Pero, ¿Qué es una pila? Una pila es un generador que transforma la energía química en energía eléctrica; parte de esa energía química se transforma en calor (energía calorífica) y el resto en corriente eléctrica.
¿Qué función tiene una pila? Los nuevos aparatos electrónicos de última generación, precisan de una nueva fuente de energía, por lo que se dispone de una amplia gama de modelos de pilas para equipar todo tipo de aparatos y conseguir las máximas prestaciones.
Existen dos clases de pilas:
• La primaria: Es aquella cuya carga no puede renovarse cuando se agota, excepto reponiendo las sustancias químicas de que está compuesta.
• La secundaria: Es aquella cuya carga sí es susceptible de reactivarse, sometiéndola al paso más o menos prolongado de una corriente eléctrica continua, en sentido inverso a aquél en que la corriente de la pila fluye normalmente. El nombre más corriente por el que se la conoce es la pila recargable.
En la fabricación de una pila primaria se pueden emplear diversas sustancias químicas, pero el principio que rige su funcionamiento será siempre el mismo. Así en la pila primaria, hay dos metales diferentes, o bien un metal y carbón (estos elementos son designados electrodos), y un líquido, denominado electrolito. Uno de estos elementos llamado el cátodo, o sea el polo negativo, es generalmente de zinc; el positivo, denominado ánodo, es casi siempre de carbón. Las reacciones químicas que tienen lugar, hacen que el cátodo se disuelva poco a poco en el electrolito, lo cual pone en libertad a electrones que, de encontrar un conductor o sistema que conecte a ambos electrodos, por donde puedan circular, producen una corriente eléctrica.
HISTORIA DE LAS PILAS
En 1780 El profesor de anatomía de la universidad de Bolonia, Italia, Luis Galvani, al realizar un experimento, observó que las ancas de una rana recién muerta se crispaban y pataleaban al tocárselas con dos barras de metales diferentes.
La explicación del fenómeno la dio poco tiempo después el científico italiano Alejandro Volta, profesor de física de la universidad de Pavía, Italia, que descubrió que la causa de tales movimientos se hallaba en el paso de una corriente eléctrica producida por dos metales diferentes.
En 1800, después de una amplia experimentación, inventó un dispositivo que se conoce como pila voltaica. Pronto la reemplazó por una pila de dos elementos, cobre y cinc, sumergidos en una solución de ácido sulfúrico contenida en un recipiente.
En esta sencilla forma de pila primaria, las placas de cinc y de cobre están separadas por el electrolito. Esta pila no dura indefinidamente, ya que el ácido sulfúrico ataca al cinc, y cuando este se consume, la pila se agota. Para reactivarla, será necesario reponer la placa de cinc y el ácido del electrolito.
Poco a poco las pilas se perfeccionaron y desarrollaron hasta conseguir pilas de alta potencia y máxima duración, capaces de proporcionar energía portátil en cualquier situación y lugar.
Actualmente está difundida su utilización, pues su gran ventaja es la total autonomía energética que es capaz de proporcionar, desde linternas a radios, hasta marcapasos para corazones enfermos.
CARACTERISTICAS DE LAS PILAS
Las pilas o celdas electroquímicas están conformadas básicamente por:
1. Ánodo. es el electrodo negativo de “combustible” que contiene los electrones almacenados que alimentan los dispositivos.
2. Cátodo.es el electrodo positivo que acepta los electrones del circuito externo, permitiéndoles circular.
3. Electrolito. Es un conductor que transfiere la carga entre el ánodo y el cátodo dentro de la celda, pueden ser sólidos o fundidos.
4. Separador. Es un material que proporciona una barrera entre el ánodo y el cátodo para evitar que se toquen entre sí, permitiendo al mismo tiempo la libre circulación de energía.
Una pila no suministra electrones al circuito, su función es establecer el campo eléctrico que ejerce sobre los electrones existentes en los alambres y en los elementos del circuito. Las principales características de una pila son su capacidad, su fuerza electromotriz y la resistencia interna. Sin embargo, cuando la pila esta dentro de un circuito o conectado a un aparato de medición, aparece la resistencia externa y la intensidad de corriente.
 |
| Tabla 1.- características de una pila |
FUNCIONAMIENTO DE LAS PILAS
Las pilas funcionan a partir de la interacción de dos electrodos, uno llamado ánodo (carga negativa) y otro llamado cátodo (carga positiva), ambos difieren de metales, los cuales son sumergidos en un electrolito, un conductor de iones en forma de líquido, sólido o pasta.
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. Es decir, aparece una diferencia de potencial entre ambos electrodos que puede ser utilizada para alimentar un receptor eléctrico.
