Trabajo de Graduacion -...
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UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA
“JOSÉ SIMEÓN CAÑAS”
CONSTRUCCIÓN Y MONITOREO DE UN ELECTROLIZADOR
PROTOTIPO PARA LA GENERACIÓN DE HIDRÓGENO
TRABAJO DE GRADUACIÓN PREPARADO PARA LA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
PARA OPTAR AL GRADO DE
INGENIERO MECÁNICO
POR:
CARLOS ALFREDO BARRIENTOS STRAETGER
CARLOS MAURICIO SOL SERRANO
OCTUBRE 2007
SAN SALVADOR, EL SALVADOR, C.A.
RECTOR
JOSÉ MARÍA TOJEIRA, S.J.
SECRETARIO GENERAL
RENÉ ALBERTO ZELAYA
DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
EMILIO JAVIER MORALES QUINTANILLA
COORDINADOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
MARIO WILFREDO CHÁVEZ MOLINA
DIRECTOR
LEONEL HERNÁNDEZ
LECTOR
HERBERT SCHNEIDER
AGRADECIMIENTOS Este proyecto no hubiera sido posible sin el invaluable apoyo de LaGeo S.A. de C.V.,
que a través de su personal: Ing. Guidos, Ing. Handal e Ing. López, nos brindo el soporte
necesario para llevar a cabo este tan necesario desarrollo para las tecnologías
energéticas alternativas. Así mismo, es imperante la necesidad de agradecer a nuestro
director del trabajo, el Ing. Leonel Hernández, quien fue un eslabón fundamental en el
resultado del la tarea emprendida.
Deseamos plasmar nuestro profundo agradecimiento a nuestros dedicados catedráticos,
quienes con su visión progresista plasmaron en nuestra mente el pensamiento jesuita,
que enseña la unión del conocimiento con la labor social que estamos llamados a
desempeñar como magnos líderes del porvenir salvadoreño.
Esta apasionante carrera no hubiera sido nada si no es por todos los que estuvieron
desde el principio, algunos con los que tenemos la dicha compartir la misma promoción,
porque al recordar estos cinco años serán picos de emoción y nostalgia por el resto de
nuestras vidas. Compañeros, quienes por gracia de nuestro creador, pudimos compartir
y disfrutar de risas, desvelos, preocupaciones y demás vivencias que permitieron
formarnos, como los pioneros mecánicos de la máquina del cambio hacia un mundo
nuevo de resurgimiento del espíritu humano.
Agradecemos a nuestras familias, que han sido la piedra angular de nuestro prominente
porvenir. Sin cuyo sacrificio hubiésemos carecido del coraje y valentía requeridos para
afrontar el reto que la más alta educación nos demandase. Dedicamos esta empresa
especialmente a los que por la vida misma no se encuentran en nuestro mismo plano
terrenal, pero cuya presencia en el plano espiritual nos ha acompañado durante toda la
marcha.
Finalmente deseamos reiterar nuestro profundo agradecimiento a Dios, el creador, por
habernos permitido nacer en nuestro prometedor El Salvador, con nuestras respectivas
familias, en nuestras privilegiadas circunstancias; todo lo que nos permite pertenecer
ahora a la élite de Ingenieros forjados por y para salvadoreños.
Santa Tecla, 23 de agosto de 2007
Departamento de Energías Renovables Facultad de Ingeniería Universidad José Simeón Cañas, UCA Antiguo Cuscatlán La Libertad.
Estimados Señores:
En respuesta a solicitud enviada a través de correo electrónico con fecha 20 de agosto
de 2007, deseamos expresar nuestras felicitaciones a los señores Carlos Barrientos y
Carlos Sol por el logro académico obtenido mediante la finalización de su trabajo de
graduación para optar al título de Ingeniero Mecánico, de igual manera agradecemos a
la Universidad José Simeón Cañas, por brindarnos la oportunidad de asesorar a través
de nuestro personal técnico en los temas de investigación que esa Universidad está
realizando.
En anexo enviamos para los efectos que ustedes lo solicitan, nuestra visión y vocación
empresarial de investigación y promoción de energías con base a recursos renovables y
un reconocimiento sobre el Trabajo de Investigación de Hidrógeno elaborado por esa
Universidad.
Atentamente,
Ing. José Antonio Rodríguez
Gerente General de LaGeo S.A. de C.V.
i
RESUMEN EJECUTIVO
El presente trabajo trata sobre el diseño de un prototipo de generador de hidrógeno que
utilice la electrólisis para disociar las moléculas de agua. El equipo deberá permitir el
estudio de cada una de las variaciones de los componentes involucrados en el sistema de
generación; buscando medir su influencia en la producción cuantitativa y cualitativa del
gas, para optimizar su desempeño.
El objetivo general de este trabajo tiene el fin de presentar un diseño de electrolizador que
permita la obtención empírica de datos confiables, obtenidos a partir de la experimentación
y el análisis de los mismos, buscando obtener una configuración óptima para la producción
de hidrógeno máxima y de mayor eficiencia energética.
A pesar que el fin del trabajo es la optimización del prototipo experimental de generación,
los datos obtenidos deberán poder ser posteriormente utilizados para extrapolar el diseño
hacia un sistema capaz de alcanzar niveles de producción industriales.
Más específicamente el fin del trabajo es dar a conocer las aplicaciones del hidrógeno
como una alternativa renovable de energía, mediante una investigación sobre su
producción, almacenaje, transporte y aprovechamiento. Para este fin se realizará una
recopilación histórica del desarrollo de las tecnologías aplicadas en este campo de las
energías renovables; también se identificarán las ventajas de la utilización del hidrógeno
como fuente de energía y las preeminencias de su aplicación como almacén energético,
como una solución viable para la crisis actual de los hidrocarburos y cambio climático.
Se establecerán los componentes necesarios para la fabricación de un electrolizador
adecuado a las condiciones locales y a la disponibilidad de materias primas en el mercado
nacional. Se pretende definir el potencial con que se cuenta en El Salvador para la
producción de esta fuente energética, bajo las condiciones tecnológicas actuales.
ii
Diseño del prototipo de electrolizador, enfatizando en la facilidad de experimentación y
medición de datos. Para ello nos basaremos en los avances actuales en materia de
generación de hidrógeno para la disociación de agua, alcanzables con la tecnología
aplicable localmente. Se elaborarán planos de construcción del equipo, para ser utilizados
en las bases de licitación de su fabricación.
Se desarrollará un manual de procedimientos para el uso del prototipo, así como también
de las pruebas estandarizadas que se podrán realizar en él; destacando aspectos clave del
diseño y detalle de los parámetros a ser medidos en ellas. Con estas guías se pretende, por
un lado, dejar procedimientos establecidos para la posterior utilización del equipo y,
también, validar los datos obtenidos de la experimentación a realizarse.
Posteriormente se realizará un análisis de los datos experimentales, aplicándoles
herramientas estadísticas que validen su coherencia; luego se hará la presentación de
resultados obtenidos.
En los capítulos primer y segundo se pretende dar una introducción a las principales
características del elemento Hidrógeno, y su potencial dentro del aprovechamiento de
energías renovables, tratando con las generalidades de sus propiedades, obtención y
almacenamiento. En esta sección se ahonda en los procesos de electrólisis y los
componentes de este tipo de sistemas, así como el desarrollo con el que se cuenta
actualmente en este tipo de tecnologías a nivel mundial. El método con el que se desarrolla
este apartado consiste en una investigación de corte bibliográfico y medios electrónicos,
para la recopilación de información.
En el siguiente capítulo se desarrolla una breve investigación y posterior prueba de
materiales, dado que se pretende lograr un diseño realizable localmente, que se acoja a las
características tecnológicas actuales del país, se debe contar con la información
concerniente a los materiales disponibles en el marcado nacional para la construcción del
prototipo, la experimentación y posterior realización del sistema de mayor escala. El
proceso investigativo consiste en un estudio de campo orientado a determinar la
iii
disponibilidad actual y potencial de materias primas y de los elementos que conforman un
sistema de generación de hidrógeno. También se entabla una amplia consulta con
constructores locales y miembros del gremio manufacturero para consolidar la validez de
las opciones de materiales encontrados.
Posteriormente se efectuaron los cálculos necesarios para el dimensionamiento del equipo
de electrólisis, así como la realización de los planos de construcción y modelo 3D.
Basado en la investigación previa, se realizaron los cálculos de balance de masa y energía,
para el posterior dimensionamiento de piezas. El diseño preliminar estará sujeto a una
revisión previa junto a la entidad consultora avalada por la empresa patrocinadora
involucrada. Habiendo sido aprobado el diseño conceptual, se procederá a la elaboración
del diseño definitivo junto a sus planos de construcción y ensamble.
En subsecuente se representa el preámbulo a la realización de las prácticas de laboratorio;
aquí se contemplarán el modo de operación del prototipo, el establecimiento de los
parámetros de desempeño a ser medidos y la estandarización de los procedimientos de
experimentación y recopilación de datos. Habiéndose determinado el diseño definitivo del
equipo se procederá a estandarizar los parámetros a ser medidos en cada prueba realizada,
también se dictaminarán los aspectos de operación del equipo y la secuencia de cada
experimento.
Como corolario de las experiencias adquiridas en el transcurso del proyecto, de manera que
éste sirva como base empírica para venideros desarrollos en este rubro; ya que se deja, por
un lado, determinada la disponibilidad local de materias primas adecuadas para desarrollar
equipos de esta índole. Por otro lado, se contempla la capacidad técnica disponible en el
país para la materialización satisfactoria de este tipo de equipos. Así mismo se establece
este proyecto como una guía de la estructuración secuencial de lo que conlleva el
desarrollo de este tipo de proyectos orientados hacia el crecimiento de los
aprovechamientos energéticos locales con empresas interesadas en promover un desarrollo
investigativo y tecnológico.
iv
Asimismo, en la actualidad el prototipo se encuentra en proceso de construcción por un
contratista escogido a través de un proceso de licitación de LaGEO, a la fecha se tiene un
avance del 70 % en la construcción total, con materiales y mano de obra 100%
salvadoreña, a pesar de haberse logrado esto las limitantes técnicas y de disponibilidad han
sido una de las mayores barreras en la pronta construcción del prototipo diseñado. Aunque
esta iniciativa ha sentado un precedente en los procesos y procedimientos de
materialización de tecnologías innovadoras a nivel local, teniendo una respuesta positiva
del rubro manufacturero en cuanto su tecnificación.
ÍNDICE
Resumen Ejecutivo..................................................................................................................i
Índice de Figuras..................................................................................................................vii
Índice de Tablas....................................................................................................................ix
Unidades de Medida...............................................................................................................x
Simbología............................................................................................................................xi
Prólogo.................................................................................................................................xii
CAPÍTULO 1. Propiedades del Hidrógeno............................................................................1
1.1. Propiedades energéticas del Hidrógeno....................................................................3
1.2. Ventajas ambientales del Hidrógeno.........................................................................6
1.3. Principales métodos de generación de hidrógeno en la actualidad...........................6
1.4. Usos del Hidrógeno...................................................................................................8
1.5. Obtención industrial del Hidrógeno..........................................................................9
CAPÍTULO 2. Producción de Hidrógeno............................................................................11
2.1. Producción a partir de combustibles fósiles............................................................12
2.1.1. Reformado con vapor de agua de gas natural...............................................13
2.1.2. Oxidación parcial de hidrocarburos pesados................................................13
2.1.3. Oxidación parcial de carbón.........................................................................14
2.1.4. Producción de Hidrógeno usando gas natural
o fuel oil y electricidad.................................................................................14
2.2. Producción a partir de biomasa...............................................................................15
2.2.1. Gasificación de biomasa...............................................................................15
2.2.2. Fermentación de biomasa.............................................................................15
2.2.3. Producción de Hidrógeno biológico.............................................................16
2.3. Producción a partir de electrólisis...........................................................................16
2.4. Manejo, Almacenaje y Transporte..........................................................................19
2.4.1. Condicionamiento de Hidrógeno.................................................................19
2.4.2. Compresión de Hidrógeno...........................................................................20
2.4.3. Almacenaje de Hidrógeno............................................................................21
2.4.4. Almacenaje por absorción............................................................................22
CAPÍTULO 3. Materiales para la construcción...................................................................23
3.1. Características por componente..............................................................................23
3.1.1. Electrodos....................................................................................................23
3.1.2. Tanque y Colectores de gases......................................................................23
3.1.3. Conectores para electrodos...........................................................................23
CAPÍTULO 4. Diseño del prototipo....................................................................................31
4.1. Cálculo de producción de Hidrógeno......................................................................31
4.2. Diseño Preliminar....................................................................................................33
4.3. Diseño Definitivo....................................................................................................39
CAPÍTULO 5. Manual de Usuario.......................................................................................49
5.1. Manual de ensamble, instalación y manejo.............................................................49
5.2. Manual de Laboratorio............................................................................................51
CAPÍTULO 6. Conclusión...................................................................................................55
Glosario................................................................................................................................57
Referencias...........................................................................................................................59
Bibliografía...........................................................................................................................60
Anexo A: PLANOS DE CONSTRUCCIÓN
Anexo B: MANUAL DE USUARIO
Anexo C: MISIÓN Y VISIÓN DE LaGeo
vii
ÍNDICE FIGURAS
Figura 1.1: Ilustración del proceso de reformado con vapor de hidrocarburos......................6
Figura 1.2: Esquema funcional de célula de combustible......................................................8
Figura 2.1: Ilustración del sistema de electrólisis................................................................18
Figura 3.1: Muestra de Policarbonato en KOH....................................................................25
Figura 3.2: Muestra de Acrílico en KOH.............................................................................25
Figura 3.3: Muestra de Nylon en KOH................................................................................26
Figura 3.4: Muestra de Teflón en KOH...............................................................................26
Figura 3.5: Muestra de Acero Inoxidable en NaOH............................................................27
Figura 3.6: Muestra de Acero Inoxidable pulido en NaOH.................................................28
Figura 3.7: Muestra de Cobre recubierto de Níquel en NaOH.............................................28
Figura 3.8: Muestra de Latón recubierto de Níquel en NaOH.............................................29
Figura 3.9: Muestra ilustración de recubrimiento de níquel en el alma de bronce..............30
Figura 4.1: Diseño preliminar..............................................................................................33
Figura 4.2: Electrodo con su conexión eléctrica..................................................................33
Figura 4.3: Ilustración del conjunto marco y membrana......................................................34
Figura 4.4: Guía de membranas...........................................................................................35
Figura 4.5: Dosificador para la variación de concentración.................................................35
Figura 4.6: Reservorio de agua destilada para reposición....................................................36
Figura 4.7: Conjunto de colectores de gases........................................................................37
Figura 4.8: Colector de gases separado en sus componentes...............................................37
Figura 4.9: Detalle de conexión eléctrica de los electrodos.................................................38
Figura 4.10: Diseño definitivo (vista isométrica).................................................................39
Figura 4.11: Tapadera del tanque.........................................................................................39
Figura 4.12: Elemento de fijación del conjunto electrodo-conector-colector......................40
Figura 4.13: Anclaje de soportes..........................................................................................40
Figura 4.14: Disposición de las guías de membranas en el tanque......................................41
Figura 4.15: Detalle de los anclajes de los soportes y las guías de membranas,
colocadas en posición......................................................................................41
Figura 4.16: Reservorio de agua destilada para reposición..................................................42
viii
Figura 4.17: Agujeros para la recolección de gases.............................................................42
Figura 4.18: Campana recolectora de gases.........................................................................43
Figura 4.19: Detalle de conectores de electrodos.................................................................43
Figura 4.20: Electrodo tipo cilindro hueco...........................................................................44
Figura 4.21: Electrodo tipo placa plana con bordes suaves.................................................45
Figura 4.22: Electrodo tipo píldora......................................................................................45
Figura 4.23: Electrodo tipo cilindro hueco...........................................................................46
Figura 4.24: Detalle del tanque principal y su refuerzo estructural.....................................46
Figura 4.25: Detalle de las salidas de gases para su recolección.........................................47
Figura 4.26: Detalle de tomas de agua de suministro...........................................................47
Figura 4.27: Detalle del apoyo de la tapadera del tanque....................................................48
Figura 5.1: Muestra la disposición de los conectores...........................................................50
Figura 5.2: Muestra la conexión entre el electrodo y el conector........................................50
Figura 5.3: Ensamble del sujetador del conjunto y su posicionamiento en el tanque..........51
Figura 5.4: Componentes con membrana separadora en su lugar........................................51
Figura 5.5: Hoja de laboratorio consta de descripción y parámetros a analizarse..............53
Figura 5.6: Muestra detalle de análisis a aplicarse...............................................................54
ix
ÍNDICE TABLAS
Tabla 1.1: Características de combustión del hidrógeno.......................................................3
Tabla 1.2: Cuadro comparativo de diversos portadores de energía.......................................3
Tabla 1.3: Características del hidrógeno................................................................................9
Tabla 2.1: Fuente “Plan para la Implementación de la economía del Hidrógeno................12
Tabla 4.1: Valores usados para el cálculo de la producción de hidrógeno..........................31
Tabla 4.2: Resultados para el cálculo de la producción de hidrógeno.................................32
Tabla 4.3: Verificación de los resultados obtenidos anteriormente.....................................32
x
UNIDADES DE MEDIDA
Grado Celsius °C Kilogramo kg Mililitro ml
Amperio A kilo Joule KJ Milímetro mm
Bar bar Kilo Newton kN Mol mol
Coulomb C Kilo pascal kPa Mega Pascal MPa
Centímetro cm Kilo Watt kW Número de Avogadro n
Carga elemental e‐ Kilo Watt
horakWh Newton N
Faraday F Litro l Metros cúbicos normales
Nm3
Gramo g Libra lb Pascal Pa
Pulgada in Metro m Pie pie
Joule J Metro cúbico
m3 Segundo s
Kelvin K Mega Joule MJ Voltio V
xi
SIMBOLOGÍA
H Hidrógeno Pb Plomo
NOx Oxido Nitroso
NASA National Aerospace
Agency
PVC Poly Vinyl Carbonate
CO2 Dióxido de Carbono
SMR Steam Methane Reformation
CO Monóxido de Carbono
CH4 Metano
MEA Monoetilamina
MDEA Metildietilamina
MSDS Material Safety Data
Sheet
KOH Hidróxido de Potasio
NaOH Hidróxido de Sodio
FEM Fuente Electro Motriz
xii
PRÓLOGO
Actualmente el mundo está viviendo una época de su historia en la cual la humanidad debe
tomar un cambio. Cambio mediante el cual se detenga el deterioro al ambiente y el
consumo desmesurado de los recursos que nos provee la naturaleza para poder sobrellevar
nuestro desarrollo como especie, uno de los principales motores de la civilización es la
generación, transporte y uso de la energía; este punto es tan importante que a lo largo de la
historia de la humanidad este aspecto ha sido el que ha diferenciado épocas. En nuestros
días la energía está primordialmente marcada por el petróleo, por lo que se suele decir que
actualmente vivimos una economía global del petróleo; en tiempos anteriores se hablaba de
la economía del carbón. El problema que se vive en la actualidad con el uso del petróleo y
otros combustibles fósiles es la gran cantidad de efectos nocivos que este provoca en el
medio ambiente, tales como el aumento del efecto invernadero, la lluvia ácida y deterioros
varios en la salud de los seres humanos, tales como el incremento en casos de cáncer de
pulmón, debido a la gran cantidad de residuos que quedan después del uso de este como
combustible. La solución a esta problemática es el uso de combustibles alternativos que
produzcan menores daños al medio ambiente y a la salud de los seres humanos, una de las
opciones más viables en este sentido, es el uso del hidrógeno como uno de los principales
elementos clave en la implantación de la economía de los combustibles alternativos y
renovables.
