TESIS DE GRADO - CORE · 2019. 11. 18. · escuela de ingenierÍa automotriz “implementaciÓn de un sistema dual fuel, hidrÓgeno / gasolina en un vehÍculo de motor de combustiÓn - [PDF Document] (2023)

  • ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DECHIMBORAZO

    FACULTAD DE MECÁNICAESCUELA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

    “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DUAL FUEL,HIDRÓGENO / GASOLINA ENUN VEHÍCULO DE

    MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA”

    ÁLVARO VLADIMIR BENÍTEZ GAIBORMARCO ANTONIO RAMOS VALLE

    TESIS DE GRADO

    Previa a la obtención del Título de:

    INGENIERO AUTOMOTRIZ

    RIOBAMBA – ECUADOR

    2013

  • ESPOCH

    Facultad de Mecánica

    CERTIFICADO DE APROBACIÓN DE TESIS

    2012-11-14

    Yo recomiendo que la Tesis preparada por:

    ÁLVARO VLADIMIR BENÍTEZ GAIBOR

    Titulada:

    “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DUAL FUEL, HIDRÓGENO /

    GASOLINA EN UN VEHÍCULO DE MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA”

    Sea aceptada como parcial complementación de los requerimientospara el Título de:

    INGENIERO AUTOMOTRIZ

    Ing. Geovanny Novillo A.DECANO DE LA FAC. DE MECÁNICA

    Nosotros coincidimos con esta recomendación:

    Ing. Víctor David Bravo M.DIRECTOR DE TESIS

    Ing. Ángel Jácome D.ASESOR DE TESIS

  • ESPOCH

    Facultad de Mecánica

    CERTIFICADO DE APROBACIÓN DE TESIS

    2012-11-14

    Yo recomiendo que la Tesis preparada por:

    MARCO ANTONIO RAMOS VALLE

    Titulada:

    “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DUAL FUEL, HIDRÓGENO /

    GASOLINA EN UN VEHÍCULO DE MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA”

    Sea aceptada como parcial complementación de los requerimientospara el Título de:

    INGENIERO AUTOMOTRIZ

    Ing. Geovanny Novillo A.DECANO DE LA FAC. DE MECÁNICA

    Nosotros coincidimos con esta recomendación:

    Ing. Víctor David Bravo M.DIRECTOR DE TESIS

    Ing. Ángel Jácome D.ASESOR DE TESIS

  • ESPOCH

    Facultad de Mecánica

    CERTIFICADO DE EXAMINACIÓN DE TESIS

    NOMBRE DEL ESTUDIANTE: ÁLVARO VLADIMIR BENÍTEZ GAIBOR

    TÍTULO DE LA TESIS: “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMADUAL FUEL,HIDRÓGENO / GASOLINA EN UN VEHÍCULO DE

    MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.”

    Fecha de Examinación: 2013-11-08

    RESULTADO DE LA EXAMINACIÓN:

    COMITÉ DE EXAMINACIÓN APRUEBA NOAPRUEBA

    FIRMA

    Ing. Marco SantillánPRESIDENTE TRIB. DEFENSAIng. Víctor DavidBravo M.DIRECTOR DE TESISIng. Ángel Jácome D.ASESOR* Más que unvoto de no aprobación es razón suficiente para la falla total.

    RECOMENDACIONES:

    El Presidente del Tribunal certifica que las condiciones de ladefensa se han cumplido.

    Ing. Marco Santillán

  • ESPOCH

    Facultad de Mecánica

    CERTIFICADO DE EXAMINACIÓN DE TESIS

    NOMBRE DEL ESTUDIANTE: MARCO ANTONIO RAMOS VALLE

    TÍTULO DE LA TESIS: “IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMADUAL FUEL,HIDRÓGENO / GASOLINA EN UN VEHÍCULO DE

    MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.”

    Fecha de Examinación: 2013-11-08

    RESULTADO DE LA EXAMINACIÓN:

    COMITÉ DE EXAMINACIÓN APRUEBA NOAPRUEBA

    FIRMA

    Ing. Marco SantillánPRESIDENTE TRIB. DEFENSAIng. Víctor DavidBravo M.DIRECTOR DE TESISIng. Ángel Jácome D.ASESOR* Más que unvoto de no aprobación es razón suficiente para la falla total.

    RECOMENDACIONES:

    El Presidente del Tribunal certifica que las condiciones de ladefensa se han cumplido.

    Ing. Marco Santillán

  • DERECHOS DE AUTORÍA

    El trabajo de grado que presentamos, es original y basado en elproceso de investigación

    y/o adaptación tecnológica establecido en la Facultad deMecánica de la Escuela

    Superior Politécnica de Chimborazo. En tal virtud, losfundamentos teórico - científicos

    y los resultados son de exclusiva responsabilidad de losautores. El patrimonio

    intelectual le pertenece a la Escuela Superior Politécnica deChimborazo.

    Álvaro Vladimir Benítez Gaibor Marco Antonio Ramos Valle

  • DEDICATORIA

    Esta tesis está dedicada a mis padres, Roció Gaibor y MarceloBenítez los cuales

    siempre han sido un ejemplo de perseverancia y superación,enseñándome lo que

    realmente importa en la vida, la familia. A mis hermanos por suapoyo incondicional,

    por sus consejos, por su ejemplo, y a todos ellos por lamotivación constante que me ha

    permitido ser una persona de bien, pero más que nada por suamor.

    Por ellos es que soy lo que soy ahora y los aprecio con toda mivida.

    Álvaro Benítez Gaibor

    Quiero dedicar este logro a Dios por regalarme el don de lavida. A mi madre Doris

    Valle por todo su amor y por luchar día a día a mi lado parahacer de mí un hombre de

    bien. A mi padre Marcos Ramos por sus invaluables consejos yapoyo en todo

    momento. A mi hermano David Ramos por ser el mejor amigo quepuedo tener. Y a

    todos mis familiares que con mucho cariño han formado parte deeste gran sueño y que

    ahora se hace realidad.

    Marco Ramos Valle

  • AGRADECIMIENTO

    A mi madre por ser un ejemplo de vida y superación.

    A mi padre por guiarme a través de la vida y cuidar mispasos.

    A mis hermanos por brindarme el apoyo para culminar mi carreraprofesional.

    A mis profesores que a lo largo de mi vida supieron inculcar suconocimiento y

    deseos de superación.

    A la Escuela Superior Politécnica de Chimborazo prestigiosauniversidad la cual nos

    abrió sus puertas preparándonos para un futuro competitivo.

    Y a mis amigos que siempre estuvieron presentes prestando suapoyo incondicional.

    Álvaro Benítez Gaibor

    Agradezco a Dios, a mis padres y a mi hermano ya que sin ellosno hubiese logrado

    alcanzar esta gran meta. Agradezco a la Escuela SuperiorPolitécnica de Chimborazo,

    a todos los docentes y administrativos de la Escuela deIngeniería Automotriz,

    quienes con sabiduría han sabido guiarme por el camino delconocimiento y los

    valores humanos. Agradezco al Director y Asesor de tesis portodo su tiempo

    invertido en este proyecto y a mis compañeros de clases conquienes he aprendido el

    verdadero valor de la amistad.

    Marco Ramos Valle

  • CONTENIDO

    Pág.

    1. INTRODUCCIÓN

    1.1 Antecedentes……………………………………………………………………… 11.2Justificación………………………………………………………………………. 21.2.1 Justificacióntécnica……………………………………………………………… 21.2.2 Justificación socio –económica………………………………………………….. 21.3Objetivos………………………………………………………………………….. 21.3.1 Objetivogeneral………………………………………………………………….. 21.3.2 Objetivosespecíficos……………………………………………………………… 3

    2. MARCO TEÓRICO

    2.1 Sistemas híbridos de alimentación………………………………………………… 42.1.1Sistemas bi-fuel……………………………………………………………………. 42.1.2 Sistemasdual-fuel…………………………………………………………………. 42.2 Celdas dehidrógeno………………………………………………………………. 52.2.1 Celda decombustible……………………………………………………………… 52.2.2 Celda generadora dehidrógeno…………...…………………………………….... 62.3Funcionamiento……………………….………………………………………..…. 72.3.1 Etapa deabastecimiento…………..……………………………………………..... 72.3.1.1Abastecimiento…………………………………………………………………….. 72.3.1.2 Cargainicial…………….………………………………………………………... 82.3.2 Etapa degeneración…….………………………………………………………… 82.3.2.1Burbujeador………….……………………………………………………………. 92.3.3 Etapa dealimentación…….………………………………………………………. 112.4 Gases productos de lacombustión……………………….……………………….. 112.4.1 Dióxido de carbono……………………………………………………………….. 112.4.2 Monóxido de carbono……..……………………..………………………………... 122.4.3 Óxidos de nitrógeno……………………………………………………………….. 132.4.4 Hidrocarburos……………………………….…………………………………… 132.4.5 Oxígeno…….……………………………….…………………………………….. 142.4.6 Agua……………………………………….……………………………………… 152.4.7 Nitrógeno…..………………………………………………………………...….... 152.4.8 Sustancias sólidas(polvo, hollín)………………………………………………… 16

    3. CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS GENERADORAS DE HIDRÓGENO

    3.1 Materiales………………………………………………………………………… 173.1.1 Aceroinoxidable……………………………………………………………….…. 173.1.2Aislante…………………………………………………………………………… 183.1.3 Pernos ytuercas………………………………………………………………….. 203.1.4Acrílico…………………………………………………………………………… 203.1.5 Resinasacrílicas………………………………………………………………….. 213.2Reactivos…………………………………………………………………………. 223.2.1 Agua destilada ydesmineralizada……………………………………………….. 223.2.1.1Hidrógeno………………………………………………………………………… 233.2.1.2Oxígeno………………………………………………………………………..….. 243.2.2Electrolito………………………………………………………………………… 243.3Construcción……………………………………………………………………… 26

