Informe HHO

8/18/2019 Informe HHO

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“Celda Generadorade HHO en un motor

diésel (EC)”

Seminario de Titulación

Patricio Morales

/2014

Resumen

La presente investigación tiene por nalidad vericar el !uncionamiento deun generador de "idrógeno# el cual !unciona por medio de la propiaenerg$a entregada por el motor (alternador)% Este dispositivo (generadorde HHO) se encuentra en el mercado tanto nacional como internacional%


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&ctualmente en el mercado se o!recen un sin n'mero de aditivos elementos ue prometen me*orar la eciencia de los motores de com+ustióninterna con la nalidad principal de disminuir el consumo de com+usti+le as$ como tam+ién la de las emisiones% ,entro de estos elementos surge lacelda generadora de HHO la cual tiene por nalidad producir "idrógeno# la

cual se inecta a la entrada del m'ltiple de admisión del motor -./ -0/ -1/%Sin em+argo# el !uncionamiento real de esta celda no tiene ningunaevidencia contundente por parte de los !a+ricantes% Es por ello ue estainvestigación se indagó so+re su real capacidad para lograr un real aumentode la eciencia de la com+ustión del motor por medio de una prue+a delmotor diésel marca 2er3ins conectado al dispositivo productor de HHO en ella+oratorio de termo 4uidos# a través de 5 series de mediciones# cuatro deellas se reali6aron a .788 92: en donde en cada una de ellas se aumentó lacarga del motor (;#.8# .;# .5 3g respectivamente) el mismo procedimientose reali6ó con las cuatro mediciones restantes# las cuales se reali6aron a

.torue# potencia# consumo espec$co de com+usti+le# emisiones (monó?idode car+ono# dió?ido de car+ono# "idrocar+uros ó?ido de nitrógeno) as$ como tam+ién la potencia eléctrica producida por la celda%

Los resultados uedaron en evidencia al reali6ar el ensao# dentro delos cuales se desprende ue la celda no produce ning'n e!ecto notorio en el!uncionamiento del motor% ,entro de los resultados encontrado se ve ue elmonó?ido de car+ono disminuó en un @A en promedio# lo cual norepresenta una disminución notoria (con respecto a la o!recida por el

!a+ricante)# a su ve6 la potencia e!ectiva disminue en m=s de un ;Ade+ido a la potencia eléctrica ue la propia celda de+e consumir para poderreali6ar la reacción u$mica al interior de ella% 2roducto de lo anterior elconsumo espec$co del com+usti+le empeora casi en el mismo porcenta*e%

,entro del !uncionamiento de la celda se ve ue para alcan6ar unconsumo de corriente maor a 0; ampere (corriente para un correcto!uncionamiento seg'n !a+ricante) se demora apro?imadamente


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Ha ue recalcar ue e?isten estudios reali6ados por importantescient$cos ue demuestran e?perimentalmente ue los +enecios de lainección de HHO al motor es sólo en un rango acotado de volumen# esdecir# ue se de+e incluir en una ra6ón HHOD com+usti+le no superior a un8#.@A -


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Contenido9esumen%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% .

ndice de Figuras%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%;

ndice de Ta+las%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%;

ndice de Gr=cos%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%7

O+*etivos%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 5

ntroducción%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% 5

Euipos e instrumentos de medición empleados%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<

:otor ,iésel%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<

2in6a &mperimétrica%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<

Cronómetro%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<

Tacómetro%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% .8

Freno ,inamométrico%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.8

&nali6ador de gases%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% .8Celda generadora de HHO (3it)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%..

Celda generadora de "idrógeno%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.0

2rincipio de !uncionamiento (previsto por el !a+ricante)%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.0

9esultados esperados seg'n !a+ricante%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.1

9elaciones utili6adas%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.

Torue%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% .

2otencia%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% .

Consumo espec$co%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.

:etodolog$a investigación%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.;

,iagnóstico del sistema de carga del motor%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.;

9evisión de la cone?ión de la celda al motor%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.7

Toma de datos%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.7

&n=lisis de los gases producidos por la celda%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.@

1


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Cromatogra!$a de los gases%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% .@

alores medidos calculados%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.<

:ediciones reali6adas en el ensao%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.<

.788 92:%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.<

.


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Índice de Figuras

Figura .%K :otor 2er3ins%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<Figura 0%K 2in6a amperimétrica%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<

Figura 1%K Cronómetro Casio%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%<

Figura %K Tacómetro%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.8

Figura ;%K %K Freno dinamométrico%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.8

Figura 7%K &nali6ador de gases JOSCH%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.8

Figura @%K Celda generadora de HHO%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%..

Figura 5%K it de instalación de la celda%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%.0

Figura


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Ta+la .8%K Condiciones am+ientales cuarta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%0

Ta+la ..%K alores medidos cuarta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0

Ta+la .0%K alores medidos cuarta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0;

Ta+la .1%K Condiciones am+ientales uinta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%07

Ta+la .%K alores medidos uinta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%07

Ta+la .;%K alores medidos uinta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%07

Ta+la .7%K Condiciones am+ientales se?ta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0@

Ta+la .@%K alores medidos se?ta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%0@

Ta+la .5%- alores medidos se?ta serie de mediciones%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%05

Ta+la .


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Gr=co .0%K ariación del CO con respecto a la l$nea +ase al conectar la

celda a .