Puesto que el mundo está dominado por la “economía del petróleo”, para poder llegar a
instaurar un cambio en este aspecto tiene que haber un alto desarrollo en las tecnologías
asociadas a las energías renovables, por lo que la experimentación orientada hacia el
progreso de estas es básico para lograr dicho fin. El enfoque de este proyecto es el primer
paso hacia el legítimo desarrollo de tecnologías, a nivel local, de aprovechamientos
energéticos mediante el uso de Hidrógeno, tanto sus aplicaciones directas como
combustible, así como en su utilización en celdas de combustible para generar electricidad.
xiii
Ya que está es la primera etapa de desarrollo, y las empresas que han desarrollado la
generación de Hidrógeno a nivel industrial son muy herméticas respecto a la información
técnica de sus equipos, es necesario el desarrollo de un prototipo de prueba, mediante el
cual se pueda determinar la exacta interacción entre las variables asociadas en la
producción del Hidrógeno; este diseño debe poder adecuarse a las condiciones de trabajo
de laboratorio y, más que todo, debe estar diseñado acorde a la disponibilidad de materiales
a nivel local y ser adecuado a la capacidad técnica que se cuenta actualmente en el país;
porque, nuevamente, la finalidad del proyecto es poder llegar a tener un desarrollo
tecnológico que ayude al progreso local. El diseño definitivo del prototipo estará
respaldado por una investigación de campo y consulta con personas asociadas a los medios
de distribución de materiales y la construcción de equipos en el país.
El prototipo tendrá una guía de pruebas en la que se detallarán los procedimientos de
experimentación, así como el arreglo de ensamble que el prototipo tendrá para realizarlas.
Así también se contará con una guía de procesamiento de resultados, la cual servirá de base
para poder llevar a cabo los análisis de los mismos, y así poder encontrar la manera de
optimizar el proceso de electrólisis bajo las condiciones de trabajo locales.
1
CAPÍTULO 1
1. PROPIEDADES DEL HIDRÓGENO
El hidrógeno, primer elemento de la tabla periódica. En condiciones normales es un gas
incoloro, inodoro e insípido, en estado gaseoso es 14.4 veces menos denso que el aire
compuesto de moléculas diatómicas, H2. El átomo de hidrógeno, símbolo H, consta de un
núcleo de unidad de carga positiva y un solo electrón. Tiene número atómico 1 y peso
atómico de 1.00797. Es el elemento más abundante, constituyendo el 75% de la masa y el
90% de los átomos del universo. Se encuentra en abundancia en las estrellas y en los
planetas gigantes gaseosos, sin embargo, en la atmósfera terrestre se encuentra tan sólo una
fracción de 1 parte por millón en volumen. La mayor parte del hidrógeno de la Tierra se
encuentra combinado con oxígeno, en forma de agua. Casi todos los compuestos derivados
de los organismos vivos contienen H. Las grasas, almidones, azúcares y proteínas contienen
hidrógeno. El petróleo y el gas natural también contienen mezclas de hidrocarburos
(compuestos de hidrógeno y carbono). Existen 3 isótopos del hidrógeno: el protio, de masa
1, que se encuentra en más del 99.98% del elemento natural; el deuterio, de masa 2, que se
encuentra en la naturaleza aproximadamente en un 0.02%, y el tritio, de masa 3, que
aparece en pequeñas cantidades en la naturaleza, pero que puede producirse artificialmente
por medio de varias reacciones nucleares.
El empleo más importante del hidrógeno es en la síntesis del amoníaco. La utilización del
hidrógeno está aumentando con rapidez en las operaciones de refinación del petróleo, como
el rompimiento por hidrógeno (hydrocracking), y en el tratamiento con hidrógeno para
eliminar azufre. Se consumen grandes cantidades de hidrógeno en la hidrogenación
catalítica de aceites vegetales líquidos insaturados para obtener grasas sólidas. La
hidrogenación se utiliza en la manufactura de productos químicos orgánicos. Grandes
cantidades de hidrógeno se emplean como combustible de cohetes, en combinación con
oxígeno o flúor.
2
A temperaturas ordinarias el hidrógeno es una sustancia poco reactiva a menos que haya
sido activado de alguna manera; por ejemplo, por un catalizador adecuado. A temperaturas
elevadas es muy reactivo. Aunque por lo general es biatómico, el hidrógeno molecular
(H2) se disocia a temperaturas elevadas en átomos libres. El hidrógeno atómico es un
agente reductor poderoso, aun a la temperatura ambiente. Reacciona con los óxidos y los
cloruros de muchos metales, entre ellos la plata, el cobre, el plomo, el bismuto y el
mercurio, para producir los metales libres.
1.1 Propiedades energéticas del Hidrógeno
El hidrógeno es un transportador de energía, al igual que la electricidad, un transportador de
energía básicamente es una substancia o sistema que lleva energía utilizable de un lugar a
otro. La electricidad es el trasportador de energía más común actualmente, lleva la energía
de fuentes de energía como uranio o combustibles fósiles, desde las generadoras de energía
hasta nuestros hogares y negocios. El hidrógeno es producido a partir de otra sustancia
como puede ser biomasa o ciertas reacciones químicas; la principal ventaja que tiene el
hidrógeno sobre la electricidad en la capacidad de transportar energía es que el hidrógeno
puede ser almacenado en grades cantidades, para ser utilizado posteriormente ya que éste es
capaz de almacenar la energía con alta eficiencia hasta el momento en que será utilizada.
El hidrógeno se quema a concentraciones de aire entre el 4 y 75% en volumen, la
temperatura de combustión más alta del hidrógeno es de 2318 °C a una concentración de
aire de 29% en volumen. El nivel de energía mínimo requerido para dar ignición a una
mezcla estequiométrica hidrógeno/oxígeno es de 0.02 ; inclusive la energía descargada
por el arco de una descarga eléctrica estática es capaz de generar de manera sobrada la
ignición del hidrógeno, el hecho que el hidrógeno no requiera estar en ambientes de alta
concentración es conveniente en el sentido que no se requiere de mucho para obtener
cantidades considerables de energía, pero por otro lado si no se cuenta con las medidas de
seguridad adecuadas se puede generar una combustión instantánea que derive en un
desastre.
3
A continuación se presenta una tabla, que contiene las características más importantes de
combustión del hidrógeno.
H2
Propiedad Valor Unidades
Poder Calorífico inferior: 119 972 kJ/kg
33.33 kWh/kg 10.783 MJ/Nm3 2.995 kWh/Nm3
Poder calorífico superior: 141 890 kJ/kg
39.41 kWh/kg 12.745 MJ/Nm3 3.509 kWh/m3 Índice Wobbe inferior: 40.898 MJ/m3 11.361 kWh/m3 Índice Wobbe superior: 48.34 MJ/m3 13.428 kWh/m3 Densidad 0.08988 kg/m3 Constante de gas 4124 J/kg*K
Temperatura de ignición en aire 530 °C
Limite de ignición en aire 4.1-72.5 vol-%
Velocidad máxima de llama 346 cm/s
Tabla 1.1, Características de combustión del hidrógeno [ WIKIPEDIA,
http://es.wikipedia.org/wiki/Hidrógeno]
Cuadro comparativo de densidades de energía por unidad de masa y de volumen para
distintos transportadores de energía.
Transportador de energía
Forma de almacenamiento
Densidad de energía por unidad de masa
Densidad de energía por unidad de
volumen
[kWh/kg] [kWh/l]
4
Hidrógeno
Gas (20 MPa) 33.3 0.53
Gas (24,8 MPa) 33.3 0.64
Gas (30 MPa) 33.3 0.75
Líquido (-253°C) 33.3 2.36
Hidruro metálico 0.58 3.18
Gas natural
Gas (20 MPa) 13.9 2.58
Gas (24,8 MPa) 13.9 3.01
Gas (30 MPa) 13.9 3.38
Líquido (-162°C) 13.9 5.8
Propano Líquido 12.9 7.5
Metanol Líquido 5.6 4.42
Gasolina Líquido 12.7 8.76
Diesel Líquido 11.6 9.7
Electricidad Batería de Pb (química) 0.03 0.09
Tabla 1.2, cuadro comparativo de diversos portadores de energía. [Hydrogen in the Energy Sector, capítulo 3]
5
1.2 Ventajas ambientales del Hidrógeno
El hidrogeno al ser utilizado apropiadamente en motores de combustión o en turbinas de
gas, produce emisiones dañinas mínimas, las únicas emisiones de hidrocarburos o de
monóxido de carbono que se pueden encontrar son causadas como resultado del quemado
de aceite que ingresa a la cámara de combustión. La cantidad de emisiones de NOX son
mínimas al utilizar hidrogeno debido a la baja temperatura de combustión que es alcanzada
en el proceso, asimismo las emisiones de sulfuros son completamente eliminadas, el uso del
hidrógeno en celdas de propulsión de baja temperatura elimina definitivamente la presencia
de emisiones contaminantes, el único sub-producto generado en la producción de
electricidad a partir de hidrógeno y oxigeno es agua desmineralizada. El uso de celdas de
hidrogeno a altas temperaturas producen hasta 100 veces menos contaminación que otras
formas de generación convencionales; aunque si el hidrógeno es generado con la ayuda de
metanol, puede producir ciertas emisiones de dióxido de carbono. En los procesos de
generación de Hidrogeno se debe tomar en cuenta que este es un transportador de energía
secundario por lo que hay que tomar en cuenta el transportador de energía primario que se
ocupe (de qué manera se genera el Hidrogeno).
1.3 Principales métodos de generación de Hidrógeno ocupados en la actualidad
Las principales formas en que se genera el hidrógeno actualmente utilizan dos métodos; el
primero es la reformación de vapor y el segundo es la electrolización de agua.
El primero de ellos, la reformación de vapor u oxidación catalítica, es un método en el cual
se produce hidrógeno a partir de hidrocarburos. Es el método usado por excelencia en la
escala industrial de producción de Hidrógeno. El principal paso en este proceso es la
reacción del vapor con un hidrocarburo en un catalizador a temperaturas entre los 7500-
8000C, con el fin de formar hidrógeno y óxidos de carbono. A continuación se muestra un
diagrama del proceso industrial de reformado con vapor de hidrocarburos.
6
Figura 1.1: Ilustración del proceso de reformado con vapor de hidrocarburos [Johnson Matthey Catalysts,
http://www.jmcatalysts.com/pct/marketshome.asp?marketid=15&id=287]
Las principales reacciones que se llevan a cabo en la reformación de vapor son las
siguientes:
CH4 + H2O «=» CO + 3 H2 (Ec.1.1)
CXHY + H2O «=» x CO + (x + 0.5y) H2 (Ec.1.2)
CO + H2O «=» CO2 + H2 (Ec.1.3)
Estas reacciones se llevan a cabo con ayuda de catalizadores de níquel, que son una serie de
tubos que están dentro de un horno de llama; el exceso de vapor es utilizado para producir
la reacción de reformación y evitar que se deposite carbono en el catalizador.
El método de la electrólisis del agua es un proceso que consiste en la disociación del agua
en Hidrógeno y Oxígeno, este proceso no produce ninguna emisión contaminante. La
electrólisis básicamente es la conversión de energía química en eléctrica o viceversa; es una
reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica ha sido la
encargada de aportar la energía necesaria.
El proceso electrolítico consiste en lo siguiente:
• Se funde o se disuelve el electrolito en un determinado disolvente, con el fin de que
dicha sustancia se separe en iones (ionización).
7
• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados
a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo
conectado al polo negativo se conoce como cátodo, y el conectado al positivo como
ánodo.
• Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones positivos, o
cationes, son atraídos al cátodo, mientras que los iones negativos, o aniones, se
desplazan hacia el ánodo.
• La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los
electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
• En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones,
produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al
ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).
El electrolito es cualquier sustancia que produce iones en solución. Las sales son iónicas
aún en estado sólido, pero cuando se disuelven o se funden, los iones se separan y
adquieren libertad de movimiento. La conducción electrolítica se debe a la movilidad iónica
en estado líquido. Por lo que los electrolitos que suelen utilizarse están en estado liquido.
1.4 Usos del Hidrógeno
Una de las principales aplicaciones del Hidrogeno como fuente de energía es en las células
de combustible, estos son dispositivos electroquímicos que prácticamente funcionan como
baterías, esta tecnología ha sido utilizada por la NASA en gran medida por varios años;
estas generan electricidad de una manera muy eficiente pero con el inconveniente que
representan un alto costo de producción; dependiendo del tamaño que tengan pueden
utilizarse para mover carros eléctricos, hasta inclusive proveer de energía a poblaciones
enteras que se encuentran distantes de la red de distribución eléctrica. Otra ventaja con la
que cuentan las células de combustible es que los electrodos son catalíticos por lo que son
relativamente estables, contrario a las baterías que reaccionan según su nivel de carga,
además como ventaja ambiental el único sub-producto que producen es agua 100% pura.
8
Una celda de combustible consiste en dos electrodos separados por un electrólito. Pasa
Oxígeno sobre un electrodo e hidrógeno sobre el otro. Cuando el hidrógeno es ionizado
pierde un electrón y al ocurrir esto ambos (hidrógeno y electrón) toman diferentes caminos
hacia el segundo electrodo. El hidrógeno migra hacia el otro electrodo a través del
electrólito mientras que el electrón lo hace a través de un material conductor. Este proceso
producirá agua, corriente eléctrica y calor útil. Para generar cantidades utilizables de
corriente las celdas de combustibles son "amontonadas" en un emparedado de varias capas.
Las celdas de combustible son una familia de tecnologías que usan diferentes electrólitos y
que operan a diferentes temperaturas. Cada miembro de esa familia tiende a ser más
apropiada para ciertas aplicaciones. Por ejemplo, las celdas de combustible de membrana
eléctrica polimérica han demostrado ser apropiadas para su aplicación en autos, mientras
que las celdas de combustible de carbonatos fundidos parecen ser más apropiadas para uso
con turbinas a gas.