  • 3.4 Especificaciones técnicas………………………………………………………… 313.4.1Solución………………………………………………………….………...…….. 313.4.2 Placas deacero………………………………………………………..………… 313.4.3Aislante…………………………………………………………………………... 31

    4. DESARROLLO DEL SISTEMA DUAL-FUEL

    4.1 Componentes y materiales………………………………………………………. 324.2Construcción…………………………………………………………………….. 344.2.1Depósito…………………………………………………………………………. 344.2.2Burbujeador…………………………………...………………………………… 354.3 Especificacionestécnicas…………………..……………………………………. 364.3.1Depósito………………………………….……………………………………… 364.3.2Tuberías…………………………….…………………………………………… 374.3.3Fusible…………………………..………………………………………………. 384.3.4 Cableeléctrico………………..…………………………………………………. 384.3.5 Conectoresrápidos…………..………………………………………………….. 394.4 Etapa degeneración………..……………………………………………………. 394.4.1 Balancequímico…………………………………………………………………. 394.4.2 Análisis de la producciónde hidrógeno…………………………………………. 414.4.3 Análisis de la relaciónhidrógeno-gasolina……………………………………… 474.5Acoplamiento…………………………………………………………………….. 50

    5. INSTALACIÓN DEL SISTEMA GENERADOR DE HIDRÓGENO

    5.1 Generalidades…………………………………………………..………………... 525.2Precauciones y seguridad……………………………………..…………………. 525.3 Proceso deinstalación……………………………………………………………. 53

    6. PRUEBAS EN EL VEHÍCULO ANTES Y DESPUÉS DE LA INSTALACIÓNDELSISTEMA

    6.1 Pruebas mecánicas…………………………………………………………….…. 586.1.1 Potenciay torque……………………………………..……………………….… 586.1.2 Estado de las cámarasde combustión………….…………………………….…. 646.2 Análisis degases…………………………..………………………………….…. 676.2.1 Pruebaestática……………………………………………………………….…. 686.2.1.1 Medición con marchaen vacío….…………………………………………….… 686.2.2 Medición con marcha en vacíoacelerada…………………………………….… 716.2.3 Pruebadinámica…………………………………………..………………….…. 736.3Consumo…………………………………………………..………………….….. 796.3.1 Prueba enciudad…………………………………...………………………….… 806.3.2 Prueba encarretera………………………………...………………………….… 81

    7. ANÁLISIS DE LOS BENEFICIOS DEL SISTEMA

    7.1 Análisis técnico……………………………………………….……………….…. 837.1.1Combustión……………………………………………….…………………….... 837.1.2 Potencia /torque……………………………………….………………………... 867.1.3 Estado de las cámaras decombustión…………….…………………………….. 867.3.4 Rendimientoefectivo…………………………………………………………….. 907.1.5 Consumoespecífico………………………..……………………………………. 937.2 Análisisambiental……………………….………………………………………. 947.2.1 Análisis ambientalestático a 1000 RPM…….…………………………………... 94

  • 7.2.2 Análisis ambiental estático a 2500RPM………………………..………………..957.2.3 Análisis ambiental dinámico…………………………………….………………. 967.3Análisis económico………………………………..……………………………… 977.3.1 Ahorro decombustible…………………………..……………………………….. 977.3.2 Costo deproducción………………………..……………………………………. 98

    8. MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

    8.1 Introducción……………………………………………………………………… 998.2Especificaciones técnicas………………………………………………………... 1008.3 Esquema ycomponentes…….…………………………………………………... 1008.4Mantenimiento…………...……………………………………………………… 1038.5 Precauciones yseguridad………………………………………………………… 103

    9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

    9.1 Conclusiones…………………………………………………………….………. 1059.2Recomendaciones……………………………………………………………….. 106

    BIBLIOGRAFÍAANEXOSPLANOS

  • LISTA DE TABLAS

    Pág.

    1 Propiedades del CO2.........................................................................................................112 Propiedades CO................................................................................................................123 PropiedadesNOx...............................................................................................................134 Propiedades del oxígeno...................................................................................................145 PropiedadesH2O...............................................................................................................156 Propiedades delnitrógeno.................................................................................................157 Propiedades delhidrógeno................................................................................................238 Octanaje de combustibles.................................................................................................249 Principaleselectrolitos......................................................................................................2510 Propiedades del hidróxido de potasio...............................................................................2511 Materiales.........................................................................................................................3212 Propiedades hidrógeno/gasolina.......................................................................................3913 Balance químico sin HHO................................................................................................4014 Balance químico conHHO...............................................................................................4015 Especificaciones técnicas vehículo de prueba..................................................................5716 Resultados y promedios del análisis de potencia ytorque................................................ 6317Análisis de gases prueba estática (1000RPM)..................................................................6918 Análisis de gases prueba estática (2500 RPM).................................................................7119 Análisis de gases prueba dinámica...................................................................................7720 Análisis de consumo de combustible en ciudad...............................................................8121 Análisis de consumo de combustible en carretera............................................................ 8222Análisis de gases dinámico...............................................................................................9623 Mantenimiento del Sistema Dual-Fuel...........................................................................103

  • LISTA DE FIGURAS

    Pág.

    1 Celda de combustible....................................................................................................52 Generador dehidrógeno................................................................................................63 Sistema generador de hidrógeno...................................................................................64 Depósito........................................................................................................................75 Carga inicial del sistema...............................................................................................86 Agua destilada y desmineralizada e hidróxido de potasio............................................ 97Burbujeador...................................................................................................................108 AISI316........................................................................................................................179Neopreno.......................................................................................................................1810 Pernos y tuercas............................................................................................................2011Acrílico..........................................................................................................................2012 Resinas acrílicas............................................................................................................2113 Agua destilada ydesmineralizada................................................................................2214 Hidróxido depotasio.....................................................................................................2615 Placas de acero A..........................................................................................................2716 Placas de acero B..........................................................................................................2717Aislantes........................................................................................................................2818 Placas de acero C..........................................................................................................2819 Placas de acero D..........................................................................................................2920 Celdasgeneradoras........................................................................................................3021 Ensamble depósito........................................................................................................3522 Ensamblajeburbujeador................................................................................................3623 Esquema de celdas generadoras....................................................................................4124Electrólisis.....................................................................................................................4425 Relación H2/gasolina(gramos)......................................................................................4926 Relación H2/gasolina(moles)........................................................................................5027 Ubicación de las celdas.................................................................................................5328 Esquema eléctrico.........................................................................................................5429 Verificación de conexiones eléctricas...........................................................................5530 Carga de la solución......................................................................................................5531 Personal CORPAIRE....................................................................................................5632 Vehículo de prueba.......................................................................................................5733 Desarrollo pruebas potencia- torque.............................................................................5834 Banco de potencia A.....................................................................................................5935 Gráfica potencia/torque prueba 1..................................................................................6036 Gráfica potencia/torque prueba 2..................................................................................6137 Gráfica potencia/torque prueba 3..................................................................................6238 Gráfico comparativo del análisis de potencia con y sin HHO...................................... 6339 Gráfico comparativo delanálisis de torque con y sinHHO.......................................... 6440 Pruebas / estadocámaras de combustión......................................................................6441 Pistones antes de la instalación del sistema..................................................................6542 Cabezote antes de la instalación delsistema.................................................................6543 Pistones después de la instalación del sistema.............................................................. 6644Cabezote después de la instalación del sistema............................................................ 6645Analizador degases.......................................................................................................6746 Desarrollo prueba análisis degases...............................................................................6847 Resultados análisis de gases-estática (1000RPM)A..................................................... 6948Resultados análisis de gases-estática (1000 RPM)B.................................................... 70

  • 49 Resultados análisis de gases-estática (1000 RPM)C.................................................... 7050Resultados análisis de gases-estática (2500 RPM)A.................................................... 7151Resultados análisis de gases-estática (2500 RPM)B.................................................... 7252Resultados análisis de gases-estática (2500 RPM)C.................................................... 7253 Banco depotenciaB......................................................................................................7354 Análisis de gases pruebadinámica................................................................................7355 Análisis de gases prueba dinámica1.............................................................................7456 Análisis de gases prueba dinámica2.............................................................................7557 Análisis de gases prueba dinámica3.............................................................................7658 Análisis de gases prueba dinámicaA............................................................................7759 Análisis de gases prueba dinámica B............................................................................7860 Análisis de gases prueba dinámica C............................................................................7861 Cuantificador de consumo de combustible...................................................................8062 Desarrollo pruebas consumo.........................................................................................8063 Consumo de combustible / ciudad................................................................................8164 Consumo de combustible / carretera.............................................................................8265 Rendimiento con y sinHHO.........................................................................................9266 Consumo específico con y sin HHO.............................................................................9467 Celdageneradora...........................................................................................................10168 Depósito........................................................................................................................10169Burbujeador...................................................................................................................10270 Esquema del sistema.....................................................................................................102

