Informe de pilas

5/7/2018 Informe de pilas - slidepdf.com

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Nombres:Nombres: Claudio AriasMartín DíazNidia Urrea

Curso:Curso: 3º año A

Profesora:Profesora: Mª Elizabeth Peña

Fecha:Fecha: 1 de junio de 2005



Introducción

na pila es un generador que produce energía eléctrica por oxidación de un metalactivo sumergido en una solución electrolítica. Las pilas pueden clasificarse en

húmedas y secas.

PILAS

PILASHÚMEDAS

PILAS

SECAS

pila voltaica

pila Lalande

pila alcalinadespolarizada

por aire

pila Weston

pilas Leclanché

pilas alcalinas

pilas alcalinasde mercurio



PILAS HÚMEDASEn las pilas húmedas, la solución electrolítica está libre en forma líquida. A esta categoríapertenecen:

1) Pila voltaica, con un par de electrodos de cobre y cinc sumergidos en medio ácido,que posee sólo interés histórico.

2) Pila Lalande emplea un ánodo de cinc amalgamado en forma de láminas planas, uncátodo de óxido cúprico de la misma forma y un electrolito de hidróxido sódico en soluciónacuosa. Su fuerza electromotriz (fem) oscila entre 0,96 y 1 V y se utiliza, sobre todo, enlos suministros continuos relativamente largos.

3) Pila alcalina despolarizada por aire emplea un ánodo de cinc, un cátodo de carbónexpuesto al aire por una de sus caras y un electrolito alcalino. Produce una fem y unrendimiento dobles de los que se obtienen con la pila Lalande de igual tamaño.

4) Pila Weston emplea un ánodo constituido por una amalgama dibásica de cadmio y uncátodo de sulfato mercurioso y, como electrolito, una solución saturada de sulfato decadmio en agua. Esta pila se ha convertido en patrón aceptado para la fuerzaelectromotriz. A 20° C su fem es de 1,01864 V.

PILAS SECASEstas pilas tienen el electrolito absorbido en un medio poroso y son las más usadas. Delas que pertenecen a esta categoría cabe destacar la pila Leclanché, la pila alcalina demanganeso y la pila de mercurio.

1) Pilas Leclanché (Zinc-carbón) emplean un ánodocilíndrico de cinc, un cátodo constituido por una mezcla dedióxido de manganeso y carbón de retorta y un electrolito

formado por una sal amónica. La fem obtenida por este tipode pilas es del orden de 1,5 V, pero la tensión en bornes,debido a su resistencia interna, desciende sensiblemente alconectarla a una carga exterior.

2) Pilas alcalinas de manganeso están constituidas por un cátodo de dióxido demanganeso colocado en una pequeña caja de acero, un ánodo de cinc y un electrolito depotasio. La fem de estas pilas es del orden de 1,5, y su capacidad de servicio oscila entre60 y 80 Wh/kg.

3) Pilas alcalinas de mercurio constan de un ánodo de cinc y un cátodo de óxidomercúrico en combinación con un electrolito alcalino. La tensión en bornes de la pila semantiene constante a un valor de 1,35 0,5 % V durante todo su servicio, y su capacidades del orden de 90 Wh/kg.



Otros tipos de pilas

Pilas botón: son llamadas así, las pilas de tamaño reducido, deforma chata y redonda. El mercado de artículos electrónicosrequiere cada vez más de ellas. Son imprescindibles para

audífonos, marcapasos, relojes, calculadoras y aparatos médicosde precisión. Su composición es variada.

Pilas de cinc-aire: Se las distingue por tener gran cantidad de agujerosdiminutos en su superficie. Tienen mucha capacidad y una vez enfuncionamiento su producción de electricidad es continua. Contienen másdel 1 % de mercurio, por lo que presentan graves problemas residuales.

Baterías plomo/ácido: Normalmente utilizadas en automóviles,sus elementos constitutivos son pilas individualmente formadas por un ánodo de plomo, un cátodo de óxido de plomo y ácido sulfúricocomo medio electrolítico.