Figura 1.2: Esquema funcional de célula de combustible. [CIENCIORAMA, http://132.248.66.44:8080/cienciorama/index.jsp?pagina=planeta&action=vrArticulo&aid=191]
1.5 Obtención industrial del Hidrógeno
En la actualidad, se emplean dos métodos:
9
1. La conversión de metano (gas natural) que, hoy en día, suministra el tonelaje más
importante, o sea, alrededor del 70%;
2. La extracción de gases de coque;
Los gases de coque son un subproducto de la fabricación del coque metalúrgico. Su
composición es de alrededor del 50% de H2, 25% de CH4; 10% de CO; 7% de N2, con un
poco de etano, etileno, CO2 y H2S, etc.
Después de la eliminación de las impurezas empleando métodos químicos, con la ayuda de
absorbentes apropiados o físicamente por licuefacción parcial, se utiliza la mezcla de
H2―N2, después del ajuste de las proporciones, para la síntesis del amoníaco. Asimismo es
posible quemar ese gas a fin de recuperar energía.
El hidrógeno se puede almacenar en estado líquido o en estado gaseoso comprimido entre
150 o 200 bar, en cilindros de acero. En algunos casos, es posible transportarlo a través de
gaseoductos.
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL HIDRÓGENO
Punto de ebullición: - 252,8 °C
Muy poco miscible en agua
Temperatura de auto ignición 580 °C
Punto de congelación: - 259,2 °C
Punto de fusión es de 13.8 K.
Tiene gran rapidez de transición de las moléculas a la fase gaseosa de ahí la ausencia casi total del hidrógeno en la atmósfera terrestre.
Gran facilidad de difusión y efusión.
10
Buena conductividad calorífica.
Estado de gas casi perfecto, lo que origina bajas temperaturas de licuefacción y fusión.
Es la molécula más pequeña que se conoce.
Su densidad a condiciones estándar es: 0.084 Kg/m3.
Tabla 1.3, Características del hidrógeno. [Lenntech http://www.lenntech.com/espanol/tabla-peiodica/H.htm]
11
CAPÍTULO 2
2. PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO
Antes que el hidrógeno esté disponible para cualquier propósito energético, debido a que se
encuentra en la naturaleza sólo como parte de compuestos, debe de ser producido utilizando
una fuente de energía externa. Es en este caso que uno puede diferenciar entre dos tipos de
producción, una usando un portador primario de energía y el otro usando un portador
secundario.
La producción a partir de un portador primario de energía significa que se extrae el
hidrógeno de diversos combustibles fósiles, mediante el reformado de gas natural con vapor
de agua, o bien la oxidación parcial de Fuel Oil pesado o Diesel y carbón; además existen
otros procesos aún en etapa de investigación y desarrollo.
El proceso principal, entre los que están siendo desarrollados, es el de gasificación de
biomasa, pero también vale la pena mencionar la producción directa de hidrógeno a partir
de algas expuestas a radiación solar. Sin embargo, la gasificación de biomasa se encuentra
en un nivel de desarrollo tal, que expertos estiman que en pocos años será suficientemente
competitivo para introducirse masivamente al mercado. Las ideas y principios de dicho
proceso pueden ser aplicados a la disposición o reciclaje de basura orgánica. Es por ello de
esperarse que estos procesos se desarrollen completamente a mediano plazo.
Hasta ahora, la electricidad es el único portador secundario de energía usado para producir
hidrógeno, ya sea por la electrólisis de agua o como un producto secundario resultante de la
electrólisis cloro-alcalina. La electrólisis del agua, por ser independiente del uso de energías
primarias (combustibles fósiles), es vista como esencial para el sector energético basado en
hidrógeno. En el futuro, el reformado con vapor de metanol en aplicaciones móviles, puede
ganar mayor interés.
12
En resumen, todos los métodos de producción de hidrógeno están basados en la separación
de este a partir de materias primas que lo contienen. La materia prima dicta el método de
separación a aplicar.
A continuación se presenta un cuadro que denota algunos de los métodos más relevantes en
la actualidad para la producción de hidrógeno en la industria.
Tabla 2.1: Fuente “Plan para la Implementación de la economía del Hidrogeno”, Unión Europea.
2.1 Producción a partir de combustibles fósiles
Se estima que de los aproximadamente 500 millardos Nm3 de hidrógeno comercializados
mundialmente, la inmensa mayoría (cerca de un 90%) se originan a partir de combustibles
fósiles, como gas natural y aceites pesados, también como subproducto de la industria
química en los procesos de manufactura de PVC, es decir electrólisis cloro-alcalina, o bien
de los procesos de refinado de crudo. [Hydrogen in the Energy Sector, capítulo 3]
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Este proceso está apenas en la fase piloto aún, pero se planea construir una planta
industrial, capaz de producir 100,000Nm3/h de H2 y será construida a partir de 20 unidades
modulares idénticas a la piloto. [Hydrogen in the Energy Sector, capítulo 3]
2.2 Producción a partir de biomasa
Actualmente no existe ningún proceso comercial disponible para la producción de
hidrógeno a partir de la biomasa. Dependiendo del método específico, cada proceso está en
diversas etapas de investigación y desarrollo. Dichos métodos son la producción a partir de
biomasa solida, fermentación de estiércol líquido y producción de hidrógeno biológico. Lo
atractivo de producir H2 por estos medios es que se puede utilizar energía proveniente de
fuentes renovables, sin necesidad de usar electrólisis, incrementando la eficiencia del
sistema.
2.2.1 Gasificación con vapor de biomasa
Junto a los métodos comerciales existentes de utilización de la biomasa, esta puede ser
usada para producir hidrógeno vía la pirolisis y gasificación. En la primera etapa se obtiene
metano y gases primarios; y en la segunda, la reacción con el oxígeno del aire y/o vapor
resulta en una mezcla de 20% de H2, 20% de CO, 10% de CO2, cerca de 5% CH4 y 45% N2
(usando oxígeno puro o vapor se elimina el nitrógeno). Dependiendo de la materia prima, la
trasformación de este gas rico en H2 se puede llamar gasificación (si es sólida) o reformado
(si es gas).
Antes de gasificarse la materia orgánica debe de pasar por una descomposición térmica o
pirolisis, produciendo condensados y gases. La presencia de oxígeno en el reactor lleva a la
oxidación parcial de los productos intermedios en lugar del reformado.
2.2.2 Fermentación de biomasa
16
El hidrógeno puede ser producido a partir de la fermentación del metano que se obtiene de
la biomasa de alto contenido de humedad o del estiércol líquido. Este gas tiene un alto
contenido de CO y CH4. A pesar que este gas contiene escaso hidrógeno, puede ser
utilizado como combustible para las células de combustible de alta temperatura, donde el
metano se reforma en el electrodo a aproximadamente 650°C.
Los avances en este campo son ya numerosos, por lo que se podría esperar la
comercialización de estos procesos pronto.
2.2.3 Producción de hidrógeno biológico
Existen varios procesos biológicos de los cuales se desprende hidrógeno o aparece como un
subproducto. Uno puede, básicamente, hablar de dos procesos separados para lo anterior, la
fotosíntesis y la fermentación. La primera requiere de la luz para ocurrir, mientras que la
segunda ocurre en la oscuridad.
Esta tecnología está comenzando a desarrollarse, quedando aún mucho camino por recorrer
en su los fundamentos bioquímicos que la sustentan. Por el momento el sistema de alga y
batería es el mejor candidato para su aplicación. Se ha logrado estimar que el costo por KW
de H2 puede ser 25 centavos de dólar o menos.
2.3 Producción a partir de electrólisis
Cuando es necesario un hidrógeno de mayor pureza, se suele producir electroquímicamente
mediante la electrólisis. En este proceso se hace pasar una corriente eléctrica a través del
agua en un aparato de trasferencia iónica para separar el agua en sus componentes
(hidrógeno y oxígeno). El principio que nos muestra como este proceso es posible son las
leyes de Faraday que se muestran a continuación:
17
Primera Ley de Faraday: La masa de un elemento depositada en un electrodo es
proporcional a la cantidad de electricidad que pasa a través de la solución del electrólito o
del electrólito fundido.
Al aplicar una diferencia de potencial a los electrodos, el ion del elemento del ánodo se
mueve hacia el cátodo, adquiere los electrones necesarios y se deposita en el electrodo
como material de este. Cuando circula más corriente más iones del elemento del ánodo se
depositan, pues más electrones han circulado permitiendo que más iones se conviertan en
elemento del ánodo.
Segunda Ley de Faraday: Las masas de elementos que se depositan en los electrodos son
proporcionales a los equivalentes químicos. El equivalente químico de un elemento es el
cociente entre el peso atómico gramo de ese elemento y su valencia
Los elementos principales involucrados en el proceso de electrólisis son:
Electrolito: Es toda sustancia iónica que en solución se descompone al ser atravesada por
una corriente eléctrica. Los electrolitos son fuertes cuando dejan pasar fácilmente la
corriente eléctrica, pero cuando no lo hacen, sino que la dejan pasar débilmente por
contener pocos iones, no son fuertes.
Electrodo: Componente de un circuito eléctrico que conecta el cableado convencional del
circuito a un medio conductor como un electrólito o un gas. En el caso más cercano a la
electrólisis; son conductores metálicos sumergidos en el electrolito.
En el siguiente diagrama se pueden apreciar las distintas partes y procesos que están
presentes en el proceso de electrolisis de agua.
18
Figura 2.1: Ilustración del sistema de electrólisis
Los sistemas de electrolisis de agua pueden ser clasificados en sistemas de fase liquida y
sistemas de fase de vapor. La electrólisis alcalina convencional se opera a temperaturas
menores de 90ºC y usa diafragmas de asbesto, cátodo de lámina de acero y ánodo de lámina
de acero con enchapado de níquel. La activación catalítica se hace preferiblemente en el
cátodo aplicado Sulfato de Níquel o recubrimiento de Raney Níquel.
Las tecnologías renovables, como eólicas o aerogeneradores, fotovoltaicas, geotérmica,
nuclear e hidráulica pueden generar electricidad para producir hidrógeno a partir de la
electrolisis con cero emisiones de gases de efecto invernadero. La gran diversidad de
posibles fuentes energéticas para su generación, hacen que el hidrógeno pueda ser
producido prácticamente en todos los lugares de la tierra.
La producción de H2 mediante la electrólisis del agua ha caído en importancia debido a la
baja eficiencia del proceso electrolítico y a los altos costes de la electricidad. Este proceso
constituye sólo un 4% de la producción de hidrógeno, aunque la pureza es mayor del 99%.
La celda electrolítica consiste básicamente en dos electrodos separados mediante un
diafragma de asbesto impermeable a los gases. Para aumentar la conductividad del
electrolito se disuelve en el mismo hidróxido sódico del 20-30%. La electrolisis se lleva a
cabo a temperaturas entre 80-85 °C.
19
El oxígeno se produce en el ánodo e hidrógeno en el cátodo:
2 OH- → H2O + 1/2 O2 + 2e ÁNODO (Ec. 2.4)
2H2O + 2e → H2 + 2 OH- CÁTODO (Ec. 2.5)
H2O → H2 + 1/2O2 REACCIÓN GLOBAL (Ec. 2.6)
El agua pesada, H2O, se produce como subproducto durante la electrólisis.
2.4 Manejo, Almacenaje y Transporte de Hidrógeno.
2.4.1 Condicionamiento del Hidrógeno
Dependiendo del uso final que se le dará al H2, este requiere de preparación. Primeramente
se debe limpiar el hidrógeno para asegurar que se tenga la cantidad y pureza requerida.
Posteriormente debe de comprimirse, la presión dependerá por un lado del uso que se le
dará, o bien, del método de almacenaje que se utilizará. Incluso es factible licuarlo si se
necesita trasportar por largas distancias o si se requiere una alta densidad de energía o poco
volumen de almacenaje.
2.4.1.1 Limpieza
Es particularmente intuíble, que dependiendo de la procedencia del hidrógeno (proceso
utilizado para su producción) y de la pureza que su uso final requiere, así se determinará
qué proceso de limpieza deberá ser utilizado. Si se produce mediante el reformado,
oxidación parcial o pirólisis, entonces los componentes no deseados pueden ser removidos
en la misma etapa de producción. Usualmente la limpieza o purificación adicional es
realizada únicamente en grandes plantas de producción, debido a su complejidad y alto
costo; para producciones descentralizadas se suelen utilizar procesos catalíticos. La posible
presencia de cloro o metales pesados puede dañar catalizadores, por lo que deben ser
eliminados previos al proceso de limpieza.
2.4.1.1.1 Remoción del Polvo
20
Para esta etapa se suelen utilizar separadores ciclónicos, para alcanzar un 98% de
separación, para mayores porcentajes se suelen utilizar una gama de filtros con mallas
menores a 5 micras.
2.4.1.1.2 Desulfuración
Una desulfuración preliminar es necesaria previa a catalización, para prevenir el daño a los
componentes de níquel o platino. Una diversa gama de procesos han sido desarrollados para
este propósito, los cuales actualmente ya están siendo utilizados en plantas de reformado
con vapor de gas natural de gran escala.
Actualmente se conocen tres procesos, que han sido ya bien distinguidos: el proceso de
monoetilamina (MEA), el de metildietilamina (MDEA) y el de purisol.
Para la limpieza de biogás y gases de otros procesos, se ha probado que el uso de carbón
activado es muy efectivo.
2.4.1.1.3 Lavado de CO2
En esta etapa se aprovecha la reacción química entre el contaminante y la solución de
lavado; es decir, se hace pasar el gas por una solución que absorba el dióxido de carbono.
Los costos de este tipo de sistemas dependen directamente del grado de limpieza o pureza
y, por supuesto, del nivel de contaminación del gas producido.
2.4.2 Compresión de Hidrógeno
El hidrógeno puede ser comprimido y licuado, dependiendo de su uso. La compresión de
hidrógeno se realiza de la misma manera que la del gas natural, es importante que sea
sumamente puro, e incluso es posible utilizar los mismos compresores cambiando
únicamente en forma adecuada los empaques.
Debido a que los compresores de gas natural tienen mucho tiempo de circular en el
mercado, resulta verdaderamente fácil poder adecuarlos para la compresión de hidrógeno.
Últimamente se está enfocando la investigación en unidades compresoras de alta presión
21
para su uso en estaciones de servicio. Las presiones típicas son de 3 a 4MPa para las etapas
de pre-compresión y llenado de tanques colectores; y de 30 a 35MPa para tanques de
almacenamiento usados en aplicaciones de llenado rápido (llenado de tanques en vehículos,
por ejemplo).
Actualmente existen plantas de licuefacción que usan un enfriamiento de la línea de
suministro de hidrógeno mediante nitrógeno líquido. Previo a ser licuado, el hidrógeno
debe ser limpiado, removiéndoles el CO2, CO, CH4 and H2O. En todos los casos la
licuefacción se obtiene mediante la sucesión de procesos de compresión y enfriamiento
mediante nitrógeno líquido
2.4.3 Almacenaje
2.4.3.1 Almacenaje de gas comprimido
En el estado de gas comprimido, el hidrógeno puede ser almacenado en unidades
estacionarias y móviles. Así como el hidrógeno es comprimido de la misma manera que el
gas natural, también los principios de almacenamiento de éste son aplicables al H2. Para el
modo estacionario se han usado cavernas para almacenar el gas H2 a 50 bar y 366 metros de
profundidad. Este método es razonablemente más barato que el almacenamiento en
tanques, pero es relevante únicamente para varios millones de Nm3. También se almacena
en tanques esféricos o cilíndricos de 15,000 m3 a 1.4 MPa.
Por otro lado, para el almacenamiento móvil ha encontrado mayor campo en la industria
automovilística. Dado el desarrollo actual de los vehículos que usan gas natural como
combustible, esta tecnología también se extiende al hidrógeno. Dichos tanques trabajan a
presiones de 20 MPa.
2.4.3.2 Almacenaje de hidrógeno líquido
Este tipo de almacenaje fue desarrollado por la industria aeroespacial con los tanques de
hidrógeno líquido usado para los viajes espaciales. Cuando se trata de grandes cantidades
de H2, este método es la mejor alternativa, ya que permite largos períodos de almacenaje.
22
Actualmente están siendo desarrollados pequeños contenedores de varias capas de aislante,
permitiendo tasas de evaporación muy bajas. Para la industria de transporte, los autos y
buses, se pueden utilizar una serie de dichos tanques interconectados, aunque esto aumente
la evaporación.
