17-21 July 2017
Santiago de Compostela, Facultade de Química
Europe/Madrid timezone

La primera iluminación pública en España: de las pilas Bunsen a las pilas de combustible

19 Jul 2017, 18:15
15m
Aula Biología (Facultad de Química (USC))

Aula Biología

Facultad de Química (USC)

Speakers

Dr. Ramón Cid Manzano (Departamento de Didácticas Aplicadas, Facultade de Ciencias da Educación, Universidade de Santiago de Compostela)Dr. Ricardo Escudero Cid (Departamento de Química Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid)

Description

Introducción Cuando se celebra la XXXVI Bienal de Física en Santiago de Compostela se cumplen casi 170 años de un evento científico muy relevantes del siglo XIX en España, llevado a cabo por el científico gallego Antonio Casares Rodríguez. En la noche del 2 de abril de 1851 procedió a la iluminación mediante un arco voltaico de un edificio público por primera vez en España en esta misma ciudad, Santiago de Compostela, en el claustro del antiguo edificio central de la Universidad (hoy Facultad de Geografía e Historia) [1]. La realización de esta demostración pública en esta ciudad supuso un gran efecto desde el punto de vista educativo y divulgativo permitiendo a la sociedad compostelana de aquella época ser partícipe de un hito histórico y un gran acercamiento a la ciencia. La preparación científica y tecnológica no eran inaccesibles a otros científicos españoles de la época, pero los conocimientos específicos, los elementos materiales y la determinación que se precisaban reunir para llevar adelante el experimento no estaban al alcance de muchos. Pero estamos hablando de un científico que lideró otros eventos de gran trascendencia [2], [3]. Como ya se ha mencionado, se trata de la primera demostración de este tipo que se hace en España, y por ello pensamos que se trata de un hecho que debe ser presentado y valorado en el Simposium de Enseñanza, Divulgación e Historia de la Física dentro de esta Bienal que tiene su sede en la ciudad donde aquel evento se llevó a cabo. La intención de este trabajo es el repaso de los aspectos más importantes del arco voltaico y de las pilas utilizadas para llevarlo a cabo como parte del hecho histórico de su primer uso en iluminación pública en España por Antonio Casares. Esta contribución también tratará de presentar un breve acercamiento a las pilas de combustible como fuente de energía con origen común a las pilas Bunsen, su inventor William Grove, que permiten hoy imaginar un futuro diferente basado en su uso, como ocurrió con aquellas pilas que estuvieron presentes en la efeméride que aquí se presenta. La experiencia original de Antonio Casares El experimento se llevó a cabo la noche del 2 de abril de 1851 [4] en el claustro del edificio central de la Universidad de Santiago de Compostela iluminando la Minerva de la Universidad y la torre de la Iglesia de la Compañía. El montaje consistía en 50 pilas Bunsen en serie como fuentes de energía conectadas a un regulador Deleuil con dos electrodos de grafito encargados de generar el arco voltaico. El experimento diseñado por Casares contaba con 50 pilas tipo Bunsen como fuentes de energía para conseguir la electricidad necesaria para la activación y el mantenimiento del arco voltaico. Estos dispositivos fueron inventados en 1940 por Robert Wilhem Bunsen a partir de una célula previa ideada por el científico galés William Robert Grove. La idea original de Grove consistía en un sistema compuesto por un ánodo de zinc en ácido sulfúrico diluido y un cátodo de platino sumergido en ácido nítrico concentrado y ambos separados por una olla de cerámica porosa. Robert Bunsen modificó el cátodo de platino por una pieza de grafito, material más barato, dando lugar a una reacción con un potencial algo menor. Las reacciones químicas llevadas a cabo por este dispositivo son: 3Zn↔〖3Zn〗^(2+)+6e^- 〖2NO〗_3^-+8H^++6e^-↔2NO+4H_2 O dando lugar a un potencial teórico de 1.72 V, inferior al de las celdas de Grove de 1.9 V. Otro de los elementos importantes del experimento de Casares fue el regulador Deleuil. Este equipo es el encargado de ir posicionando los electrodos de grafito encargados de la formación del arco voltaico tras el desgaste que sufren. En este caso consta de un electrodo fijo y otro montado sobre un sistema móvil regulado por un electroimán en serie con el propio arco. Este sistema también constaba de un espejo parabólico metálico que permitía concentrar la luz y proyectarla sobre un edificio, como se hizo aquella noche. Por último, el elemento más importante para la generación de luz es el arco voltaico, que se obtiene tras la ionización del aire entre ambos electrodos de grafito. A pesar de su uso, el arco eléctrico no es apropiado como sistema de iluminación general porque, independientemente de cuestiones tecnológicas (como el sistema de producción eléctrica) y del coste económico, su brillo era excesivo, resultando insoportable incluso a una distancia importante. También ha de tenerse en cuenta que no fue hasta más de 25 años después cuando se inventó la lámpara incandescente que sería utilizada para la implantación generalizada de la iluminación eléctrica en ciudades a finales del siglo XIX. La experiencia hoy En este trabajo también trataremos de plantear unos cambios en la experiencia de Casares con tecnología más innovadora actual, como son las pilas de combustible y que curiosamente cuentan con un estrecho vínculo común con las baterías utilizadas en 1851, su inventor William Grove. Las pilas de combustible son dispositivos capaces de generar electricidad de manera directa a partir de la energía química contenida en el combustible, tradicionalmente hidrógeno o alcoholes de bajo peso molecular, y el comburente, el oxígeno del aire [5]. A pesar de ser ideadas por Grove solo 4 años después de la pila comentada anteriormente es hoy en día cuando se investigan con mayor interés, suponiendo una gran alternativa energética para el futuro. Estos dispositivos se constituyen de dos electrodos, catódico y anódico, de platino nanoparticulado y una membrana intercambiadora de iones como electrolito. Las reacciones que se llevan a cabo en cada uno de los electrodos son: H_2→〖2H〗^++2e^- 1⁄2 O_2+2e^-+2H^+→H_2 O dando lugar a un potencial teórico de 1.23 V que, como vimos anteriormente es inferior al de las pilas Bunsen utilizadas en la experiencia original. Por ello, es necesario situar más elementos en serie con el fin de obtener similares valores de voltaje. Esta comparativa tratará de dar un enfoque más moderno y actual al evento histórico tratado anteriormente acercándolo al presente, poniendo en valor la experiencia llevada a cabo en su día y presentando los cambios que se podrían realizar con tecnología actual con común origen. Referencias [1] A. Díaz Pazos, Boletín das Ciencias (ENCIGA) 75 (2012) 139. [2] R. Cid, Anales de Química 109 (2013) 27. [3] R. Cid, Revista Española de Física 28 (2014) 59. [4] J. C. Alayo, J. Sánchez Millán, Técnica e ingeniería en España, VI. El Ochocientos. De los lenguajes al patrimonio, IFC - Real Academia de Ingeniería, Zaragoza, 2011. [5] G. G. Scherer, Advances in Polymer Science. Fuel Cells, Springer, Verlag Berlin Heidelberg, 2008.

Primary authors

Dr. Ramón Cid Manzano (Departamento de Didácticas Aplicadas, Facultade de Ciencias da Educación, Universidade de Santiago de Compostela) Dr. Ricardo Escudero Cid (Departamento de Química Física Aplicada, Facultad de Ciencias, Universidad Autónoma de Madrid)

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