Por ejemplo, en las pilas Daniell, se utiliza como electrolito el sulfato de cobre, la reacción de oxidación ocurre cuando el átomo de zinc (Zn) pierde dos electrones y se convierte en un catión (Zn+2), es decir, al oxidarse, pasa de ser un agente reductor a uno oxidado.
Por lo contrario, en la reducción, el ión cobre (Cu+2) acepta dos electrones para convertirse en un átomo de sin carga (Cu), es decir, como se reduce pasa de ser un agente oxidado a una agente reductor.
CLASIFICACIÓN DE LAS PILAS
Pilas de Zinc/carbono, o “Pilas secas”: Basadas en la oxidación del cinc en medio ligeramente ácido. Son las llamadas pilas comunes. Sirven para aparatos sencillos y de poco consumo.
Pilas alcalinas o de zinc/dióxido de manganeso: La diferencia con la pila seca es el electrolito utilizado. Son las de larga duración. Casi todas vienen blindadas, lo que dificulta el derramamiento de los constituyentes. Sin embargo, este blindaje no tiene duración ilimitada.
Pilas de níquel/cadmio: Poseen ciclos de vida múltiples, presentando la desventaja de su relativamente baja tensión. Pueden ser recargadas hasta 1000 veces y alcanzan a durar decenas de años. No contienen mercurio, pero el cadmio es un metal con características tóxicas.
Pilas botón: Son llamadas así, las pilas de tamaño reducido, de forma chata y redonda. El mercado de artículos electrónicos requiere cada vez más de ellas. Son imprescindibles para audífonos, marcapasos, relojes, calculadoras y aparatos médicos de precisión. Su composición es variada.
Pilas de óxido mercúrico: Son las más tóxicas, contienen un 30 % aproximado de mercurio. Deben manipularse con precaución en los hogares, dado que su ingestión accidental, lo que es factible por su forma y tamaño, puede resultar letal.
Pilas de zinc-aire: Se las distingue por tener gran cantidad de agujeros diminutos en su superficie. Tienen mucha capacidad y una vez en funcionamiento su producción de electricidad es continua. Contienen más del 1 % de mercurio, por lo que presentan graves problemas residuales.
Baterías plomo/ácido: Normalmente utilizadas en automóviles.
Pilas de níquel/hidruro metálico: Son pilas secundarias como las de níquel/cadmio, pero donde el cadmio ha sido reemplazado por una aleación metálica capaz de almacenar hidrógeno, que cumple el papel de ánodo. El cátodo es óxido de níquel y el electrolito hidróxido de potasio. La densidad de energía producida por estas pilas es el doble de la producida por las níquel /cadmio, a voltajes operativos similares, por lo que representan la nueva generación de pilas recargables que reemplazará a estas últimas.
Pilas de óxido de plata: Son de tamaño pequeño, usualmente de tipo botón. Contienen 1 % de mercurio aproximadamente por lo que tienen efectos tóxicos sobre el ambiente.
Pilas de litio: Producen tres veces más energía que las pilas alcalinas, considerando tamaños equivalentes, y poseen también mayor voltaje inicial que éstas (3 voltios).
Se utilizan en relojes, calculadoras, flashes de cámaras fotográficas y memorias de computadoras.
Ventajas de las pilas
La tecnología nos ha servido cada vez más para poder crear pilas de mayor duración y efectividad para que así cumplan su objetivo en mejor forma.
Las pilas son tan usadas en nuestra vida diaria que su desaparición significarían desde que alguien no despertara debido a que no le sonó el despertador hasta la muerte de alguien que usaba marcapasos.
Por ejemplo, hoy en día la informática cada día está más avanzada y más interiorizada en la sociedad. Pero ¿qué sería de un ordenador sin pila? No podríamos ni siquiera encenderlo ya que al hacerlo, no sabría qué hacer ni que programa ejecutar ya que esa memoria que es almacenada gracias a la pila, se habría perdido. O la información que se guarda en el disco duro desaparecería ya que éste necesita una pila también.
Otra ventaja de la pila, es la posibilidad que le ha dado a millones de personas de seguir viviendo, ya que un marcapaso está compuesto por una pila, y es precisamente de esa pila de lo que depende la vida de aquella persona.
Ejemplos de ventajas de las pilas más insignificantes, pero no por eso menos importantes, sería fijarse en cuantos de los aparatos de los que se usan a diario necesitan pilas. No se tendrían relojes, radios, televisores, otros aparatos portátiles, en fin una serie de aparatos con los cuales ya estamos acostumbrados a vivir.
Las pilas no son inofensivas. Lo mejor es saber distinguir entre los distintos tipos de pilas que hay en el mercado y cuáles son sus "contraindicaciones".