2.4.4 Almacenaje por absorción
Existe actualmente una creciente tendencia a la investigación de diferentes procedimientos
para la obtención de materiales absorbentes de hidrógeno como algunos hidruros metálicos,
microfibras de carbono, entre otros. Debe recalcarse que esta tecnología esta apenas en su
fase de investigación.
23
CAPÍTULO 3
3. MATERIALES PARA LA CONSTRUCCIÓN Este capítulo trata de ilustrar el proceso de elección de los materiales para la fabricación de
cada uno de los componentes del equipo prototipo. Recordando uno de los objetivos
primordiales del diseño, que desde un inicio se ha mantenido latente, los materiales de
construcción deben ser obtenibles localmente. Esta característica es primordial para
asegurar tanto la facilidad como la rapidez de la adquisición de las materias primas.
El proceso se inicia, tras haber definido las propiedades individuales de cada elemento,
investigando las hojas de seguridad y datos (MSDS, por sus siglas en inglés) para
determinar las compatibilidades y resistencias a las diferentes características del equipo y
sus diversos componentes.
3.1. Características por componente
3.1.1. Electrodos
Dada la función específica de los electrodos, las propiedades de los mismos surgen bastante
obvias. Primordialmente el material del electrodo debe ser muy conductivo y, a la vez,
inerte a la solución y al proceso de generación.
3.1.2. Tanque y Colectores de Gas
En este caso existe un amplia variedad de materiales posibles, mas se buscarán aquellos que
se mantengan inertes ante la presencia de KOH, una temperatura moderadamente alta y,
preferiblemente, traslúcidos.
3.1.3. Conectores para Electrodos
24
Este componente deberá estar aislado tanto eléctricamente, como galvánicamente del
electrodo y la solución.
Al determinarse los posibles materiales a usarse, comparando sus MSDS con las
características requeridas, se procede entonces a investigar su disponibilidad localmente.
Para esto último se tuvo la oportunidad de consultar con un constructor local, de
experiencia en el rubro de los materiales. De esta última parte de la investigación nacen
nuevas ideas y consideraciones antes no previstas; el consultor nos hizo ver que las
propiedades de los materiales locales no necesariamente corresponden a los estándares
internacionales descritos en las MSDS, por lo que se adoptó su opinión respaldada por su
experiencia.
Será necesario validar entonces las propiedades de los materiales a usarse. El consultor nos
proporciona algunas muestras de los materiales propuestos por él, estos serían para la
construcción del tanque, los colectores y demás componentes de sujeción. Se preparan
frascos tratados con una solución al 25% en peso de KOH, posteriormente se coloca una
muestra de cada material en un cada frasco y se dejan reposar. Luego se elevó la
temperatura de la solución hasta el estimado de funcionamiento normal del electrolizador.
A continuación se muestran los resultados, tras varias semanas de exposición:
25
Figura 3.1: Muestra de Policarbonato en KOH
Figura 3.2: Muestra de Acrílico en KOH
26
Figura 3.3: Muestra de Nylon en KOH
Figura 3.4: Muestra de Teflón en KOH
Al comprobarse cuales materiales son inertes al ataque del KOH a alta temperatura y
tiempo prolongado y recordando que son de obtención local, se toma la decisión de cuál
será el material del que se construirá el prototipo, Policarbonato. Esta decisión finalmente
variará, como se menciona más adelante, por la falta de disponibilidad localmente.
Por otro lado, el material de los electrodos debe considerarse por separado muy
meticulosamente. De la investigación sobre los equipos de electrólisis para la generación de
27
hidrógeno, que usan KOH como electrolito, se encontró que el material idóneo para los
electrodos es el níquel. Esto último supone un problema para los objetivos del diseño, ya
que no hay disponibilidad de este en el mercado nacional, por lo que sería necesario
importarlo, tomando hasta 6 semanas la obtención de la materia prima. Se buscó la solución
para este problema, llegándose a dos propuestas finales.
Se maquinarían los electrodos a partir de bloques de acero inoxidable o cobre, de acuerdo al
diseño de cada uno. Posteriormente éstos deberán recibir un recubrimiento de níquel en
toda su superficie.
Figura 3.5: Muestra de Acero Inoxidable en NaOH
Muestra de acero inoxidable 304 proporcionada por CROMATODO. Luego de estar
inmerso en una solución de 25% en peso de NaOH por varios días y haber sido expuesto a
altas temperaturas no se observa ninguna alteración.
28
Figura 3.6: Muestra de Acero Inoxidable pulido en NaOH
Muestra de acero inoxidable 304 pulido proporcionada por CROMATODO. Luego de estar
inmerso en una solución de 25% en peso de NaOH por varios días y haber sido expuesto a
altas temperaturas no se observa ninguna alteración.
El segundo caso es prácticamente igual al anterior, con la salvedad que los electrodos serán
maquinados a partir de bloques de cobre, para luego recubrirlos de níquel.
Figura 3.7: Muestra de Cobre recubierto de Níquel en NaOH
29
Muestra de cobre recubierto de níquel proporcionada por CROMATODO. Luego de estar
inmerso en una solución de 25% en peso de KOH por varios días y haber sido expuesto a
altas temperaturas se observa una leve coloración de la solución y una pérdida de 0,023mg.
Figura 3.8: Muestra de Latón recubierto de Níquel en NaOH
Muestra de latón recubierto de níquel proporcionada por TOROGOZ. Luego de estar
inmerso en una solución de 25% en peso de KOH por varios días y haber sido expuesto a
altas temperaturas no se observa ninguna alteración.
En ambos casos el recubrimiento deberá ser uniforme, es decir con un espesor constante en
todas las diferentes secciones de las superficies y la superficie niquelada deberá ser muy
poco rugosa y con baja porosidad.
30
Figura 3.9: Muestra ilustración de recubrimiento de níquel en el alma de bronce
Nuevamente se sometió esta decisión a consulta, tomándose finalmente la decisión de
diseñar basado en la segunda opción, ya que el cobre tiene una conductividad eléctrica
mucho mayor que el acero inoxidable se optó por que el alma del electrodo fuera de cobre.
Posteriormente, en el apartado del diseño del prototipo se presentará una tabla resumen con
cada componente y el material específico del cual será construido.
31
CAPÍTULO 4
4. DISEÑO DEL PROTOTIPO
La fase de diseño del equipo electrolizador prototipo se ve dividida en tres etapas
principales, una consecuencia de la anterior. Primeramente se elabora un cálculo teórico de
la producción de hidrógeno, luego un diseño preliminar que debe ser sometido a evaluación
y posteriormente el diseño definitivo.
4.1. Cálculo de producción de hidrógeno
Para estimar una cantidad estimada de producción de gas, es necesario establecer los
parámetros de funcionamiento, es decir la configuración del equipo que genere cantidad de
gas dada. Para ello se toman los tanto valores teóricos: el voltaje mínimo requerido para
disociar la molécula de H2O (1.23V), la Carga Elemental del electrón (1.6e-19C), el
Número de Avogadro (6.02e+23) y la Constante de Faraday (96500), como valores
arbitrarios de corriente, temperatura ambiente y presión atmosférica (se usan los valores
estándar)
A continuación se presenta una tabla con los valores utilizados:
Corriente de fuente
(I)
Voltaje de fuente (V)
Carga fundamental
(e-)
Numero de Avogadro
(N)
Temperatura (T)
Presión (P)
25.00 A 1.23 V 1.60E-19 C 6.02E+23 293 K 101300 Pa Tabla 4.1: Valores usados para el cálculo de la producción de hidrógeno (configuración de referencia)
Se calcula la producción de dos maneras diferentes, una validando la otra. La primera es
considerando la cantidad de electrones disponibles (Me-) para la disociación (considerando
la corriente preestablecida). Luego sabemos que se necesitarán dos electrones para cada
molécula de hidrógeno producido, por lo que sabemos que Me- electrones producen MH2.
Por último, en las condiciones estándar podemos conocer el volumen de hidrógeno
producido sabiendo la cantidad de moléculas de hidrógeno que han sido disociadas.
32
La tabla siguiente ilustra el cálculo antes mencionado:
PRODUCCIÓN Moles e-/seg Moles H2/seg Moles/h g/h L/h L/min
Me- = I/(e-*N) MH2 = Me-/2 Mh = MH2 /3600 gh = Mh*1.00797*2 Mh*8.31*T/P*1000 2.59E-04 1.30E-04 0.4666 0.9406 11.214106 0.186902
Tabla 4.2: Resultados para el cálculo de la producción de hidrógeno (configuración de referencia)
Por último se busca comprobar que el resultado obtenido sea coherente con la teoría. Para
ello se utiliza la ecuación de Faraday para estimar la cantidad de hidrógeno producido.
P = M/t*F (Ec. 4.1)
F=Nf*V (Ec. 4.2)
V*I = M/t*Nf*V (Ec. 4.3) I = M/t*Nf M/t = I/Nf (Ec. 4.4) De esta expresión se tienen los moles de H2 producidos por segundo, la cantidad es
INDEPENDIENTE DEL VOLTAJE de suministro.
COMPROBACIÓN
F Moles e-/seg Moles H2/h g/h L/h L/min NF*V M1e- = I*V/F M2H2 = F/2*3600 gh2 = M2H2*1.00797*2 M2H2*8.31*T/P*1000
118695 0.000259 0.466321 0.940076 11.208420 0.186807CONSIDERANDO EFICIENCIAS DEL 100%
Tabla 4.3: Verificación de los resultados obtenidos anteriormente (otro método)
33
4.2. Diseño Preliminar
Figura 4.1: Diseño preliminar (vista isométrica)
El diseño del prototipo de laboratorio para producción de Hidrógeno, se basa en un
tanque que contiene el electrolito a ser utilizado: una solución de KOH en agua
destilada. La principal idea del diseño es permitir la manipulación de las variables de
mayor peso en el proceso de producción de Hidrógeno.
Este primer diseño permite intercambiar electrodos, los cuales tienen distintas formas
geométricas y están hechos de distintos materiales. La facilidad de intercambio entre los
distintos tipos de electrodo se logra por medio del extremo del electrodo, el cual está
roscado, al igual que el extremo de la conexión eléctrica; el diseño preliminar, cuyo fin
es solamente mostrar el funcionamiento de una celda electrolítica. Este contaba sólo
con un tipo de electrodo, el cual tiene una forma similar a una píldora.
34
Figura 4.2: Electrodo con su conexión eléctrica
También se cuenta con una membrana que separa la celda en dos, una zona del cátodo
y una del ánodo. La membrana está sostenida por un marco el cual permite su
intercambio por otra similar, con el fin de poder observar el comportamiento de
distintos materiales en el desempeño de esta función.
Figura 4.3: Ilustración del conjunto marco (derecha) y membrana (izquierda)
Para poder asegurar la hermeticidad entre las dos recámaras que se forman al insertar la
membrana, se cuenta con dos rieles que les permiten permanecer en una posición fija
predeterminada.
35
Figura 4.4: Guía de membranas
El sistema cuenta también con un sistema regulador de concentración que permitirá
variar la concentración de la solución de KOH en el electrolito, con el fin de poder
evaluar el efecto de esta variable sobre la producción del Hidrógeno. El manejo de la
concentración se logra mediante la descarga controlada de cierta cantidad de KOH
dentro de la solución que se encuentra dentro del tanque.
Figura 4.5: Dosificador para la variación de concentración.
36
Con el fin de lograr esto, se ha calibrado el aparato de tal manera que al abrirse una
válvula ésta permite el paso de solución concentrada de KOH desde una probeta
graduada, con marcas que indican aumentos en aproximadamente 5% de concentración;
esta válvula puede ser utilizada manualmente o calibrada automáticamente con un
medidor electrónico de concentración.
La otra parte fundamental del diseño es el sistema de suministro de agua destilada, el
cual está compuesto por un reservorio que permite el paso del liquido, y de una
válvula, que tiene que cumplir con el consumo de agua que se tiene debido a la misma
electrólisis, por lo que el liquido que pasa por la válvula debe estar fluyendo a la misma
razón que el agua se está separando en Oxigeno e Hidrogeno, esta válvula puede ser
calibrada manualmente o controlada automáticamente por medio de una señal
gobernada por un medidor de concentración electrónico.
Figura 4.6: Reservorio de agua destilada para reposición
Con el fin de evitar que los gases se mezclen, que es algo no deseado ya que esta
mezcla es altamente inflamable, el equipo cuenta con dos cubiertas que “envuelven” a
los electrodos y permiten una captación eficiente de cada gas de forma individual; esta
recolección de los gases se lleva a cabo por medio de mangueras que están conectadas a
unas tapaderas que están unidas a las cubiertas y a la tapadera principal del sistema.
37
Figura 4.7: Conjunto de colectores de gases (ensamblados)
Figura 4.8: Colector de gases separado en sus componentes
Las tapaderas de recolección de gases también sirven para sujetar la conexión eléctrica
tanto del ánodo como el cátodo, dicha conexión es un cilindro metálico delgado
recubierto de aislante térmico y eléctrico y con el extremo inferior roscado, dicho
extremo es donde se hace la conexión a la fuente de regulable de energía eléctrica.
38
Figura 4.9: Detalle de conexión eléctrica de los electrodos.
La finalidad de este diseño es plantear las distintas partes que llevara el sistema de
producción, así como la interacción que se dará entre ellas, con el objetivo de
determinar aspectos como materiales y método de construcción. Este primer diseño está
pensado para ser mejorado a medida que se optimiza el control sobre las condiciones de
experimentación; por lo que después de presentar y evaluar este diseño preliminar del
sistema con las instancias involucradas en el desarrollo del prototipo, se llegó al
siguiente diseño que es el definitivo.
39
4.3. Diseño definitivo
Figura 4.10: Diseño definitivo (vista isométrica)
En el diseño definitivo se tiene ya el arreglo final de los componentes del sistema. Los
cambios que tiene este diseño respecto al preliminar están orientados sobre todo hacia
la forma en que se disponen los distintos componentes del sistema para obtener
distintos arreglos de funcionamiento, con el fin de poder observar la influencia de
distintas disposiciones de los elementos en el desempeño del prototipo. La primera
diferencia notable del diseño es la tapadera del tanque, la cual tiene la función de captar
y desechar los vapores no deseados que se generan en la solución de KOH; cuenta con
una “chimenea” de descarga para estos gases.
40
Figura 4.11: Tapadera del tanque
La forma en que se lograrán los distintos arreglos de electrodos es por medio de rieles
tanto para el posicionamiento de los electrodos como el de las membranas de
separación; así mismo, se podrá variar la distancia entre los electrodos para evaluar el
impacto de la modificación de esta variable en la generación de Hidrógeno.
Figura 4.12: Elemento de fijación del conjunto electrodo-conector-colector
El sistema de fijación de los electrodos consta de 2 piezas que están unidas por pernos,
los electrodos son sujetados por la parte del medio (cilindro) y el conjunto está unido al
tanque por medio de unos anclajes ubicados en la parte superior del mismo; éstos se
acoplan por medio de piezas que se encuentran en los extremos del sistema de fijación
las cuales encajan en los anclajes.
Figura 4.13: Anclaje de soportes
Para poder ubicar las membranas de separación se cuentan con guías por la parte
interior del tanque, que permiten introducir las membranas en sus respectivos marcos.
41
Figura 4.14: Disposición de las guías de membranas en el tanque
Figura 4.15: Detalle de los anclajes de los soportes y las guías de membranas, colocadas en posición
El siguiente cambio notable es que ahora el suministro de agua destilada está conectado
al tanque por medio de un “manifold”, debido a que en ciertos arreglos se formarán 4
cámaras separadas, por lo que cada una de ellas debe ser alimentada individualmente
con agua destilada.
42
Figura 4.16: Reservorio de agua destilada para reposición
Otro de los cambios es que las descargas tanto de Oxígeno como de Hidrógeno, están
en uno de los lados del tanque, puesto que los electrodos podrán cambiarse de posición,
se cuentan con 4 agujeros de los cuales en ciertas disposiciones solo se ocuparán 2, por
lo que se utilizan tapones para evitar el escape de gases.
Figura 4.17: Agujeros para la recolección de gases
Las pantallas recolectoras de gases también cambiaron su forma geométrica, en este
diseño en vez de ser cilíndricas tienen forma de campana como se muestra en la imagen
siguiente:
43
Figura 4.18: Campana recolectora de gases
El fin de poder acoplarse a las salidas de gas del tanque, los colectores también tienen
una salida dispuesta lateralmente, y en la parte superior tienen el orificio donde se ubica
la conexión eléctrica hacia los electrodos.
Esta conexión eléctrica de los electrodos consta de un cilindro de bronce con
recubrimiento de níquel para proteger al cobre del ataque que produce el KOH a este
material. La idea de que éste sea de cobre es para tener una menor resistencia eléctrica y
así correr un menor riesgo de que los otros elementos se deformen plásticamente debido
a un aumento de temperatura; los electrodos estarán unidos a la conexión por medio de
una ranura en forma de “L invertida” que permite asegurar tanto la conexión eléctrica
como la fijación de los electrodos, permitiendo así sujetar los electrodos de manera más
fácil.
