Revista Polo del Conocimiento


Polo del Conocimiento

 

 

Propuesta metodolgica interdisciplinaria para la obtencin de gas Hidroxi Hho. 2022

 

Interdisciplinary methodology proposal for obtaining Hydroxy Hho gas. 2022

 

Proposta metodolgica interdisciplinar para obteno do gs Hydroxy Hho. 2022

 

 

 

 

 

Santos Manuel Samaniego-Noles I
electron.power@yahoo.es  
https://orcid.org/0000-0002-6737-4299

,Yolanda Eugenia Llosas-Albuerne II
yolanda.llosas@utm.edu.ec 
https://orcid.org/0000-0002-5713-0565   

,Ney Ral Balderramo-Vlez III
ney.balderramo@utm.edu.ec 
https://orcid.org/0000-0001-8502-4332       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Correspondencia: [email protected]

 

 

 

Ciencias Tcnicas y Aplicadas

Artculo de Revisin

 

* Recibido: 20 de marzo de 2022 *Aceptado: 13 de abril de 2022 * Publicado: 06 de mayo de 2022

 

  1. Ingeniero Industrial, Instituto de Posgrado, Universidad Tcnica de Manab, Portoviejo, Ecuador.
  2. Doctor en Ciencias Tcnicas, Ingeniero Electricista, Universidad Tcnica de Manab, Portoviejo, Ecuador.
  3. Master en Ingeniera de la Energa y del Ambiente, Ingeniero Elctrico, Universidad Tcnica de Manab, Portoviejo, Ecuador.

Resumen

Este trabajo tiene como objetivo presentar la propuesta metodolgica interdisciplinaria, misma que est basada en el tema de tesis de postgrado Tecnologa para generar gas hidroxi (HHO) por electrlisis de agua a travs de mdulo inverter electrnico de potencia, la propuesta metodolgica interdisciplinaria tiene un nutrido compendio bibliogrfica basado en mtodos de obtencin de hidrgeno y oxgeno, los mtodos propuestos en toda su descripcin pertenecen nica y exclusivamente a los resultados que se obtendrn que sern objeto de divulgacin cientfica ms adelante, como referencia metodolgica se presenta un trabajo donde se implementa la imantacin de placas electrolticas en la generacin de gas hidroxi por electrlisis de agua, sin embarga aqu se plante el mtodo del clculo indirecto aplicando Diamagntica, tambin el mtodo emprico de la construccin del tanque reactor de gas hidroxi HHO, el montaje de sus equipos y accesorios, el mtodo del anlisis estadsticos con la implementacin del mtodo de elementos piezoelctricos, mismos que en tiempo real obtendra informacin del consumo total de energa de todo el sistema, la cantidad de gas hidroxi HHO generada y la variacin de la temperatura medida en el proceso electroltico. Cabe recalcar que los autores en mencin, estn convencidos de la aplicacin metodolgica aqu descrita y que los resultados esperados basados en esta metodologa interdisciplinaria tienen un alto impacto en materia de energas renovables.

Palabra clave: Mtodos; tecnologa; hidrgeno; electrlisis.

 

Abstract

The objective of this work is to present the interdisciplinary methodological proposal, which is based on the postgraduate thesis topic "Technology to generate hydroxy gas (HHO) by electrolysis of water through an electronic power inverter module", the interdisciplinary methodological proposal has a rich bibliographical compendium based on methods of obtaining hydrogen and oxygen, the methods proposed in all their description belong solely and exclusively to the results that will be obtained that will be the subject of scientific dissemination later, as a methodological reference a work is presented where it is implemented the magnetization of electrolytic plates in the generation of hydroxy gas by electrolysis of water, however here the method of indirect calculation applying Diamagnetics was proposed, as well as the empirical method of the construction of the HHO hydroxy gas reactor tank, the assembly of its equipment and accessories, the method of statistical analysis with the i Implementation of the piezoelectric elements method, which in real time would obtain information on the total energy consumption of the entire system, the amount of hydroxy HHO gas generated and the temperature variation measured in the electrolytic process. It should be emphasized that the authors in question are convinced of the methodological application described here and that the expected results based on this interdisciplinary methodology have a high impact on renewable energies.

