República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación

Centro de Ciencias Tecnología y Educación Ambiental

Municipio Escolar 02

Unidad Educativa Autónoma “Bauxivén”

XVI Encuentro Municipal Juvenil de Educación Secundaria de los C.C.T.E.A.

XVII Festival Municipal Juvenil de la Ciencia

UTILIZACIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO COMO GENERADOR

DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Coordinador del C.C.T.E.A.:

Licda. Salazar Yanabella

Asesores:Ing. Mario LisenaT.S.U. Luis Córdova

Los Pijiguaos, Abril del 2009

Autores:Andolfatto Rodríguez, Lorena Carolina

(C.I. 20.720.051)Corro Morales, Samuel

(C.I. 20.362.138)Lárez Blanco, Fabiola Andreína

(C.I. 21.248.909)

Agradecimientos

A Dios primero, por su belleza, su grandeza, sus silencios, sus palabras. Por

forjarnos con sus manos y hacernos jóvenes de bien.

A nuestros padres Mercedes, Nancy, Mariela, Giovanni y Fabricio por su amor, su

dulzura, su inteligencia, sus caricias, sus bendiciones y todo el apoyo incondicional

que nos han brindado hasta ahora.

A la Licda. Yanabella Salazar por su constante apoyo en facilitarnos los

conocimientos necesarios para defender de una manera crítica y personal, nuestro

proyecto de investigación.

Al Licdo. Mario Lisena por su colaboración y disposición al momento de aclarar

nuestras dudas junto con el personal técnico y administrativo que labora en el área de

protección de recursos naturales, y por su magnifica tarea de analizar y crear los

informes que fueron de gran utilidad en nuestro proyecto.

A la Prof. Noelia Suárez especialista en química por prestarnos sus conocimientos

para este proyecto de investigación.

A la Socióloga Marlene Mena por su gran disposición y acesoria en la elaboración

de esta tesis.

Especialmente, extendemos este agradecimiento al T.S.U. Luis Córdova quien nos

apoyó en el trabajo experimental, brindándonos sus conocimientos en el área de física

y química, lo que hizo posible la recaudación de datos para hacer de este

planteamiento una realidad y así obtener una pila capaz de encender un bombillo con

ácido cítrico.

Los autores.

Lista de cuadros

Cuadros Pág.

Nº 1. Diferencia de potencial de acuerdo a los electrodos…………………...43

Nº 2. Propiedades de diferentes conexiones de pilas de limón…………… 44

Lista de figuras

Figuras Pág.

Nº 1. Pila en descomposición, agente contaminante del ambiente…………….11

Nº 2. Aguas contaminadas por cadmio y mercurio……………………………12

Nº 3. Contenedor de desechos de pila de cadmio, mercurio y litio……………15

Nº 4. Pila de Volta……………………………………………………………..23

Nº 5. Pila Daniell………………………………………………………………24

Nº 6. Pila Grove………………………………………………………………..25

Nº 7. Pila Leclanché…………………………………………………………....26

Nº 8. Pila Seca…………………………………………………………………26

Nº 9. Batería de Bagdad……………………………………………………… 27

Índice General

Contenido Pág.

Agradecimientos………………………………………………………… ………….II

Lista de cuadros …………………………………………………………………….III

Lista de figuras……………………………………………………………………...IV

Resumen……………………………………………………………………………VII

Introducción……………………………………………………………......................1

Capítulo I. El problema………………………………………………………………..3

Planteamiento del

problema……………………………………………..............4

Objetivos………..……………………………………………...........................10

General…………………………………………………………………………10

Específicos…...………………………………………………………………...10

Justificación…………………………………………………………………....11

Limitaciones…………………………………………………………………....1

2

Capítulo II. Marco Referencial………………………………………………………13

Antecedentes…………………………………………………………………...14

Bases Teóricas…………………………………………………………………16

Bases Legales…………………………………………………..........................23

Definición de términos básicos………………………………………………...27

Capítulo III. Marco metodológico………………………………………….………..29

Tipo y diseño de investigación………………………………………............30

Población y muestra………………………………………………….............31

Hipótesis……………………………………………………………………..31

Descripción del procedimiento………………………………………………32

Técnica e instrumento de recolección de datos……………..…………………34

Capítulo IV. Análisis e interpretación de datos…………………...…………………35

Capítulo V. Conclusiones y recomendaciones…..…………………………..............38

Conclusiones…………………………………………………………………...39

Recomendaciones……………………………………………………………...40

Referencias

bibliográficas…………………………………………...................41

Anexos…………………………………………………………………………43

UTILIZACIÓN DEL ÁCIDO CÍTRICO COMO GENERADOR

DE ENERGÍA ELÉCTRICA

Autores: Andolfatto R., Lorena C., Corro M., Samuel, Lárez B., Fabiola A.

Asesores: Ing. Mario Lisena, T.S.U. Luis Córdova.

Unidad Educativa Autónoma “Bauxivén”.

C.C.T.E.A. “Bauxivén”.

XVI Encuentro Municipal Juvenil de Educación Secundaria de los C.C.T.E.A.

XVII Festival Municipal Juvenil de la Ciencia.

Municipio Cedeño, Caicara del Orinoco.

RESUMEN

La utilización del Ácido cítrico como alternativa y generador de energía eléctrica intenta sustituir o reemplazar los productos químicos constituyentes de las pilas de carbón, las cuales pueden resultar contaminantes para el medio ambiente, produciendo contaminación química. Es importante destacar que la pila a realizar, al contener materiales biodegradables, reduce las sustancias contaminantes absorbidas por la tierra, las cuales pueden llegar a los seres vivos y por ende, contaminar las cadenas alimenticias.

A través de la creación de este dispositivo que posee un mecanismo de electrólisis del ácido cítrico donde la energía eléctrica alcance 1,5 voltios que pueden hacer funcionar bien sea un reloj o una pequeña linterna.

Con este proyecto se demuestra claramente que existen mecanismos alternos mediante los cuales se puede obtener energía eléctrica de una forma natural que igualmente integre el ambiente, entre los cuales se encuentra el ácido cítrico proveniente del limón.