Pilas de níquel/hidruro metálico (Ni/MH): Son pilas secundariascomo las de níquel/cadmio, pero donde el cadmio ha sidoreemplazado por una aleación metálica capaz de almacenar hidrógeno, que cumple el papel de ánodo. El cátodo es óxido deníquel y el electrolito hidróxido de potasio.

La densidad de energía producida por las pilas Ni/MH es el doblede la producida por las Ni/Cd, a voltajes operativos similares, por loque representan la nueva generación de pilas recargables quereemplazará a estas últimas.

Pilas de óxido de plata: Son de tamaño pequeño,usualmente de tipo botón. Contienen 1% de mercurioaproximadamente por lo que tienen efectos tóxicos sobre elambiente.

Pilas de litio: Producen tres veces más energía que laspilas alcalinas, considerando tamaños equivalentes, yposeen también mayor voltaje inicial que éstas (3 voltios).

Se utilizan en relojes, calculadoras, flashes de cámarasfotográficas y memorias de computadoras.

Pilas de níquel/cadmio (Ni/Cd): están basadas en un sistema formado por hidróxido deníquel, hidróxido de potasio y cadmio metálico. Poseen ciclos de vida múltiples,presentando la desventaja de su relativamente baja tensión. Pueden ser recargadas hasta1000 veces y alcanzan a durar decenas de años. No contienen mercurio, pero el cadmioes un metal con características tóxicas.

Baterías plomo/ácido



Acumuladores

os acumuladores eléctricos son pilas reversibles que transforman la energía eléctricaen química, almacenándola hasta que se necesita, momento en que se transforma de

química en eléctrica. Como una pila recargable.

L

Acumulador: durante la descarga, un acumulador se comporta como una pila; durante la carga realizada por ungenerador eléctrico (o cargador), el aporte de electrones invierte los fenómenos de oxidación y reducción.

Peligros de las pilas y baterías usadas

Las pilas y baterías usadas son peligrosas porque constituyen un residuo peligroso decaracterísticas complejas, porque son productos individualmente constituidos por variospolucionantes. Además la innumerable variedad de pilas (químicamente) posiblesmultiplica enormemente la cantidad de contaminantes a los que el ambiente puedepotencialmente exponerse.

La multiplicidad de características e importancias toxicológicas que se derivan de lacomplejidad mencionada; La elevada proporción en la que intervienen en la cantidad totalde residuos generados; Y se encuentran normalmente asociadas a los residuosdomésticos.

Problema principalen relación con la

gestión de las pilasusadas

El núcleo de la problemática radica en la amplia variedad y tipos diferentes,lo que surge de la gran cantidad de sistemas químicos posibles. Estoresulta en una complicación para su gestión dado que sus formas detratamiento y reciclado difieren, así como también su grado de toxicidad.

Toxicidad de las

pilas usadas

La toxicidad en las pilas usadas es diferente, de acuerdo con el tipo de pilaconsiderada: no todos sus componentes poseen el mismo grado detoxicidad en cuanto a sus efectos sobre el ambiente. En este aspecto, lasque poseen mercurio, cadmio o plomo son las que presentan un riesgomayor.

Forma correcta deenfrentar la gestiónde las pilas usadas

Idealmente, deberían volver al fabricante para que éste se encargue dereciclar y reutilizar lo que le sea útil mediante la implementación detecnologías adecuadas a tal fin. En términos prácticos, la gestión de laspilas usadas comienza por la recolección en forma separada y continúa por su envío a disposición final en rellenos de seguridad o a plantas donde serealice su reciclado.



Recomendaciones para una buena utilización de una pila

Tipo Composición y/ocaracterística

Nivel de contaminación Que hacer despuésde gastarse

Pilas Botón

- Pilas botón de

mercurio, que son lasque contienen másmercurio por unidad.- Pilas botón de litio,en cambio, nocontienen ni mercurioni cadmio.

