Pila de Zamboni

Temas generales de física. Obtención de vacío, operación, medición, materiales y accesorios. Producción y medición de radiación y partículas
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pfdc
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Pila de Zamboni

#1 Mensaje por pfdc »

Recientemente me han consultado sobre la pila de Zamboni. No sabia nada sobre el tema y me he puesto a investigar sobre ella.
reproduzco información sacada de internet:
En el laboratorio Clarendon de la Universidad de Oxford hay una campana que no ha dejado de sonar por al menos 175 años. Su energía proviene de una batería que fue instalada en 1840. A los investigadores les encantaría saber de qué está hecha la batería, pero temen que si abren la campana podrían arruinar el experimento que buscaba saber que duración iba a tener la batería.

El badajo de la campana oscila hacia adelante y atrás rápidamente, lo que ​significa que la campana eléctrica de Oxford, como se le conoce, ha sonado unas 10 billones de veces más o menos, de acuerdo a la universidad. Está hecha de una "pila seca", una de las primeras baterías eléctricas. Las pilas secas fueron inventadas por un tipo llamado Giuseppe Zamboni a comienzo del 1800. Utilizan discos alternados de plata, zinc, azufre y otros materiales para así generar corrientes bajas de electricidad.
"No sabemos con seguridad de qué están hechas las pilas, pero está claro que el revestimiento exterior es de azufre y este se sella en las células y los electrolitos" escribió en 1984 un antiguo investigador en el laboratorio Clarendon, llamado AJ Croft, ​describiendo la campana en el European Journal of Physics. "Pilas similares a esta fuera creadas por Zamboni, cuyas baterías estaban hechas de 2000 pares de discos de papel aluminio, pegados a un papel que estaba impregnado de sulfato de zinc y recubierto por el otro lado con dióxido de magnesio".

La campana no empezó necesariamente como un experimento. Fue manufacturada por los creadores de instrumentos londinenses Watkin and Hill y tiene una nota escrita escrita a mano que dice "Instalada en 1840". Eventualmente fue comprada por un investigador, quien dejó que continuara sonando (la universidad de Oxford sugiere que hay evidencia que puede haber sido instalada incluso en 1825). El libro de récord Guinness dice que esta fuente de poder es la "batería más durable del mundo".

Seguramente crees que es muy molesto que una campana suene sin parar por 175 años, pero el voltaje que queda en la batería es tan bajo que el oído humano no puede escuchar el sonido. El badajo oscila constantemente, lo que puedes ver en este video. El experimento es más una curiosidad que otra cosa, Croft dice que la batería ocupa un nanoamper cacha vez que oscila entre los dos lados de la campana, lo que es una extremadamente baja cantidad de corriente. En otras palabras, gracias a este experimento es probable que no seamos capaces de construir una batería mejor.

La campana no siempre ha sido una curiosidad: en la 2da guerra mundial los telescopios infrarrojos fueron alimentados usando una pila seca similar, porque una fuente de electricidad baja y portatil era necesaria. Croft escribió que un físico de Oxford, inspirado por la campana, investigó la receta para crear una batería similar y así darle poder a los telescopios.

La campana suena y suena y suena y nadie sabe cuando irá a parar. Croft teoriza que "es más probable que se salga el badajo a que se acabe la energía electro química". En este punto puede que finalmente podamos saber que es lo que le ha dado energía todos estos años.
brujuleando por internet, sobre la pila de Zamboni, se encuentran a veces informaciones dispares, a veces dicen que su funcionamiento es electroquímico y otras electroestático. Por cierto que no he conseguido saber como es una pila electrostática. Agradecería que alguien me ilumine.

Lo que si parece es que la pila genera 0, 8 V por elemento pero solo es capaz de generar nanoamperios.

He visto algunos videos https://www.youtube.com/watch?v=_xxrKzAjEsoen que fabricaban pilas de Zamboni y median el voltaje empleando un polímetro digital corriente y moliente y eso me ha comenzado a levantar ampollas sobre la fiabilidad de dichos experimentos. Me explico.

Un polímetro digital estándar tiene una impedancia de entrada de 10 Megas, si tratamos de medir el voltaje de una pila de 1 voltio, el polímetro extraerá de la pila 100 nanoamperios, pero si la pila no es capaz de suministrar mas que 50 nano amperios el voltaje que nos dará el polímetro será de solo 0,5 voltios.
Si ponemos 100 pilas de estas en serie el voltaje nominal seria de 100 voltios pero cuando tratemos de medir, como la pila solo es capaz de suministrar 50 nanoamperios, en vez de los 100 V nominales solo mediremos 0,5 voltios. debido a esto los videos que he visto sobre las pilas Zamboni me han escamado. Por eso para medir las pilas de Zamboni en vez de emplear un polímetro corriente hay que emplear un electrómetro.
Como dispongo de equipamiento de medida adecuado tratare de reproducir algunas de las experiencias que hay publicadas en la red.
Salud!!

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heli
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Re: Pila de Zamboni

#2 Mensaje por heli »

No sé si fue en este foro o en otro sitio, pero ya había tratado antes las pilas de Zamboni.

Efectivamente, durante la WW2 se usaban usaban pilas de este tipo de más de 3KV para alimentar los tubos intensificadores de los monoculares IR http://www.museumoftechnology.org.uk/ob ... p?key=1132
https://www.jm-militaria.com/product/br ... ceiver-rg/

En la página del museo se explica que no puede medirse la tensión usando instrumentos comunes porque la salida tiene una intensidad ínfima...

Información técnica histórica: http://ppp.unipv.it/Collana/Pages/Libri ... 13-125.pdf
¡No es imposible, lo que pasa es que no sabes como hacerlo!
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pfdc
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Re: Pila de Zamboni

#3 Mensaje por pfdc »

interesante. Gracias Heli !!

Vicente
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Re: Pila de Zamboni

#4 Mensaje por Vicente »

pfdc escribió: Lun Jul 03, 2023 11:27 am...no he conseguido saber como es una pila electrostática. Agradecería que alguien me ilumine.
Pues yo tampoco he oído hablar nunca de pilas electrostáticas. Creía que todas las pilas eran electroquímicas. Y que esa era la principal diferencia con los condensadores.

Se me ocurre que alguien pueda llamar pila electrostática a los condensadores de siempre.

Los modernos condensadores (los supercondensadores) son condensadores electroquímicos ¿deberíamos llamarlos pilas?

Un saludo
Sapere aude

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heli
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Re: Pila de Zamboni

#5 Mensaje por heli »

Son pilas en el sentido de que son cientos de elementos apilados, cada uno con una DDP muy pequeña, que generan una tensión alta pero con una capacidad de corriente minúscula. Eso es muy parecido a la electricidad estática.
El funcionamiento interno es electroquímico, es una batería primaria normal.

No son pilas porque no tienen elementos apilados... pero sí podemos llamarlos electrostáticos, no son electroquímicos.
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Re: Pila de Zamboni

#6 Mensaje por sergio moragrega »

Profe..mi invento "electrorrebotometro" te podria valer para una primera verificación, realmente es una copia miniatura.

Imagen


https://youtu.be/uwCRmIECPNE

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pfdc
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Re: Pila de Zamboni

#7 Mensaje por pfdc »

Si, tu invento podría valer, pero para que funcione necesitas tensiones altas. Has medido a partir de que tensión funciona? porque creo que con 30 o 40 voltios no funcionara.
Salud!!

davidFL
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Re: Pila de Zamboni

#8 Mensaje por davidFL »

Yo estoy fabricando una. Voy a ver si funcionará. Estoy usando papel de aluminio y MnO2. Como aglutinante cola celulósica, y no va nada bien para pintar. Efectivamente consigo 0,8 volts por célula, peo apilando 20 no in crementa el V. Otra cosa que no entiendo es como no se cortocircuita todo ya que el papel es tan fino que los bordes quieras o no son imposibles de que estén sin fugas

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Alberto
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Re: Pila de Zamboni

#9 Mensaje por Alberto »

En su día vi este video sobre el tema.

https://youtu.be/r_jlZWbo33M

Como comentas, muchas versiones diferentes y mucha fantasmada alrededor, así que desistí. Si lográis reproducirla o aclarar su funcionamiento sería muy interesante.

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pfdc
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Re: Pila de Zamboni

#10 Mensaje por pfdc »

davidFL escribió: Lun Jul 03, 2023 2:02 pm Yo estoy fabricando una. Voy a ver si funcionará. Estoy usando papel de aluminio y MnO2. Como aglutinante cola celulósica, y no va nada bien para pintar. Efectivamente consigo 0,8 volts por célula, peo apilando 20 no in crementa el V. Otra cosa que no entiendo es como no se cortocircuita todo ya que el papel es tan fino que los bordes quieras o no son imposibles de que estén sin fugas
David, puede que el problema sea tu método de medida. Si empleas un polímetro corriente la medida no es correcta.

Como he comentado para medir correctamente el voltaje en una pila Zamboni hay que emplear un electrómetro, como posiblemente no dispongas de un electrómetro hay un truco para hacer una medida aproximada, se basa en cargar un condensador y medir el condensador cargado. Supongamos que tenemos una pila que genera 100V y una corriente de 50 nanoamperios. Supongamos despreciable la resistencia interna durante la carga. Conectamos un condensador de 1 Microfaradio entre los extremos de la pila cuando el condensador este cargado a 100 V la carga será Q=C.V = 100 V x 10 e-6 F = 10 e -4 Culombios.
Como la corriente de la pila es de 50 nanoamperios, el condensador tardara en cargarse Q= I. t, --- t= Q/I--- 10 e-4/ 50. 10 e-9 = 2. 10 e3 segundos. o sea dejamos una hora a que el condensador quede cargado.
A continuación medimos la tensión con un polímetro digital, estos suelen tener una impedancia de 10 Megomios. En el momento de conectar nos dará la tensión del condensador ( que es la de la pila) pero inmediatamente bajara porque el condensador se descarga a través del polímetro con una constante RC de 10 e-6 x 10 e7 = 10 segundos. A los 10 segundos la tensión en el polímetro será de solo el 37% del valor inicial.
Esta forma puede resolver momentáneamente el problema . No emplear condensadores electrolíticos. la humedad puede dificultar la carga del condensador.

No se donde leí que la física es el arte de la medida....
Salud!!

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