Las Pilas Eléctricas

Se llama ordinariamente pila eléctrica a un dispositivo que genera energía eléctrica por un proceso químico transitorio, tras de 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 positivo o ánodo y el otro es el polo negativo o cátodo.

El voltaje, tensión o diferencia de potencial que produce un elemento electroquímico viene determinado completamente 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. La conexión de elementos en serie permite multiplicar esta tensión básica cuanto se quiera.

Una vez fijada la tensión, la ley de Ohm determina la corriente que circulará por la carga y consecuentemente el trabajo que podrá realizarse, siempre naturalmente que esté dentro de las posibilidades de la pila, que no son infinitas, viniendo limitadas fundamentalmente por el tamaño de los electrodos —lo que determina el tamaño externo de la pila completa— y por su separación.
Capacidad total
La capacidad total de una pila se mide en amperios x hora (A·h); es el número máximo de amperios que el elemento puede suministrar en una hora. Es un valor que no suele conocerse, ya que no es muy esclarecedor dado que depende de la intensidad solicitada y la temperatura. Cuando se extrae una gran corriente de manera continuada, la pila entrega menos potencia total que si la carga es más suave. También en esto las pilas alcalinas son mejores.

Dependencia de la temperatura
Como todas las reacciones químicas, las que se producen dentro de una pila son sensibles a la temperatura, acelerándose normalmente 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 hacerlo defectuosamente, cosa que suelen advertir los fabricantes. Como contrapartida, si se almacenan las pilas refrigeradas, se prolongará su buen estado.

Duración fuera de servicio
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 por el mero transcurso 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, influyendo mucho en ello la temperatura. Actualmente esto no constituye un problema serio 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.

Las pilas y el ambiente
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 que contienen se ven liberadas al medio ambiente causando contaminación. Con mayor o menor grado, las sustancias son absorbidas por la tierra pudiéndose filtrar hacia los manto acuíferos y de éstos pueden pasar directamente a los seres vivos, entrando con esto en la cadena alimenticia.
Estudios especializados indican que una micro pila de mercurio, puede llegar a contaminar 600.000 litros de agua, una de zinc-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 manejadas por personal capacitado que siga las precauciones adecuadas empleando todos los procedimientos técnicos y legales del manejo de residuos peligrosos.

El Reciclaje de las Pilas

Nunca se deben tirar al cubo de la basura con el resto de los desechos. Pilas que se utilizan en relojes, calculadoras, etc. A pesar de su reducido tamaño son las más contaminantes. Pilas de petaca o cilíndricas: Contienen menos metales pesados, pero se producen muchas más. Cuando, incorrectamente, se tiran las pilas con el resto de los desechos, estas pilas van a parar al vertedero o a la incineradora. Entonces, el mercurio y otros metales pesados tóxicos pueden llegar al medio y perjudicar a los seres vivos. Siguiendo la cadena alimentaria, el mercurio puede afectar al hombre.
¿PARA QUE RECICLAR LAS PILAS?

Las pilas se llevan a una planta de reciclaje, donde el mercurio se separa de otros metales y el resto de materiales que constituyen las pilas pueden ser recuperados. De esta manera, se recicla un residuo peligroso y se evita que pueda contaminar el medio ambiente y perjudicar la salud de las personas.
¿QUÉ SE HACE CON LAS PILAS RECOLECTADAS?

Serán almacenadas en previsión de poner en marcha de forma inmediata un sistema por medio del cual serán trituradas mecánicamente, y se obtendrá escoría férrica y no férrica, papel, plástico y polvo de pila. Las tres primeras fracciones se valorizan directamente. El polvo de pila sigue diferentes procesos para recuperar los metales que contiene.

Todas son muy contaminantes porque liberan los metales pesados (zinc, litio, mercurio, etc.) que contaminan las aguas y los animales que viven en ellas, por ejemplo los peces.
Además contaminan durante muchos años porque van liberando los metales pesados poco a poco. Pequeñas cantidades de metales pueden contaminar grandes cantidades de agua.
El mercurio es el más peligroso; los animales que están en contacto con él lo van acumulando en su organismo hasta llegar a unos niveles que producen malformaciones en ellos hasta llevarlos a la muerte.

Consejos: Si puedes evitarlo no uses aparatos a pilas. Los relojes mejor que sean automáticos y las calculadoras solares.Los aparatos mixtos (pilas y red) enchúfalos siempre que puedas. Ten en cuenta que la energía de las pilas cuesta hasta 450 veces más que la que suministra la red.Utiliza pilas recargables. Cuestan más pero a medio plazo son mucho más rentables.Evita las pilas-botón y, si tienes que comprarlas, elige las de litio, las de zinc-aire o las de óxido de plata, que no tienen o tienen muy poco mercurio.Para deshacerte de las pilas, deposítalas siempre en contenedores especiales para ellas y en puntos de recogida.