Uno solo de esos pequeños

botones de mercurio podríacontaminar 600.000 litros deagua.Las pilas botón de litio son unaalternativa interesante paraevitar el consumo de losbotones de mercurio.

Las pilas botón pueden

reciclarse y recuperar así productos (mercurioentre otros) que seránútiles otra vez.

Pilas alcalinas

Este tipo de pilaofrece duración ypotencia, pero a costade utilizar mercurio.

Contamina 175.000 litros deagua, más de la que bebe unapersona durante toda su vida.Además, el volumen de ventasde las pilas alcalinas supera conmucho el de las pilas botón y

sigue creciendo.

Aunque no existetécnica de reciclado deestas pilas, está claroque no pueden echarsea la basura

AcumuladoresNi-Cd

Tiene la propiedad deque se puedenrecargar después degastada, así que, bienutilizada, puede durar años.

Sin embargo, también sonpeligrosas, en este caso, es elcadmio el metal tóxico queemplean.

No pueden echarse ala basura, pero sepueden reciclar.

Pilas Salinas

Tienen menosduración y potenciapero su contenidotóxico es muy bajo.

Se pueden botar a labasura

Pilas Verdesusa alcohol y oxígenode la atmósfera para

generar electricidad

Se pueden botar a labasura.

De todos modos, la solución, es la sustitución del mercurio por productos no peligrosos,como ya se hace en otros países europeos. Mientras tanto, se debe utilizar otras menosproblemáticas, como las salinas o las pilas verdes.

Eliminación cuando se agotan:

Cuando las pilas se agotan, son transportadas en la bolsa de basura a vertederos nopreparados, donde son abandonadas o incineradas. Es decir, en los vertederos ocurreprecisamente 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 sevierte su contenido, compuesto principalmente por metales pesados como el Mercurio y elCadmio. Estos metales acabarán contaminando las aguas subterráneas y con ello seintroducirán en las cadenas alimenticias naturales, de las que se nutre el hombre.

Al incinerarse las emanaciones resultantes darán lugar a elementos tóxicos inestables, lasplantas industriales que asumen este cometido y los vertederos controlados que lasalmacenan no están libres de peligro, pues se demostró repetidamente a través de lahistoria, que estas instalaciones desamparan la neutralización de las substancias tóxicas.



La fauna piscícola, tanto marina como fluvial, que es la que mejor refleja el grado decontaminación por mercurio en una determinada zona del planeta. El mercurio se fija yacumula en sus tejidos sin perjudicar sus órganos vitales, por lo que, más que afectadosson portadores, pero una vez ingerido el pez por animales de sangre caliente, por ejemploel hombre, el mercurio se libera de su fijación y recupera toda su toxicidad.

El mercurio se acumula sobre todo en la médula ósea y en el cerebro, dañando a medio ylargo plazo los tejidos cerebrales y el sistema nervioso central.

Aún así, las pilas más utilizadas actualmente son las pilas alcalinas, que a pesar de ser altamente contaminantes son muy utilizadas. A continuación se presenta las razones deporqué se utilizan éstas.

Aplicaciones y ventajas: El sistema de pilas Alcalinas, es ahora reconocido como elsistema de mayor calidad de pilas de ánodo de zinc. Se ha diseñado para el consumidor,para aplicaciones de uso industrial y militar en las cuales se requieren pilas económicas yfiables.

Sus ventajas son una alta densidad energética; tiene lacapacidad de funcionar continuamente a niveles dedescarga relativamente altos sobre un amplio rango detemperaturas; y una vida útil que excede de los 4 años.

Los componentes de la pila alcalina de manganesoson ánodo de zinc, cátodo de dióxido de manganeso, yelectrolitos de hidróxido de potasio altamenteconductores. Su diseño es cilíndrico.

Capacidad y características de rendimiento

El sistema alcalino de las pilas está disponible en formato estándar cilíndrico yconfiguración múltiple (de 34 mAh a 15,000 mAh).

VoltajeEntre 1.5 a 1.6V, dependiendo de la formulación del cátodo.Voltaje operativo medio entre 1.3 a 1.1V bajo condiciones dedescarga moderada.