Figura 4.19: Detalle de conectores de electrodos
44
Puesto que la finalidad del sistema es la manipulación de la mayor cantidad de variables
posible, se han planteado distintos diseños de electrodos; estos diseños buscan evitar la
concentración de corrientes o la creación de corrientes parásitas; esto se logra mediante
la eliminación de esquinas en las formas geométricas que tengan los electrodos.
También, con el fin de lograr una distribución uniforme de la corriente dentro del
electrodo, éstos van a estar hechos de cobre recubierto de níquel. Las distintas formas
geométricas con las que se va a experimentar son las siguientes:
Figura 4.20: Electrodo tipo cilindro hueco
Este diseño tiene el fin de maximizar el área mediante el uso de la superficie de
interacción tanto el manto externo como el interno de la figura, el diseño cuenta con
agujeros en la parte superior para que a través de ellos puedan salir los gases que se
generan en la cara interna del electrodo.
El siguiente diseño es una placa plana con las esquinas redondeadas.
45
Figura 4.21: Electrodo tipo placa plana con bordes suaves
El tercer diseño es un cilindro con los extremos redondeados, parecido a la forma de
una píldora.
Figura 4.22: Electrodo tipo píldora
El cuarto diseño es una placa plana, el fin de este electrodo es servir de parámetro para ver
la verdadera influencia de la presencia de esquinas en la forma geométrica del electrodo.
46
Figura 4.23: Electrodo tipo cilindro hueco
Con el fin de darle solidez estructural al tanque se agregó un marco metálico, el cual
tendrá un aislamiento térmico-eléctrico en las partes que hace contacto con el tanque;
en la siguiente imagen se muestra el tanque con el marco.
Figura 4.24: Detalle del tanque principal y su refuerzo estructural
Durante el proceso de fabricación, debe usarse un pegamento especial que soporte el
ataque químico que causa el KOH. A continuación se presentan una imagen del tanque
ya armado, con sus respectivos agujeros de alimentación y de descarga, así como con el
reborde que servirá para sostener la tapadera.
47
Figura 4.25: Detalle de las salidas de gases para su recolección
Figura 4.26: Detalle de tomas de agua de suministro
48
Figura 4.27: Detalle del apoyo de la tapadera del tanque
49
CAPÍTULO 5
5. MANUAL DEL USUARIO
En este apartado se presenta la elaboración de un Manual del Usuario del equipo prototipo
de electrolizador. Con dicho documento se busca guiar al usuario experimental del
generador de hidrógeno en cuanto al ensamble, preparación, uso y análisis de resultados del
mismo; se establecen los parámetros de desempeño a ser medidos y la estandarización de
los procedimientos de experimentación y recopilación de datos.
Este manual ha sido creado para instruir al usuario en el manejo de prototipo y sus
componentes, así como también para establecer las diferentes variables de funcionamiento
y pruebas a realizársele al mismo.
Como primera parte se presenta el manual de ensamble, instalación y manejo de
componentes. Este apartado pretende guiar al usuario en el conocimiento del prototipo,
dándole a conocer aspectos claves del funcionamiento, incorporando breves conceptos
teóricos que le permitirán tener una mayor comprensión del diseño y de la influencia
esperada de cada variable sobre el desempeño del equipo, influencia qué será
posteriormente evidenciada empíricamente.
Luego se tiene el apartado que trata más específicamente con el uso experimental del
equipo. En él se presentan breves descripciones metodológicas que servirán como guía de
laboratorio para la manipulación y estudio de la influencia de las variables sobre el
desempeño del equipo. Se debe traer a cuenta que el propósito de la experimentación es
validar empíricamente las presunciones teóricas, así como también determinar la
configuración idónea de operación del equipo, para lograr los mayores índices de
producción al menor costo energético.
5.1 Manual de ensamble, instalación y manejo
50
Este manual es una guía para el usuario, que ilustra paso por paso el ensamble del equipo y
la preparación del mismo previo a ser utilizado en el laboratorio. Algunas piezas estarán
sujetas entre sí de manera permanente, como es el caso de los conectores de electrodos y
los colectores de gases.
Figura 5.1: Muestra la disposición de los conectores.
Colectores y electrodo (en el interior)
Figura 5.2: Muestra la conexión entre el electrodo y el conector.
El primero se desliza en el segundo, rotándolo para asegurarlo en posición.
Luego se tiene el ensamble de piezas móviles, como son los sujetadores del conjunto de
generación y recolección, las membranas, etc.
51
Figura 5.3: Muestra el ensamble del sujetador del
conjunto y su posicionamiento en el tanque.
Figura 5.4: Habiéndose ubicado el resto de componentes, solo resta
introducir la membrana separadora en su lugar
5.2 Manual de Laboratorio
Tal como se mencionó anteriormente, este apartado pretende guiar al usuario en el uso
experimental del electrolizador prototipo. A continuación se hacen breves descripciones de
la metodología que deberá seguirse para garantizar los resultados, así mismo se proponen
algunos modelos de análisis para el estudio de los resultados obtenidos experimentalmente.
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53
Figura 5.5: Hoja de laboratorio consta de descripción (derecha) y
parámetros a analizarse (izquierda)
Por último podemos encontrar los estándares aplicables a cada prueba y, más precisamente,
cómo analizarlos.
54
Figura 5.6: Muestra detalle de análisis a aplicarse NOTA: El Manual completo se puede encontrar en el Anexo B.
55
CAPÍTULO 6
6. CONCLUSIONES
Después del tiempo en que se ha desarrollado el proyecto de creación de un electrolizador
para generación de Hidrógeno, se ha tenido un encuentro mano a mano con las dificultades,
comúnmente encontradas en el medio salvadoreño, con las que se enfrentan los
innovadores y vanguardistas desarrolladores de nuevas tecnologías en el país. Es necesario
traer a cuenta la, hasta cierto punto, desgastante lucha por la viabilización de nuevos
proyectos, de nuevas visiones y nuevas tecnologías que lleven a la nación hacia el anhelado
progreso, a la vanguardia latinoamericana en el desprendimiento de la dependencia de
tecnologías aplicables, hasta ahora orientadas primordialmente al “primer mundo”. Solo
así llegaremos a tener en nuestras manos la llave de la puerta del progreso como pueblo y
así finamente recuperar nuestra relegada identidad.
Primeramente debemos denotar que, en el desarrollo de proyectos que busquen el
crecimiento del conocimiento en tecnologías innovadoras, que apunten hacia el progreso
tecnológico local, es necesario que tanto diseñadores como constructores lleven a cabo de
manera conjunta todas las etapas de diseño y realización, con el fin de poder llevar a cabo
un proceso de diseño eficiente y que se encuentre acorde a la disponibilidad de materiales
en el mercado local, así como a la capacidad técnica en el país. Esto último es importante
en la persecución del fin de lograr resultados que sean viables tanto en aspectos de diseño
como en aspectos manufactureros y financieros.
El proceso de desarrollo de este proyecto, así como el de muchos otros en el país, se ve
coartado por la vetusta carencia de una guía confiable de materiales disponibles, en la que
se puedan verificar las especificaciones y características de estos; por lo que en el proceso
de diseño se debe interrumpir para realizar una etapa de validación de laboratorio con el fin
de poder determinar las características y propiedades técnicas de los materiales disponibles
localmente en el período de desarrollo. Es de innegable importancia dicha investigación
56
debido a la negligencia con la que son distribuidas las materias primas en el país, hecho que
tiende a comprometer la calidad de los diseños y su fidelidad en el funcionamiento. Dicha
guía serviría para poder tener procesos de diseño más eficientes y estandarizados.
Partiendo del hecho que se han elaborado guías para la experimentación, se puede proyectar
a futuro una investigación dedicada a la determinación de los componentes y
configuraciones idóneas de funcionamiento del prototipo, buscando incrementar la
eficiencia del sistema para una producción de hidrógeno más puro a menor costo
energético. Asimismo al tener los resultados de este estudio posterior, será necesario
determinar las más eficientes y seguras maneras de manejo, tratamiento y almacenamiento
del gas producido; pudiendo llegar a ser, incluso, un importante tema de estudio académico
el diseño y desarrollo del equipo que resuelva las interrogantes antes mencionadas.
57
GLOSARIO
Ánodo: Electrodo negativo en el que se lleva a cabo la reacción de oxidación.
Batería: Sistema electroquímico de energía eléctrica similar totalmente a una celda de
combustible, con la única diferencia que los reactivos no se suministran de forma continua.
Catalizador: Sustancia química que reduce la energía de activación de una determinada
reacción química permitiendo que la reacción se lleve a cabo a mayor velocidad o menor
temperatura. El catalizador permanece, en teoría, químicamente inalterado.
Cátodo: Electrodo positivo en el que se lleva a cabo la reacción de la reducción.
Célula de combustible: Es el dispositivo electrolítico primario. La pila se reserva al
conjunto.
Densidad de corriente: Relación entre la intensidad y la superficie; se mide en A/cm2.
Electrodo: Es la parte metálica de la interface metal-disolución en la que se producen los
fenómenos electroquímicos.
Electrólisis: Proceso electroquímico mediante el cual el agua se descompone en sus
elementos.
Electrolito: Sustancia que facilita el transporte iónico entre los electrodos.
Energía: Es un concepto difícil de definir. En resumen es todo aquello que directa o
indirectamente puede transformarse en trabajo mecánico.
Fuel oil: Es una fracción obtenida de la destilación del petróleo, ya sea como un destilado o
como un residuo; generalmente es utilizado para producir calor en hornos industriales.
58
Hydrocracking: Es un proceso de dos etapas que combina la separación catalítica y la
hidrogenación, dicho proceso necesita alta temperatura, alta presión, un catalizador e
Hidrogeno.
Placas bipolares: Es una placa de conducción que actúa como ánodo para una célula y un
cátodo para la adyacente. Puede ser metálica o de polímero conductor. La placa incorpora
canales para el paso de los fluidos y conductos para la transferencia de calor.
Steam Reforming: El reformado por vapor de agua.
Reformado: Se llama proceso de reformado la reacción catalítica de una mezcla de vapor
de agua e hidrocarburos a una temperatura más o menos alta para formar Hidrógeno,
monóxido de carbono y bióxido de carbono.
59
REFERENCIAS
CROMATODO
Final colonia Luz, calle Palacios, No. 2723, San Salvador, El Salvador. Tel (503) 22730363. Esta empresa fue escogida por LaGeo para una parte la construcción. Hydrogen in the Energy Sector
http://www.hyweb.de/Knowledge/w-i-energiew-eng.html En esta página se encuentran generalidades de la hidrógeno, su producción, trasporte, almacenaje y la economía relacionada a él. Johnson Matthey Catalysts
http://www.jmcatalysts.com/pct/marketshome.asp?marketid=15&id=287 Información de los usos industriales del Hidrógeno. LaGeo S.A. de C.V.
15 Ave. Sur, colonia Utila, Nueva San Salvador, La Libertad, El Salvador. Tel (503) 22116700. Email: [email protected] Esta empresa es quien patrocinó el proyecto, lanzando a licitación la construcción del diseño para experimentar con él.
Lenntech
http://www.lenntech.com/espanol/tabla-peiodica/H.htm Propiedades, características y generalidades del Hidrógeno.
Metálicas Milán Servicio Industrial
Calle Darío Gonzalez, No. 821 Bº, San Jacinto, San Salvador, El Salvador. Tel (503) 22705470 Esta empresa fue escogida por LaGeo para una parte la construcción.
60
BIBLIOGRAFÍA
Abrego, T.N.B. [1997] Estudio sobre la generación y el uso de hidrógeno como combustible para el uso doméstico. Trabajo de graduación presentado para optar al grado de ingeniero mecánico en la Universidad Centroamericana “José Simeón Cañas”, Antiguo Cuscatlán, L.L., El Salvador.
Veziroğlu, T.N. [1999] International Journal of Hydrogen Energy, volumen 24, No. 1-3.
Aguer Hortal, Mario; Miranda Barreras, Ángel L. [2005] El Hidrógeno, fundamento de futuro equilibrad. Ediciones Díaz de Santos, S.A. Bockris, John. [1991] Solar Hydrogen energy, the power to save the earth. McDonald &Co. Ltd. Askelamd, Donald R. [1998]Ciencia e ingeniería de los materiales, Iternational Thompson Editores S.A. de C.V. Lenntech, http://www.lenntech.com, Mayo 2007.
Johnson Matthey Catalysts, http://www.jmcatalysts.com, Mayo 2007.
Hydrogen in the Energy Sector, http://www.hyweb.de, Mayo 2007.
Pyle, Walt; Healy, Jim; Cortez Reynaldo. [1994] Solar Hydrogen Production by
Electrolysis. Home Power, 39, 32-38.
ANEXO A
CUADRO DE ESPECIFICACIONES PARA CONSTRUCCIÓN DEL ELECTROLIZADOR PROTOTIPOC2
ID Pieza Nombre Pieza ID Material Descripción Material Proceso Construcción Cantidad de piezas
P1Anclaje de Conectores
P1M1 Policarbonato Maquinado a partir de un bloque sólido de Policarbonato.La pieza tener un buen ajuste con su contraparte P11.
8
P2 Colectores de Gases P2M2 Policarbonato Maquinado a partir de un bloque sólido de Policarbonato.La pieza debe formar un sello hermético con P3.
4
P3M1Aislante Térmo‐
Eléctrico
Posterior al maquinado del alma de cobre, debe recubrirse de aislante.Dejando expuestos únicamente los extremos para conexión y acople.Debe se bien sujeto por P11.
P3M2 CobreMaquinado a partir de un bloque sólido de cobre.En el extremo inferior (comector con electrodo) debe ser recubiero de niquel.
P4Electrodo Cilíndrico
(hueco)P4M1
Cobre recubiertode Niquel
Maquinado a partir de un bloque sólido de bronce y recubierto de niquel (electro‐depositado)El extremo para conexión debe entrar bien ajustado en P3
2
P5Electrodo PlacaOvalada (sólido)
P5M1Cobre recubierto
de Niquel
Maquinado a partir de un bloque sólido de bronce y recubierto de niquel (electro‐depositado)El extremo para conexión debe entrar bien ajustado en P3
2
P6Electrodo Píldora
(sólido)P6M1
Cobre recubiertode Niquel
Maquinado a partir de un bloque sólido de bronce y recubierto de niquel (electro‐depositado)El extremo para conexión debe entrar bien ajustado en P3
2
P7Electrodo Placa Cuadrada (sólido)
P7M1Cobre recubierto
de Niquel
Maquinado a partir de un bloque sólido de bronce y recubierto de niquel (electro‐depositado)El extremo para conexión debe entrar bien ajustado en P3
2
P8 Guía de Membrana P8M1 Policarbonato
Maquinadas a partir de un bloque sólido de policarbonato.Luego deben adherise fijamente a las paredes internas de P13, formando un sella estanco. El área en cotacto con P10 debe ser recubierta de un material que permita un sello hermético cuando se deslice en posición P10.
16
P9 Marco Metálico P9M1 AluminioFabricado de águlo 1" x 1/16".El área en contacto con P10 debe ser recubiera de un material aislate termo‐eléctrico.
1
P10M1 Policarbonato
Por cada membrana deben fabricarse DOS marcos.Estos debe sujetarse entre sí mediante pernos del MISMO material.La pieza total debe deslizarse dentro de P13, formando un sello hermético con P8.
P10M2Teflón, Asbesto y Policarbonato
Membrana delgada (0,003")
P11Soporte de Colectores
P11M1 Policarbonato
Maquinado a partir de un bloque sólido de policarbonato.Deben ajustar perfectamente con P1 y a la vez, mediante los pernos de ensamble (del mismo material), deben sujetar P3.
4
P12 Suministro de Agua P12M1 Policarbonato
Fabricado de policarbonato (incluyendo las tuberías) y con soporte metálico.La válvula debe ser muy precisa para poder regular el flujo.
1
P3Conector de
Electrodo (Borne)4
P10 Membrana
2 (con Teflón)
2 (con Asbesto)
1 (con Policarbonato)
21/06/2007 1/2
A1
CUADRO DE ESPECIFICACIONES PARA CONSTRUCCIÓN DEL ELECTROLIZADOR PROTOTIPOC2
P13 Tanque P13M1 Policarbonato
Fabricado por placas adheridas entre sí. Es importante que los agujeros tengan ajustes de MUY baja tolerancia con sus piezas correspondientes, para evitar fugas de solución y de gas.En las paredes internas deben adherirse las P8 (según planos P13)
1
P14 Tapadera P14M1 Policarbonato Fabricado por placas adheridas entre sí. Es importante que los agujeros tengan ajustes de MUY baja tolerancia con sus piezas correspondientes, para evitar fugas de gas.