  • SIMBOLOGÍA

    QtHHO

    QHHO

    QtO

    QtH

    t

    VO

    VH

    QH

    QH

    F

    As

    Pt

    np

    c

    a

    e

    h

    H

    a

    Ce

    Ap±

    At±

    Apn

    Atn

    AT

    Apa

    Aa

    Q

    cs

    Di

    Caudal teórico de HIDROXI

    Caudal asumido de HIDROXI

    Caudal total de O2

    Caudal total de H2

    Tiempo

    Volumen de O2

    Volumen de H2

    Caudal de O2 generado por cada placa

    Caudal de H2 generado por cada placa

    Constante de Faraday

    Área de las placas en contacto con la solución

    Número total de placas

    Número de placas neutras

    Número de placas + y -

    Número de celdas

    Ancho de celdas

    Espesor de placas

    Altura de placas neutras

    Altura de placas + y -

    Ancho de placas

    Conductividad

    Área de cada placa + y –

    Área total placas + y –

    Área placa neutra

    Área total de placas neutras

    Área total de placas

    Área aislante por placa

    Área total de aislante

    Caudal

    Consumo específico

    Diámetro interno

    m3/seg

    m3/seg

    m3/seg

    m3/seg

    seg

    m3

    m3

    m3/seg

    m3/seg

    C/mol

    m2

    -

    -

    -

    -

    m

    m

    m

    m

    m

    S/m

    m2

    m2

    m2

    m2

    m2

    m2

    m2

    m3/seg

    g/wh

    m

    E

    ∆HfoEnergía

    Entalpía de formación

    J

    J/mol

  • Ic

    In

    Imax

    p

    dH

    dO

    pcomb

    ṁgz

    i

    n

    μ

    m

    mH

    mO

    mg

    mc

    Hi

    P

    Ẇer

    nT

    T

    ʋV

    Vcomb

    Vg

    Vp

    Vt

    Intensidad de cálculo

    Intensidad nominal

    Intensidad máxima

    Densidad

    Densidad del H2

    Densidad del O2

    Densidad de la gasolina

    Flujo de gasolina

    Número de ciclos de combustión

    Número de cilindros

    Número de revoluciones

    Viscosidad dinámica del fluido

    Masa

    Masa de H2

    Masa de O2

    Masa de gasolina

    Masa de combustible

    Poder calorífico inferior de la gasolina

    Potencia

    Potencia efectiva del motor

    Radio

    Rendimiento total

    Torque

    Velocidad

    Voltaje

    Volumen de combustible

    Volumen de gasolina

    Volumen entre cada placa

    Volumen total entre placas

    A

    A

    A

    g/m3

    g/m3

    g/m3

    g/m3

    g/seg

    -

    -

    rpm

    Pa/seg

    g

    g

    g

    g

    g

    J/g

    w

    w

    m

    -

    Nm

    m/seg

    V

    m3

    m3

    m3

    m3

  • LISTA DE ABREVIACIONES

    AENOR

    AISI

    AWG

    CONSEP

    CO2

    NO2

    (g)

    (l)

    N

    N2

    O2

    PAN

    PMMA

    PC

    PS

    PCS

    PCI

    SAE

    C8H18

    DIN

    E-525

    HC

    HHO

    IUPAC

    ISO

    KOH

    NOx

    CO

    NO

    Asociación Española de Normalización y Certificación

    American Iron and Steel Institute

    American Wire Gauge

    Consejo Nacional de Control de Sustancias Estupefacientes yPsicotrópicas

    Dióxido de carbono

    Dióxidos de nitrógeno

    Estado gaseoso

    Estado líquido

    Nitrógeno

    Nitrógeno molecular

    Oxígeno

    Nitrato de peroxiacetilo

    Polimetilmetacrilato

    Policarbonato

    Poliestireno

    Poder calorífico superior

    Poder calorífico inferior

    Society of Automotive Engineering

    Gasolina

    Deutsches Institut für Normung

    Hidróxido de potasio

    Hidrocarburos

    HIDROXI

    Unión Internacional de Química Pura y Aplicada

    International Standatdization Organization

    Hidróxido de potasio

    Óxidos de nitrógeno

    Monóxido de carbono

    Óxido nítrico

  • LISTA DE ANEXOS

    A Norma UNE EN 10020:2001

    B Cartas de seguridad química (ICSC)

    C Resistencia química del PVC

    D Tabla AWG

    E Norma DIN 70020

    F Norma ISO 1585

    G Norma SAE J1349

    H Norma INEN 2203

    I Norma INEN 2204

    J Norma INEN 935

    K Norma ISO 6145

    L Análisis del estado de la bujía de encendido (Bosch)

  • GLOSARIO

    ALAMBIQUE Es un aparato utilizado para la destilación delíquidos mediante un proceso

    de evaporación por calentamiento y posterior condensación porenfriamiento.

    AENOR “La Asociación Española de Normalización y Certificaciónes una entidad privada sin

    fines lucrativos que se creó en 1986. Su actividad contribuye amejorar la calidad y

    competitividad de las empresas, sus productos y servicios.AENOR, a través del desarrollo de

    normas técnicas y certificaciones, contribuye a mejorar lacalidad y competitividad de las

    empresas, sus productos y servicios, de esta forma ayuda a lasorganizaciones a generar uno de

    los valores más apreciados en la economía actual: laconfianza.”

    AISI “Durante más de un siglo, los productores de acero deAmérica del Norte han dejado sus

    rivalidades día a día detrás de trabajar como socios y miembrosde la American Iron and Steel

    Institute en la promoción de su misión de influir en la políticapública, educar y formar la

    opinión pública en apoyo de una la industria siderúrgicanorteamericana fuerte, sostenible y

    EE.UU. comprometidos a la fabricación de productos quesatisfagan las necesidades de la

    sociedad.”

    ÁNODO Electrodo o polo positivo de un generador eléctrico; es elelectrodo de mayor

    potencial.

    AWG “American Wire Gauge (AWG), también conocida como la Brown& Sharpe calibre del

    cable, es un normalizado calibre del cable de sistema utilizadodesde 1857 en su mayor parte en

    los Estados Unidos y Canadá para los diámetros de ronda, noferrosos,

    sólido, eléctricamente conductor de alambre. El área de lasección transversal de cada indicador

    es un factor importante para determinar su capacidad decarga.”

    BI-FUEL Sistema de alimentación de combustible que permitetrabajar con dos tipos de

    combustible a la vez para poner en marcha un motor.

    CARBOXIHEMOGLOBINA Es la hemoglobina cuando está unida aloxígeno.

    CATALIZADOR Substancia capaz de favorecer o acelerar unareacción química sin intervenir

    directamente en ella.

  • CÁTODO Electrodo o polo negativo de un generador eléctrico; esel electrodo de menor

    potencial y por el que sale la energía eléctrica.

    COCORREGIDO COno diluido, COcorregido, COconcentrado; este valorno lo mide directamente la sonda del

    equipo, sino que es resultado de los cálculos que hace elequipo, en función del valor de COdiluido

    en productos de combustión y el exceso de aire en productos decombustión. El valor del COno

    diluido en humos es el valor de referencia que debe tomarse parasaber si la combustión presenta

    exceso de CO. En resumen el COcorregido es la medición de COexento de aire y vapor de agua lo

    que nos permite obtener un valor de CO más exacto.

    DIN “La tarea del Instituto Alemán de Normalización DIN, es que,en beneficio del público en

    general para fomentar el respeto del interés público en materiade normalización proceso

    ordenado y transparente, organizar, dirigir y moderar.”

    DUAL-FUEL Sistema de alimentación de combustible que permiteescoger entre dos tipos de

    combustible para poner en marcha un motor.

    ELECTROLITO Sustancia que, fundida o en disolución acuosa, sedisocia en iones, por lo cual

    es conductora de la electricidad.

    HEMOGLOBINA Pigmento de la sangre de naturaleza proteica quesirve principalmente para

    transportar el oxígeno del aparato respiratorio a las célulasdel organismo; se halla en los

    glóbulos rojos.

    HIDRÓLISIS INVERSA Consiste en la producción de energíaeléctrica a partir de energía

    química, en este caso se consume hidrógeno para producirelectricidad teniendo como

    subproductos calor y agua.

    HIDROXI Gas compuesto de dos átomos de hidrógeno y uno deoxígeno.

    INEN Instituto Ecuatoriano de Normalización. “Es el organismooficial de la República del

    Ecuador para la normalización, la certificación y lametrología.”

    INTERCAMBIO IÓNICO El intercambio iónico es una operación deseparación basada en la

    transferencia de materia fluido-sólido. Implica la transferenciade uno o más iones de la fase

  • fluida al sólido por intercambio o desplazamiento de iones de lamisma carga. Los

    intercambiadores iónicos son usados para la separación de salesdel agua.

    ICSC “International Chemical Safety Cards (ICSC) o TarjetasInternacionales de Seguridad

    Química son las hojas de datos destinados a proporcionarinformación de salud esenciales de

    seguridad y de los productos de una manera clara y concisa. Elobjetivo principal de las tarjetas

    es promover el uso seguro de las sustancias químicas en el lugarde trabajo y los principales

    usuarios objetivo son tanto los trabajadores y los responsablesde la seguridad y salud en el

    trabajo.”

    ISO “ISO (Organización Internacional de Normalización) es elmayor desarrollador mundial de

    las Normas Internacionales voluntarias. Normas Internacionalesdan el estado de las

    especificaciones del arte de productos, servicios y buenasprácticas, ayudando a hacer que la

    industria sea más eficiente y eficaz. Desarrollado a través deun consenso global, que ayudan a

    eliminar las barreras al comercio internacional.”

    RECONDENSACIÓN Volver a condensar; regresar a su estado original(líquido) una

    substancia.

    UNE La norma UNE (Una Norma Española), es una norma desarrolladapor AENOR.

    OXIHEMOGLOBINA Es la hemoglobina cuando está unida aloxígeno.

    SAE “SAE International es una asociación global de más de138.000 ingenieros y técnicos

    relacionados con la industria aeroespacial, industria automotrizy de vehículos comerciales.

    Competencias de SAE International son el aprendizaje permanentey el desarrollo de normas de

    consenso voluntario. Brazo caritativo de SAE International es laFundación SAE, que apoya

    muchos programas, incluyendo A World In Motion® y el diseño dela serie colegial.”

    SOLUCIÓN Es una mezcla homogénea a nivel molecular o iónico dedos o más sustancias, que

    no reaccionan entre sí.

  • RESUMEN

    La Implementación de un Sistema Dual Fuel, Hidrógeno/Gasolina enun Vehículo de Motor de

    Combustión Interna. Ha sido ejecutada con la finalidad dedesarrollar, analizar y comunicar

    resultados técnicos, ambientales y económicos, para verificar elconsumo de combustible,

    características de la combustión y disminución de los gasescontaminantes en el vehículo de

    prueba.