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!b"eti#os

• Compro+ar ue el motor cumple con las condiciones necesarias para

el correcto !uncionamiento de la celda%• Compro+ar el !uncionamiento de la celda seg'n lo indicado por el

!a+ricante%• ericar resultados en el motor (consumo de com+usti+le gases de

escape principalmente)%

$ntroducci%n

En la actualidad de+ido al aumento sostenido de los precios de loscom+usti+les# se "a +uscado desesperadamente por encontrar una !ormaue permita a"orrar com+usti+le% ,e+ido a esta necesidad es ue los!a+ricantes de :C (motores de com+ustión interna) m=s importantes delmundo "an desarrollado nuevas tecnolog$as ue audan a disminuir el

consumo de com+usti+le por parte de los ve"$culos# as$ como tam+iéndisminuir en !orma considera+le las emisiones% Es por ello ue si +iene?istentes muc"os desa!$os en cuanto a los :C# a pesar de ello# lo ue se+usca a grandes rasgos en la actualidad es disminuir las emisiones#disminuir el consumo de com+usti+le manteniendo o aumentando(idealmente) la potencia generada por el motor%

&nte la necesidad de a"orrar com+usti+le# "an surgido peueBos!a+ricantes ue o!recen productos ue prometen me*orar el consumo decom+usti+le# disminuir las emisiones aumentar la potencia generada por

el motor% Estos productos son los denominados “aditivos” los cuales noposeen ning'n respaldo técnico ue asegure su real desempeBo% ,entro

5


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de estos productos se "an desarrollado algunos dispositivos como celdasgeneradoras de "idrógeno# las cuales por medio de energ$a eléctricaproveniente producen "idrógeno# el cual se ingresa al m'ltiple de admisióncon la nalidad de reaccionar en el proceso de com+ustión lograr as$ uname*or eciencia en el uemado del com+usti+le% Lo anterior es el resultado

prometido por el !a+ricante% Sin em+argo# al igual ue los aditivos# la celdageneradora de "idrógeno no posee in!ormación técnica ue avale su!uncionamiento% Es por ello ue en la presente investigación se +uscar=compro+ar la veracidad acerca del !uncionamiento de esta celdageneradora de "idrógeno%

&'ui(os e instrumentos de medici%n em(leados

Motor )i*sel

• Marca> 2er3ins%• Modelo> 29:& 58T%• Cilindrada> . 5#; -mm/%• Carrera> 55#< -mm/%• Potencia máxima> ;5 -3/# (@5) -H2/ P

;88 -r%p%m%/% JS%&Q a . .8 -Im/# .#1 -3pm/ P

0;88-r%p%m%/% JS%&Q a . SOTECH• Modelo C:17D179

Cron%metro

<

Figura 1.- :otor 2er3ins

Figura 2.- 2in6aamperimétrica

Figura .- Cronómetro Casio


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• Marca Casio• Rango 8K< "oras• Resoluci%n 8#8. segundos

Tac%metro

• Rango 8K7888 92:• Resoluci%n ;8 92:

Freno )inamom*trico

• Marca Sc"enc3Kaage• Rango 8K8 3g (!uer6a)• Resoluci%n 8#. 3g

,nali+ador de gases

• Marca Josc"• Modelo JE& .;8• Funciones

.8

Figura 4.- Tacómetro

Figura .- Freno

dinamométrico

Figura .- &nali6ador degases JOSCH

&nali6ar los gases deentregando porcenta*es envolumen de o?$geno# dió?idode car+ono# monó?ido decar+ono# partes por millón deó?ido de nitrógeno e

"idrocar+uros


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Celda generadora de ! 3it5

La celda generadora de HHO !ue comprada con todos los accesoriospara su puesta en marc"a en el motor% En cuanto a la celda como tal se

puede especicar>

• Marca> Transitional Tec"nologies• Modelo :onster :egaKJric3 @@1• !rigen Estados Qnidos

El kit de instalación de la celda (accesorios) son los

siguientes:

• ,epósito• Generador de +ur+u*as secundario• .8 inc" de tu+er$a re!or6ada• .8 a+ra6aderas tipo SS• Qn interruptor OIDOFF• :edidor de corriente de 78 &mpere• 0 conectores en R para las mangueras• Conectores de ca+les• =lvula de vac$o eléctrica solenoide D manguera• 08 de Cali+re .8 ca+le tren6ado (2OE9)•

.8 de cali+re .7 ca+le tren6ado (9elé D nterruptor)• @8 &:2 9ela# Enc"u!e Jase Conectores• 2orta !usi+les impermea+le 78 &:2• 0K 8 &:2 Fusi+les "eav dut• 0 1D U .0 correas de acero galvani6ado Largo de monta*e• arios% Conectores• :anual de instalación totalmente ilustrado

..

Figura 6.- Celdageneradora de HHO


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Figura 7.- it de instalación de la celda

Celda generadora de 8idr%geno

Princi(io de 9uncionamiento 3(re#isto (or el 9abricante5.