Descarga Curva de descarga moderadamente inclinada.

Energía 163 Wh/kg; 398 Wh/l.

Volumen de descargay Temperatura

Capacidad de funcionamiento con niveles altos de descarga;Típico rango de temperatura: -20°C a 54°C.

Vida útil Después de 4 años a una temperatura ambiente de 21º Cconserva un 85º de su capacidad.

Algunas soluciones para evitar contaminaciones



- NO ADQUIRIR aparatos que NO sean IMPRESCINDIBLES o funcionen exclusivamentecon pilas.- Que tal si dejamos de comprar a los niños juguetes y chismes a pilas y alimentamos suCREATIVIDAD mediante juegos y juguetes menos sofisticados y más baratos.- Conectar los aparatos a la RED siempre que sea posible, en lugar de emplear energíaenlatada. Vale la pena utilizar pequeños adaptadores eléctricos, sencillos, baratos y

ajustables a cualquier voltaje, capaces de transformar la corriente alterna en continua.- En el caso de las calculadoras de bolsillo, son recomendables las que se cargan conLUZ SOLAR.- Si no hay más solución que usar pilas, se deben tener en cuenta las siguientesposibilidades:

Utilizar las inofensivas pilas salinas o NORMALES (cinc-carbón), y las llamadas VERDES(libres de mercurio), en sustitución de las alcalinas.

Evitar las pilas botón de MERCURIO y utilizar las de litio.

Aprovechar las pilas RECARGABLES de níquel-cadmio. Son más caras, contaminan al

igual que las de mercurio y se necesita un cargador, pero tienen la ventaja de poder reutilizarse más de 500 veces, lo que supone un importante ahorro económico y unasignificativa disminución del vertido de pilas al medio ambiente.

ALMACENAR en casa o en el trabajo las pilas alcalinas, recargables y de botón quehayan acabado su utilidad y esperar la oportunidad de depositarlas en los contenedorespara pilas usadas, que ya se están instalando. Si no existieran, es necesario hacer propuestas a los ayuntamientos en este sentido.

Otra solución especial

Linterna Eterna Sin pilas: Sin necesidad de baterías o pilas. En casa, en el coche, en el barco o

en caso de emergencia. La linterna perpetua esta siempre lista, incluso si no se hausado en años.

Ventajas:

- Ahorro de dinero, no se necesita pilas.- Protegida contra el agua.- Luz visible hasta mas de un Kilómetro.- Mantenimiento gratuito: Agítela entre15-30 segundos y dará 5 minutos luzcontinua. El dispositivo funciona alpasar un imán que incorpora en suinterior por la bobina y que hace que

genere electricidad.



Conclusión

as pilas son dispositivos que transforman la energía química en energía eléctrica. Alser unos dispositivos portátiles, nos permite utilizar artefactos eléctricos en cualquier

lugar donde queramos.L

Las pilas pueden clasificarse en húmedas y secas, en las húmedas el compuestoelectrolítico es líquido, mientras que en las pilas secas tienen sorbido el electrolito en unmedio permeable y son las que más se usan por su duración, pero además son las quemás contaminan por su composición química.

El gran problema de éstas es cuando se agotan, ya que contienen elementos tóxicos quedañan al medioambiente, y a la vez a las especies vivas tanto flora como fauna,incluyéndonos a los humanos mismos, trayendo graves consecuencias a la salud.

Actualmente hay nuevas tecnologías que nos permiten optar por otros usos como las pilasrecargables, también están los adaptadores o transformadores, qua además transforman

la corriente alterna en continua y el costo económico de energía es menor que el de unapila.

Bibliografía

- Enciclopedia multimedia SALVAT- http://www.ingenieroambiental.com.ar/pilas_baterias.htm- http://ecoabc2.galeon.com/enlaces1075083.html- http://www.tecnoregalos.com/product_info.php/products_id/582

-http://www.manueljodar.com/pua/pua5.htm

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