    La investigación se apoya en herramientas de observación yexperimentación, utilizando el

    método deductivo, base metodológica que permitió organizarpruebas y resultados, orientados al

    aprovechamiento de las propiedades del hidrógeno comocombustible para adicionarlo al motor

    junto con la gasolina. El hidrógeno se obtiene a partir delproceso de electrólisis, que

    descompone el agua mediante corriente eléctrica en sus átomosconstitutivos. Se realizó la

    construcción, ensamblaje e instalación del sistema generador dehidrógeno, básicamente

    compuesto por: celdas generadoras, depósito, material eléctrico,tuberías y reactivos.

    Posteriormente se llevaron a cabo las pruebas: mecánicas,análisis de gases, consumo de

    combustible, con la colaboración de la Secretaria del Ambienteen la ciudad de Quito y sus

    valores fueron comparados con las Normas de Gestión Ambientaldel Aire (INEN 2 204: 2002)

    vigentes en el Ecuador, obteniendo los siguientes resultados:ahorro de combustible al 23.5%,

    reducción de hidrocarburos no combustionados al 51%, óxidos denitrógeno al 46%, monóxido

    de carbono al 2%, incremento de potencia y torque de 0.8 Hp y3.04 Nm respectivamente, mejor

    combustión en revoluciones altas y medias.

    Con la implementación de este sistema se logró mejorar elrendimiento del motor, quedando la

    inversión recuperada en el primer año de la instalación delequipo, además beneficios como:

    incremento de la efectividad y una disminución del consumoespecífico del vehículo,

    reduciendo la cantidad de gases nocivos hacia el ambiente. Serecomienda utilizar los resultados

    obtenidos en este proyecto para futuras investigaciones.

  • -1-

    CAPÍTULO I

    1. INTRODUCCIÓN

    El mundo automotriz día a día va evolucionando en todos susámbitos, enfocados siempre a

    obtener un mayor rendimiento de nuestro vehículo, una mayoreficiencia de los sistemas y un

    mejor cuidado del ambiente, para alcanzar estos propósitoscontinuamente se desarrollan

    productos y se mejoran sistemas complementarios a nuestrovehículo.

    En el apogeo de la utilización de energías alternativas envehículos, encontramos una gran

    variedad de opciones, de las cuales en nosotros despertó unparticular interés el uso del

    hidrógeno como combustible complementario, debido a su fácil yeconómica obtención además

    de sus excelentes propiedades como combustible alternativo.

    Es así que nosotros como futuros ingenieros automotrices hemosencontrado la necesidad de

    analizar y comprobar todos los beneficios que ofrece lautilización de este sistema, por lo tanto

    será nuestro objeto de análisis en la presente tesis; en la cualse procederá a construir, instalar y

    ensayar un sistema generador de hidrógeno.

    1.1 Antecedentes

    El notable incremento del parque automotor y el desproporcionadocrecimiento de la población

    han incidido directamente sobre el aumento de la contaminaciónglobal, debido a esto todos los

    vehículos en la actualidad incorporan una serie de sistemas conla finalidad de reducir las

    emisiones contaminantes que afectan al ambiente, tratando demejorar la eficiencia de los

    motores.

    Es lógico entonces entender la función principal y el objetivode un ingeniero automotriz, el que

    a su vez se ha plasmado en un proyecto, que busca mediantemínimas modificaciones en un

    vehículo, mejorar su eficiencia así como tratar de reducir lasemisiones contaminantes que éste

    genera. El presente proyecto pretende desarrollar un sistema dealimentación de combustible

    para un motor de combustión interna, con la mezcla de gasolina ehidrógeno, producido en el

    mismo vehículo.

  • -2-

    1.2 Justificación

    1.2.1 Justificación técnica. El desarrollo de la tecnología enel mundo automotriz avanza a

    pasos agigantados, orientado siempre a la construcción devehículos más amigables con el

    ambiente y a su vez un mayor ahorro de combustible. Esto nosincentiva a investigar sobre el

    agua como fuente de energía, y la construcción de una celdageneradora de gas HIDROXI, que

    descompone el agua en sus átomos constitutivos, teniendo asíhidrógeno como combustible y

    oxígeno como comburente, mediante un proceso deelectrólisis.

    El hidrógeno posee altas propiedades combustibles, el mismo queal mezclarse con la gasolina,

    da como resultado un combustible mucho más eficiente y con podercalorífico más elevado.

    Además se verificará el efecto de detergencia del hidrógeno,para limpiar la carbonilla

    producida por la gasolina en las cámaras de combustión, cabezasde válvulas, bujías, pistones,

    etc.; permitiendo al motor extender su vida útil.

    1.2.2 Justificación socio – económica. El desarrollo de lasprincipales ciudades en el

    Ecuador en los últimos años ha sido notable, así como también elcrecimiento del parque

    automotor y la utilización del petróleo como principal fuente decombustible para los diferentes

    tipos de vehículos, todo esto ha derivado en un incremento de lacontaminación del ambiente,

    llegando a niveles nocivos para los seres vivos.

    Esto ha motivado la realización del presente proyecto de tesis,con el fin de investigar sobre una

    nueva energía alternativa para los vehículos, con ello se esperaobtener beneficios a corto y

    largo plazo, mediante la instalación de un generador de gasHIDROXI, intentando obtener un

    mayor recorrido del vehículo con menor cantidad de gasolina,representando un ahorro en la

    economía de nuestra familia o empresa, además de disminuir elalto grado de contaminación

    que producen los vehículos, con el fin de aminorar el índice deenfermedades causadas por la

    polución.

    1.3 Objetivos

    1.3.1 Objetivo general. Implementar un sistema dual-fuel,hidrógeno / gasolina en un

    vehículo de motor de combustión interna.

  • -3-

    1.3.2 Objetivos específicos:

    Conocer el funcionamiento de sistemas dual-fuel,hidrógeno/gasolina y los gases producto de la

    combustión.

    Construir las celdas generadoras de HIDROXI.

    Desarrollar un sistema dual fuel, hidrógeno-gasolina.

    Instalar un sistema dual-fuel, hidrógeno gasolina, respetandoparámetros de seguridad.

    Realizar las pruebas correspondientes en el motor de combustióninterna antes y después de la

    instalación del sistema.

    Analizar los beneficios del sistema dual fuel, hidrógenogasolina.

    Desarrollar un manual de operación y mantenimiento del sistemadual fuel.

  • -4-

    CAPÍTULO II

    2. MARCO TEÓRICO

    2.1 Sistemas híbridos de alimentación

    2.1.1 Sistemas bi-fuel. En el sistema de alimentación Bi-Fuel elvehículo se puede

    alimentar con dos tipos de combustibles, uno a la vez, en estecaso el conductor puede elegir

    entre uno de los dos combustibles. La conversión a este sistemapermite la adaptación en los

    motores a gasolina sin necesidad de cambiar o modificar eldiseño del motor. Las partes del

    sistema se instalan en el exterior del motor y no requieremodificación o alteración de ningún

    parámetro crítico del motor.

    2.1.2 Sistemas dual-fuel. En este sistema de alimentacióningresan a las cámaras de

    combustión dos clases de combustibles los cuales sonpremezclados en la admisión del motor,

    para luego inyectar la mezcla en las cámaras de combustión. Comocombustible primario

    generalmente se utiliza la gasolina y como alternativo tenemosetanol, GLP o hidrógeno, entre

    los más utilizados.

    Al igual que en el caso anterior el motor no sufre ningunamodificación para la adaptación del

    sistema, los diferentes componentes del mismo se montanexternamente. Todas las

    características técnicas del motor permanecen inalterables luegode la instalación del sistema

    dual-fuel.

  • -5-

    2.2 Celdas de hidrógeno

    2.2.1 Celda de combustible

    Figura 1. Celda de combustible

    Fuente: http://www.cnh2.es/info-h2/pilas-de-combustible

    Son dispositivos electroquímicos que convierten directamenteenergía química en eléctrica, con

    una alta eficiencia, baja emisión de contaminantes, operaciónsilenciosa e instalación rápida, sin

    partes móviles internas. Las células de combustible operan deforma similar a las pilas secas,

    excepto que para la producción continua de electricidadrequieren el suministro continuo de

    hidrógeno como combustible. Funcionan bajo el principio deintercambio de carga electrolítica

    entre una placa de ánodo positiva y una placa de cátodonegativa.

    Cuando se utiliza hidrógeno como combustible básico se producehidrólisis inversa,

    produciendo agua y calor como subproductos, sin producircontaminantes. La célula de

    combustible convierte la energía química de un combustible enelectricidad directamente, sin

    ningún ciclo de combustión intermedio.

  • -6-

    2.2.2 Celda generadora de hidrógeno

    Figura 2. Generador de hidrógeno

    Fuente:http://descargas-eared.blogspot.com/2012/07/sistemas-de-produccion-de-hidrogeno.html

    La celda generadora de hidrógeno, funciona mediante un principiollamado electrólisis, el cual

    funciona mediante la aplicación de una corriente eléctricaproducida por el mismo vehículo a la

    celda generadora. La celda está llena de agua destilada ydesmineralizada combinada con un

    electrolito, para mejorar la conducción de la corriente a travésdel agua. La corriente

    descompone el agua en sus átomos constitutivos, es decir dosátomos de hidrógeno y un átomo

    de oxígeno, este gas también es denominado como HHO oHIDROXI.

    A continuación se presenta un esquema de un sistema generador dehidrógeno:

    Figura 3. Sistema generador de hidrógeno

    Fuente: Autores

  • -7-

    2.3 Funcionamiento

    2.3.1 Etapa de abastecimiento

    2.3.1.1 Abastecimiento. La etapa de abastecimiento comprendetodo el proceso encargado de

    proveer de un flujo uniforme de solución a las celdasgeneradoras y únicamente necesita de los

    siguientes elementos:

    Depósito.