Palabras claves: Pila, ácido cítrico, electrólisis, electrodo, osciloscopio, mercurio, cadmio, Litio, voltímetro, amperímetro, LED, cobre y zinc.

Introducción

Desde hace más de 200 años, existen modernos productos comúnmente conocidos

como pilas o baterías. Desde la existencia del primer modelo de este mecanismo que

se creó hasta la actualidad, se han venido desarrollando diversos sistemas o baterías

como lo son las pilas alcalinas, pilas recargables, entre otras.

Durante todo el período de modernización de estos mecanismos, éstos no han

perdido su vigencia tecnológica, por el contrario, cada día se perfeccionan. En la

actualidad existen sistemas híbridos, de motores de combustión con sistemas de

baterías que en un futuro no muy distante será una realidad y de gran manejo en

nuestras calles.

Una batería o pila es un dispositivo que actúa de forma electroquímica,

almacenando la energía de forma química en sus componentes; cuando ésta es

conectada a un circuito eléctrico, dicha energía química va a ser transformada en

energía eléctrica. Todos los sistemas de batería y/o pila, son similares en su

construcción además de estar compuestas por un cierto número de celdas

electroquímicas, cada una de éstas además de estar compuestas por un separador

también son poseedoras de un electrodo positivo y un electrodo negativo que va a ser

expuesto a un cambio electroquímico entre los diferentes materiales en los dos

electrodos, al momento en que la batería este en proceso de descarga. Entre dichos

electrodos son transportados los electrones vía a un circuito externo ya sean

bombillas, motores de arranque, etc.

Lamentablemente el hombre ha hecho de los residuos y sustancias contaminantes,

los ácidos y materiales pesados contaminantes para el ambiente, parte de los

materiales principales para la elaboración y construcción de sus productos,

mecanismos, sistemas eléctricos, entre otros.

Esta experimentación o una simple reacción química que produce energía, tiene

como propósito ilustrar o demostrar lo sencillo que es una batería, pero a su vez dar

importancia a que si la crisis energética se agudiza, pronto se deberán tomar medidas

para la búsqueda de fuentes energéticas que no dependan del combustible fósil como

lo es el petróleo.

Además de ser un medio de evolucionar e innovar los sistemas de producción de

electricidad como lo son estas pilas, que además de poseer un mecanismo sencillo y

didáctico que no posee sustancias químicas capaces de afectar el medio ambiente y

contribuir a su contaminación, que a fines futuros ocasiona daños a los seres vivos.

El desarrollo del proyecto de investigación se estructuró en V capítulos. El

capítulo I presenta el planteamiento del problema, los objetivos, tanto el general

como los específicos, la justificación e importancia. El capítulo II comprende los

antecedentes de la investigación, fundamentos teóricos, la definición operativa de los

términos básicos y las bases legales. Capítulo III se refiere al marco metodológico

que comprende tipos de investigación según el diseño o estrategia. Asimismo, incluye

las técnicas e instrumentos de recolección de datos y los procedimientos del diseño.

El capítulo IV se refiere al análisis e interpretación de los resultados de la

investigación. Luego en el capítulo V se presenta, las conclusiones, recomendaciones

y anexos. Como aspecto final se hace un listado de las referencias bibliográficas.

CAPÍTULO I.

EL PROBLEMA

Planteamiento del problema

De las pilas se alimenta hoy buena parte de la aparatología que usa el hombre

moderno, pero el problema principal comienza en el momento de arrojarlas a la

basura, ya que, por ejemplo, una micropila de mercurio puede contaminar 600.000

litros de agua al liberar sus componentes de mercurio o cadmio, el cual al entrar en

contacto con la tierra y posteriormente cuando se desintegran en ella y llegan a aguas

superficiales y subterráneas, contaminan las cadenas alimentarias naturales, de las

que se nutre el ser humano.

Fig. Nº 1. Pila en descomposición, agente contaminante del ambiente

Si tomamos en cuenta que, sólo en Estados Unidos se eliminan 200 millones de

pilas por año, nos daremos cuenta que el tema es más que preocupante. El gobierno

del presidente Barack Obama revirtió años de políticas estadounidenses al solicitar un

tratado para reducir la contaminación por mercurio, que es considerado el problema

más grave con productos químicos en el mundo.

Unas 5.443 toneladas métricas de mercurio invaden el medio ambiente cada año, y

aproximadamente un tercio es generado por las estaciones eléctricas y la quema de

carbón. Los niños y los fetos son especialmente vulnerables a la intoxicación con ese

metal que puede causar defectos congénitos, daño cerebral y pérdida de piel.

(http://www.eluniversal.com/2009/02/17/ten_ava_eeuu-plantea-

control_17A2229207.shtml).

Fig. Nº 2. Aguas contaminadas por cadmio y mercurio.

En otros países, tales como Suecia, Suiza y Austria, se consideran residuos

peligrosos y está prohibido enterrarlas o depositarlas en rellenos sanitarios. En este

país se recupera el mercurio, el zinc y el manganeso para ser reciclados, además de

alentar el uso de equipos con pilas recargables, teniendo dichos aparatos un descuento

del 10% y una etiqueta con el símbolo ISO, que alerta al consumidor sobre la

peligrosidad de las pilas, recordando al usuario que una vez agotadas deben retornar

al punto de venta.

En España desde 1993 ya no se fabrican pilas con alto contenido de mercurio y en

Alemania obligan al fabricante y al comerciante a reciclarlas.

La Asociación Europea de Fabricantes de Pilas Secas (Euro pile), es una entidad

que representa a varias compañías y propuso e instrumentó un programa de reducción

gradual del uso del mercurio.  Desde 1994 ya no se fabrican pilas con dicho metal

pesado. (http://www.angelfire.com/id/todoesposible/pilas.htm).

Finalmente, en Japón solo se reciclan las secundarias (recargables), pero no las

alcalinas ni las de carbón que se tiran a la basura.

A todas las llamamos genéricamente pilas, pero sus nombres son variados y

derivan de la composición interna. Pueden ser alcalinas, carbón-zinc, níquel-cadmio,

botón según tengan mercurio, litio y óxido de plata, zinc-aire. Aunque esta es

práctica, la pila no es energéticamente eficiente, su fabricación insume 50 veces más

energía que la que produce.