El !uncionamiento de la celda no supone reempla6ar a la gasolina# sino ue !uncionar como un aditivo ue auda ame*orar la com+ustión del com+usti+le% Loanterior se +asa en ue un :C sólo tienealrededor de un 8K@8A de eciencia decom+ustión% Los motores diésel normalmentee?pulsan este com+usti+le no uemadodirectamente "acia el tu+o de escape% En los

motores de gasolina este com+usti+le nouemado entra en el convertidor catal$tico#donde se procesa luego eliminado a laatmós!era%

El "idrógeno tiene una velocidad m=s r=pida de la llama ue lagasolina actuar= como un catali6ador para audar ue la gasolina tengauna com+ustión m=s eciente por lo tanto m=s limpia% Es por ello ue sólose necesita una peueBa cantidad de "idrógeno% Qna peueBa cantidad de"idrógeno provoca una reacción en cadena con la gasolina ue se uema de

!orma m=s completa con menos emisiones daBinas para el medio am+iente%

.0

Figura :.- Cone?ión de la celda almotor


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La celda +asa su !uncionamiento en un proceso de electrólisis# endonde se e?trae una peueBa cantidad de corriente eléctrica del sistema decarga del automóvil (alternador) "acia el generador de "idrógeno# el cualposee una me6cla electrol$tica (agua destilada m=s soda caustica en

correcta proporción)# esta me6cla reacciona con la corriente de tal !ormaue producto de la reacción antes nom+rada se logra separar el agua en suselementos +=sicos# "idrógeno o?$geno (HHO)% Luego se inecta este gasen la admisión del motor a través de una manguera de vac$o ue se insertaal sistema de admisión de aire de su ve"$culo# en el ue el gas producidopor la celda se com+ina con la me6cla de com+usti+leKaire%

Qna ve6 ue el gas HHO est= en el interior de la c=mara de com+ustión delmotor# éste audar= a aumentar la propagación de la llama durante elproceso de com+ustión% El gas "ar= ue la llama en su motor ueme m=s

r=pido el com+usti+le% En otras pala+ras# todo el gas ue se est= poniendoen el tanue de com+usti+le se est= utili6ando para la alimentación delautomóvil# no se pierde en !orma de residuos no utili6ados !uera de sutu+o de escape%

:ediante la me6cla de este gas con el com+usti+le regular# la eciencia dela com+ustión se me*ora en gran medida lo ue resulta en un aumentosustancial de la econom$a de com+usti+le%

:ediante la conversión de agua en sus elementos de "idrógeno deo?$geno +=sico (HHO) luego la com+inación de esos elementos con el

com+usti+le regular# se puede lograr un me*or consumo de com+usti+le reducir las emisiones nocivas%

Resultados es(erados seg;n 9abricante

,entro de los resultados ue el !a+ricante o!rece se pueden encontrar lossiguientes>

• Reducci%n de emisionesIo "a datos concretos en cuanto a las reducciones en las emisiones%

Me"or consumo de combustible.Io "a datos concretos en cuanto a la me*ora del consumo decom+usti+le# sin em+argo# seBalan ue es posi+le duplicar el3ilometra*e utili6ando la celda%

,umenta la eciencia del motorIo "a datos concretos so+re la eciencia# sin em+argo# seBalan ueel generador de HHO auda a mantener m=s limpio el motor (de+ido

a ue me*ora la eciencia de com+ustión)# adem=s me*ora la potenciadel motor%

.1


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Relaciones utili+adas

Tor'ue

Torque= F ∗0,981∗Brazo

F> !uer6a -3g/

Jra6o> Jra6o del dinamómetro (8#@.@ -m/)

Torue> -Im/

Potencia

Potencia=Torq∗ RPM

9550

92:> 9evoluciones por minuto del motor

2otencia> -3/

Consumo es(ec olumen de com+usti+le consumido -cm1/

t> Tiempo en ue tarda en consumirse el volumen de com+usti+le-s/

ρcomb > ,ensidad del com+usti+leV 8#57 3gDm1

.


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Consumo espec$co> -gD3"/

Metodolog amper$metro volt$metro% ,e la medición reali6ada uedóen evidencia un pro+lema con el sistema decarga del motor# a ue no "a+$a corriente%

La anomal$a se pod$an de+er a dos !actores%La primera es a una !alla en el alternador# elcual se desmontó del motor se envió areparar# as$ como tam+ién se encontró un!usi+le uemado ue desde el alternador"acia el terminal negativo de la +ater$a%

Tras cam+iar el !usi+le volver a montar elalternador ue !ue revisado reparado# aue ten$a desgaste en los anillos% Se volvió a reali6ar la misma prue+a uese de*ó en evidencia anteriormente para vericar el sistema de carga%

Tras reali6ar la prue+a se vericó la e?istencia de corriente "acia la+ater$a# por lo cual el pro+lema con el sistema de carga !ue arreglado porlo tanto desde ese instante el motor 2er3ins esta+a en condiciones dereali6ar prue+as con el generador de "idrógeno%

.;

Figura 10.- Fusi+le uemado

Figura 11.- Cuadrado ro*orepresenta el sector en donde se

encuentra el alternador


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Re#isi%n de la cone=i%n de la celda al motor.

