
Corriente: carga por tiempo. 100 mA = 0,1 A.
2000 mAh
Capacidad de carga: 2 Ah, no 2 W.
2,4 Wh
Energía: 8640 J.
0,26 W
Potencia: energía entregada por segundo.
Fórmulas para estos ejercicios: Q = I × t; E = Vmedia × Q; P = V × I. Si Q está en Ah, la energía resulta en Wh; si Q está en C, resulta en J. Para corriente constante, t = Q/I. La tensión media usada para la energía es la media ponderada por la carga transferida.
En el modelo de resistencia interna: Vbornes = ε − I × r durante la descarga, donde ε es la fuerza electromotriz en voltios. La corriente depende del circuito; una pila no entrega una corriente fija de «1,5 voltios».
Por qué disminuye el rendimiento
La descarga modifica los materiales activos y genera productos de reacción. También cambian la polarización y la resistencia interna. Por eso la tensión bajo carga y la capacidad aprovechable dependen del estado de la pila y de cómo se use; no se explican universalmente por burbujas en una varilla.
El aparato puede dejar de funcionar al llegar a su voltaje mínimo, aunque quede capacidad que otro dispositivo podría aprovechar. Una medición sin carga no basta por sí sola para asegurar cuánto durará una pila.
Al comparar dos modelos, usa las mismas condiciones: corriente o tipo de carga, temperatura, uso continuo o intermitente y tensión de corte. La indicación de mayor duración necesita ese contexto.
Tres contrastes para clasificar mejor
CONTRASTE 01
AA recargable de NiMH
La ficha NH15-2300 corresponde a una AA recargable de níquel-hidruro metálico.
Su tensión nominal es 1,2 V.
«Seca» describe cómo se retiene el electrolito; «primaria» o «secundaria» indica si está diseñada para recargarse.
Resultado: Mismo formato no significa misma química ni voltaje
Condiciones: No se excluye por principio a todas las recargables de la definición amplia de pila seca. Su uso depende del equipo y de un cargador apropiado.
CONTRASTE 02
Celda con electrolito líquido libre
En una celda húmeda el electrolito puede encontrarse como líquido libre.
En una pila seca está inmovilizado en pasta, gel o material absorbente.
Tener agua dentro no convierte automáticamente una celda en «húmeda» según esta distinción.
Resultado: Contraste con una celda seca
Condiciones: La clasificación depende de la construcción, no solo de que la carcasa esté cerrada.
CONTRASTE 03
Unir los polos directamente
El circuito de funcionamiento debe incluir la carga prevista, por ejemplo el aparato.
Un puente metálico entre los polos evita esa carga y puede producir una corriente elevada y calentamiento.
Los electrodos se mantienen separados dentro de la celda; el circuito externo y el transporte de iones permiten la descarga.
Resultado: Eso es un cortocircuito, no el uso normal de la pila
Condiciones: No hagas la prueba. No abras, calientes ni recargues pilas primarias.
Cinco ejercicios para practicar
Resuelve con los datos indicados. Son cálculos de papel, no pruebas sobre pilas abiertas o cortocircuitadas.
Tres celdas de 1,5 V nominales en serie: ¿qué tensión nominal suman?
Convierte 750 mAh a Ah y a culombios.
Una pila entrega 0,75 Ah a tensión media de 1,2 V. Calcula su energía.
Con 900 mAh útiles y 150 mA constantes, estima la duración.
Modelo: fuerza electromotriz 1,5 V, resistencia interna 0,5 Ω y corriente 0,2 A. Calcula la tensión en bornes y la potencia entregada.
Ver soluciones explicadas
1,5 + 1,5 + 1,5 = 4,5 V. Es suma nominal; no una medición bajo carga.
750 mAh = 0,75 Ah; Q = 0,75 × 3600 = 2700 C.
E = 1,2 × 0,75 = 0,90 Wh = 3240 J.
t = 900/150 = 6 h. Solo si esa capacidad útil corresponde a las condiciones del equipo.
V = 1,5 − 0,2 × 0,5 = 1,4 V; P = 1,4 × 0,2 = 0,28 W.
Errores frecuentes
«Seca» significa sin agua: lo que se inmoviliza es el electrolito.
AA significa alcalina: existen distintas químicas en ese formato.
Todas tienen 1,5 V: la composición y el número de celdas cambian la tensión.
Los mAh son energía: hace falta la tensión media para obtener Wh.
Dos celdas en serie duplican los Ah: circula la misma carga por ambas.
El tamaño determina la autonomía exacta: también importan el consumo, la química y las condiciones.
El electrolito transporta electrones como un cable: su conducción es iónica.
Uso responsable: sigue las indicaciones del equipo, no mezcles pilas nuevas y usadas ni químicas diferentes, no recargues pilas primarias y utiliza la recogida de pilas disponible en tu localidad. Conserva botones y monedas fuera del alcance infantil.