Para mayor conocimiento de cómo hay que tratar a una pila es necesario aprender

a reconocerla, ya que los fabricantes, todavía no han empezado a marcarlas

claramente con un símbolo que nos permita distinguirlas inmediatamente. La gran

cantidad de tipos que pilas existentes en el mercado engloban un primer problema.

Las pilas de botón consisten en una pila que se desglosa en varios tipos, siendo la

más común la de mercurio, que son las que poseen más este elemento por unidad. Las

pilas de este tipo podrían llegar a contaminar hasta 500.000 litros de agua, que es una

cantidad mayor que la que una familia de 4 de miembros bebe en toda su vida. Las

pilas botón de litio, en cambio, no contienen ni mercurio ni cadmio, o sea que son una

alternativa interesante para evitar el consumo de los botones de mercurio. Las pilas

botón pueden reciclarse y recuperar así productos como el mercurio, que serán útiles

otra vez.

Las pilas alcalinas poseen un contenido tóxico por unidad menor que el de las

pilas botón, y aun así son capaces de contaminar hasta 175.000 litros de agua. Cabe

destacar que el porcentaje de ventas de estas pilas supera a las de botón, y este

porcentaje sigue creciendo. A pesar de que no existe alguna técnica de reciclaje de

estas pilas, es claro que no deben de ser desechadas en la basura, sino en vertederos

especiales donde exista un control de su eliminación.

Los acumuladores Níquel-Cadmio, es un tipo de pila menos frecuente que tiene la

característica de ser recargables, así que, con un buen uso, puede durar años. Sin

embargo, también tienden a ser peligrosas, aunque no contienen mercurio. En este

caso, es el cadmio el metal tóxico que emplean.

Las pilas salinas, se caracterizan por acumular menos energía que las alcalinas y

tienden a descargarse más rápidamente, pero su contenido tóxico es muy bajo y

pueden ser desechadas sin remordimiento.

Las pilas verdes, también conocidas como ecológicas o biopilas, son un tipo de

pila reciente en el mercado. Aunque se desconocen parte de sus componentes, la

ventaja de esta novedad es que apenas contienen mercurio y carecen de cadmio, así que

no dan problemas de contaminación.

(http://www.angelfire.com/id/todoesposible/pilas.htm).

j

La industria electrónica logró niveles de miniaturización casi inimaginables en sus

diseños, con la consiguiente facilidad para la fabricación de aparatos portátiles, la

cual se produjo una altísima producción seguida de un alto consumo. Pero es común

que en ningún momento la industria no se percató de las futuras consecuencias que

traería al medio ambiente tales productos.

Nos encontramos hoy en el mundo y particularmente en nuestro país, con el uso

creciente de pilas, sin haber implementado métodos adecuados para el reciclaje de

éstas.

Actualmente en Venezuela no existe ningún programa de reciclado de mercurio ni

relleno de seguridad para desechos como las baterías, plaguicidas, componentes

médicos, residuos de laboratorios y equipos médicos. Sin embargo se han establecido

alianzas para el mercurio creando gestiones ambientales para hacer frente a las

consecuencias de la contaminación con este.

En octubre del 2006 el Ministerio del Ambiente (actualmente Ministerio del Poder

Popular del Ambiente) coordinó la comisión presidencial de seguridad química para

establecer una asociación con el objeto de formular políticas y estrategias que

permiten la cooperación e integración intersectorial, para el control de la producción,

uso, distribución, manejo y disposición final de los productos químicos peligrosos.

En Guayana no existen medios de recolección de pilas o comisiones que se

encarguen de este trabajo para el objetivo principal que es la reducción de desechos

tóxicos causantes de la contaminación ambiental, particularmente en el Municipio

Cedeño, en la Parroquia Los Pijiguaos en el Campamento C.V.G Bauxilum, en el cual

no existen comisiones que realicen esto a nivel comunal.

Dentro de las fuentes de origen de mayor contaminación en el campamento,

destacan el Taller Mina y el Taller Automotriz, que es de donde se produce una gran

masa de desechos tóxicos como las pilas de radio (contienen litio), las baterías de

carro (contienen plomo y ácido sulfúrico) y las pilas de mercurio y cadmio.

Fig. Nº 3. Contenedor de desechos de pilas de cadmio, mercurio y litio.

Actualmente en el Campamento C.V.G. Bauxilum está vigente La Normativa

Ambiental regida por el Ministerio del Ambiente en referencia a los desechos tóxicos,

que consiste en la recolección de desechos de productos que usan los trabajadores de

la empresa que lleva por nombre el mismo del campamento, por parte del personal de

Protección de Recursos Naturales, para su futuro reciclaje. Las empresas autorizadas

por licitaciones que realizan en la Oficina de Servicios Generales, son a las que se les

venden cierta cantidad de desechos como medicinas vencidas, residuos de placas,

frascos, bombonas, bombillas, pilas de radio, pilas de mercurio, entre otros.

Cabe destacar, que esta normativa no se cumple a cabalidad debido a la falta de

control a toda el área del campamento tanto administrativa como doméstica para la

recolección de desechos a nivel comunal como lo son las pilas de cámaras

fotográficas y linternas, siendo así esto una causa de la notable contaminación del

campamento y sus adyacencias.

Del planteamiento del problema descrito anteriormente se derivan las siguientes

interrogantes:

¿Qué generador eléctrico posee la característica de ser totalmente biodegradable?

¿Cómo se puede utilizar el ácido cítrico del limón dentro de la elaboración de una

pila alternativa?

¿Qué elementos o materiales deben ser empleados dentro de la elaboración de una

pila de energía alternativa?

Objetivos

General.

Innovar los sistemas de generación eléctrica a través de la construcción de una pila

a base de ácido cítrico.

Específicos.

Demostrar las propiedades eléctricas del ácido cítrico por medio de la electrólisis.

Concientizar a la población sobre los daños que causa el mercurio y el cadmio al

medio ambiente.

Utilizar la pila a base de ácido cítrico, como sistema didáctico que demuestre la

existencia de diversas formas biodegradables de obtención de energía eléctrica.

Justificación

La electroquímica es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos

eléctricos, y de los fenómenos químicos, causados por la acción de las corrientes o

voltajes.