Key word: Methods; technology; hydrogen; electrolysis.

 

Resumo

O objetivo deste trabalho apresentar a proposta metodolgica interdisciplinar, que tem como base o tema da tese de ps-graduao "Tecnologia para gerao de hidroxigs (HHO) por eletrlise da gua atravs de um mdulo inversor eletrnico de potncia", a proposta metodolgica interdisciplinar possui um rico acervo bibliogrfico. compndio baseado em mtodos de obteno de hidrognio e oxignio, os mtodos propostos em toda a sua descrio pertencem nica e exclusivamente aos resultados que sero obtidos que sero objeto de divulgao cientfica posteriormente, como referncia metodolgica apresentado um trabalho onde implementado a magnetizao de placas eletrolticas na gerao de gs hidroxi por eletrlise da gua, porm aqui foi proposto o mtodo de clculo indireto aplicando diamagntica, bem como o mtodo emprico da construo do tanque do reator de gs hidroxi HHO, a montagem de seus equipamentos e acessrios, o mtodo de anlise estatstica com o i Implementao do mtodo dos elementos piezoeltricos, que em tempo real obteria informaes sobre o consumo total de energia de todo o sistema, a quantidade de gs hidroxi HHO gerado e a variao de temperatura medida no processo eletroltico. Note-se que os autores em questo esto convictos da aplicao metodolgica aqui descrita e que os resultados esperados com base nesta metodologia interdisciplinar tm um elevado impacto nas energias renovveis.

Palavras-chave: Mtodos; tecnologa; hidrognio; eletrlise.

 

Introduccin

Mtodos de generacin de hidrgeno a gran escala y su impacto

La materia prima ms empleada en el mundo es el gas natural, mezcla de hidrocarburos ligeros con preponderancia del metano (90% como mnimo dependiendo del yacimiento); y la tecnologa dominante es el reformado con vapor (Matamoros & Pacheco, 2019). Esta tecnologa es muy utilizada y tiene muchas ventajas entre ellas, la generacin de hidrgeno gris nombre que adquiere a la emisin de CO2 producto del proceso, es un gran aporte en la aceleracin del cambio climtico.

El biogs es considerado un biocombustible con emisiones neutras de CO2, debido a sus fuentes tales como biomasa, que previamente a capturado CO2 o residuos. Se puede utilizar directamente para produccin de energa trmica y generacin de energa elctrica. Tambin permite obtener biometano previa separacin de los otros gases que lo componen, esto permite su inyeccin a la red de gas y uso en motores cuando la concentracin, siempre que la concentracin final de metano sea mayor a 97% (Ledesma, 2021). Los procesos para obtencin de hidrgeno mediante descomposicin anaerobia, misma que se da entre 35C y 55C, permite emitir CO2 a la atmsfera en menores cantidades y no deja de ser nociva a favor de acelerar el efecto invernadero.

Reformado con vapor: En este proceso se da la generacin del hidrogeno a partir del gas natural de carga, la inyeccin de vapor antes de llegar al reformador y en presencia de el catalizador de xido de Zinc. Como sub-productos de la reaccin se generan monxido y dixido de carbono (Buelvas & Mendoza, 2019). La presencia de xido de Zinc como catalizador, es decir, potencialmente es un electrolito para acelerar el proceso, lo cual, no deja de obtenerse CO y CO2 con sub productos, mismos, que no se considera el destino final de estos, pero, se debe considerar la utilizacin de hidrgeno en la quema de combustible para la generacin de vapor en el proceso.