&ntes de poner en marc"a el motor con la celda acoplada# esnecesario "acer algunas revisiones al sistema para poder vericar ue noe?ista ninguna anomal$a al poner en !uncionamiento% Entre las revisionesue se de+en reali6ar# se cuentan las siguientes>

• 9evisar los conectores de las mangueras (ttings a+ra6aderas)• 9evisar ue el !usi+le se encuentre en el porta !usi+les•

9evisar las cone?iones eléctricas (ca+les +ien conectados)• nspeccionar ue todas las mangueras ca+les estén asegurados conectados apropiadamente

• 9evisar ue la tapa del depósito de la celda se encuentre cerrada asegurada%

• 9evisar ue el nivel de electrolitos ue se encuentra en el depósitosea la adecuada%

Toma de datos

2ara una toma de datos dedigna se de+e respetar el siguienteprocedimiento>

• 2oner en marc"a el motor e ir aceler=ndolo paulatinamente a medida

ue se aumenta la carga ("asta llegar a la deseada%

• Qna ve6 conseguida la esta+ilidad se inicia la primera tanda de

mediciones% Las lecturas instant=neas (elocidad de rotación# Torue#

composición de gases toma de muestra con dispositivo Josc") se

toman una ve6 ue se "aa consumido la mitad del volumen de la

pro+eta de com+usti+le%• Toma de datos cada .8 minutos tanto para cuando la celda est=

desconectada# as$ como cuando se encuentre conectada)• Se tomar=n entre 1K mediciones con el motor !uncionando con puro

diésel (celda desconectada)%• Se conecta la celda%• Se tomar=n mediciones de la celda "asta ue esta se esta+ilice

(llegue a un consumo de potencia esta+le%

.7


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• Se desconecta la celda%• Se desacelera se uita la carga del motor%• Se espera "asta ue el motor +a*e la temperatura de los gases de

escape (para evitar daBos a este)• Se detiene la marc"a del motor%

,nálisis de los gases (roducidos (or la celda

Si +ien en primera instancia la nalidad de esta investigación esvericar la in4uencia del !uncionamiento de la celda en el motor# la cual seevidencia por los datos ue se o+tiene en las mediciones% Es de sumaimportancia o+tener una muestra del gas ue produce la celda# para podervericar la composición de esta me6cla poder determinar el porcenta*e de"idrógeno presente en él%.

2ara tal e!ecto se e?traer= una muestra del gas ue produce la celda# la cualser= anali6ada en un cromatógra!o ue se encuentra en el la+oratorio determodin=mica de la universidad Técnica Federico Santa :ar$a%

Cromatogra9


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de un sólido inerte% El concepto de cromatogra!$a gas Kl$uido !ue enunciadopor primera ve6# en . Son uno de los primeros

detectores ue se utili6aron en cromatogra!$a de gases# uno de los uetodav$a tiene una gran aplicación# se +asa en los cam+ios en laconductividad térmica de la corriente de gas ocasionados por la presenciade las moléculas de analito% Este dispositivo se denomina a veces uncatarómetro% El sensor de un catarómetro consiste en un elementocalentado eléctricamente cua temperatura# a una potencia eléctricaconstante# depende de la conductividad térmica del gas circundante% Elelemento calentado puede ser un "ilo no de platino# oro o tungsteno# otam+ién# un termistor semiconductor% La resistencia del "ilo o del termistorda una medida de la conductividad térmica del gas% 2ara la conguración delos componentes del detector se emplean dos pares de elementos# uno delos pares se coloca en el 4u*o del e4uente de la columna# el otro en la

corriente de gas previo a la c=mara de inección de la muestra%&lternativamente# la corriente de gas se puede dividir en dos corrientes unade las cuales atraviesa el inector la otra no% En cualuier caso# el e!ectode la conductividad térmica del gas portador se compensa# se minimi6anlos e!ectos de la variación de caudal# presión potencia eléctrica% Lasresistencias de los pares de detectores gemelos se comparan entre s$#incorpor=ndolos en un circuito sencillo de puente de "eatstone% Lasconductividades térmicas del "elio del "idrógeno son apro?imadamentede seis a die6 veces maores ue las de la maor$a de los compuestosorg=nicos# de modo ue# incluso en presencia de peueBas cantidades demateria org=nica# tiene lugar una disminución relativamente grande de la

conductividad térmica del e4uente de la columna # en consecuencia# eldetector e?perimenta un marcado aumento en la temperatura% Lasconductividades de los otros gases portadores son m=s parecidas a las delos constituentes org=nicos por esta ra6ón con un detector deconductividad térmica de+e usarse "idrógeno o "elio como gas portador%Las venta*as del detector de conductividad térmica son su simplicidad# suamplio rango din=mico lineal (apro?imadamente .8;)# su respuestauniversal tanto a especies org=nicas como a inorg=nicas# su car=cter nodestructivo# lo ue permite recoger los solutos tras la detección% Qnalimitación del catarómetro es su sensi+ilidad relativamente +a*a(apro?imadamente .8K5g de solutoDml de gas portador)% Otros detectores sonde .8 a .8@ veces m=s sensi+les% ,e+er$a su+raarse ue la +a*a

sensi+ilidad de los detectores de conductividad térmica# "ace imposi+le con

.5


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!recuencia su utili6ación con columnas capilares# de+ido al peueBo tamaBode muestra con el ue estas columnas operan%

& continuación se presenta una imagen ue representa un cromatógra!ocomo el ocupado en el la+oratorio de termo 4uidos%

J=sicamente la !orma en ue se utili6a el cromatógra!o es inectan lamuestra del gas a anali6ar por medio de una *eringa% Esta a su ve6 vac$a sucontenido en el puerto de inección del cromatógra!o# luego la muestrapasa a c=mara en donde el la muestra se calienta% & medida ue la muestrase calienta# los gases componentes reaccionan dependiendo de suconductividad térmica% (como se e?plicó anteriormente)# nalmente undetector reci+e las seBales las cuales se imprimen en un gr=co para suposterior an=lisis%

Figura 1.- Componentes internos (+=sicos) para la detección de gases del cromatógra!o

>alores medidos ? calculados

Mediciones reali+adas en el ensa?o.