1
P15 Tapón P15M1 Hule Dos medidas de tapones de hule (según plano P15)2 (grandes)2 (pequeños)
P16M1 Policarbonato Tubos maquinados a partir de un bloque sólido de policarbonato.
P16M2 Válvula de Precisión Válvula resistente a KOHP16M3 Aluminio Soportes estructura
Variador de Concentraión
P16 1
21/06/2007 2/2
A2
ZONE
SHEET
SIZE
SCALE
FSCM NO. DWG NO. REV
DATEDESCRIPTIONREV
REVISIONS
APPROVED
Mode
lo Conceptua
l05
.Jun.2007
Grupo C2
N/A
MC.1.01 1
1/17
Carta
Proyecto de Graduación
Diseño de un electrolizador
prototipo, para LaGeo
Carlos Barrientos
Carlos Sol
ZONE
SHEET
SIZE
SCALE
FSCM NO. DWG NO. REV
DATEDESCRIPTIONREV
REVISIONS
APPROVED
Mode
lo Conceptua
l05
.Jun.2007
Grupo C2
N/A
MC.1.01 1
1/17
Carta
Proyecto de Graduación
Diseño de un electrolizador
prototipo, para LaGeo
Carlos Barrientos
Carlos Sol
ZONE
SHEET
SIZE
SCALE
FSCM NO. DWG NO. REV
DATEDESCRIPTIONREV
REVISIONS
APPROVED
Mode
lo Conceptua
l05
.Jun.2007
Grupo C2
N/A
MC.1.01 1
1/17
Carta
Proyecto de Graduación
Diseño de un electrolizador
prototipo, para LaGeo
Carlos Barrientos
Carlos Sol
A3
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA2/17Anclaje de soportes colectores
10-jul-07
Material
· P1M1: Policarbonato
Comentario
· 8 piezas a fabricarse, cada una adherida altanque fijamente
P1M1
42.00 cm
42.00 cm
4.43 cm
4.43 cm
0.98 cm
3.03 cm
R0.14 cm
56° cm
0.64 cm
2.00 cm
0.82 cm
0.20 cm
R0.11 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
1
E
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32
C
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1 2 3 4
76 8
F
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A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA2/17Anclaje de soportes colectores
10-jul-07
Material
· P1M1: Policarbonato
Comentario
· 8 piezas a fabricarse, cada una adherida altanque fijamente
P1M1
42.00 cm
42.00 cm
4.43 cm
4.43 cm
0.98 cm
3.03 cm
R0.14 cm
56° cm
0.64 cm
2.00 cm
0.82 cm
0.20 cm
R0.11 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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E
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C
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76 8
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A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA2/17Anclaje de soportes colectores
10-jul-07
Material
· P1M1: Policarbonato
Comentario
· 8 piezas a fabricarse, cada una adherida altanque fijamente
P1M1
42.00 cm
42.00 cm
4.43 cm
4.43 cm
0.98 cm
3.03 cm
R0.14 cm
56° cm
0.64 cm
2.00 cm
0.82 cm
0.20 cm
R0.11 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA2/17Anclaje de soportes colectores
10-jul-07
Material
· P1M1: Policarbonato
Comentario
· 8 piezas a fabricarse, cada una adherida altanque fijamente
P1M1
42.00 cm
42.00 cm
4.43 cm
4.43 cm
0.98 cm
3.03 cm
R0.14 cm
56° cm
0.64 cm
2.00 cm
0.82 cm
0.20 cm
R0.11 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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1 2 3 4
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B
8
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA2/17Anclaje de soportes colectores
10-jul-07
Material
· P1M1: Policarbonato
Comentario
· 8 piezas a fabricarse, cada una adherida altanque fijamente
P1M1
42.00 cm
42.00 cm
4.43 cm
4.43 cm
0.98 cm
3.03 cm
R0.14 cm
56° cm
0.64 cm
2.00 cm
0.82 cm
0.20 cm
R0.11 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA2/17Anclaje de soportes colectores
10-jul-07
Material
· P1M1: Policarbonato
Comentario
· 8 piezas a fabricarse, cada una adherida altanque fijamente
P1M1
42.00 cm
42.00 cm
4.43 cm
4.43 cm
0.98 cm
3.03 cm
R0.14 cm
56° cm
0.64 cm
2.00 cm
0.82 cm
0.20 cm
R0.11 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA3/17Colector
10-jul-07
Material
· P2M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, preferiblemente de una solapieza del material, para asegurar hermeticidad
P2M1
∅2.54 cm
16.20 cm19.10 cm
8.20 cm
∅0.95 cm
(3
8")
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA3/17Colector
10-jul-07
Material
· P2M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, preferiblemente de una solapieza del material, para asegurar hermeticidad
P2M1
∅2.54 cm
16.20 cm19.10 cm
8.20 cm
∅0.95 cm
(3
8")
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA3/17Colector
10-jul-07
Material
· P2M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, preferiblemente de una solapieza del material, para asegurar hermeticidad
P2M1
∅2.54 cm
16.20 cm19.10 cm
8.20 cm
∅0.95 cm
(3
8")
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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C
B
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1 2 3 4
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C
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA3/17Colector
10-jul-07
Material
· P2M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, preferiblemente de una solapieza del material, para asegurar hermeticidad
P2M1
∅2.54 cm
16.20 cm19.10 cm
8.20 cm
∅0.95 cm
(3
8")
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A5
F
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E
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA4/17Conector de Electrodo
10-jul-07
Material
· P3M1: AISLAMIENTO TERMO-ELÉCTRICO
· P3M2: COBRE
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· ÚNICAMENTE el vástago conector debe ser
recubierto de niquel
P3M1
P3M2
1.70 cm
1.40 cm
0.49 cm0.30 cm
0.30 cm
1.70 cm
22.00 cm
∅1.07 cm
∅1.67 cm
Borne para conexióneléctrica
se colocará un
conector de ojo
(agujero 1/8")
Sujetado con unatuerca de material
aislante
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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E
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C
B
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA4/17Conector de Electrodo
10-jul-07
Material
· P3M1: AISLAMIENTO TERMO-ELÉCTRICO
· P3M2: COBRE
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· ÚNICAMENTE el vástago conector debe ser
recubierto de niquel
P3M1
P3M2
1.70 cm
1.40 cm
0.49 cm0.30 cm
0.30 cm
1.70 cm
22.00 cm
∅1.07 cm
∅1.67 cm
Borne para conexióneléctrica
se colocará un
conector de ojo
(agujero 1/8")
Sujetado con unatuerca de material
aislante
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
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E
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C
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1 2 3 4
76 8
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA4/17Conector de Electrodo
10-jul-07
Material
· P3M1: AISLAMIENTO TERMO-ELÉCTRICO
· P3M2: COBRE
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· ÚNICAMENTE el vástago conector debe ser
recubierto de niquel
P3M1
P3M2
1.70 cm
1.40 cm
0.49 cm0.30 cm
0.30 cm
1.70 cm
22.00 cm
∅1.07 cm
∅1.67 cm
Borne para conexióneléctrica
se colocará un
conector de ojo
(agujero 1/8")
Sujetado con unatuerca de material
aislante
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
1
E
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C
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA4/17Conector de Electrodo
10-jul-07
Material
· P3M1: AISLAMIENTO TERMO-ELÉCTRICO
· P3M2: COBRE
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· ÚNICAMENTE el vástago conector debe ser
recubierto de niquel
P3M1
P3M2
1.70 cm
1.40 cm
0.49 cm0.30 cm
0.30 cm
1.70 cm
22.00 cm
∅1.07 cm
∅1.67 cm
Borne para conexióneléctrica
se colocará un
conector de ojo
(agujero 1/8")
Sujetado con unatuerca de material
aislante
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA4/17Conector de Electrodo
10-jul-07
Material
· P3M1: AISLAMIENTO TERMO-ELÉCTRICO
· P3M2: COBRE
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· ÚNICAMENTE el vástago conector debe ser
recubierto de niquel
P3M1
P3M2
1.70 cm
1.40 cm
0.49 cm0.30 cm
0.30 cm
1.70 cm
22.00 cm
∅1.07 cm
∅1.67 cm
Borne para conexióneléctrica
se colocará un
conector de ojo
(agujero 1/8")
Sujetado con unatuerca de material
aislante
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
A6
F
1
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FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA5/17Electrodo Cilindrico
10-jul-07
Material
· P4M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P4M1
45° cm
15.00 cm
2.53 cm1.80 cm
0.45 cm
∅1.07 cm
∅0.30 cm
∅5.33 cm
3.00 cm
Agujero de2.00 cm,
perforadoen el
ánguloindicado
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
1
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76 8
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FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA5/17Electrodo Cilindrico
10-jul-07
Material
· P4M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P4M1
45° cm
15.00 cm
2.53 cm1.80 cm
0.45 cm
∅1.07 cm
∅0.30 cm
∅5.33 cm
3.00 cm
Agujero de2.00 cm,
perforadoen el
ánguloindicado
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA5/17Electrodo Cilindrico
10-jul-07
Material
· P4M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P4M1
45° cm
15.00 cm
2.53 cm1.80 cm
0.45 cm
∅1.07 cm
∅0.30 cm
∅5.33 cm
3.00 cm
Agujero de2.00 cm,
perforadoen el
ánguloindicado
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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SIZE
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APPR.
ISSUED
CHECK
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FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA5/17Electrodo Cilindrico
10-jul-07
Material
· P4M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P4M1
45° cm
15.00 cm
2.53 cm1.80 cm
0.45 cm
∅1.07 cm
∅0.30 cm
∅5.33 cm
3.00 cm
Agujero de2.00 cm,
perforadoen el
ánguloindicado
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
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FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA5/17Electrodo Cilindrico
10-jul-07
Material
· P4M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P4M1
45° cm
15.00 cm
2.53 cm1.80 cm
0.45 cm
∅1.07 cm
∅0.30 cm
∅5.33 cm
3.00 cm
Agujero de2.00 cm,
perforadoen el
ánguloindicado
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
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CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALAElectrodo Placa Ovalado
10-jul-07
Material
· P5M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P5M1
1.50 cm
12.00 cm
13.50 cm
R0.75 cm
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
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CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALAElectrodo Placa Ovalado
10-jul-07
Material
· P5M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P5M1
1.50 cm
12.00 cm
13.50 cm
R0.75 cm
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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C
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1 2 3 4
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FSCM NO
SIZE
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CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALAElectrodo Placa Ovalado
10-jul-07
Material
· P5M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P5M1
1.50 cm
12.00 cm
13.50 cm
R0.75 cm
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALAElectrodo Placa Ovalado
10-jul-07
Material
· P5M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P5M1
1.50 cm
12.00 cm
13.50 cm
R0.75 cm
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A8
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA7/17Electrodo Pildora
10-jul-07
Material
· P6M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P6M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
∅5.33 cm
R2.67 cm
9.67 cm
R2.67 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA7/17Electrodo Pildora
10-jul-07
Material
· P6M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P6M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
∅5.33 cm
R2.67 cm
9.67 cm
R2.67 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA7/17Electrodo Pildora
10-jul-07
Material
· P6M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P6M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
∅5.33 cm
R2.67 cm
9.67 cm
R2.67 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA7/17Electrodo Pildora
10-jul-07
Material
· P6M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P6M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
∅5.33 cm
R2.67 cm
9.67 cm
R2.67 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A9
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA8/17Electrodo Placa
10 julio 2007
Material
· P7M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P7M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
1.50 cm
15.00 cm
15.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA8/17Electrodo Placa
10 julio 2007
Material
· P7M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P7M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
1.50 cm
15.00 cm
15.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA8/17Electrodo Placa
10 julio 2007
Material
· P7M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P7M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
1.50 cm
15.00 cm
15.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA8/17Electrodo Placa
10 julio 2007
Material
· P7M1: Bronce recubierto por Niquel
Comentario
· 4 piezas a fabricarse· El "alma" de todo el cuerpo delelectrodo es de
bronce y está recubierta de niquel
P7M1
Los conectores
de los
electrodos son
iguales en todos(detalle en P4)
1.50 cm
15.00 cm
15.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A10
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA9/17Guia de Membrana
10-jul-07
Material
· P8M1: Policarbonato
Comentario
· 16 piezas a fabricarse (8 pares), cada una adherida al
tanque fijamente procuranto estanqueidad.· La parte interna (donde se desliza la membrana) debe poder
lograr sellarse con la membrana en posición.
P8M1
0.50 cm
1.50 cm
1.20 cm
30.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA9/17Guia de Membrana
10-jul-07
Material
· P8M1: Policarbonato
Comentario
· 16 piezas a fabricarse (8 pares), cada una adherida al
tanque fijamente procuranto estanqueidad.· La parte interna (donde se desliza la membrana) debe poder
lograr sellarse con la membrana en posición.
P8M1
0.50 cm
1.50 cm
1.20 cm
30.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA9/17Guia de Membrana
10-jul-07
Material
· P8M1: Policarbonato
Comentario
· 16 piezas a fabricarse (8 pares), cada una adherida al
tanque fijamente procuranto estanqueidad.· La parte interna (donde se desliza la membrana) debe poder
lograr sellarse con la membrana en posición.
P8M1
0.50 cm
1.50 cm
1.20 cm
30.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA9/17Guia de Membrana
10-jul-07
Material
· P8M1: Policarbonato
Comentario
· 16 piezas a fabricarse (8 pares), cada una adherida al
tanque fijamente procuranto estanqueidad.· La parte interna (donde se desliza la membrana) debe poder
lograr sellarse con la membrana en posición.
P8M1
0.50 cm
1.50 cm
1.20 cm
30.00 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A11
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA10/17Marco Metalico
10-jul-07
37,24
42,32
0,16
2,54
25
17,24
2,38
Material
· P9M1: Aluminio
Comentario
· 1 pieza a fabricarse.· En la parte interior de la estructura, se debe
forar con un material aislante termo-eléctrico
P9M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA10/17Marco Metalico
10-jul-07
37,24
42,32
0,16
2,54
25
17,24
2,38
Material
· P9M1: Aluminio
Comentario
· 1 pieza a fabricarse.· En la parte interior de la estructura, se debe
forar con un material aislante termo-eléctrico
P9M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA10/17Marco Metalico
10-jul-07
37,24
42,32
0,16
2,54
25
17,24
2,38
Material
· P9M1: Aluminio
Comentario
· 1 pieza a fabricarse.· En la parte interior de la estructura, se debe
forar con un material aislante termo-eléctrico
P9M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA10/17Marco Metalico
10-jul-07
37,24
42,32
0,16
2,54
25
17,24
2,38
Material
· P9M1: Aluminio
Comentario
· 1 pieza a fabricarse.· En la parte interior de la estructura, se debe
forar con un material aislante termo-eléctrico
P9M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A12
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA11/17Membrana
10-jul-07
20
17
1,5
Material
· P10M1: Policarbonato
· P10M2:Teflón, Asbesto y Policarbonato.
Comentario
· 2 piezas de Tefón, 2 de Asbesto y 1 de Policarbonato a
fabricarse, cada marco debe sujetar la membrana con
pernos del mismo material (policarbonato)· Los bordes de los marcos deben formar un buen sello con
sus correspondientes guías.
P10M1
P10M2
0.60 cm
20.00 cm
Membrana de Telfón, 0.5
mm de espesorMembrana de Asbesto,
3 mm de espesor
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA11/17Membrana
10-jul-07
20
17
1,5
Material
· P10M1: Policarbonato
· P10M2:Teflón, Asbesto y Policarbonato.
Comentario
· 2 piezas de Tefón, 2 de Asbesto y 1 de Policarbonato a
fabricarse, cada marco debe sujetar la membrana con
pernos del mismo material (policarbonato)· Los bordes de los marcos deben formar un buen sello con
sus correspondientes guías.
P10M1
P10M2
0.60 cm
20.00 cm
Membrana de Telfón, 0.5
mm de espesorMembrana de Asbesto,
3 mm de espesor
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA11/17Membrana
10-jul-07
20
17
1,5
Material
· P10M1: Policarbonato
· P10M2:Teflón, Asbesto y Policarbonato.
Comentario
· 2 piezas de Tefón, 2 de Asbesto y 1 de Policarbonato a
fabricarse, cada marco debe sujetar la membrana con
pernos del mismo material (policarbonato)· Los bordes de los marcos deben formar un buen sello con
sus correspondientes guías.
P10M1
P10M2
0.60 cm
20.00 cm
Membrana de Telfón, 0.5
mm de espesorMembrana de Asbesto,
3 mm de espesor
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA11/17Membrana
10-jul-07
20
17
1,5
Material
· P10M1: Policarbonato
· P10M2:Teflón, Asbesto y Policarbonato.