En relacin a la pirolisis y gasificacin. Este proceso se basa en la descomposicin de carbn o biomasa (combustibles slidos bsicamente) en un medio anaerobio (sin oxgeno) con la actuacin del calor a unas temperaturas de entre 450c en el caso de biomasa y unos 1.200C en el caso del carbn. De este proceso se obtienen distintos productos en funcin al combustible, de la temperatura, los tiempos y presiones de operacin que se haya utilizado. Estos productos pueden ser lquidos hidrocarbonados, residuos carbonosos o gases compuestos por hidrgeno, hidrocarburos como metano, o monxido y dixido de carbono (Ameztoy, 2021).

Tener que llevar los procesos de reformado para obtener hidrgeno a altas temperaturas, ya es de considerar que, se est empleando energa de por medio, donde el hidrgeno como vector energtico se debe invertir cierta cantidad de energa para obtenerlo, lo que justifica, si se trata de produccin a gran escala del hidrgeno, pero lo que no justifica, es que nuevamente se tenga que utilizar el hidrgeno como ingrediente en los procesos de derivados del petrleo, seguido. Se sabe que siempre ser un proceso contaminante al emitir cierta cantidad de CO2, principal acelerante del cambio climtico

Los niveles actuales y previsibles de produccin y consumo de mercancas imponen lmites al empleo de los combustibles fsiles. Por una parte, se ha tomado conciencia de la posibilidad real de una catstrofe medioambiental irreversible (Valds, Rodrguez, Tricio, & J. H. Lucio, 2018). Son las consecuencias reales de contaminacin que altera la conducta y la forma de vida entre el ser pensante y la naturaleza.

En esta investigacin se toma en cuenta la importancia de la separacin de los contaminantes que pudiesen encontrarse en el agua, dichos contaminantes pueden ser de origen orgnico, inorgnico y microbiolgico. La electroqumica ha sido ampliamente usada para la remocin de contaminantes inorgnicos y en menor proporcin para la reduccin de contaminantes orgnicos y microbiolgicos (Dvalos & Sanchez, 2021).

La investigacin realizada por Dvalos y Snchez se encamin en la separacin de contaminantes que pueden ser de diferentes orgenes, ya que la electroqumica se usa ampliamente en la reduccin de componentes asociados con el agua, este mtodo ha permitido mantener operativas ciertas unidades que trabajan de forma sumergida en aguas salinas.

El mtodo de electrlisis de agua para generar gas hidroxi HHO y su impacto

De qu manera una cantidad dada de electricidad estaba en relacin con los productos de la descomposicin electroltica? La primera Ley de la Electroqumica establece que la masa liberada en un electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad que se hace pasar a travs de la solucin, y la segunda Ley de la Electroqumica nos dice que, para sustancias diferentes, el peso depositado por una cantidad de electricidad es proporcional a su correspondiente peso qumico equivalente (Vida cientfica, 2017).

En todos los procesos electrolticos que contengan sustancias acuosas son aplicables las leyes de la electroqumica, son esos procesos los escenarios experimentales donde se aprecia el verdadero contexto de la ciencia y es all donde se toma como referencia a Las leyes de Faraday de la electrlisis. Michael Faraday sin duda el experimentalista ms grande de la historia cientfica.

Julio Verne recoga en su novela La Isla Misteriosa de 1874 unas palabras premonitorias que son merecedoras de atencin: Creo que un da el agua ser un carburante, que el hidrgeno y el oxgeno que la constituyen, utilizados solos o conjuntamente proporcionarn una fuente inagotable de energa y de luz, con una intensidad que el carbn no puede; dado que las reservas de carbn se agotarn, nos calentaremos gracias al agua. El agua ser el carbn del futuro (Amestoy, 2021)

Si Julio Verne tena esa premonicin y como era bastante intuitivo, probablemente se refiri a algn escrito realizado por los cientficos de la poca, dado que el carbn como fuente de energa primaria era el recurso energtico de mayor uso en ese entonces. La cita de Julio Verne hace referencia a la actualidad con los procesos electrolticos con sustancias acuosas donde participa la electricidad como energa renovable para la disociacin de la molcula de agua, donde tambin quedaran sub productos de estas sustancias acuosas.