La producción de energía va a estar basada en la relación de las corrientes

eléctricas y las reacciones químicas, y de conversión de la energía química en

eléctrica y viceversa

El mecanismo de la electrólisis a través del ácido cítrico de las frutas fue empleado

para la construcción de una pila cuyo uso periódico contribuirá con la notable

reducción de desechos tóxicos que causen la contaminación química.

Para la elaboración de esta pila, los elementos utilizados para su funcionamiento,

forman parte de un conjunto de elementos que al encontrarse ensamblados de forma

armoniosa, como lo es el zinc, el cobre y el ácido cítrico, constituyen una batería.

La buena producción de energía mediante esta pila depende de la concentración

que tenga el ácido cítrico empleado en ella, siendo así una variable que se determina

de acuerdo al número de limones o de la cantidad de ácido cítrico presente en el

momento de unión de todos los materiales.

Limitaciones

La más grande limitante determinada para el uso de la pila biodegradable de ácido

cítrico, es la corta durabilidad que presenta, ya que si bien las pilas comunes duran un

aproximado de 6 meses generando electricidad a dispositivos de voltajes promedio,

esta pila solo podrá generar electricidad hasta 1 hora a un dispositivo de voltaje bajo.

Esto hace casi imposible poder denominar este tipo de dispositivo como “práctico”,

pues además de lo expuesto anteriormente, la composición química del ácido cítrico

va a depender de distintas variables: la composición química de la planta, el tamaño

del limón, la madurez del mismo, entre otros.

Cabe destacar, que este modelo de órgano artificial de electricidad solo es un paso

a la inspiración para la creación de pilas que no contaminen al planeta, manteniendo

así al ambiente en general de una manera sana para que las próximas generaciones

puedan beneficiarse de ello.

CAPÍTULO II.

MARCO REFERENCIAL

Antecedentes

Díaz L. P y col, 2001, Realizó una búsqueda de métodos de conservación de

germoplasma, la formación de bancos in Vitro y la obtención de protocolos de micro

propagación, una de las practicas mas comunes para contrarrestar el efecto de la

oxidación fenólica, es agregar antioxidantes al medio de cultivo, los que son

inhibidores de la polifenolixidasa o absorbentes. Entre los mas empleados se pueden

citar los ácidos ascórbico, cítrico y málico, para así evitar los efectos los efectos de la

oxidación de los explantes, es por ello que se realiza un análisis de la influencia del

acido cítrico como sustancia antioxidante en el cultivo in Vitro de la semilla de laelia

lundii, a fin de optimizar la composición del medio de cultivo, A través de esto se

llego a la conclusión que el ácido cítrico en la menor concentración empleada en el

trabajo es la que mas favorece las condiciones de crecimiento en longitud de raíces

de plantas y permite obtener valores medios de altura de plantas.

Mendoza y col, 2003, Realizó un estudio con el objetivo de documentar el efecto

del ácido cítrico, aplicado en soluciones fertilizantes de diferente conductividad

eléctrica, sobre la calidad y composición del fruto de tomate, la aplicación de ácido

cítrico en la solución fertilizante aumentó la calidad del fruto al disminuir el pH del

mismo. Los factores experimentales no determinaron cambios en la cantidad de

azúcares totales y azúcares reductores en el fruto. La acumulación de fósforo en el

fruto que se elevo en presencia del ácido cítrico. El efecto de elevar la conductividad

eléctrica fue un aumento del fósforo y disminución del sodio y cobre en el fruto así

como incremento de nitrógeno y fósforo y disminución de magnesio y manganeso

foliar. En cuanto al rendimiento y al número de frutos por planta el ácido cítrico no

ejerció efecto, mientras que la elevación de la conductividad eléctrica dio lugar a

incrementos significativos en ambos caracteres.

M.J. Moreno-Álvarez y col, 2007, Realizó un estudio donde se destaco el tomate

de árbol por su importante contenido de vitamina A y el efecto que produjo el ácido

cítrico en el periodo post-cosecha para prolongar un mayor tiempo de

comercialización empleando frutos provenientes de la Colonia Tovar, estado Aragua,

Venezuela y cosechados en el mes de abril del 2002. El mejor resultado se obtuvo

mediante el uso de ácido cítrico al 2% ya que logró mantener las mayores

concentraciones de pigmentos con pocas variaciones en el tiempo, menores valores

de índice de madurez; además logró disminuir con mayor efectividad la tasa de

respiración en un 16,5%, aumentando así el tiempo de vida útil del fruto en 6 días con

respecto a los frutos considerados como controles.

Bases Teóricas

La primera pila eléctrica fue dada a conocer al mundo por Volta en 1800,

mediante una carta que envió al presidente de la Royal Society londinense. Se trataba

de una serie de pares de discos de zinc y de cobre (o también de plata), separados

unos de otros por trozos de cartón o de fieltro impregnados de agua o de salmuera,

que medían unos 3 cm. de diámetro. Cuando se fijó una unidad de medida para la

diferencia de potencial, el voltio (precisamente en honor de Volta) se pudo saber que

cada uno de estos elementos suministra una tensión de 0,75 V aproximadamente, pero

ninguno de estos conceptos estaba disponible entonces. Su apilamiento conectado en

serie permitía aumentar la tensión a voluntad, otro descubrimiento de Volta.

Fig. Nº 4. Pila de Volta

El invento constituía una novedad absoluta y gozó de un éxito inmediato y muy

merecido, ya que inició la era eléctrica en que actualmente el hombre vive, al permitir

el estudio experimental preciso de la electricidad, superando las enormes limitaciones

que presentaban para ello los generadores electrostáticos, únicos disponibles con

anterioridad.

Otra disposición también utilizada y descrita por Volta para el aparato estaba

formada por una serie de vasos con líquido (unos junto a otros, en batería), en los que

se sumergían las tiras de los metales, conectando externamente un metal con otro.