Comentario
· 2 piezas de Tefón, 2 de Asbesto y 1 de Policarbonato a
fabricarse, cada marco debe sujetar la membrana con
pernos del mismo material (policarbonato)· Los bordes de los marcos deben formar un buen sello con
sus correspondientes guías.
P10M1
P10M2
0.60 cm
20.00 cm
Membrana de Telfón, 0.5
mm de espesorMembrana de Asbesto,
3 mm de espesor
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA11/17Membrana
10-jul-07
20
17
1,5
Material
· P10M1: Policarbonato
· P10M2:Teflón, Asbesto y Policarbonato.
Comentario
· 2 piezas de Tefón, 2 de Asbesto y 1 de Policarbonato a
fabricarse, cada marco debe sujetar la membrana con
pernos del mismo material (policarbonato)· Los bordes de los marcos deben formar un buen sello con
sus correspondientes guías.
P10M1
P10M2
0.60 cm
20.00 cm
Membrana de Telfón, 0.5
mm de espesorMembrana de Asbesto,
3 mm de espesor
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
VISTA DETALLE
A13
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA12/17Soporte de Colectores
10-jul-07
Material
· P11M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, cada una debe incluir unpar de tornillos del mismo material (policarbonato)
P11M1
R0.15 cm
R0.15 cm
R0.25 cm
2.50 cm
0.70 cm
1.00 cm
3.04 cm
1.36 cm
5.42 cm
54° cm
10.80 cm 11.00 cm
0.50 cm3.00 cm
4.00 cm R1.37 cmR1.52 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA12/17Soporte de Colectores
10-jul-07
Material
· P11M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, cada una debe incluir unpar de tornillos del mismo material (policarbonato)
P11M1
R0.15 cm
R0.15 cm
R0.25 cm
2.50 cm
0.70 cm
1.00 cm
3.04 cm
1.36 cm
5.42 cm
54° cm
10.80 cm 11.00 cm
0.50 cm3.00 cm
4.00 cm R1.37 cmR1.52 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA12/17Soporte de Colectores
10-jul-07
Material
· P11M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, cada una debe incluir unpar de tornillos del mismo material (policarbonato)
P11M1
R0.15 cm
R0.15 cm
R0.25 cm
2.50 cm
0.70 cm
1.00 cm
3.04 cm
1.36 cm
5.42 cm
54° cm
10.80 cm 11.00 cm
0.50 cm3.00 cm
4.00 cm R1.37 cmR1.52 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA12/17Soporte de Colectores
10-jul-07
Material
· P11M1: Policarbonato
Comentario
· 4 piezas a fabricarse, cada una debe incluir unpar de tornillos del mismo material (policarbonato)
P11M1
R0.15 cm
R0.15 cm
R0.25 cm
2.50 cm
0.70 cm
1.00 cm
3.04 cm
1.36 cm
5.42 cm
54° cm
10.80 cm 11.00 cm
0.50 cm3.00 cm
4.00 cm R1.37 cmR1.52 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A14
F
1
E
D
32
C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA13/17Suministro de Agua
10-jul-07
10,55
10
10,55
1
18
20
15
2,2
14,67
8,37
Material
· Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse· Se sugiere el mismo material, aunque no estará en
contacto con KOH.
· La válvula debe ser de presición
Conexión p/
manguera
3/8"
Válvula de
compuerta 1/2"
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
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32
C
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A
1 2 3 4
76 8
F
E
D
5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA13/17Suministro de Agua
10-jul-07
10,55
10
10,55
1
18
20
15
2,2
14,67
8,37
Material
· Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse· Se sugiere el mismo material, aunque no estará en
contacto con KOH.
· La válvula debe ser de presición
Conexión p/
manguera
3/8"
Válvula de
compuerta 1/2"
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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1 2 3 4
76 8
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5 6 7
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8
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA13/17Suministro de Agua
10-jul-07
10,55
10
10,55
1
18
20
15
2,2
14,67
8,37
Material
· Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse· Se sugiere el mismo material, aunque no estará en
contacto con KOH.
· La válvula debe ser de presición
Conexión p/
manguera
3/8"
Válvula de
compuerta 1/2"
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
32
C
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A
1 2 3 4
76 8
F
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5 6 7
C
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8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA13/17Suministro de Agua
10-jul-07
10,55
10
10,55
1
18
20
15
2,2
14,67
8,37
Material
· Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse· Se sugiere el mismo material, aunque no estará en
contacto con KOH.
· La válvula debe ser de presición
Conexión p/
manguera
3/8"
Válvula de
compuerta 1/2"
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A15
F
1
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32
C
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA14/17Tanque
10-jul-07
22
2
31
24
1
0,5
0,5
24
22
42
44
17
22,5
8
Material
· P13M1: Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
P13M1
8,9
18,9
28,9
1,2
Posición
Guías de
Membranas
Detalle Guía
de tapa
∅0.95 cm1.55 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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32
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B
A
1 2 3 4
76 8
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA14/17Tanque
10-jul-07
22
2
31
24
1
0,5
0,5
24
22
42
44
17
22,5
8
Material
· P13M1: Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
P13M1
8,9
18,9
28,9
1,2
Posición
Guías de
Membranas
Detalle Guía
de tapa
∅0.95 cm1.55 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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32
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1 2 3 4
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5 6 7
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA14/17Tanque
10-jul-07
22
2
31
24
1
0,5
0,5
24
22
42
44
17
22,5
8
Material
· P13M1: Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
P13M1
8,9
18,9
28,9
1,2
Posición
Guías de
Membranas
Detalle Guía
de tapa
∅0.95 cm1.55 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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32
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B
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1 2 3 4
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5 6 7
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8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA14/17Tanque
10-jul-07
22
2
31
24
1
0,5
0,5
24
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42
44
17
22,5
8
Material
· P13M1: Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
P13M1
8,9
18,9
28,9
1,2
Posición
Guías de
Membranas
Detalle Guía
de tapa
∅0.95 cm1.55 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA14/17Tanque
10-jul-07
22
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31
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1
0,5
0,5
24
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44
17
22,5
8
Material
· P13M1: Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
P13M1
8,9
18,9
28,9
1,2
Posición
Guías de
Membranas
Detalle Guía
de tapa
∅0.95 cm1.55 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA14/17Tanque
10-jul-07
22
2
31
24
1
0,5
0,5
24
22
42
44
17
22,5
8
Material
· P13M1: Policarbonato
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
P13M1
8,9
18,9
28,9
1,2
Posición
Guías de
Membranas
Detalle Guía
de tapa
∅0.95 cm1.55 cm
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A16
F
1
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1 2 3 4
76 8
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A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA15/17Tapadera
10-jul-07
∅3,2
∅2,54
∅2,54
43
23 0,5
∅3,6
513,5
Material
· P14M1: Policarbonato
P14M1
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
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1 2 3 4
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A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA15/17Tapadera
10-jul-07
∅3,2
∅2,54
∅2,54
43
23 0,5
∅3,6
513,5
Material
· P14M1: Policarbonato
P14M1
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
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C
B
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1 2 3 4
76 8
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA15/17Tapadera
10-jul-07
∅3,2
∅2,54
∅2,54
43
23 0,5
∅3,6
513,5
Material
· P14M1: Policarbonato
P14M1
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
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ISSUED
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DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA15/17Tapadera
10-jul-07
∅3,2
∅2,54
∅2,54
43
23 0,5
∅3,6
513,5
Material
· P14M1: Policarbonato
P14M1
Comentario
· 1 pieza a fabricarse,· Es importante que los agujeros tengan muy bajas
tolerancias respecto a los acoples que losatraviezan, para lograr la estanqueidad
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A17
F
1
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
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APPR.
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CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA16/17Tapones de Hule
10-jul-07
∅3,08
∅2
∅2
∅3,08
∅1
∅1,54
∅1
∅1,54
3
1
Material
· P15M1: Hule
Comentario
· 2 piezas de cada tamaño de tapón
P15M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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1 2 3 4
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FSCM NO
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ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA16/17Tapones de Hule
10-jul-07
∅3,08
∅2
∅2
∅3,08
∅1
∅1,54
∅1
∅1,54
3
1
Material
· P15M1: Hule
Comentario
· 2 piezas de cada tamaño de tapón
P15M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
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ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA16/17Tapones de Hule
10-jul-07
∅3,08
∅2
∅2
∅3,08
∅1
∅1,54
∅1
∅1,54
3
1
Material
· P15M1: Hule
Comentario
· 2 piezas de cada tamaño de tapón
P15M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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1
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA16/17Tapones de Hule
10-jul-07
∅3,08
∅2
∅2
∅3,08
∅1
∅1,54
∅1
∅1,54
3
1
Material
· P15M1: Hule
Comentario
· 2 piezas de cada tamaño de tapón
P15M1
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A18
F
1
E
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32
C
B
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
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ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA17/17Variador de Concen.
10-jul-07
17,16
Material
· P16M1: Policarbonato
· P16M2: Válvula de presición· P16M3: Aluminio
Comentario
· 1 piezas a fabricarse
P16M3
P16M1
P16M2
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
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1
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C
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA17/17Variador de Concen.
10-jul-07
17,16
Material
· P16M1: Policarbonato
· P16M2: Válvula de presición· P16M3: Aluminio
Comentario
· 1 piezas a fabricarse
P16M3
P16M1
P16M2
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
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1 2 3 4
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RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA17/17Variador de Concen.
10-jul-07
17,16
Material
· P16M1: Policarbonato
· P16M2: Válvula de presición· P16M3: Aluminio
Comentario
· 1 piezas a fabricarse
P16M3
P16M1
P16M2
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
F
1
E
D
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C
B
A
1 2 3 4
76 8
F
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5 6 7
C
B
8
A
RevNo Revision note Date Signature Checked
FSCM NO
SIZE
REV
CONTRACT NO
APPR.
ISSUED
CHECK
DRAWN
FILE NAME SCALESHEET
DWG NO
SIN ESCALA17/17Variador de Concen.
10-jul-07
17,16
Material
· P16M1: Policarbonato
· P16M2: Válvula de presición· P16M3: Aluminio
Comentario
· 1 piezas a fabricarse
P16M3
P16M1
P16M2
VISTA ISOMÉTRICO
VISTA EN PLANTA
VISTA LATERAL
A19
ANEXO B
B1
ANEXO B
Manual del Usuario
Este manual ha sido creado para guiar al usuario en el manejo del prototipo y sus
componentes, así como también para establecer las diferentes variables de
funcionamiento y pruebas a realizársele al mismo.
Como primera parte se presenta el manual de ensamble, instalación y manejo de
componentes. Este apartado pretende guiar al usuario en el conocimiento del prototipo,
dándole a conocer aspectos claves del funcionamiento, incorporando breves conceptos
teóricos que le permitirán tener una mayor comprensión del diseño y de la influencia
esperada de cada variable sobre el desempeño del equipo, influencia que será
posteriormente evidenciada empíricamente.
Luego se tiene el apartado que trata más específicamente con el uso experimental del
equipo. En él se presentan breves descripciones metodológicas que servirán como guía
de laboratorio para la manipulación y estudio de la influencia de las variables sobre el
desempeño del equipo. Se debe traer a cuenta que el propósito de la experimentación es
validar empíricamente las presunciones teóricas, así como también determinar la
configuración idónea de operación del equipo, para lograr los mayores índices de
producción al menor costo energético.
B2
Manual de Ensamble, Instalación y Manejo
Este apartado pretende guiar al usuario en el ensamble del electrolizador. Es
conveniente recordar que éste fue diseñado con el propósito de facilitar el cambio y
modificación de diversos componentes que afectan directamente la producción de
hidrógeno. Por esto último, el equipo puede variase tanto en la disposición,
características y cantidad de sus componentes.
Para una mejor ilustración del proceso de ensamblaje se empieza con los componentes
de mayor importancia. El primer conjunto de piezas con el que se cuenta son las
conexiones de los electrodos, los colectores de gases y los electrodos. Los primeros
están unidos permanentemente a las pantallas de recolección de gases; a estas se les
deben acoplar los electrodos. Los conectores deben deslizarse en su posición en la parte
superior de los colectores, dadas las características del ajuste entre las piezas, estas
quedarán adheridas entre sí.
En la siguiente figura se muestra una ilustración de la conexión entre el electrodo y su
conector (se ha eliminado la pantalla de recolección de gases para mostrar como se debe
hacer el acople). Para lograr el acople entre las piezas se inserta el electrodo en la ranura
de la conexión eléctrica y se gira en el sentido que se muestra en la figura, para que el
electrodo quede en la posición segura.
B3
En la siguiente figura se muestra un acercamiento a la junta del electrodo acoplado a su
respectivo conector.
En la siguiente figura se muestra cómo queda armado el arreglo electrodo-conexión
eléctrica-recolector de gas. Se debe recordar que únicamente el electrodo podrá
desacoplarse de este conjunto, para poder variarlos en tipo y forma.
B4
Posteriormente, al tener ensamblado el conjunto anterior, se procede a acoplarlo a los
soportes. Estos soportes se encargan de mantener el conjunto de electrodo y colector en
una posición fija dentro del tanque, previniendo el contacto entre los componentes. En
la siguiente figura se muestra la mitad de uno de los soportes.
Los soportes van unidos al tanque por medio de los anclajes en el borde superior, que se
muestran en la siguiente figura (piezas azules).
El primer paso es unir el soporte 1 al anclaje 1.
B5
Posición final del soporte 1.
Luego se pone en posición el arreglo del electrodo previamente armado, como se
muestra en la siguiente figura.
Posteriormente se acopla el soporte 2 uniéndolo al anclaje 2, como se puede apreciar en
la siguiente figura.
B6
Una vez puestos los dos soportes se unen por medio de un perno en cada uno de los
extremos de estos.
Estos pasos deberán seguirse para cada electrodo que se desee colocar en el equipo,
pudiendo variar entre dos y cuatro arreglos. A manera de ilustración, después de haberse
ubicado los dos arreglos de soportes-electrodos el equipo se verá como muestra la
siguiente figura.
B7
En esta se puede apreciar el tanque, el cual está unido de manera permanente al
suministro de agua destilada y al variador de concentración de electrolito.
Después de tener el equipo armado se colocan los tapones en las salidas auxiliares de
gases (estas son utilizadas únicamente cuando se tiene una disposición o cantidad
diferente de electrodos), para evitar posibles fugas. En la siguiente figura se muestran
donde van estos ubicados.
B8
El siguiente paso es ubicar las membranas de separación tanto física o iónica,
dependiendo el caso. Estas irán ubicadas en las guías del tanque, que se muestran a
continuación.
La membrana está sostenida por un marco como se puede apreciar en la siguiente
figura, este marco se deslizará por las guías del tanque.
B9
En la siguiente figura se diagrama como deben de deslizarse las membranas sobre las
guías.
B10
En este punto del ensamble el equipo se verá como se muestra en la siguiente figura.
Posteriormente debe colocarse la tapadera, la cual se desliza en el saque, donde
descansa en su posición definitiva.
B11
Una vez ubicada la tapadera, se ponen los tapones en los agujeros auxiliares de la
tapadera con el fin de evitar fugas de gases.
Al final del ensamble el equipo debe verse como muestra la siguiente figura.
B12
USO EN PRUEBAS
Una vez ya ensamblado el prototipo, con el fin de llevar a cabo las pruebas de
funcionamiento; primeramente se debe proveer tanto de agua destilada en el suministro
de esta, así como del KOH necesario para alcanzar la concentración de experimentación
como para llenar el variador de concentración.
Suministro de agua destilada
Variador de concentración
B13
Una vez el sistema tenga el agua de suministro y el KOH, este tiene que ser conectado
tanto a la fuente de energía eléctrica como a la descarga de Hidrógeno.
Las conexiones eléctricas se toman directamente de la fuente y se aseguran por medio
de las tuercas que se encuentran en los extremos de las conexiones a los electrodos.
La recolección de Hidrógeno se hará por medio de uno de los orificios laterales del
tanque, donde está conectado a un sistema de medición de desplazamiento volumétrico
por medio del cual se podrá medir la producción de Hidrógeno por periodos
determinados de tiempo.
Este procedimiento debe llevarse a cabo para cada serie de pruebas, y además deben
cambiarse las configuraciones de cantidad y tipo de electrodos que se utilizaran
dependiendo del experimento que se esté realizando, esta guía de configuraciones se
muestra a continuación en la guía de pruebas de laboratorio.