    Tuberías.

    Acoples.

    Figura 4. Depósito

    Fuente: Autores

    Para el depósito se utilizará un recipiente cilíndrico el cualen su parte superior posee tres

    orificios, el más grande se utiliza para cargar con solución alsistema, así como para recargar el

    mismo con agua destilada y desmineralizada, este es sellado poruna tapa roscada; los otros dos

    orificios de menor diámetro corresponden a la entrada y salidade HIDROXI respectivamente

    puesto que el mismo depósito hace las veces de burbujeador, enla parte inferior del depósito se

    encontrará únicamente un orificio que sirve para abastecerpermanentemente a las celdas

    generadoras de solución a través de una tubería y por medio dela gravedad por lo cual el

    depósito debe ubicarse siempre a la mayor altura posible conrespecto a las celdas generadoras.

  • -8-

    2.3.1.2 Carga inicial. Para la carga inicial del sistema enprimer lugar es necesario asegurar

    que todos los conductos y acoples se encuentren correctamenteconectados para así evitar

    cualquier tipo de fuga, con la ayuda de un embudo se carga lasolución a través del orificio más

    grande del depósito, la cual debe llegar hasta las celdasgeneradoras y ocupar las 2/3 partes de la

    capacidad total del reservorio. Se verifica que no existaninguna fuga y se tapa el reservorio.

    Es importante no olvidar revisar periódicamente el nivel de lasolución en el reservorio, donde

    el nivel en el depósito no debe ser menor a los 2/3 y lasrecargas deben ser únicamente con agua

    destilada y desmineralizada.

    Figura 5. Carga inicial del sistema

    Fuente: Autores

    2.3.2 Etapa de generación. Cuando la electricidad fluye a travésdel agua, entre dos placas

    metálicas que se encuentran sumergidas en la solución, lamolécula del agua (H2O) es dividida

    en átomos HHO, mediante un proceso que se llama electrólisis,para esto se utilizará corriente

    directa (DC) que fluye de la batería del vehículo.

    En términos generales el agua destilada y desmineralizada no esconductor por sí mismo, por

    esta razón se le añade un catalizador llamado electrolito,permitiendo que la electricidad fluya

    entre las placas positivas y negativas.

  • -9-

    Figura 6. Agua destilada y desmineralizada e hidróxido depotasio

    Fuente: Autores

    Utilizando agua desmineralizada y destilada, normalmente nofluiría la corriente, esto significa

    que sin electrolito no habría conductividad. Por otra parteañadiendo una pequeña cantidad de

    electrolito al agua, entonces la electrólisis comienza y laelectricidad hace que se separe el

    hidrógeno del oxígeno, posterior a este proceso es necesariofiltrar este gas por medio de un

    burbujeador ya que puede contener partículas no favorables parala combustión.

    2.3.2.1 Burbujeador. Es un dispositivo de seguridad que comoprincipal función hace las

    veces de válvula unidireccional. En lo referente a suestructura, es un recipiente parcialmente

    lleno de un líquido, en este caso va a ser el depósito, el cualposee dos orificios conectados a

    tubos en la parte superior del mismo, el primero y por dondeingresan los gases que provienen

    del generador, se coloca de tal forma que el tubo vaya sumergidoen el líquido y el segundo que

    corresponde a la salida de los gases, se encuentra sobre elnivel del líquido sin tener contacto

    con el mismo.

  • -10-

    Figura 7. Burbujeador

    Fuente: Autores

    El burbujeador básicamente cumple tres funciones:

    Válvula antirreflujo. Los gases que entran por el tubo sumergidoen el líquido, burbujean

    a través del mismo y ascienden hacia la superficie, quedando porencima del nivel de la

    solución, de esta manera los gases no pueden retornar a lasceldas generadoras, quedando

    atrapados en el depósito.

    Filtro. Con el pasar de los gases generados en las celdas através de la solución, se

    consigue un depurado de los gases eliminando posibles restos deelectrólito, evitando

    además que cualquier agente extraño fuera arrastrado hacia lascámaras de combustión,

    permitiendo únicamente el paso de HIDROXI.

    Cortafuegos. El burbujeador cuenta con una cama de líquido noinflamable, en este caso

    la solución, entre el conducto que llega al motor y el generadorde hidrógeno, que servirá

    para extinguir el caso poco probable de una retro llama,evitando que esta llegue al

    generador donde existe un mayor volumen de HIDROXI.

    Los generadores de HIDROXI solo producen el gas que el motornecesita (gas a demanda), no

    acumulan este gas en depósitos a alta presión, consiguiendoniveles de seguridad muy altos.

  • -11-

    2.3.3 Etapa de alimentación. El HIDROXI generado ingresa almotor por la admisión,

    aprovechando la aspiración o vacío generado por el motor, allíse combina con el combustible

    del vehículo para posteriormente en las cámaras de combustiónquemarse conjuntamente con el

    aire aspirado por el motor. El HIDROXI hace las veces decomburente (O2) y combustible (H2),

    obteniendo de esta forma una mezcla más eficiente y una mejorcombustión.

    2.4 Gases productos de la combustión

    2.4.1 Dióxido de carbono

    Tabla 1. Propiedades del CO2

    Fórmula: CO2Densidad: 1,98 kg/m³

    Masa molar: 44,01 g/molPunto de fusión: -78 °C

    Punto de ebullición: -57 °CSoluble en: Agua

    Fuente: Autores

    Descripción. El dióxido de carbono, también denominado óxido decarbono, gas carbónico y

    anhídrido carbónico, es un gas cuyas moléculas están compuestaspor dos átomos de oxígeno y

    uno de carbono. Su fórmula molecular es CO2. Es un gas incoloro,denso y poco reactivo.

    Efectos. En los últimos años la cantidad de dióxido de carbonoen la atmósfera ha presentado

    un aumento. Se ha pasado de unas 280 ppm en la era preindustriala unas 390 ppm en el 2009.

    Este aumento podría contribuir, según el grupointergubernamental de expertos sobre el cambio

    climático promovido por la ONU, al calentamiento global delclima planetario; dicho

    calentamiento que se lleva registrando en promedio en lasuperficie terrestre (0,6 grados

    Celsius) en los aproximadamente últimos 100 años (MANUEL,2010).

    En lo referente al ser humano la inhalación produce asfixia,causa hiperventilación y la

    exposición prolongada es peligrosa.

  • -12-

    2.4.2 Monóxido de carbono

    Tabla 2. Propiedades CO

    Fórmula: CODensidad: 1,15 kg/m³

    Masa molar: 28,01 g/molDenominación de la IUPAC:Carbónmonoxide

    Punto de ebullición: -191,5 °CSoluble en: Agua, Cloroformo,Ácido acético,

    Etanoato de etilo, Etanol, Hidróxido de amonio, Benceno

    Fuente: Autores

    Descripción. El monóxido de carbono también denominado óxido decarbono, gas carbonoso y

    anhídrido carbonoso cuya fórmula química es CO, es un gasinodoro, incoloro, inflamable y

    altamente tóxico, normalmente se encuentra como subproducto dela combustión incompleta de

    los vehículos.

    Efectos. Si se respira, aunque sea en moderadas cantidades, elmonóxido de carbono puede

    causar la muerte por envenenamiento en pocos minutos porquesustituye al oxígeno en la

    hemoglobina de la sangre. La carboxihemoglobina, productoformado, no puede transportar

    oxígeno; aún más, la presencia de ese compuesto interfiere en ladisociación del oxígeno de la

    oxihemoglobina restante, dificultando así la transferencia deoxígeno a los tejidos.

    Una vez respirada una cantidad bastante grande de monóxido decarbono (teniendo un 75% de

    la hemoglobina con monóxido de carbono) la única forma desobrevivir es respirando oxígeno

    puro. Cada año un gran número de personas pierde la vidaaccidentalmente debido al

    envenenamiento con este gas. Las mujeres embarazadas y susbebés, los niños pequeños, las

    personas mayores y las que sufren de anemia, problemas delcorazón o respiratorios, pueden ser

    mucho más sensibles al monóxido de carbono (Comisión Nacional DeLos Derechos Humanos,

    1992).

  • -13-

    2.4.3 Óxidos de nitrógeno

    Tabla 3. Propiedades NOx

    Fórmula química: NO2Masa molecular: 46.01 g/molPunto deebullición: 21.2º C

    Punto de fusión: -11.2º CSolubilidad en agua: Buena.Temperaturacrítica: 158º C

    Presión de vapor : (KPa a 20º C): 96Densidad relativa del gas(aire = 1g/ml): 1.58 g/ml

    Fuente: Autores

    Descripción. Los óxidos de nitrógeno son un grupo de gasescompuestos por óxido nítrico

    (NO) y dióxido de nitrógeno (NO2). El término NOX se refiere ala combinación de ambas

    sustancias. El dióxido de nitrógeno es el principal contaminantede los óxidos de nitrógeno, y se

    forma como subproducto en la combustión a altas temperaturas. Setrata de una sustancia de

    color amarillento, que se forma en los procesos de combustión enlos vehículos motorizados y

    las plantas eléctricas.

    Efectos. Los óxidos de nitrógeno una vez liberados al aire porlas combustiones forman, a

    través de reacciones fotoquímicas, contaminantes secundarios,por ejemplo el PAN (nitrato de

    peroxiacetilo), forma el smog fotoquímico o niebla provocandolas conocidas lluvias acidas. Las

    reacciones producidas en la atmósfera por estos compuestos sonmuy complejas. Una

    exposición breve al NOX puede provocar irritación del sistemarespiratorio y ocular. A largo

    plazo, los principales efectos pueden ser un desarrollo pulmonarmás lento en los niños y la

    aparición de enfermedades respiratorias crónicas ycerebro-vasculares. Es un gas altamente

    tóxico (EPA, 1999).