La pila Daniell, dada a conocer en 1836 y de la que luego se han usado

ampliamente determinadas variantes constructivas, está formado por un electrodo de

Zinc sumergido en una disolución de sulfato de Zinc y otro electrodo de cobre

sumergido en una disolución concentrada de sulfato de cobre. Ambos electrolitos

están separados por una pared porosa para evitar su reacción directa. En esta situación

la tensión de disolución del zinc es mayor que la presión de los iones Zn++ y el

electrodo se disuelve, emitiendo Zn++ y quedando cargado negativamente, proceso en

el que se liberan electrones y que recibe el nombre de oxidación. En la disolución de

sulfato de cobre, debido a su gran concentración de iones Cu, se deposita Cu++ sobre

el electrodo de este metal que de este modo queda cargado positivamente, mediante el

proceso denominado reducción, que implica la incorporación de electrones. Esta pila

presenta una diferencia de potencial de entre 1,07 y 1,14 V entre sus electrodos. Su

gran ventaja respecto a otras de su tiempo fue la constancia del voltaje generado,

debido a la elaborada disposición, que facilita la despolarización, y a la reserva de

electrolito, que permite mantener su concentración durante más tiempo.

Fig. nº 5. Pila Daniell

La pila Grove (1839) utiliza como despolarizador el ácido nítrico NO3H. Su fuerza

electromotriz es de 1,9 a 2,0 V. Originariamente utilizaba platino para el ánodo, pero

Cooper y Bunsen lo sustituyeron luego por carbón; el cátodo era de zinc tratado con

mercurio. Fue muy apreciado por su estabilidad y su mayor energía, a pesar del gran

inconveniente que representa la emisión de humos corrosivos. El mismo Grove y en

el mismo año elaboró una pila que producía energía eléctrica por medio de la

recombinación de hidrógeno y de oxígeno, lo que constituye el precedente de los

generadores contemporáneos conocidos como pilas de combustible.

Fig. Nº 6. Pila Grove

La pila Leclanché (1868) utiliza una solución de cloruro amónico en la que se

sumergen electrodos de zinc y de carbón, rodeado éste último por una pasta de

dióxido de manganeso y polvo de carbón como despolarizante. Suministra una

tensión de 1,5 V y su principal ventaja es que se almacena muy bien, pues el cinc no

es atacado más que cuando se extrae corriente del elemento. Este tipo de pila sirvió

de base para el importante avance que constituyó la pila denominada seca, al que

pertenecen prácticamente todas las utilizadas hoy.

Fig. Nº 7. Pila Leclanché

Las pilas secas, en cambio, estaban formadas por un recipiente cilíndrico de zinc,

que era el polo negativo, relleno de una pasta electrolítica, y por una barra de carbón

en el centro (electrodo positivo), todo ello sellado para evitar fugas. Previamente se

habían realizado otro tipo de pilas secas, como la de Zamboni (1812), pero eran

dispositivos puramente experimentales, que no proporcionaban ninguna corriente útil.

Importantes en otro sentido han sido las pilas patrón, destinadas a usos de

calibración y determinación de unidades, como la pila Clark (1870), de zinc y

mercurio, cuya tensión era de 1,457 V, y la pila Weston (1891), de cadmio y

mercurio, con 1,018 V. Estas tensiones se miden en vacío, es decir, sin tener ninguna

carga externa conectada, y a una temperatura constante de 20º C. (es.wikipedia.org).

Fig. Nº 8. Pila seca

Durante el curso de una excavación en un lugar de Partia, el arqueólogo austríaco

Wilhelm Koening realizó un descubrimiento sensacional.

Halló un objeto con forma de jarrón, considerando que el mismo era un tipo de

batería. Una explicación fue que la vasija era en realidad una pila, que contenía piezas

de cobre y hierro que funcionaban como electrodos de reserva. Si la vasija se llenaba

con un ácido orgánico (como ácido acético del vinagre, o zumo de frutas cítricas), se

producía una cierta corriente. Algunos años atrás este objeto fue sometido a una

prueba de funcionamiento en el Roemer and Pelizaeus Museum of Hildesheim, en

Alemania.

Fig. nº 9. Batería de Bagdad

El resultado fue que esta batería seguía siendo capaz de producir una corriente de

un voltio y medio, demostrando que este artefacto hallado entre las ruinas de Chuyut

Rabuah había sido utilizado como una batería galvánica.

Otros descubrimientos encontrados en Selenkia en el Tigris y en Ctesiphon, la

antigua Capital de Partia, demostraron la utilización de estos fragmentos de cobre

como componentes de artefactos similares.

Miles de años atrás esta civilización de Partia tenían conocimiento de esta

tecnología que aún los historiadores no osan atribuirles, es decir se concluye que hace

más de 4.000 años los antiguos moradores de la Mesopotamia utilizaban pilas

eléctricas..

En 1939 Koening, encontró muy cerca de Bagdad, en Irak varias vasijas tubulares de

barro con los cuellos recubiertos de asfalto conteniendo todas, una varilla de hierro

encajado en un cilindro de cobre.

Era sin duda una rareza y el propio Koening no tardó en darse cuenta que era una

especie de pila eléctrica procedente de la antigua Babilonia.

En 1940 publicó su hallazgo en Austria causando asombro a toda la comunidad

científica y público en general.

Terminada la Segunda Guerra Mundial un ingeniero norteamericano de la General

Electric Company, llamado Willard Gray pensó ponerle fin a esta controversia

comprobando físicamente el mismo.

Fabricó duplicados exactos de estas antiguas vasijas llenándolas con sulfato de

cobre en reemplazo del desaparecido electrolito original que se había disuelto luego

de más de dos mil años de antigüedad. Gray verificó su funcionamiento comprobando

que la misma media una potencia de un voltio y medio.

Esta confirmación demostró que también los babilonios conocían y utilizaban la

electricidad, cuyo objetivo no sólo era de iluminar sino también galvanizar ciertos

elementos como los centenares de objetos galvanizados cuya antigüedad data de

miles de años atrás que se hallaron en la misma zona geográfica.

Estas vasijas fueron llevadas al Museo Nacional de Bagdad, en Irak exhibiéndose

durante décadas hasta que lamentablemente producto de la guerra reciente mucho de

estos elementos se perdieron, se robaron y/o se destruyeron durante los saqueos al

Museo Nacional.

Como vemos no sólo los egipcios conocían y utilizaban la electricidad, sino

también para otras civilizaciones no les era desconocida hace milenios este tipo de

energía.