Se reali6aron 5 series de mediciones# de ellas se reali6aron a .788 92: las restantes a .


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Primera serie de mediciones> .788 92: con una carga de .8 3g%

Tabla 1.-Condiciones am+ientales primera serie de mediciones%

Presi%n @mmgA umedad R. @BA$nicial


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Tabla .- alores medidos primera serie de mediciones

Tem(eraturas m%dulo!mega ,nali+ador osc8

Caudal de ,iremotor

Med.

ora T1Re9 .

T2al.

,gua

T,ire,d.

T4Gas&sc

,ceite

Cabina

T,gua)ina

B#ol

B#ol

B#ol

((m#ol

((m#ol

Paceite

>ol.

Tiem(o

Presn

@DA@rrmmA

DC DC DC DC DC DC DC C!C!2

!2 ! C bar@mA

@sA@mm

gA

.88 @;@ .@#5 10# .


23/61

egunda serie de mediciones> .788 92: con una carga de .; 3g%

Tabla 4.- Condiciones am+ientales para la segunda serie de mediciones%

Presi%n @mmgA umedad R. @BA$nicial


24/61

< 0 7 5

.;>8

5.#0 .;8

5.#0 08 .#.

07;#. .8 .@ 07#1 8#85 7#1

.0#;1 K1 . ;#; . 1#5. .1

7.7>88

5.# ..8 5.#@ .08

5.#5 08#. .#<

077#@ .8 .@ 07#.

8#8@@ 7#.

.0#@1 8 . ;#; . .1

<.7>18

5.#7 08 .#<

07#@ .8 .5 0;#5

8#8@@ 7#.

.0#55 . . ;#; . #.7 .1

.8.7>8

5.#; .;8

5.#@ .


25/61

Tabla :.- alores medidos tercera serie de mediciones

Tem(eraturasm%dulo !mega ,nali+ador osc8

Caudal de ,iremotor

Med.

oraT1Re9.

T2al.

,gu

a

T,ire

,d.

T4Gas&sc

,ceite

Cabina

T,gua)ina

B#ol

B#ol

B#ol

((m#ol

((m#ol

Paceite

>ol.

Tiem(o

Presi%n

@DA

@rrmmA

DC DC DC DC DC DC DC C! C!2

!2 ! C bar @mA

@sA @mmgA

...>08

@18

@


26/61

< .8>08 .788 .@#; .01#8< 08#70 ;; 11#@; 0;#5 .0#18 .788 .@#; .01#8< 08#70 ;; 11#@; 0;#5 .0#55 0.#; 0@7#<

.. .8>8 .788 .@#; .01#8< 08#70 ;; 11#1. 008 .788 .@# .00#1< 08#;8 ;; 11#87 0;0# .0#7 07#; 111#<

.7 ..>18 .788 .@#1 .0.#75 08#1< ;; 11#70 0;8 .788 .@#1 .0.#75 08#1< ;; 11#5. 05#0 .0#;0 0@#@ 17#5

.< .0>88 .788 .@#1 .0.#75 08#1< ;; 11#00 0;0#7 .0#; 05#0 1;0#;

08 .0>.8 .788 .@#0 .08#08 .788 .@#0 .08#18 .788 .@#0 .08#8 .788 .@#0 .08#;8 .788 .@#0 .08#ol.

Tiem(o

Presi%n

@DA

@rrmmA


!2 ! C bar@mA

@sA@mm

gA

.88

51#1 .


27/61

@ ; 0 .

.7..>18

51#7 08#. @#5 185#; .8< .@ 0#

8#01

;#@0

.0#<; K. . 7 .

.@..>8

51#7 08 @#< 18@#< .85 .@ 0#1

8#0;

7#.;

.0#1< 8 8 7 .

.5..>;8

51#; 08#. @#5 187#; .85 .@ 0#.

8#0

;#@0

.1#80 K. 8 7 .

.< .0>88 51#1 .18

51#@ 08#0 5 185#@ .85 .@ 0#@

8#01

;#70

.1#87 K0 8 7 .

01.0>8

51#5 08#. @#< 185 .8< .@ 0#.

8#011

;#1; .1#; 8 . 7 .

0.0>;8

51#7 . .


28/61

. .>08 .


29/61

0 5>.8 .


30/61

0 5>.8@@#

< .5# 1@#@ 087 .88 .; 0.8#8.

1#<

0.#;

. .8

1 5>08@@# .5# 1@#5

08;#< .88 .; 0. 8#81

#55

.#77 8 7#; . 8#.5 .1<

5>18@@# .5# 15

087#1 .88 .; 0. 8

#57

.#@< 8 8

; 5>8@@#0 .5# 15#.

087#7 .88 .; 08#< 8

#5

.#5@ 8 . . 8#@ .15

7 5>;8@@#0 .5# 15

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5 .8@@# .5#1 15#0

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#57

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08.#1 .88 .; 08#@ 8

#;.

.;#; 8 8

.8 18@7#; .5#1 15

.


31/61

@DA@88m

mA@r(mA g m E @cmA @sA

@g/E8A

@>A @,A @EA

. 5>88 .


32/61

@mmgA @BA

$nicial


33/61

Tem(eraturasm%dulo !mega ,nali+ador osc8

Caudal de ,iremotor

Med.

oraT1

Re9.

T2al.,gu

a

T,ire

,d.