    2.4.4 Hidrocarburos

    Descripción. Los hidrocarburos son un amplio grupo de compuestosquímicos formados

    exclusivamente por carbono e hidrógeno. Los HC son lassustancias más importantes en

    química orgánica; en la naturaleza se encuentran en el petróleo,gas natural o el carbón. Se

    pueden emitir HC cuando se fabrican productos hidrocarbonados(ej. en refinerías) así como

    durante su uso y eliminación (disolventes, plásticos, pinturas,combustibles, residuos, etc.). Las

    combustiones incompletas son una fuente particular de emisionesde HC. Estas también

    incluyen los incendios forestales y los cigarrillos (TESTO,2010).

  • -14-

    Efectos. Tiene olor característico, además provoca irritación enlos ojos, nariz y sistema

    respiratorio. Existen diversos hidrocarburos que sonconsiderados cancerígenos, participan en la

    formación del smog y en la generación de oxidante. Los HCtambién contribuyen al efecto

    invernadero.

    2.4.5 Oxígeno

    Tabla 4. Propiedades del oxígeno

    Símbolo químico: OMasa molecular: 31,999 g/mol

    Temperatura ebullición (1 atm.) : -182,97 ºCTemperatura crítica:-118,97º C

    Presión crítica: 50,43 barDensidad gas (15 ºC, 1 atm.): 1,342g/l

    Peso específico (aire=1) :1,105

    Fuente: Autores

    Descripción. Elemento químico gaseoso, símbolo O, número atómico8 y peso atómico

    15,9994. Es de gran interés por ser el elemento esencial en losprocesos de respiración de la

    mayor parte de las células vivas y en los procesos decombustión. Es el elemento más abundante

    en la corteza terrestre. Cerca de una quinta parte (en volumen)del aire es oxígeno. Según

    LENNTECH, entre sus principales características están:

    Comburente u oxidante.

    Incoloro.

    Inodoro.

    Favorece la vida.

    No inflamable (LENNTECH, 2013).

    Efectos. Todo ser humano necesita oxígeno para respirar, perocomo ocurre con muchas

    sustancias un exceso de oxígeno no es bueno, lo cual porsupuesto no aplica a nuestro estudio.

    El oxígeno se encuentra de forma natural en el ambiente, esparte del ciclo de la naturaleza

    como producto de la fotosíntesis de las plantas y es importantepara la respiración celular por el

    metabolismo. Las plantas, peces, microorganismos, etc.,necesitan oxígeno para desarrollarse,

    crecer y poder vivir.

  • -15-

    2.4.6 Agua

    Tabla 5. Propiedades H2O

    Fórmula química: H2OMasa molecular: 18,01528 g/mol

    Temperatura ebullición (1 atm.): 100ºCTemperatura crítica:374ºCPresión crítica: 217.7 atm.

    Punto de fusión: 0ºCPresión de vapor: 1 atm (100°C)

    Fuente: Autores

    Descripción. El agua es una sustancia cuya molécula está formadapor dos átomos de

    hidrógeno y uno de oxígeno (H2O). Es incolora, inodora einsípida, además se la puede

    encontrar en estado sólido, líquido y gaseoso de forma natural.El término agua generalmente se

    refiere a la sustancia en su estado líquido, pero como productode la combustión la

    encontraremos en forma gaseosa (vapor de agua) o líquidadependiendo de las condiciones

    ambientales.

    Efectos. Es esencial para la supervivencia de todas las formasconocidas de vida, no es nociva

    para los seres vivos ni para el ambiente.

    2.4.7 Nitrógeno

    Tabla 6. Propiedades del nitrógeno

    Símbolo: NNúmero: 7

    Densidad: 1,2506 kg/m³Masa atómica: 14,0067 u

    Punto de ebullición: -196 °CPunto de fusión: -210 °C

    Fuente: Autores

    Descripción. El nitrógeno es un elemento químico, que encondiciones normales forma un gas

    diatómico (nitrógeno molecular) que constituye el 78% del aireatmosférico. Con el 78 % en

    volumen, el nitrógeno es el principal componente del aire. Estegas incoloro, inodoro e insípido

    ingresas con el aire y forma parte de la combustión, pero notiene un papel directo en la misma;

    ayuda disipar el calor y se devuelve a la atmósfera.

  • -16-

    Efectos. En su estado natural el nitrógeno no afecta a los sereshumanos ni al ambiente, sin

    embargo contribuye en parte, junto con el nitrógeno delcombustible, a la formación de óxidos

    de nitrógeno peligrosos.

    2.4.8 Sustancias sólidas (polvo, hollín)

    Descripción. Se llama hollín a las partículas sólidas de tamañomuy pequeño, desde unos

    100 nanómetros (100 nm) hasta 5 micras (5 μm) como máximo. En sumayoría compuestas

    de carbono impuro, pulverizado, y generalmente de coloresoscuros más bien negruzco

    resultante de la combustión incompleta. Su aspecto es similar ala ceniza pero con un tono más

    negro.

    Las sustancias sólidas en los gases de combustión se originan apartir de los constituyentes

    incombustibles de los combustibles sólidos y líquidos. Estasincluyen, por ejemplo, óxidos de

    silicio, aluminio, calcio, etc., en el carbón y los sulfatos dediversas sustancias en el fuel-oil

    pesado.

    Efectos. El efecto nocivo del polvo sobre las personas estáproducido particularmente por la

    deposición de sustancias tóxicas y cancerígenas en laspartículas de polvo. Además puede

    causar conjuntivitis en ojos y lesiones pulmonares porinhalación, sobre todo en ciudades muy

    contaminadas.

    El hollín es el segundo contribuyente humano al calentamientoglobal por detrás del dióxido de

    carbono, y su impacto en el cambio climático había sidoprofundamente subestimado. El hollín

    solo permanece en la atmósfera de siete a diez días, lo quesignifica que los esfuerzos para

    reducir la cantidad de emisiones de "negro de carbón" puedentener un rápido y dramático

    impacto en el calentamiento global (TESTO, 2010).

  • 17

    CAPÍTULO III

    3. CONSTRUCCIÓN DE LAS CELDAS GENERADORAS DE HIDRÓGENO

    3.1 Materiales

    3.1.1 Acero inoxidable

    Figura 8. AISI 316

    Fuente: http://www.dipacmanta.com/alineas.php?ca_codigo=2101

    Pese a que el níquel por sus propiedades es el mejor materialpara construir una celda

    generadora su precio es demasiado elevado, por lo cual se optapor trabajar con el acero

    inoxidable. Según la calidad de acero la norma UNE EN 10020:2001los clasifica de la

    siguiente manera, tal lo como se lo puede ver en el Anexo A:Norma UNE EN 10020:2001.

    Aceros no aleados.

    Aceros aleados.

    Aceros inoxidables.

    Por sus propiedades el acero inoxidable es el ideal para estaaplicación, debido a que es un acero

    de elevada resistencia a la corrosión, dado que el cromo, asícomo otros metales aleantes que

    contiene, poseen gran afinidad por el oxígeno y reacciona con élformando una capa pasivadora,

    evitando así la corrosión del hierro.

  • 18

    Entre los elementos de aleación, el cromo se destaca al ser unelemento presente en todos los

    aceros inoxidables por su papel en la resistencia a lacorrosión. Los aceros inoxidables son

    aleaciones ferro-cromo con un mínimo de 11% de cromo (GÓMEZ,2006).

    Dentro de la familia de los aceros inoxidables existen trestipos los cuales mencionamos a

    continuación junto con su característica más sobresaliente:

    Austenítico (resistente a la corrosión).

    Ferrítico (bajo precio).

    Martensítico (dureza elevada).

    De esos se ha seleccionado por sus propiedades el aceroinoxidable austenítico, puesto que

    presenta una mejor resistencia a la corrosión, son los acerosinoxidables de mayor uso con un

    70% de la producción mundial, siendo el AISI 304 el másutilizado. El molibdeno es

    introducido como elemento de aleación en los aceros inoxidablesprecisamente para disminuir la

    susceptibilidad a estas formas de corrosión. La presencia demolibdeno permite la formación de

    una capa pasiva más resistente y en casos en que el aceroinoxidable 304 no resista a la acción

    de determinados medios, corroyendo por picado o por rendijas,los aceros inoxidables 316

    constituyen una excelente solución, siendo ideales para laconstrucción del generador de gas

    HIDROXI (AISI 316, 2012).

    3.1.2 Aislante

    Figura 9. Neopreno

    Fuente:http://www.comercioindustrial.net/productos.php?id=hesp&mt=hule)

  • 19

    En las celdas generadoras tiene la función de separar las placasy crear una cavidad entre las

    mismas para albergar a la solución, para el propósitoutilizaremos polímeros debido a sus

    favorables propiedades aislantes, tanto térmicas comoeléctricas; clasificándose de forma

    general en:

    Termoplásticos.

    Termoestables.

    Elastómeros.

    Entre estos se ha seleccionado un elastómero por su fácil manejoy predisposición para

    conservar su forma, ya que a su vez los polímeros termoplásticosreblandecen con el calor y los

    termoestables son muy frágiles y difíciles de manipular,características que no favorecen a las

    celdas generadoras. Dentro de los elastómeros y debido a suspropiedades ha escogido el

    policloroporpeno mejor conocido como neopreno.

    Según Rodríguez Manuel, las características más relevantes parael propósito son:

    Resistencia a la degradación por agentes ambientales.

    Buena resistencia al envejecimiento.

    Dificulta el crecimiento de hongos y bacterias.

    Tiene muy buena resistencia al ataque de solventes y agentesquímicos.

    Posee un coeficiente de transmisión de calor muy bajo, mejor queel de los aislantes

    tradicionales, permitiendo el uso de aislantes de menorespesor.