Desventajas de las pilas
Aunque las pilas son una cómoda fuente de energía productora de electricidad a partir de reacciones químicas, una vez agotadas en la basura constituyen un residuo especialmente peligroso.
Hoy en día, las pilas ya son parte de nuestro diario vivir. Siempre usamos aparatos de nuestra vida cotidiana que usan pilas o están relacionados con una.
Sin embargo, los problemas que se plantean son múltiples. Dejando aparte la contaminación que producen las industrias que la fabrican, existen tres problemas importantes como resultado directo de su utilización:
o El despilfarro económico que su uso implica: La corriente eléctrica generada por las pilas es 450 veces más cara que la de red; un Kw/h de la red cuesta al consumidor 0,08 céntimos de euro, mientras que la misma energía en pilas cuesta 30 euros (Boletín de la organización de consumidores y usuarios (OCU)).
o Inutilización de aparatos debido a su supuración: Una pila abandonada en un aparato que no se usa corre el peligro de derramar las sustancias químicas de su interior, con lo que el aparato que las contiene puede deteriorarse seriamente. Aunque se ha desarrollado el blindaje de las pilas para evitar este problema, lo cierto es que su eficacia no es absoluta y su aplicación no está universalmente extendida.
o Eliminación cuando se agotan: Este el es principal problema a resolver. Cuando las pilas se agotan, suelen ser transportadas en la bolsa de basura a vertederos no específicamente preparados, donde son abandonadas o incineradas. Es decir, en los vertederos ocurre precisamente aquello que prohíben las instrucciones de los envoltorios.
Si se acumulan en los vertederos, con el paso del tiempo, las pilas pierden la carcasa y se vierte su contenido, compuesto principalmente por metales pesados como el mercurio y el cadmio. Estos metales, infiltrados desde el vertedero, acabarán contaminando las aguas subterráneas y con ello se introducirán en las cadenas alimentarias naturales, de las que se nutre el hombre.
Si se incineran, las emanaciones resultantes darán lugar a elementos tóxicos volátiles, las plantas industriales que asumen este cometido y los vertederos controlados que las almacenan no están exentas de peligro, pues se ha demostrado repetidamente a través de la historia, que estas instalaciones no garantizan la neutralización de las sustancias tóxicas. La fauna piscícola, tanto marina como fluvial, que es la que mejor refleja el grado de contaminación por mercurio en una determinada zona del planeta. El mercurio se fija y acumula en sus tejidos sin perjudicar sus órganos vitales, por lo que, más que afectados son portadores, pero una vez ingerido el pez por animales de sangre caliente, por ejemplo, el hombre, el mercurio se libera de su fijación y recupera toda su toxicidad. El mercurio se acumula sobretodo en la medula ósea y en el cerebro, dañando a medio y largo plazo los tejidos cerebrales y el sistema nervioso central.
Después de presentar todo lo teórico ahora viene lo práctico, esto es construir una pila y para hacerlo ocupamos lo siguiente:
Procedimiento:
1. Introducimos las monedas y las laminitas en forma de cuña en los externos del limón.
2. De ahí se conectan con los cables en forma de serie. Un polo positivo con uno negativo.
3. Coloca los limones dentro de las tapitas para que no se mueva.
4. De allí el circuito se conecta a nuestro dispositivo que es el timbre (puedes sustituir por un foco o led que tenga un voltaje mínimo).
La siguiente imagen muestra dicho procedimiento.
Nosotros estuvimos experimentando, ya que primero habíamos colocado cuatro limones en circuito paralelo pero vimos que no funcionó lo cambiamos a circuito en serie pero aun así vimos que todavía no funcionaba, ya que no prendía el foquito; entonces le agregamos mas limones y seguimos notando que aun así no prendía dicho foquito, después vimos que en nuestro laboratorio había un timbre y quisimos probar con él, y salía de él un mínimo ruido.
Así nosotros pudimos llegar a la conclusión que hubiéramos podido hacer que prendiera el foquito aumentando la cantidad de limones, ya que no estaban muy ácidos.
A continuación se muestra como quedó armada finalmente nuestra pila.
CONCLUSIÓN
Como hemos visto existen muchas formas de pilas, y en potencia existen muchas más combinaciones posible por realizar. Gracias a las pilas se han logrado muchos avances como en el transporte, telecomunicaciones, en lo que sea las pilas han estado presente en la mayoría de los inventos y de seguro no estaríamos donde estamos sin ellas.
Aunque es como todo tiene sus ventajas y desventajas, esas desventajas se pueden cambiar si nosotros ponemos de nuestra parte y haciendo conciencia sobre esto, tomando medidas preventivas.
En la actualidad las pilas siguen siendo usadas para variadísimas formas de uso.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario