sábado, 15 de septiembre de 2012

La Pila Patrón de Weston

La pila patrón es un elemento destinados a producir una f.e.m. (fuerza electro motriz) establecida entre sus terminales. En 1893 Weston desarrolló una pila que fue adoptada como patrón internacional en 1911. Debido a las distintas concentraciones que tiene el electrolito se conocen dos variaciones de esta pila: La Pila Patrón Saturada y la Pila Patrón No- Saturada.

La pila patrón saturada tiene la forma de una H, siendo el electrodo positivo de mercurio y el negativo de una amalgama de cadmio y mercurio, empleándose como electrolito una solución saturada de sulfato de cadmio, asegurándose la saturación del electrolito por la presencia visible de cristales de sulfato de cadmio. El valor de la f.e.m. entre sus terminales es del orden de 1,0183 voltios, y puede obtener estabilidades del orden de 1 p.p.m./año; cuando es manipulada convenientemente.

Imperfecciones de la pila patrón saturada:
  • Elevado coeficiente de temperatura, del orden de −40 °C en los alrededores de 30℃. Para que el error debido a este coeficiente e temperatura sea pequeño, estas pilas deben estar sometidas a mínimas variaciones de temperatura, del orden de ±0,01°C o menos. Estas pilas nunca deben exponerse a temperaturas extremas, por debajo de 4℃ o superiores a 40℃. Deben evitarse cambios bruscos de temperatura, el periodo de recuperación después de una variación brusca de temperatura puede ser hasta de varios días dependiendo de la magnitud del cambio, de la edad de la pila, y probablemente de otros parámetros. 
  • Gran sensibilidad a las vibraciones por pequeña que estas sean, pudiendo por este efecto alterar irreversiblemente su f.e.m. En general se evita la utilización de dispositivos mecánicos para la retención de los materiales sólidos en las pilas saturadas, por ello estas no pueden ponerse en posición invertida, de lo contrario podrían resultar dañadas. Por consiguiente, estas pilas no pueden transportarse sin precauciones, por lo que para efectuar comparaciones entre laboratorios, lo normal es transportarlas a mano. Generalmente se construyen con una barrera de retención sobre los electrodos para la sujeción de los mismos y pueden enviarse por transporte o como paquete postal. 
  • Admiten el paso de corriente dentro de unos límites muy estrechos, citando a modo de ejemplo 100 uA durante unos segundos y 10 uA durante un minuto, como valores que pueden ser tolerados, y para que la pila, trascurrido un periodo de recuperación de la misma duración aproximadamente retorne a su valor original. Una pila que haya sido puesta en cortocircuito es probable que sufra una variación permanente de su f.e.m. Para evitar daño, se debe colocar una resistencia protectora (Rp) en serie con la pila durante la normalización de un potenciómetro. 
  • Presentan una resistencia interna del orden de 1 KΩ por lo que durante la medida se debe limitar el paso de corriente para evitar la consiguiente caída de tensión interna. Este defecto se subsana con el empleo de detectores de cero de elevada sensibilidad, limitándose a 10 pA el valor de la corriente que circula a través de las pilas, con lo que la caída de tensión interna no sobrepasa los nV, cantidad que se considera despreciable. 

En: Fink, D., Beaty H.W., Carroll, J.M. (2007). Manual Práctico de Electricidad para ingenieros. ISBN:978-84-8468-222-6

    

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