Bases Legales

Constitución de la República Bolivariana de Venezuela.

Capítulo IX

De los Derechos Ambientales

Artículo 127. “Es un derecho y un deber de cada generación proteger y mantener

el ambiente en beneficio de sí misma y del mundo futuro. Toda persona tiene derecho

individual y colectivamente a disfrutar de una vida y de un ambiente seguro, sano y

ecológicamente equilibrado. El Estado protegerá el ambiente, la diversidad biológica,

los recursos genéticos, los procesos ecológicos, los parques nacionales y monumentos

naturales y demás áreas de especial importancia ecológica. El genoma de los seres

vivos no podrá ser patentado, y la ley que se refiera a los principios bioéticos regulará

la materia”.

“Es una obligación fundamental del Estado, con la activa participación de la

sociedad, garantizar que la población se desenvuelva en un ambiente libre de

contaminación, en donde el aire, el agua, los suelos, las costas, el clima, la capa de

ozono, las especies vivas, sean especialmente protegidos, de conformidad con la ley”.

Es notable que la población nacional y la población bajo estudio no han

reflexionado sobre sus deberes de mantener el ambiente y no contaminarlo

desechando cualquier cantidad de residuos y / o sustancias toxicas que generen

contaminación química en el mismo.

Los ciudadanos deberían tener una misión y visión acerca de esto, pues del

ambiente al ser un deber de ellos, también se convierte en la protección derecho o

beneficio

Artículo 128. “El Estado desarrollará una política de ordenación del territorio

atendiendo a las realidades ecológicas, geográficas, poblacionales, sociales,

culturales, económicas, políticas, de acuerdo con las premisas del desarrollo

sustentable, que incluya la información, consulta y participación ciudadana. Una ley

orgánica desarrollará los principios y criterios para este ordenamiento”.

A pesar de que el estado desarrolle este tipo de políticas, la sociedad en mayoría

no ha cumplido con las obligaciones que les corresponde para acatar los lineamientos

propuestos por estas políticas.

Artículo 129. “Todas las actividades susceptibles de generar daños a los

ecosistemas deben ser previamente acompañadas de estudios de impacto ambiental y

socio cultural. El Estado impedirá la entrada al país de desechos tóxicos y peligrosos,

así como la fabricación y uso de armas nucleares, químicas y biológicas. Una ley

especial regulará el uso, manejo, transporte y almacenamiento de las sustancias

tóxicas y peligrosas”.

“En los contratos que la República celebre con personas naturales o jurídicas,

nacionales o extranjeras, o en los permisos que se otorguen, que afecten los recursos

naturales, se considerará incluida aun cuando no estuviera expresa, la obligación de

conservar el equilibrio ecológico, de permitir el acceso a la tecnología y la

transferencia de la misma en condiciones mutuamente convenidas y de restablecer el

ambiente a su estado natural si éste resultara alterado, en los términos que fije la ley”.

Es cierto que se han hecho estudios de impacto ambiental a nivel nacional y

regional. Sin embargo, existe una gran acumulación de desechos tóxicos

contaminantes que se derivan de la descomposición de objetos domésticos como lo es

el caso de las pilas. Estas poseen sustancias como el carbón, mercurio y cadmio que

al ser desechadas estas sustancias tienden a abrirse y liberar todo su contenido que al

integrarse a la biota del suelo y el ambiente en general, lo contamina.

Ley Penal del Ambiente

Capítulo VII

De los desechos tóxicos o peligrosos

Artículo 62. Gestión de desechos tóxicos.- Serán sancionados con prisión de uno

(1) a tres (3) años y multa de mil (1.000) a tres mil (3.000) días de salario mínimo, los

que en contravención a las normas técnicas sobre la materia:

1. Generen o manejen sustancias clasificadas como tóxicas o peligrosas.

2. Transformen desechos tóxicos o peligrosos que impliquen el traslado de la

contaminación o la degradación ambiental a otro medio receptor.

3. Mezclen desechos tóxicos o peligrosos con basura de tipo doméstico o

industrial y los boten en vertederos no construidos especialmente para tal fin.

4. Operen, mantengan o descarguen desechos tóxicos o peligrosos en sitios no

autorizados.

5. Omitan, en caso de siniestros, las acciones previstas en los planes para el

control de emergencias.

6. Exporten desechos tóxicos o peligrosos.

Artículo 63. Introducir desechos tóxicos.- El que introduzca desechos tóxicos o

peligrosos al Territorio Nacional, será sancionado con prisión de tres (3) a seis (6)

años y multa de tres mil (3.000) a seis mil (6.000) días de salario mínimo.

A los efectos de la presente Ley, desechos peligrosos también incluyen a los

desechos o residuos nucleares o radiactivos.

Aunque estos artículos se encuentran vigentes, no se aplican a la sociedad por

consiguiente no se aplica la penalización, es por ello que las personas siguen

manipulando sustancias tóxicas sin ninguna medida sanitaria cuyos desechos son

colocados en áreas no aptas para este tipo de sustancias.

Control de Gestión. Gerencia de Ingeniería y Servicios

Objetivo estratégico: Garantizar el desarrollo sustentable de las operaciones

minimizando el impacto ambiental y mejorando la seguridad industrial.

Objetivo específico de La Gerencia Nº 2: Dar cumplimiento a lo establecido en

la Norma Ambiental Vigente.

Indicador Nº 1: % de cumplimiento de la Normativa Ambiental Vigente.

Descripción: El indicador determina el cumplimiento de la Normativa Ambiental

Vigente de acuerdo a lo establecido en la resolución Nº SG 018-98 “Normas para la

clasificación y el control de la calidad de los cuerpos de agua y vertidos líquidos o

efluente”, Decreto Nº 2.635 “Normas para el control de la recuperación de materiales

peligrosos y el manejo de los desechos peligrosos”, Decreto Nº 638 “Normas sobre la

calidad del aire y control de la Contaminación Atmosférica” y la Ley Forestal de

Suelos y Aguas. El mes de Febrero no presentó desviación en la meta programada.

Definición de términos básicos

Pila: 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.

Ácido Cítrico: Su forma ionizada, el citrato, es un ácido orgánico tricarboxílico

que está presente en la mayoría de las frutas, sobre todo en cítricos como el limón y la

naranja. Su fórmula química es C6H8O7.