Ma
Tal
exp
de
pro
exp
Es
con
ene
can
pro
Se
com
efic
las
Con Va
Co
anual de L
l como se m
perimental de
la metodolo
oponen algu
perimentalme
necesario
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necesita te
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ciencia de es
modificacio
nfiguración
lores de Inicio
Corriente
Voltaje
oncentración peso de KOH
Temperatura(Amb)
Electrodo
Laborator
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equipo. En
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se sistema se
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n de referen
o
25 A
2.2
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Placa
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Nota
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Electrodo
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25 A
2.2 V
25%
25°C
Placa Plana
ables deben maeratura de la s
Tiempo transcurrido
5 min
10 min
15 min
20 min
Resistencias Por elemento
eferencia
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miento respe
Disposició
a
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Produ
Electrodo
Electrodo
Electrodo
Electrodo
Solución
B15
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o Placa Ovalada
o Píldora
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ml) T
a
co
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dividuales d
Temperatura desolución (°C)
Resistencia (Ohm)
encia para
e cada uno d
e la )
la
de
B16
Ensamble completo (por
Disposición)
Anotaciones
Análisis de Resultados T1.1
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla con los resultados de referencia.
B17
T2. Determinación de la Influencia que tiene la Posición de los Electrodos Esta prueba está diseñada para evaluar de qué manera contribuye la disposición de los
electrodos, es decir, la distancia entre ellos (por ende, la cantidad de solución entre
ellos), en el incremento o decremento de producción de hidrógeno.
ID Pruebas
T2.1 Disposición 2
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V Concentración en peso de KOH 25%
Temperatura (Amb) 25°C
Electrodo Placa Plana
Nota:
Las variables deben mantenerse constantes.
La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo transcurrido Producción de H2 (ml) Temperatura de
la solución (°C)
5 min
10 min
15 min
20 min
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Ensamble completo (por
Disposición)
B18
Anotaciones
Análisis de Resultados T2.1
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B19
T2.2 Disposición 3
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V Concentración
en peso de KOH
25%
Temperatura (Amb) 25°C
Electrodo Placa Plana
Nota:
Las variables deben mantenerse constantes.
La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo transcurrido
Producción de H2 (ml)
Temperatura de la solución (°C)
5 min
10 min
15 min
20 min
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Ensamble completo (por
Disposición)
Anotaciones
B20
Análisis de Resultados T2.2
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
T2.3
ValoInic
C
VCon
en
Tem
E
Nota
Datoreco
Ano
3 Disposició
ores de cio
Corriente
Voltaje ncentración n peso de
KOH mperatura (Amb)
Electrodo
a: Las variabLa tempera
os opilados
tra
otaciones
ón 4
25 A
2.2 V
25%
25°C
Placa Plana
bles deben manatura de la sol
Tiempo anscurrido
5 min
10 min
15 min
20 min
Resistencias Por elemento
Disposición
ntenerse constalución, sin emb
Producción(ml)
E
Ensamble Disposició
B21
antes.
bargo, si se elev
n de H2 T
Elemento
completo (porón)
vará.
Temperatura d(°C
r
de la solución C)
Resistencia (Ohm)
B22
Análisis de Resultados T2.3
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B23
T2.4 Disposición 5
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V Concentración
en peso de KOH
25%
Temperatura (Amb) 25°C
Electrodo Placa Plana
Nota:
Las variables deben mantenerse constantes.
La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo transcurrido
Producción de H2 (ml)
Temperatura de la solución (°C)
5 min
10 min
15 min
20 min
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Ensamble completo (por
Disposición)
Anotaciones
B24
Análisis de Resultados T2.4
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B25
T3. Determinación de la Influencia que tiene la Corriente de Suministro Esta prueba está diseñada para evaluar de qué manera contribuye la cantidad de
corriente, es decir, la densidad de corriente (sin variar el área del electrodo), en el
incremento o decremento de producción de hidrógeno.
T3.1 Variación de Corriente
Valores de Inicio
Corriente VAR Disposición
Voltaje 2.2 V (esta disposición po-
Concentración en peso de KOH 25% dría variarse, depen-
diendo del resultado
Temperatura (Amb) 25°C de las pruebas de
disposición T2)
Electrodo Placa Plana
Nota:
El resto de variables deben mantenerse constantes, excepto la corriente. Cada lectura se tomará 10 minutos después de iniciado. La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Amperaje Producción de H2 (ml)
Temperatura de la solución (°C)
25
20
15
10
5
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Ensamble completo (por
Disposición)
B26
Anotaciones
Análisis de Resultados T3.1
1. Encontrar la relación que tiene la Producción de Hidrógeno para cada valor de
corriente (posterior al tiempo de estabilización en la producción).
2. Calidad del gas producido.
3. Eficiencia promedio del proceso.
4. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B27
T4. Determinación de la Influencia que tiene el Voltaje de Suministro
Esta prueba está diseñada para evaluar de qué manera contribuye el potencial eléctrico
de suministro (sin variar el área del electrodo) en el incremento o decremento de
producción de hidrógeno.
T4.1 Variación de Voltaje
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje VAR (esta disposición po-
Concentración en peso de KOH 25% dría variarse, depen-
diendo del resultado
Temperatura (Amb) 25°C
de las pruebas de disposición T2)
Electrodo Placa Plana
Nota:
El resto de variables deben mantenerse constantes, excepto el voltaje. La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Voltaje Producción de H2 (ml)
Temperatura de la solución (°C)
1.5
2.2
5
10
15
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Ensamble completo (por
Disposición)
B28
Anotaciones
Análisis de Resultados T4.1
1. Encontrar la relación que tiene la Producción de Hidrógeno para cada valor de
voltaje (posterior al tiempo de estabilización en la producción).
2. Calidad del gas producido.
3. Eficiencia promedio del proceso.
4. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B29
T5. Determinación de la Influencia que tiene el Tipo de Electrodo Esta prueba está diseñada para evaluar de qué manera contribuyen las diferentes
características de cada tipo de electrodo (mayor área superficial, con esquinas, sin
esquinas, etc.) en el incremento o decremento de producción de hidrógeno.
T5.1 Electrodo de Placa Ovalada
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V (esta disposición po-
Concentración en peso de KOH 25% dría variarse, depen-
diendo del resultado
Temperatura (Amb) 25°C de las pruebas de
disposición T2)
Electrodo VAR
Nota:
El resto de variables deben mantenerse constantes, excepto el tipo de electrodo. La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo Transcurrido Producción de H2 (ml) Temperatura de la solución
(°C)
5 min
10 min
15 min
20 min
Anotaciones
B30
Análisis de Resultados T5.1
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B31
T5.2 Electrodo de Placa Cápsula
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V (esta disposición po-
Concentración en peso de KOH 25% dría variarse, depen-
diendo del resultado
Temperatura (Amb) 25°C de las pruebas de
disposición T2)
Electrodo VAR
Nota:
El resto de variables deben mantenerse constantes, excepto el tipo de electrodo. La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo Transcurrido Producción de H2 (ml) Temperatura de la solución
(°C)
5 min
10 min
15 min
20 min
Anotaciones
Análisis de Resultados T5.2
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
B32
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B33
T5.3 Electrodo de Placa Cilindro Hueco
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V (esta disposición po-
Concentración en peso de KOH 25% dría variarse, depen-
diendo del resultado
Temperatura (Amb) 25°C de las pruebas de
disposición T2)
Electrodo VAR
Nota:
El resto de variables deben mantenerse constantes, excepto el tipo de electrodo. La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo Transcurrido Producción de H2 (ml) Temperatura de la solución
(°C)
5 min
10 min
15 min
20 min
Anotaciones
Análisis de Resultados T5.3
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
B34
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B35
T6. Determinación de la Influencia que tiene la Concentración de la Solución Esta prueba está diseñada para evaluar de qué manera contribuye la concentración en
porcentaje de peso de electrolito (sin variar el área del electrodo) en el incremento o
decremento de producción de hidrógeno.
T6.1 Variación de Concentración
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V (esta disposición po- Concentración
en peso de KOH
VAR dría variarse, depen- diendo del resultado
Temperatura (Amb) 25°C
de las pruebas de disposición T2)
Electrodo Placa Plana
Nota:
El resto de variables deben mantenerse constantes, excepto la concentración de la solución. La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Concentra- ción Producción de H2 (ml) Temperatura de la solución
(°C)
22.50%
25.00%
27.50%
30.00%
32.50%
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Solución KOH
Ensamble completo (por
Disposición)
B36
Anotaciones
Análisis de Resultados T6.1
1. Encontrar la relación que tiene la Producción de Hidrógeno para cada valor de
concentración (posterior al tiempo de estabilización en la producción).
2. Calidad del gas producido.
3. Eficiencia promedio del proceso.
4. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B37
T7. Determinación de la Influencia que tiene la Cantidad de Electrodos Esta prueba está diseñada para evaluar de qué manera contribuye la cantidad de
electrodos dispuesta en el hidrolizador, variando entonces el área superficial de
producción de gas, en el incremento o decremento de producción de hidrógeno.
T7.1 Variación de Cantidad de Electrodos
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V
Concentración en peso de KOH 25%
Temperatura (Amb) 25°C
Electrodo Placa Plana y
Placa Ovalada
Nota:
El resto de variables deben mantenerse
La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo Transcurrido Producción de H2 / min Temperatura de la solución
máxima alcanzada
5 min
10 min
15 min
20 min
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Ensamble completo (por
Disposición)
B38
Anotaciones
Análisis de Resultados T7.1
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B39
T7.2 Variación de Cantidad de Electrodos
Valores de Inicio
Corriente 25 A Disposición
Voltaje 2.2 V
Concentración en peso de KOH 25%
Temperatura (Amb) 25°C
Electrodo Placa Plana y
Placa Ovalada
Nota:
El resto de variables deben mantenerse
La temperatura de la solución, sin embargo, si se elevará.
Datos recopilados
Tiempo Transcurrido Producción de H2 / min Temperatura de la solución
máxima alcanzada
5 min
10 min
15 min
20 min
Resistencias Por elemento
Elemento Resistencia (Ohm)
Ensamble completo (por
Disposición)
Anotaciones
B40
Análisis de Resultados T7.2
1. Encontrar la Producción de Hidrógeno por unidad de tiempo (producción
promedio y la producción en estado estable)
2. Encontrar la Temperatura de Operación de la solución.
3. Calidad del gas producido.
4. Eficiencia promedio del proceso.
5. Elaborar una tabla comparativa con los resultados de referencia.
B41
Fórmulas para la estandarización de resultados
1. Producción Promedio de Hidrógeno
Se refiere a la producción por unidad de tiempo que, en promedio, se ha obtenido a lo
largo de la prueba; y se estima como sigue:
∑ · 60 ú ,
ó
,
2. Producción de Hidrógeno (estado estable)
Se refiere a encontrar, primero, el tiempo en el cual se estabiliza la producción de
hidrógeno por unidad de tiempo. Para ello se procederá a graficar los datos de
producción hidrógeno promedio (ml/s) contra el tiempo (s).
(min)
Producción (ml)
(ml/s)
5
10
15
20
Hab
pro
nor
ante
la e
3.
Se
que
cor
rest
Dad
esta
coc
Esta gráfica
biéndose en
oducciones p
rmales de op
erior, except
estabilización
Produc
procederá a
e asuma cad
rriente se gra
to.
do que las le
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posteriores, p
peración. Est
tuando que l
n de la produ
cción de Hid
a graficar lo
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aficarán los
ecturas para
, se consi
producción y
ara ejemplificar y n
l tiempo
para obtener
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de estudio, e
valores de
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y el tiempo d
B42
no contiene valore
de estabiliz
el promedio
berá ser calc
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ún la variab
producción d
s decir, con
producción
le se tomará
nces la prod
de estabilizac
es reales ni estimad
zación
o de generac
culado de ma
erá únicame
ble, en estad
de hidrógen
la verificac
contra los d
án después d
ducción por u
ción.
dos.
se podrá p
ción real baj
anera similar
ente aquellos
do estable.
no (ml) contr
ción de la in
de amperaje
de trascurrido
unidad de tie
promediar l
o condicion
r que el liter
s posteriores
ra los valor
nfluencia de
e; y así con
o el tiempo d
empo como
as
es
ral
s a
es
la
el
de
el
B43
4. Temperatura de Operación
ú ,
°
4
5. Calidad del Gas Producido
Se deberá tomar una muestra del gas producido en una ampolleta previamente
preparada y luego someter la muestra a análisis en un espectrógrafo de gases.
6. Eficiencia Promedio del Sistema
ó
(min)
Temperatura (°C)
5
10
15
20
B44
se refiere al calor sensible que incrementa en el oxígeno.
se refiere al calor sensible que incrementa en el hidrógeno.
se refiere a la potencia que se pierde para elevar la temperatura del agua de
suministro, desde la temperatura ambienta hasta la temperatura de operación.
se refiere a la potencia que se pierde a través de las paredes del equipo hacia
el ambiente, esto debido al incremento de temperatura de la solución.
El balance de energía de sistema será:
ó
· · · · ,
Por lo que la eficiencia puede estimarse como:
· ··
ANEXO C
C1
LaGeo una empresa de Energías Renovables. Reconocimiento al Trabajo de Investigación del Hidrógeno elaborado por la Universidad José Simeón Cañas. LaGeo es una empresa dedicada a la generación de energía eléctrica, con base a recursos geotérmicos. Estos son considerados como recursos de tipo renovable y limpios, debido a que la energía que se produce es amigable con el medio ambiente y baja en contenidos de gases tóxicos y de efecto de invernadero. Los contenidos de CO2, que se emiten constituyen apenas el 0.02%, por lo cual LaGeo es una de las empresas pioneras, a nivel nacional, en la suscripción de contratos con países europeos para la venta de bonos carbono. Otro factor importante en la economía del país es que LaGeo contribuye en un 25% de la demanda de energía eléctrica nacional. Bajo esta dirección de aprovechamiento de nuestros propios recursos naturales, LaGeo preocupada por la crisis actual de los precios del petróleo y por los efectos del calentamiento global, ha considerado conveniente incluir dentro de sus objetivos estratégicos la investigación de otras formas de energías renovables, que al mediano y largo plazo puedan ofrecer una alternativa de solución para apaliar la demanda de energía eléctrica a nivel nacional y regional. Para la investigación y desarrollo de estas nuevas tecnologías, LaGeo ha considerado conveniente aprovechar y promover el potencial estudiantil que las universidades ofrecen en sus diferentes carreras técnicas. LaGeo sostiene que junto a las universidades podrá promover profesionales con conocimiento para el aprovechamiento y desarrollo de nuevas tecnologías. Con base a ello, en el mes de enero de 2007, LaGeo hizo contactos con el Departamento de Energías Renovables, de la facultad de Ingeniería de la Universidad José Simeón Cañas (UCA), con el propósito de proponer temas de investigación en energías renovables, que LaGeo puede apoyar con recursos técnicos y financieros para fabricar prototipos de investigación. Fue de esa manera que se seleccionaron a los estudiantes de Ingeniería Mecánica Carlos Barrientos y Carlos Sol, para desarrollar su tesis de graduación sobre el tema: “Proyecto de Desarrollo de un Prototipo de Electrolizador para la Producción de Hidrógeno”. A la fecha, estos estudiantes han finalizado exitosamente su tesis de graduación, la cual incluye el diseño de un prototipo de Electrolizador tipo Tanque para la producción de Hidrógeno. Como parte de la contribución de LaGeo al trabajo de tesis de estos estudiantes, es la construcción del prototipo diseñado por ellos. Sin embargo, debido a la no disponibilidad en el mercado local de los materiales recomendados para la fabricación y funcionamiento del prototipo, se tiene planificado para octubre de 2007 contar con el prototipo para realizar pruebas diseñados en el trabajo de los estudiantes mencionados. Es importante mencionar que durante el proceso de elaboración del trabajo de tesis, se desarrollo un programa dinámico y participativo entre los estudiantes, su asesor académico el Ing. Leonel Hernández y personal técnico de LaGeo integrado por el Lic. José Salvador Handal, e Ingenieros. Julio Alberto Guidos y Raúl Edgardo López. Durante ese proceso, se logró una excelente integración de todos los involucrados al
C2
trabajo de investigación, lo cual permitió el aprendizaje e intercambio de conocimientos en un ambiente de convivencia y de trabajo en equipo. Por lo anterior, como LaGeo nos sentimos sumamente halagados y satisfechos con el trabajo de graduación desarrollado por los estudiantes y su asesor académico y agradecemos a La Universidad José Simeón Cañas, por haberle concedido a LaGeo la oportunidad de brindar su apoyo técnico y profesional para elaboración de este trabajo de investigación. Felicitamos de una manera efusiva a los nuevos profesionales Carlos Barrientos y Carlos Sol y a su asesor el Ing. Leonel Hernández, por el esfuerzo mostrado en cada momento, su dedicación y entusiasmo en la construcción de este nuevo aporte a la ciencia, consolidado en el trabajo de graduación que felizmente han finalizado, y que creemos y estamos plenamente convencidos contribuirá en gran medida a formar un pilar valioso para los futuros trabajos de investigación que se realicen en esta materia en esta Universidad y otras que así lo requieran.