    Alta durabilidad (RODRÍGUEZ, 2007).

    Existen dos tipos de neopreno:

    Industrial. Se utiliza en la fabricación de neumáticos, juntas,o-rings, etc.

    Celular. Se utiliza en trajes de buceo y otras prendas devestir.

    Al utilizar como electrolito una base y no un ácido, no va atener realmente mayor problema con

    el deterioro del aislante, sin embargo se ha seleccionado elpolímero más resistente sin dejar de

    lado costos y disponibilidad (GUARDIA, 2009).

  • 20

    3.1.3 Pernos y tuercas

    Figura 10. Pernos y tuercas

    Fuente:http://es.123rf.com/photo_522924_ups-cerca-de-los-pernos-y-tuercas.html

    Para el propósito se utilizará pernos de acero 316, de 0,635cm(1/4plg) de diámetro por 12,7cm

    (5plg) de largo, que servirán para fijar y separar adecuadamentelas placas.

    3.1.4 Acrílico

    Figura 11. Acrílico

    Fuente:http://valeriaespinosa217.blogspot.com/2012_08_01_archive.html

  • 21

    Es polimetilmetacrilato o acrílico, es un polímero conocido porsus siglas PMMA, sus placas se

    obtienen mediante la polimerización del metacrilato de metilo.Compite en cuanto a

    aplicaciones con otros polímeros como el policarbonato (PC) o elpoliestireno (PS), pero el

    acrílico se destaca frente a otros en cuanto a resistencia a laintemperie, transparencia y

    resistencia a bases y ácidos, además de su bajo peso y fácilmanejo; se lo utilizará para

    conformar parte de la carcasa de las celdas generadoras, asícomo soporte de las mismas.

    3.1.5 Resinas acrílicas

    Figura 12. Resinas acrílicas

    Fuente:http://www.bostik.es/home-office-school-products-catalogue-sheet-28471-689_2-m-0-g-0.html

    Las resinas acrílicas son compuestos termoplásticos, derivadosde la polimerización de los

    ácidos acrílicos y metacrilato.

    Estas resinas son de fácil utilización, tiempo de endurecimientocorto y contracción

    despreciable. Son plásticos muy resistentes, en particular, laresina acrílica endurecida es

    termoplástica y resistente a los productos químicos.Prácticamente sirven como juntas y

    refuerzos a la carcasa de las celdas generadoras (VILHER,2012).

  • 22

    3.2 Reactivos

    3.2.1 Agua destilada y desmineralizada

    Figura 13. Agua destilada y desmineralizada

    Fuente:http://www.laboratoriosacorsa.com/agua_destilada.html

    El agua destilada es aquella que ha sido llevada al punto deebullición por medio de un

    alambique para luego recondensarla en una unidad enfriadora,devolviéndola al estado líquido.

    La destilación se usa para purificar el agua, los contaminantesdisueltos se quedan en el tanque

    donde el agua hierve mientras que el vapor de agua se elevahacia fuera, sin embargo este

    procedimiento puede no funcionar si los contaminantes sonvolátiles, de forma que también

    llegaran a hervir y recondensarse, en este caso utilizaremos unproceso de desmineralización

    entendiéndose como cualquier proceso usado para eliminar losminerales del agua, normalmente

    restringiéndose a procesos de intercambio iónico. De esta formalo ideal es utilizar agua

    destilada y desmineralizada para el generador de gasHIDROXI.

    22

    3.2 Reactivos

    3.2.1 Agua destilada y desmineralizada

    Figura 13. Agua destilada y desmineralizada

    Fuente:http://www.laboratoriosacorsa.com/agua_destilada.html

    El agua destilada es aquella que ha sido llevada al punto deebullición por medio de un

    alambique para luego recondensarla en una unidad enfriadora,devolviéndola al estado líquido.

    La destilación se usa para purificar el agua, los contaminantesdisueltos se quedan en el tanque

    donde el agua hierve mientras que el vapor de agua se elevahacia fuera, sin embargo este

    procedimiento puede no funcionar si los contaminantes sonvolátiles, de forma que también

    llegaran a hervir y recondensarse, en este caso utilizaremos unproceso de desmineralización

    entendiéndose como cualquier proceso usado para eliminar losminerales del agua, normalmente

    restringiéndose a procesos de intercambio iónico. De esta formalo ideal es utilizar agua

    destilada y desmineralizada para el generador de gasHIDROXI.

    22

    3.2 Reactivos

    3.2.1 Agua destilada y desmineralizada

    Figura 13. Agua destilada y desmineralizada

    Fuente:http://www.laboratoriosacorsa.com/agua_destilada.html

    El agua destilada es aquella que ha sido llevada al punto deebullición por medio de un

    alambique para luego recondensarla en una unidad enfriadora,devolviéndola al estado líquido.

    La destilación se usa para purificar el agua, los contaminantesdisueltos se quedan en el tanque

    donde el agua hierve mientras que el vapor de agua se elevahacia fuera, sin embargo este

    procedimiento puede no funcionar si los contaminantes sonvolátiles, de forma que también

    llegaran a hervir y recondensarse, en este caso utilizaremos unproceso de desmineralización

    entendiéndose como cualquier proceso usado para eliminar losminerales del agua, normalmente

    restringiéndose a procesos de intercambio iónico. De esta formalo ideal es utilizar agua

    destilada y desmineralizada para el generador de gasHIDROXI.

  • 23

    3.2.1.1 Hidrógeno

    Tabla 7. Propiedades del hidrógeno

    Símbolo : HNúmero atómico:1

    Densidad: 0,0899 kg/m³Masa atómica: 1,00794 u

    Punto de ebullición: -253,268 °CPunto de fusión: -259 °C

    Fuente: Autores

    El hidrógeno es un elemento químico, es un gas incoloro,inodoro, insípido, no metálico y

    altamente inflamable. Es el elemento químico más ligero, y estambién el elemento más

    abundante, constituyendo aproximadamente el 75% de la materiavisible del universo.

    Características:

    Puede ser utilizado como combustible.

    El hidrógeno es una fuente de energía con mucho futuro ya que nocontamina.

    Su obtención y producción tienen bajos costos.

    Produce más energía por unidad de masa que cualquier otrocombustible (120 MJ/Kg).

    El uso del hidrógeno como combustible para motores de combustióninterna ha sido

    estudiado desde principios de siglo IX.

    Sus reservas son prácticamente ilimitadas.

    El hidrógeno presenta excelentes propiedades comocombustible:

    Capacidad calorífica. La capacidad calorífica es la energíanecesaria para aumentar una unidad

    de temperatura de una determinada sustancia, la capacidadcalorífica específica del hidrógeno es

    de 14037 J/Kg*K, es decir 6 veces mayor que el de la gasolina a25oC y una atmosfera de

    presión (GÁMEZ, 2010).

    Poder calorífico superior (PCS). Es la cantidad total de calordesprendido en la combustión

    completa de 1 kg de combustible cuando el vapor de aguaoriginado en la combustión está

    condensado y se contabiliza. En el caso del hidrógeno es de141,86 kJ/g (GÁMEZ, 2010).

  • 24

    Poder calorífico inferior (PCI). Es el calor realmenteaprovechable de la reacción de

    combustión (el producido sin aprovecharla energía de lacondensación del agua y otros procesos

    de pequeña importancia). El PCI del hidrógeno es de 119,93 KJ/g(GÁMEZ, 2010). La cantidad

    de energía liberada durante la combustión del hidrógeno, escerca de 2,5 veces el calor

    producido en la combustión de los hidrocarburos más comunes(gasolina, diesel, metano,

    propano) (GÁMEZ, 2010).

    Octanaje. El número de octano describe las característicasantidetonantes de un combustible

    cuando se comprime en el cilindro de un motor de combustióninterna (GÁMEZ, 2010).

    Tabla 8. Octanaje de combustibles

    Fuente: Hidrógeno y sus aplicaciones energéticas

    3.2.1.2 Oxígeno. El oxígeno es un elemento químico. Esteelemento se encuentra en estado

    libre como componente del aire, del cual constituye un 21% envolumen. En total representa el

    49,5% en peso de la superficie terrestre, y por ello es elelemento más abundante (NOVOA,

    2003). El oxígeno del aire es necesario para la combustión y larespiración, por ello, por ser un

    gas esencial para la vida humana, debe estar disponible paratodos los individuos.

    Dentro de la combustión el oxígeno cumple la función decomburente, siendo indispensable

    para que esa se produzca, de hecho la combustión es una reacciónquímica de oxidación.

    3.2.2 Electrolito. La selección de un electrolito adecuado esimportante, este deberá

    mezclarse con agua hasta diluirse y formar una soluciónconductora, obteniendo un producto

    con las mínimas impurezas posibles y que permita un buen flujode corriente eléctrica, a la vez

    este no deberá originar nuevos componentes en las reacciones quese den en las celdas. La mala

    elección del electrolito podría generar subproductos quedeteriorarían las celdas generadoras

    de HIDROXI.

  • 25

    En la siguiente Tabla presentamos los principales electrolitos ysu aplicación:

    Tabla 9. Principales electrolitos

    Fuente: Hidrógeno y sus aplicaciones energéticas

    “En general, el hidróxido de potasio (KOH) es el mejorelectrolito para cualquier aplicación, ya

    que es el que soporta condiciones más variadas y no dejaresiduos” Razón por la cual ha sido

    seleccionado como electrolito para el generador dual-fuel(GÁMEZ, 2010).