Electrólisis: es un proceso para separar un compuesto en los elementos que lo

conforman, usando para ello la electricidad. La palabra Electrólisis viene de las raíces

electro, electricidad y lisis, separación.

Electrodo: es un conductor utilizado para hacer contacto con una parte no

metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en

una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc. La palabra fue

acuñada por el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron,

que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad y hodos, que

significa camino

Cobre: El cobre, de símbolo Cu, es el elemento químico de número atómico 29.

Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la

plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, caracterizada por ser los

mejores conductores de electricidad. Gracias a su alta conductividad eléctrica,

ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar

cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.

Zinc: es un elemento químico de número atómico 30 y símbolo Zn situado en el

grupo 12 de la tabla periódica de los elementos. La etimología de zinc parece que

viene del alemán, Zincken o Zacken, para indicar el aspecto con filos dentados del

mineral calamina, luego fue asumido para el metal obtenido a partir de él.

Voltímetro: es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial

entre dos puntos de un circuito eléctrico cerrado pero a la vez abiertos en los polos.

Amperímetro: Aparato que sirve para medir el número de amperios de una

corriente eléctrica.

Osciloscopio: El osciloscopio se utiliza a menudo para tomar medidas en circuitos

eléctricos. Es especialmente útil porque puede mostrar cómo varían dichas medidas a

lo largo del tiempo, o cómo varían dos o más medidas una respecto de otra.

Mercurio: Mercurio (elemento), de símbolo Hg (del latín hydrargyrum, ‘plata

líquida’), es un elemento metálico que permanece en estado líquido a temperatura

ambiente. Su número atómico es 80, y es uno de los elementos de transición del

sistema periódico.

Cadmio: Cadmio, de símbolo Cd, elemento metálico blanco plateado que se

puede moldear fácilmente. El número atómico del cadmio es 48; es uno de los

elementos de transición del grupo 12 (o IIB) del sistema periódico.

Litio: Litio, de símbolo Li, es un elemento metálico, blanco plateado,

químicamente reactivo, y el más ligero en peso de todos los metales. Pertenece al

grupo 1 (o IA) del sistema periódico, y es uno de los metales alcalinos. Su número

atómico es 3.

LED:(acrónimo del inglés de Light-Emitting Diode) es un componente

electrónico a través del cual la corriente pasa en un solo sentido.

CAPÍTULO III.

MARCO METODOLÓGICO

Tipo y diseño de investigación

Tipo de Investigación.

La investigación es catalogada como Exploratoria, ya que ella se efectúa sobre un

tema desconocido o poco estudiado, por lo que sus resultados constituyen una visión

aproximada de dicho tema. También es Descriptiva, ya que consiste en la

caracterización de un hecho o fenómeno, con el fin de establecer su estructura o

comportamiento.

Igualmente, es una Investigación de Campo, pues consiste en la observación,

directa y en vivo de contextos donde ocurren ciertos hechos para la obtención de

datos. El diseño se caracteriza por ser experimental.

Población y muestra

La población y muestra bajo estudio está determinada por los 5 limones utilizados

para la experimentación y determinación de su voltaje de acuerdo a su contenido de

ácido cítrico.

Muestreo aleatorio simple.

Esta muestra es seleccionada de tal manera que cada muestra posible del mismo

tamaño tiene igual probabilidad de ser seleccionada de la población. Para obtener una

muestra aleatoria simple, cada elemento en la población tenga la misma probabilidad

de ser seleccionado, el plan de muestreo puede no conducir a una muestra aleatoria

simple. Por conveniencia, este método pude ser reemplazado por una tabla de

números aleatorios. Cuando una población es infinita, es obvio que la tarea de

numerar cada elemento de la población es infinita, es obvio que la tarea de numerar

cada elemento de la población es imposible. Por lo tanto, ciertas modificaciones del

muestreo aleatorio simple son necesarias. Los tipos más comunes de muestreo

aleatorio modificado son sistemáticos, estratificados y de conglomerados.

Hipótesis

Si el ácido cítrico del limón genera electricidad estando en contacto con dos

electrodos de diferente material que contengan propiedades conductoras, al realizarse

el proceso de electrolisis podría producirse suficiente diferencia de potencial para

encender un LED.

Variable dependiente: La producción de diferencia potencial para encender el LED.

Variable Dependiente: ácido cítrico en contacto con los electrodos.

Descripción del procedimiento

Para la realización de esta pila se utilizaron las siguientes herramientas y

materiales: tres limones, tres láminas pequeñas o monedas de cobre, tres tornillos

revestidos de zinc, cuatro cables, preferiblemente de cocodrilos en los extremos, una

navaja, un diodo emisor de luz (LED) con bajo voltaje.

Primero se hicieron rodar los limones, uno por uno, presionando hacia abajo con la

mano hasta que el limón estuviera blando, con el objetivo de soltar el jugo que esta

dentro del mismo. Este proceso es importante para obtener la máxima respuesta de

los limones.

Luego se introdujo un tornillo revestido de zinc en uno de los limones,

aproximadamente un tercio (1/3) de la distancia desde un extremo. Con la navaja se

hizo un corte de un centímetro (1 cm.) dentro del limón aproximadamente un tercio

(1/3) de la distancia desde un extremo para inserta una moneda o lamina de cobre,

quedando la mitad de esta dentro del limón. Este mecanismo se comporta como una

pila eléctrica, con el cobre como polo positivo (+) y el zinc como polo negativo (-).

Se realizo lo mismo con los demás limones obteniendo así tres pilas de limón.

Luego usando los cables y las pinzas se juntaron las tres pilas de limón, de manera

que el tornillo del primer limón quede conectado a la moneda del segundo limón, y

asi sucesivamente. Se agregaron cables y pinzas a la primera moneda y al último

tornillo, obteniendo así una conexión en serie.

La conexión funciono para crear aproximadamente el mismo voltaje como un par

de baterías de linternas pequeñas, entre voltaje, entre 2,5 y 3 voltios. Se conectó un

diodo emisor de luz o LED, que no consumiera más de este voltaje y que no

necesitara mucha corriente eléctrica, de manera de que el cable conectado al electrodo

positivo (cobre) quedase conectado al extremo negativo del LED y el cable conectado

al electrodo negativo (zinc) quedase conectado al extremo positivo de este, de manera

que el LED emitió su luz.