T4Gas&sc

,ceite

Cabina

T,gu

a)ina

B#ol

B#ol

B#ol

((m#ol

((m#ol

Paceit

e>ol

Tiem(o

Presi%n

@DA

@88mmA


!2 ! C bar@mA

@sA@mm

gA

.@>18

57#17

08#50

;#5;

1;#; ... .;

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..#05 8 5@ 0.#. ;;

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110#7 ..1 .@ 0#5

8#.81

7#;.

..#< 58 8

.888 5@#; 08#< ;#.

11.#@ ..1 .@ 0#7

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...8 5@#@ 08#< ;#0

1088 55#@ 08#< ;#0

10#; .. .@ 0#@

8#.8;

7#7;

..#@; .8 55#< 0. ;;

100#. .. .@ 0;#.

8#.8.

7#@<

..#71


34/61

I


35/61

8 0 7 5 .8 .0 . .7 .5 088

.8

08

18

8

Linea +ase 2otencia

.788 92: .


36/61

8 0 7 5 .8 .0 . .7 .5 088

.88

088

188

88

Linea +ase T% Gases escape

.788 92: .


37/61

8 0 7 5 .8 .0 . .7 .5 088

08

8

78

58

.88

Linea +ase IO?

.788 92: .


38/61

8 0 7 5 .8 .0 . .7 .5 088

8%80

8%8

8%87

8%85

8%.

8%.0

Linea +ase CO

.788 92: .


39/61

2ara o+tener la composición de losgases se tomó una muestra del gas pormedio de un instrumento ue se apreciaen la gura .0 # el cual de*a el gas en una+olsa especial diseBada para o+tener

muestras de gases% Luego de auello de la+olsa se e?traen peueBas muestras con

*eringas especiales ue pueden serincorporadas al cromatógra!o%

El cromatógra!o est= cali+rado para detectar ciertos gases# entre ellosse encuentra el "idrógeno# el cual es el ue se anda +uscando%

Los resultados del cromatógra!o para una muestra de 0 -ml/ de gas# es la

siguiente>

Tabla 2.- alores o+tenidos por medio de la cromatogra!$a de la muestra de gas%

15


40/61

En la ta+la anterior se ven unaserie de valores# cada una de ellascorresponde a un gas ue detectael aparato% Sin em+argo# para lainvestigación interesa sólo la del

"idrógeno la cual se presenta encolor amarillo% Como se seBaló enla sección de “cromatogra!$a degases” el aparato registra losvalores en gr=cos# de los cuales seo+tienen ciertos curvas o pea3como se ve en la gura .1 (gr=co ue entrega el cromatógra!o) en dondecada pea3 corresponde a un gas% 2or medio de un an=lisis de las =reaso+tenidas es posi+le trans!ormar esa in!ormación en composición (enporcenta*e)% En la siguiente ta+la se presenta la composición de "idrógeno

en la muestra del gas%

Tabla 2.- Composición de la muestra del gas en porcenta*e en volumen

:uestra58A08A

necciónmuestraGC

GasTiem(o

3min5

Jrea

3u>Ks5

>olumen

3mI5

B Gas

3#ol5H0 8#.5@ 1.5#@ 0 .#@

&rror cometido en las mediciones

2ara poder determinar los errores en las mediciones# se "icieron 0 series demediciones# en las cuales se tomaron 1 datos del consumo espec$co encada una de ellas%

& continuación se presenta un gr=co ue presenta las di!erenciase?istentes% Estas radican principalmente en los instrumentos desensi+ilidad# a ue no se tienen euipos con una alta sensi+ilidad# as$ comotampoco e?iste un registro autom=tico de los datos en un servidor# sino# "aue tomar los datos de !orma visual de los distintos instrumentos tantoan=logos como digitales%

1<

Figura 1.- Gr=co entregado por elcromatógra!o


41/61

. .%0 .% .%7 .%5 0 0%0 0% 0%7 0%5 108;%8

0.8%8

0.;%8

008%800;%8

018%8

01;%8

Error cometido Consumo espec$co

:edición . :edición 0

I'mero de mediciones

Consumo esp% (gD3)

Gráco 10.- Errores cometido en la toma de datos# aplicados al consumo espec$co decom+usti+le

El error cometido por las diversas ra6ones antes e?plicadas asciende a un0#;A# la o+tención de este valor se o+tuvo por medio de "erramientasestad$sticas%

Tabla 26.- ,eterminación del error

Medici%n 1

Medici%n 2 Ld

005 010 K0.5 005 K.8007 010 K7005 010 K

Promedio 00; 01. K7).

&stándar #.0 .#@1 24

,nálisis de resultados de los e9ectos (roducidos (orla celda

8


42/61

En esta sección del in!orme se proceder= a reali6ar un an=lisis de lose!ectos producidos por la celda generadora de HHO en el motor diéselmarca 2er3ins%

En todos los an=lisis ue se presentan a continuación# se "icieron por

medio de una comparación directa con la l$nea +ase del motor# la cual sepresenta como un porcenta*e de cam+io entre los valores o+tenidos por lacelda contrast=ndolos con los de la l$nea +ase# versus la potencia de lacelda# la cual aumenta a medida ue se "acen mediciones (aumento de lacorriente consumida) "asta ue ésta se esta+ili6a%