Circuito en serie. (problemas)

Calcula la tensión para las dos resistenciaR1 y R2 :

VT= 12 v

V1 = 7.2

V2= 4.8v

.................................................

R1= 600 Ω

Rt= 1000 Ω

R2= 400 Ω

..............................................

IT=0.012 A

I1=0.012 A

I2=0.012 A

Evaluación.

Definiciones:

Conductividad: La conductividad eléctrica es la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eléctrica a través de sí. También es definida como la propiedad natural característica de cada cuerpo que representa la facilidad con la que los electrones (y huecos en el caso de los semiconductores) pueden pasar por él. Varía con la temperatura. Es una de las características más importantes de los materiales.

Conductores: Un conductor eléctrico Es aquel cuerpo que puesto en contacto con un cuerpo cargado de electricidad transmite ésta a todos los puntos de su superficie. Generalmente elementos, aleaciones o compuestos con electrones libres que permiten el movimiento de cargas.
Son los elementos capaces de conducir la electricidad cuando son sometidos a una diferencia de potencial eléctrico. Los más comunes son los metales, siendo el cobre el más usado de entre todos ellos, otro metal utilizado es el aluminio y en aplicaciones especiales, debido a su baja resistencia y dureza a la corrosión, se usa el oro. Aunque todos los metales son conductores electricos existen otros materiales, no metálicos, que también poseen la propiedad de conducir la electricidad como son el grafito, las soluciones salinas (p.e. el agua de mar) y cualquier material en estado de plasma.

Semiconductores: Un semiconductor es una sustancia que se comporta como conductor o como aislante dependiendo de la temperatura del ambiente en el que se encuentre. El elemento semiconductor más usado es el silicio, aunque idéntico comportamiento presentan las combinaciones de elementos de los grupos II y III con los de los grupos VI y V respectivamente (AsGa, PIn, AsGaAl, TeCd, SeCd y SCd). De un tiempo a esta parte se ha comenzado a emplear también el azufre. La característica común a todos ellos es que son tetravalentes.

Aislantes: Se denomina aislante eléctrico al material con escasa conductividad eléctrica. Aunque no existen cuerpos absolutamente aislantes o conductores, sino mejores o peores conductores, son materiales muy utilizados para evitar cortocircuitos, forrando con ellos los conductores eléctricos, para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que, de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión, pueden producir una descarga, para confeccionar aisladores (elementos utilizados en las redes de distribución eléctrica para fijar los conductores a sus soportes sin que haya contacto eléctrico) Los materiales utilizados más frecuentemente son los plásticos y las cerámicas.

Circuito en serie.

Para hallar la Resistencia R hay que sumar las resistencias del circuito. La resistencia se reparte entre los componentes del circuito:Rt=R1+R2Rt=600+400=1000Ω____________________________________________________

Para hallar la Intensidad I hay que utilizar la Ley de Ohm. La Intensidad es igual en todos los puntos del circuito:I=V/RI=12/1000I=0'012
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Para hallar la Tensión V hay que utilizar la Ley de Ohm, pero para hallar la Tensión Total Vt hay que sumar la tensión de los diferentes elementos del circuito. La Tensión se reparte entre todos los componentes del circuito:V=I·RV1=0'012·600V1=7'2vV2=0'012·400V2=4'8vVt=V1+V2Vt=12v

Símbolos de los Circuitos Eléctricos.

1-Pila.

2-Bateria.

3-Conductor.

4-Conexión.

5-Puente.

6-Bombilla o Lámpara.

7-Resistencia.

8-Altavoz.

9-Motor.

10-Interruptor.

11-Conmutador.

12-Pulsador.

13-Fusible.

Fusible.

Muchos circuitos eléctricos o electrónicos, contienen fusibles. El fusible es una llave de seguridad. Si la corriente que recorre el circuito aumenta. Por ejemplo por un cortocircuito, el fusible se calienta y se funde, interrumpiendo así el paso de la corriente. El fusible tiene como finalidad resguardar la integridad dcl resto de los componentes. Básicamente está constituido por un hilo de cobre, dependiendo de la sección de éste se pueden fabricar fusibles con valores diferentes de corriente máxima.

Ejemplo: Si tenemos un fusible de 1 A (amperio), éste soportará una corriente de hasta 1 A . Cuando por cualquier circunstancia la corriente sea mayor a 1 A. Él se cortará.