En un segundo experimento, se conectaron en serie 3 limones más y la luz emitida

por el LED resulto de mayor luminosidad, pero la corriente de la pila no cambio de

46mA (0,046A), siendo este valor el que se obtuvo en un principio con 3 limones en

conexión en serie.

Técnica e instrumento de recolección de datos

La técnica utilizada consiste en una serie de entrevistas realizadas al Ingeniero

Mario Lisena, al Sr. Carlos Tovar y al TSU Asdrúbal Bolívar del departamento

Sección de Rehabilitación Ambiental de la Gerencia de Ingeniería de C.V.G.

Bauxilum, y al T.S.U. Luis Córdova, del departamento de la División Soporte

Bauxita de la Oficina de Telecomunicaciones. Se obtuvieron datos sobre del nivel de

contaminación química que hay en el campamento, y de las medidas y normativas

disponibles en el para la reducción de esta. También se concluyeron varias ideas

acerca de la practicidad que tiene la pila de limón y otros métodos, para su uso como

generador eléctrico.

En distintas oportunidades se realizaron experimentos con la Prof. Noelia Suárez,

en el Laboratorio de Biología de la Unidad Educativa Autónoma Bauxivén, y con el

T.S.U. Luis Córdova en el Taller de Radio de la Oficina de Telecomunicaciones, para

determinar la eficacia de la pila, la diferencia de potencial de acuerdo a los electrodos

y las propiedades eléctricas.

CAPÍTULO IV.

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE DATOS

CUADRO Nº 1. Diferencia de potencial de acuerdo a los electrodos.

La cantidad de voltios producidos por cada limón, es determinada de acuerdo

a la proveniencia del mismo, su color, el tamaño y la textura. Además de los

electrodos utilizados y si existe la presencia de un acelerante.

Cuando se utilizan electrodos que contengan diferentes materiales, como el

zinc y el cobre la producción de voltios es mucho mayor a las obtenidas de los

electrodos de un mismo material.

CUADRO Nº 2. Propiedades de diferentes conexiones de pilas de limón.

Cantidad 3 Limones 5 Limones 6 Limones

Conexión Serie Serie Serie

Voltaje 1,56 V 2,53 V 2,99 V

Corriente 46 mA 46 mA 46 mA

Potencia 71,76.10-3 W 116,38.10-3 W 137,56. 10-3 W

Resistencia 33,91 Ω 55 Ω 65 Ω

La cantidad de voltios es regida por el número de limones que se encuentren

conectados en serie, donde destacan propiedades como la corriente, la potencia y la

resistencia. Es importante destacar que al aumentar el voltaje también aumenta la

resistencia y la potencia, dando así como resultado la misma cantidad de corriente

eléctrica.

CAPÍTULO V.

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

Las propiedades que posee el ácido cítrico para generar electricidad son efectivas.

Se obtuvo una considerable cantidad de energía para prender un diodo emisor que es

un dispositivo empleado en linternas pequeñas.

La cantidad de limones conectados en serie, tienden a aumentar la diferencia de

potencial de la pila más no la corriente, que es el flujo que hace llegar la energía al

dispositivo. Aunque se conecten más limones en serie, la corriente no variara,

aumentando cada vez más la cantidad de voltios.

La utilización del ácido cítrico como generador de electricidad no es un método

práctico que se pueda emplear en la vida cotidiana del ser humano, sino una

demostración de que existen muchos medios para obtener energía eléctrica de una

forma biodegradable.

Recomendaciones

Para aumentar la capacidad de corriente de la conexión sin aumentar el voltaje de

esta, es recomendable conectar varias series de 5 a 6 limones en paralelo.

Las conexiones con estaño y cables más gruesos causan una disminución de la

resistencia de estos, siendo esto favorable para el aumento de la corriente.

La adición de sal a los electrodos impregnado del ácido aumenta el paso de

corriente dentro de la pila.

Referencias bibliográficas

Referencia a libros:

Claret, A. (2005). Cómo hacer y defender una tesis (2da. Ed.). Caracas.

Ley Penal del Ambiente. (1992). Tomado de la Gaceta Oficial Nº. 4.358. Caracas:

Autor.

Constitución de la Republica Bolivariana de Venezuela. (2000). Gaceta Oficial

número 5.453 Extraordinario Caracas, viernes 24 de Marzo de 2000.

Internet:

El Universal (17 de febrero, 2009). EEUU plantea controlar contaminación con

mercurio. Recuperado el 5 de Marzo de 2009 de

www.eluniversal.com/2009/02/17/ten_ava_eeuu-plantea-

control_17A2229207.shtml).

Castillo, J. Pilas. Recuperado el 1 de Marzo de 2009 de

www.angelfire.com/id/todoesposible/pilas.htm.

Pila (electricidad). Recuperado el 18 de Marzo de 2009 de

es.wikipedia.org/wiki/Celda_galvánica.

España, J. Historia del ácido cítrico. Recuperado del 27 de Enero de 2009 de

www.monografias.com/trabajos17/acido-citrico/acido-citrico.shtml.

Esquina Mágica (12 de Noviembre, 2006). La Electricidad en el Antiguo Egipto -

Otros descubrimientos e historias asombrosas. Recuperado el 29 de Marzo de

2009 de www.wikilearning.com/articulo/la_electricidad_en_el_antiguo_egipto-

otros_descubrimientos_e.../19449-3.

Anexos

Fig. nº 1. Pila de limón.

Fig. nº 2. Conexión en serie de dos pilas.

Fig. nº 3. Conexión en serie de 3 pilas de limón.

Fig. nº 4. Emisión de la luz de un LED.

Fig. nº 5. Emisión de luz de un LED (conexión en serie de 5 limones).

Fig. Nº 6. Deposito de materiales peligrosos

Fig. Nº 7. Pilas en contenedores

Fig. Nº 8. Visita al depósito de desechos tóxicos.

Fig. Nº 9. Prueba de electrodos.

Fig. Nº 10. Armando conexión en serie.