Mon%=ido de carbono 3C!5

Las emisiones de CO del motor diésel con la celda desconectada sepueden apreciar en los gr=cos de la l$nea +ase% ,e estos gr=cos sedesprende ue en condiciones normales el motor aumenta la producción demonó?ido de car+ono a medida ue se le aumenta la carga% &dem=s sepuede ver ue a partir de la tercera medición las emisiones tienden apermanecer constantes%

En los siguientes gr=cos ue se presentan a continuación seo+servar= la variación del monó?ido de car+ono en la relación a losresultados o+tenidos en la l$nea +ase# esta comparación se presenta enporcenta*e estando en !unción de la potencia consumida de la celdageneradora de HHO%

0;8 0@8 0


43/61

&l anali6ar los resultados o+tenidos en el primer gr=co# se puedenotar ue a +a*a carga (.8 3g) el CO tiene un comportamiento inesta+le tiende a oscilar entorno al .88A K.88A a medida ue la celda consume

maor corriente# por lo tanto maor consumo de potencia eléctrica# amedida ue pasa el tiempo% &l anali6ar las dos curvas restantes se puedearmar ue a maor carga el comportamiento del CO se mantienepr=cticamente esta+le a medida ue aumenta la potencia consumida por lacelda% Sin em+argo# a medida ue la carga se va aumentando en el motor ladisminución en la producción de CO se "ace menor%

008%8 08%8 078%8 058%8 188%8 108%8 18%8

K.08%88

K.88%88

K58%88

K78%88

K8%88

K08%88

8%88

08%88

CO .


44/61

disminución en estas emisiones puede signicar una me*or com+ustión% &pesar de lo anterior# con la in!ormación o+tenida no se puede dar unaconclusión tan lapidaria al respecto# de+ido a ue !altan un gran n'mero depar=metros ue pueden compro+ar o raticar lo anterior% Es por ello ueantes de "acer conclusiones aceleradas# es necesario anali6ar los dem=s

par=metros estudiados%

)i%=ido de carbono 3C!25

En esta parte del in!orme se anali6ar= el comportamiento del dió?idode car+ono generado por el motor diésel% &l e?aminar los datos o+tenidosen la l$nea +ase# se puede ver ue la emisión se mantiene +astante esta+le%& medida ue se aumenta la carga del motor aumenta la generación deCO0# lo cual dentro del marco teórico es la situación ue de+er$a ocurrirde+ido a ue a maor carga es necesario uemar maor cantidad decom+usti+le# como el dió?ido de car+ono es un gas ue se genera de!orma natural es inevita+le en los sistemas de com+ustión%

0;8 0@8 0


45/61

008%8 08%8 078%8 058%8 188%8 108%8 18%8

K.8%88

K5%88

K7%88

K%88K0%88

8%88

0%88

%88

CO0 .


46/61

!=


47/61

008%808%8078%8058%8188%8108%818%8

K%88

K0%88

8%88

0%88%88

7%88

5%88

O0 .


48/61

idrocarburos 3C5

El comportamiento de los "idrocar+uros no es esta+le# por lo uetiende a 4uctuar +astante% &dem=s como estas part$culas se miden en ppm#

un peueBo cam+io se puede de+er a un error de medición del propio desistema de medición# sum=ndole a eso la in4uencia de la com+ustión dentrodel motor# la cual no de+e ser completamente "omogénea# por lo tanto alanali6ar partes por millón es +astante pro+a+le ue e?ista una 4uctuaciónen los resultados%

& pesar de lo anterior# se proceder= a comparar los resultadoso+tenidos al conectar la celda con los de la l$nea +ase% Lo ue se +usca conesto es vericar la tendencia# a ue como se di*o anteriormente# e?iste unagran 4uctuación de+ido al instrumento de medición ue los registra enpartes por millón%

0;8 0@8 0


49/61

008%808%8078%8058%8188%8108%818%8

K.08%88

K.88%88

K58%88

K78%88K8%88

K08%88

8%88

HC .


50/61

0;80@80


51/61

008%8 0@8%8 108%8 1@8%8

K7%88

K;%88

K%88

K1%88

K0%88

K.%88

8%88

.%88

0%88

TN Gases Escape .


52/61

considera+lemente# a su ve6# para las dem=s cargas un "u+o pr=cticamentecam+ios en las emisiones de IO?%

Potencia

La potencia tiende a crecer a medida ue se aumenta la cargaen el motor# este comportamiento se puede apreciar en los gr=cos de lal$nea +ase del motor%

& continuación se presentan los e!ectos generados al conectar la celdageneradora de HHO al motor diésel 2er3ins% Los resultados se presentan envariación porcentual con respecto a la l$nea +ase# a medida ue la potencia

consumida por la celda aumenta%

0;8 0@8 0


53/61

008%808%8078%8058%8188%8108%818%8

K.7%88

K.%88

K.0%88

K.8%88

K5%88

K7%88

K%88

K0%88

8%88

2otencia .


54/61

8 . 0 1 ; 7 @ 5 < .85%8

5%;


55/61

008%8 0@8%8 108%8 1@8%88%88

0%88

%88

7%88

5%88

.8%88

.0%88

Consumo espec$co .