La electrlisis del agua es un mtodo sencillo con el que es posible obtener hidrgeno de alta pureza. Sin embargo, para que el proceso se lleve a cabo se requiere de un elevado consumo de electricidad, que va de 4.5 a 5 kWh/m3 para la mayora de los electrolizadores industriales, lo que provoca que el proceso no tenga un impacto comercial significativo (Medina, 2020).

Medina, indica que el consumo energtico utilizado por los generadores de hidrgeno, por lo general en el mbito de la industria, todava no es lo suficientemente alentador, lo que permite, seguir trabajando en la investigacin con miras a presentar nuevas metodologas en busca de minimizar el impacto ocasionado por los altos costos de produccin.

Segn (Saenz Daz, 2020), el principal mtodo es el reformado de gas metano 48% seguido por el reformado de petrleo 30 %, gasificacin del carbn 18% y finalmente la electrolisis con un 4%. Todos estos usan procesos termo-qumicos y producen gases de efecto invernadero a excepcin de la electrlisis que utiliza electricidad y no genera gases de efecto invernadero, lo que indica, que la energa en esa rea no es muy explotada.

En el trabajo de investigacin realizado por (Herdoiza, 2022) El hidrgeno presenta excelentes propiedades de ignicin y combustin al contacto con oxgeno, por lo tanto, su poder calorfico libera 1.43 [MJ/kg]. La combustin de este gas no genera contaminantes en un estado puro ya que no tiene relacin con el carbono, como es el caso de otros tipos de combustibles.

Segn (Goslbez, 2020) Espaa es el Hyundai Nexo, este vehculo cuenta con un motor de 184 CV, una aceleracin de 0 a 100 km/h de 9,2 segundos y una autonoma de 666 km. Su precio asciende hasta los 72.250 , de tal manera, que es indispensable promover en la regin alternativas parecidas que permitan ir reduciendo la dependencia de los combustibles fsiles.

El comportamiento del reactor al variar la temperatura fue analizado mediante un diseo experimental totalmente aleatorizado de un factor y dos covariables, mientras que el efecto de la composicin fue evaluado con un diseo en bloques totalmente aleatorizado con dos covariables (Fagiani, 2018). Para tal efecto el modelo metodolgico tendr un planteamiento en base al volumen generado y el consumo de energa en kwH

 

Tabla 2 Estimacin de costos de insumos en la produccin de hidrgeno verde

Fuente: Elaborado por (Vsquez, 2021, pg. 27)

 

 

Segn Vsquez, el costo de la energa utilizada por la electrlisis para generar hidrgeno verde dentro de la estimacin de costos proyectado desde el ao 2020 hasta 3030, muy aparte del anlisis realizado por insumos, estos van en decremento, y la razn puede ser la siguiente, el avance de la tecnologa en ciertos insumos, como, por ejemplo, el suministro de la energa para el proceso.

 

Materiales y Mtodos

Contexto de la investigacin metodolgica interdisciplinaria para la obtencin de gas hidroxi HHO

La propuesta metodolgica interdisciplinaria se realiza en Santo Domingo de los Tschilas, lugar de la investigacin, su principal objetivo es presentar las diferentes disciplinas tecnolgicas que formarn parte en el desarrollo de la Tecnologa para generar gas hidroxi HHO a partir de la electrlisis de agua y en base a las caractersticas de cada tecnologa desarrollar un mtodo interdisciplinario, cabe recalcar que la tecnologa en el rea de la produccin de hidrgeno, no ha alcanzado su desarrollo, que al hidrgeno se lo considera como un vector energtico y en la actualidad no existe una tecnologa que se dedique a producir a gran escala hidrgeno aplicando energa renovable, seguro y amigable con el ambiente.