    Hidróxido de potasio

    Tabla 10: Propiedades del hidróxido de potasio

    Fórmula: KOHDensidad: 2,04 g/cm³

    Masa molar: 34,0809 g/molDenominación de la IUPAC:Potassiumhydroxide

    Punto de ebullición: -1320°CPunto de fusión: 360 °C

    Soluble en: Agua

    Fuente: Autores

    Definición. También conocido como: hidróxido potásico, potasacáustica, potasa lejía, hidrato

    de potasio, E-525. Es un compuesto químico inorgánico de fórmulaKOH, se produce en los

    Estados Unidos mediante la electrólisis de la salmuera decloruro de potasio en celdas

    electrolíticas. Cuando la salmuera de cloruro de potasio esintroducida en la celda electrolítica,

    el proceso resulta en una solución de hidróxido de potasio yproductos conjuntos de cloro e

    hidrógeno.

    Usos frecuentes:

    Producción de carbonato de potasio.

    Producción de fosfatos de potasio.

    Producción de jabones.

  • 26

    Figura 14. Hidróxido de potasio

    Fuente: http://www.ve.all.biz/hidrxido-de-potasio-bgg1065288

    Efectos. Su ingestión e inhalación es muy peligrosa, puedecausar daños permanentes e incluso

    la muerte, además causa quemaduras de diversos grados en piel yojos, es necesario manipularlo

    con guantes, mascarilla y traje de protección, además depantalla facial para proteger el rostro y

    los ojos. No se debe comer, beber ni fumar durante lamanipulación del mismo. Las cuales

    detallamos en las “CARTAS INTERNACIONALES DE SEGURIDAD QUÍMICA”,incluidas

    en el Anexo B: Cartas de seguridad química (ICSC).

    Por lo cual el manejo de esta sustancia se lo hace bajo la normaINEN 2 266:2010 titulada

    “TRANSPORTE, ALMACENAMIENTO Y MANEJO DE MATERIALESPELIGROSOS.

    REQUISITOS” (INEN 2266, 2010).

    3.3 Construcción

    Asegurarse de tener todo los materiales y herramientasnecesarias.

    El proceso inicia cortando las planchas de acero inoxidable en 6placas de 6 x 12 cm y

    en 10 placas de 6 x 9 cm, como en la Figura 15:

  • 27

    Figura 15. Placas de acero A

    Fuente: Autores

    Las placas deben ser satinadas o rayadas, no deben utilizarseaceros pulidos o brillantes,

    en el caso de trabajar con un acero pulido proceder a lijar lasplacas de forma horizontal y

    vertical.

    Se bisela una esquina de las placas de acero de 6 x 12 cm en unángulo de 45º tomando

    desde el borde 3 cm, como en la Figura 16:

    Figura 16. Placas de acero B

    Fuente: Autores

  • 28

    Paralelamente, se prepara los empaques de neopreno, los mismosque tienen la forma de

    las placas de acero de 6 x 9 cm, con un borde de 0,5cm por lado,como en la Figura 17:

    Figura 17. Aislantes

    Fuentes: Autores

    En las placas de acero de 6 x 12 cm, se perforan orificios delmismo diámetro de los

    pernos (0,635cm), en la esquina superior opuesta al bisel, comoen la Figura 18. Con el

    objetivo de fijar las placas con los pernos para formar losánodos y cátodos del generador

    de HIDROXI.

    Figura 18. Placas de acero C

    Fuente: Autores

  • 29

    De igual forma se deben perforar tres orificios de un diámetrode 0,635cm (1/4plg) en el

    centro de todas las placas a distinta altura, como se muestra enla Figura 19, siento el

    inferior utilizado para nivelar el líquido entre las celdas, elcentral para fijar las placas por

    medio de un perno y el superior para desalojar el gas HHO.

    Figura 19. Placas de acero D

    Fuente: Autores

    Se procede a limpiar las placas con alcohol antes de suensamblaje, puesto que la grasa

    que se encuentra en nuestros dedos impregnada en las placaspuede convertirse en una

    capa aislante, en lo posterior al manipular las placas tomar lasdebidas precauciones

    utilizando guantes.

    Se procede al armado de las celdas con ayuda de los pernos, conla siguiente

    configuración: una placa de 6 x 12, dos placas de 6 x 9 y otraplaca de 6 x 12 con el bisel

    al lado opuesto, así hasta formar el conjunto de 15 celdas.Observe la figura 20:

  • 30

    Figura 20. Celdas generadoras

    Fuente: Autores

    Al mismo tiempo se debe intercalar y fijar entre placas losaislantes de neopreno y con

    ayuda de las tuercas dar la separación adecuada equivalente a 2mm, todo esto con el

    objetivo de aislar ánodo y cátodo, así como dar la separacióncorrecta entre placas por

    motivos de conductividad.

    Posterior al armado de las celdas se procede al ensamble de lacarcasa, para lo cual se

    necesita cortar 2 láminas (6 x 9 cm) de acrílico, los queconforman la parte frontal y

    posterior de la carcasa a la vez que sujetan los conectoresrápidos, proporcionando

    además mayor robustez a las celdas.

    A una de estas láminas se la deberá realizar dos orificios, parala entrada de solución y

    salida de gas HIDROXI por medio de los conectores rápidos,debiendo ir alineados con

    los orificios superior e inferior de las placas.

    Se arma la carcasa con las celdas en su interior y se la sellacon resina acrílica.

    Se procede a fijar los conectores rápidos en los orificiossobrantes.

  • 31

    Y posterior a esto se da un baño de resina acrílica a todo elconjunto para generar

    hermeticidad.

    Cortar los pernos a 2cm del borde de la carcasa.

    Y para terminar se da los acabados estéticos finales.

    3.4 Especificaciones técnicas

    3.4.1 Solución. Para la solución de las celdas generadoras se haseleccionado hidróxido de

    potasio como electrolito, sustancia que fundida o en disoluciónacuosa, fácilmente se disocia en

    iones, por lo cual es una perfecta conductora de laelectricidad, facilitando de esta forma el

    transporte de electrones desde ánodos a cátodos, permitiendo unproceso de electrólisis

    eficiente. Posee una alta solubilidad en agua, no afecta alacero inoxidable y el PVC presenta

    resistencia, haciendo de este el electrolito adecuado para elsistema dual-fuel.

    Concentración. La conductividad de la solución está determinadapor la concentración del

    electrolito y por el producto usado. “Por tanto, se recomiendadeterminar la cantidad

    necesaria de manera práctica para así observar la variación queexperimenta la intensidad de

    corriente que circula por nuestra celda en función de laconcentración de la disolución”

    (GÁMEZ, 2010).

    En base a lo antes citado se ha determinado que la cantidadnecesaria de electrolito es 250

    gramos por cada galón de agua teniendo una concentración al 6,8%en masa.

    3.4.2 Placas de acero. El espesor de las placas de aceroinoxidable ha sido seleccionado en

    base a resistencia y costo, luego de haber investigado se haencontrado que muchos fabricantes

    y desarrolladores de este tipo de sistema luego de innumerablespruebas y ensayos han

    determinado que el espesor ideal es de 1mm, placas de acero AISI316 con este espesor

    trabajan sin inconvenientes y por largo tiempo dentro de la cubaelectrolítica.

    3.4.3 Aislante. Además de separar las placas, también crea unacavidad interior para alojar

    la solución y mantener las celdas con un nivel adecuado delíquido. Cuando se trabaja con un

    espesor de 2 mm se obtiene un volumen de 120cm3, siendo unespacio adecuado para efectuar el

    proceso de electrólisis y desprender eficazmente de las placasel gas HIDROXI.

  • 32

    CAPÍTULO IV

    4. DESARROLLO DEL SISTEMA DUAL-FUEL

    4.1 Componentes y materiales

    Tabla 11. Materiales

    DEPÓSITO

    BURBUJEADOR

    TUBERÍAS

    Utilizaremos un recipiente cilíndrico construido a base de PVCel cualposee 4 orificios los cuales servirán para: . •Abastecimiento alsistema. • Entradade HIDROXI. • Salida deHIDROXI. •Abastecimiento de la solución a las celdas.

    Es un dispositivo de seguridad que tiene las siguientesfunciones:. • Válvula anti-reflujo. •Filtro. • Cortafuegos.Forma parte del depósito y se encuentra en el interior delmismo por locual no es visible.

    CORREAS PLÁSTICAS

    Se utilizaran para fijar los conductos y todo lo referente a lainstalacióneléctrica.

    Son tubos flexibles de polímero que serán utilizados en todo elsistemapara el transporte de los fluidos.

  • 33

    Tabla 12. (Continuación)

    Fuente: Autores

    Se requiere cable eléctrico gemelo preferentemente de doscolores.

    Se necesitara un relevador de 12 voltios de simple acción paraactivary desactivar el generador de HIDROXI.

    Se utiliza un fusible automotriz de 10 A por protección delsistema, encaso de un exceso de carga.

    Se utilizara un conector para el relevador de simple acción.

    Se colocaran en los extremos del cable eléctrico para lasconexionesnecesarias.

    Serán los que permitan conectar por medio de tuberías todosloselementos del sistema que requieran transporte de fluidos.

    FUSIBLE

    TERMINALES ELÉCTRICOS

    CONECTORES RÁPIDOS

    SOCKET DE RELEVADOR

    CABLE ELÉCTRICO

    RELEVADOR

  • 34

    4.2 Construcción

    4.2.1 Depósito

    Materiales:

    1 Tubo PVC de 10,16cm (4plg) de diámetro.

    2 Tapas de tubo PVC de 10,16cm (4plg) de diámetro.

    1 Neplo roscado con tuerca de 3.81 cm (1 ½plg) de diámetro.

    1 Tapa de neplo de 3,81 cm (1 ½plg) de diámetro.

    3 Conectores rápidos 0,635 cm (¼plg) de diámetro.

    Soldadura líquida.

    Pintura.

    Proceso:

    Se comienza cortando el tubo PVC con una altura de 20 cm.

    Realizar un orificio en el centro de la tapa superior paraconectar el neplo con tuerca de

    3,81 cm (1 ½plg) de diámetro.

    De forma simét

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Author: Kerri Lueilwitz

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