56/61

Qn punto importante a anali6ar es el tiempo de esta+ili6ación de lacelda# el cual al principio se tomó como par=metro la potencia consumidapor la celda% Esto se de+e a ue a medida ue m=s mediciones se "ac$an# lapotencia segu$a aumentando# con ello entró la sospec"a de ue cuando lacelda llegue a un punto esta+le es donde entrega una me*or producción de

HHO por consiguiente maores resultados en el motor%

8 ; .8 .; 08 0;088%88

0;8%88

188%88

1;8%88

88%88

2otencia consumida por la celda a .788 92:

pot a ; 3g pot a .; 3g pot a .; 3g pot a .5 3g

IX :E,COIES

2otencia -/

Gráco 27.- 2otencia consumida por la celda a medida ue pasa el tiempo (maor n'merode mediciones) a .788 92:

En el gr=co 05 se puede apreciar las mediciones a .788 92:# endonde cada curva representa una determinada carga del motor% Es evidentenotar ue el aumento de potencia es sostenido tiende a euili+rar a lamedición n'mero catorce# es decir# transcurridos .8 minutos desde ue seenciende la celda% Ha ue seBalar ue las mediciones est=n reali6adas enintervalos de .8 minutos cada una# por lo ue se puede "acer unaeuivalencia en tiempo con respecto al n'mero de mediciones%

Tam+ién se puede apreciar ue no "a una relación directa entre la carga la potencia consumida% Esto se de+e a ue seg'n el !a+ricante la celda de+eoperar con 0;K18 &mpere# por lo ue a cualuier carga se de+e lograr loanterior# para pro+ar los resultados ue son armados por la empresa ue!a+rica las celdas%

;;


57/61

8 ; .8 .; 08 0;088%8

008%8

08%8

078%8

058%8

188%8

2otencia consumida celda .


58/61

porcenta*e en volumen de un .#


59/61

producir= la suciente corriente para poder "acer !uncionar la celda de!orma correcta o de la !orma ue el mismo productor recomienda%

Los e!ectos prometidos por el !a+ricante# aumento en la potencia#disminución en el consumo de com+usti+le disminución de gases

contaminantes# est=n le*os de la realidad% Seg'n los resultados o+tenidos#se puede concluir ue si +ien "a una disminución en las emisiones demonó?ido de car+ono# éstas no se de+en a ue la com+ustión en el interiorde motor es m=s eciente# de+ido a ue para ue ello !uese cierto# losgases de escape de+iesen "a+er tenido un comportamiento cercano a loue nos indica la teor$a# esto uiere decir ue el dió?ido de car+ono de+ieseaumentar por su parte el o?$geno de+er$a disminuir% En esta investigaciónse vericó ue am+os gases se comportan de !orma inversa# es decir# eldió?ido de car+ono disminue el o?$geno aumenta% & estas evidencias sesuma la disminución en la potencia por ende un aumento en el consume

espec$co de com+usti+le (cantidad de com+usti+le necesaria para o+tenerun 3iloYatt en una "ora)% Lo anterior conlleva a una conclusión general auna espec$ca% La primera de ellas es ue la celda de com+usti+le noprovoca e!ectos positivos signicantes# "a ue recordar ue no se puededar una in!ormación ta*ante al tema de+ido a los errores incurridos en latoma de datos% & pesar de este error# los e!ectos no son positivos% Loanterior concuerda con lo ue seBala el editor de la revista 2opular:ec"anics# :i3e &llen -7/# ue seBala ue la tecnolog$a actual de estasceldas generadoras de HHO no producen e!ectos positivos en el motor# si noue se comportan de !orma inversa# restando potencia a este 'ltimo%

Qna conclusión espec$ca ue se puede desprender de los resultadosde las mediciones an=lisis cromatogr=cas a los gases producidos por lacelda# son ue la disminución de CO cam+ios ue se pueden asociar a lacom+ustión# son e!ectos de la adición de m=s aire al motor% 2or lo cualpuede ser ue la celda por medio de su v=lvula de vac$o estuvieraingresando aire desde entorno poder as$ e?plicar de una !orma m=sracional los resultados o+tenidos%

Es importante recalcar ue de+ido a esta adición e?tra de gases almotor# provoca ue los HC la temperatura de los gases de escape

disminuan levemente# in4uenciando de esta !orma la disminución de IO?en los gases de escape%

,esde el punto operativo# la celda posee ciertas ineciencias% Estasse de+en principalmente al tiempo al cual se de+e poner en !uncionamientoprevio# para ue ésta tenga un !uncionamiento óptimo% Seg'n el !a+ricante#el !uncionamiento óptimo se alcan6a cuando ésta comien6a a consumirso+re los 0; ampere% Sin em+argo# para poder llegar a esta corriente esnecesario esperar m=s .88 minutos# por lo cual desde el punto de vistapr=ctico (si es ue !uncionara correctamente la celda) el uso de estedispositivo ser$a recomenda+le para ve"$culos ue de+en recorrer grandesdistancias# como los transportistas% 2ero como se de*ó en evidencia laineciencia de esta celda tampoco ser$a recomenda+le para los

;5


60/61

transportistas a ue no o+tendr$an un resultado importante con suutili6ación% Ha ue destacar ue el tiempo de esta+ili6ación ("asta uellega a una potencia esta+les# es decir# ue no aumente con el tiempo) notiene una correlación con los resultados o+tenidos# vale decir# ue seo+tienen pr=cticamente los mismo resultados cuando la celda consume

unos .; ampere (representa una potencia consumida +a*a) cuandoso+repasa los 0; ampere (consumo de potencia cercana a la deesta+ili6ación)%

Seg'n estudios reali6ados por algunas entidades importantes#tales como la universidad de Zo"annes+urgo -


61/61

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Documents

Informe HHO