Condiciones generales para aplicar la metodologa interdisciplinaria

Primera condicin asertiva es el diseo y construccin del tanque reactor para generacin de gas hidroxi HHO, presentar aspectos que se tomarn en cuenta en esta investigacin, mismos que determinarn la forma estructural que al final quedar para la corrida de experimento en la generacin de gas hidroxi HHO, esta estructura soportar la presin generada en el tanque reactor en condiciones normales dentro de los 15 psi cerradas las vlvulas, el tipo de electrolito que contendr el tanque, la resistencia elctrica de los materiales y la presencia de elementos piezomtricos que se instalarn en la parte interna del tanque para la corrida del experimento, cabe indicar que la corrida del experimento se realizar con el tanque despresurizado.

Segunda condicin asertiva aplicacin de la magntica. Se sabe que la magntica en la actualidad es aplicada en muchas reas de la ciencia, el avance tecnolgico a nivel mundial en el rea de la levitacin magntica, obliga a las instituciones educativas a proporcionar una mejor preparacin a los estudiantes, principalmente de las reas de las tecnologas e ingenieras (Carre, Rodrguez, Gudio, Alcal, & Vlez, 2019). Los imanes cermicos permanentes se fabrican a partir de partculas muy finas de material ferromagntico (xidos de hierro) que se transforman en un conglomerado por medio de tratamientos trmicos a presin elevada, sin sobrepasar la temperatura de fusin (Quintana , 2019). La optimizacin de las propiedades magnticas para maximizar el producto energtico, hay que alcanzar un equilibrio ptimo entre la densidad, la coercitividad y la imanacin ajustando la temperatura de sintetizacin y el contenido de SiO2 (Guzmn, 2020).

La primera ferrita de Ba comercial se produjo en 1952 por la Philips. Normalmente se produce por mezcla de BaCO3 (o SrCO3 o PbCO3) y Fe2O3, seguida de homogenizacin a 1200 C (calcinacin), hasta obtener la ferrita (Prez, 2016). Las ferritas son utilizadas en altavoces, zapatas polares de generadores elicos.

Caractersticas actuales de los electrolizadores

Las celdas electrolticas presentan caractersticas electroqumicas y bsicamente en el tipo de electrolizador, temperatura de disociacin de la molcula electroltica, de la reaccin qumica, del tipo de electrolito y de que tan eficiente es el proceso d generacin de gas hidroxi HHO

 

Tabla 1 Especificaciones de las celdas de combustible comunes del proceso de generacin de gas hidroxi HHO

Tipo FC

Temperatura (C)

Reacciones

Electrolito

Eficiencia

PEMFC

60-140

nodo: H2→+ +2e-

Ctodo: 1202+ +2e-→H2O

Polmero

55

CMFC

30-80

nodo: CHOH +H2O→CO2 + 6H+ +6e-

Ctodo: 3202+6H+ +6e- →3H2O

Polmero

30

AFC

150-200

nodo: H2 +2OH- →HO2 + 2e-

Ctodo: 1202 + H2O + +2e- →2OH-

Hidrxido de potasio

 

60

PAFC

150-200

nodo: H2 →2H+ + 2e-

Ctodo: 1202 + 2H + +2e- →H2O

cido fosfrico

>40

MCFC

600-700

nodo: H2 +CO32- →2H+ + 2e-

Ctodo: 1202 + CO2 +2e- →CO32-

Li/K/carbonato de Na

45

SOFC (+)

200-700

nodo: H2 → 2H+ + 2e-

Ctodo: 1202 + 2H+ +2e- →H2O

Cerato bario

40

Amoniaco directo

400-700

nodo: 2NH3 → N2 + 6H + 6e-

Ctodo: 3202 + 6H+ +6e- →3H2O

Cerato bario

40

SOFC (-)

100

nodo: 2N + O2 → H2O + 2e-

Ctodo: 1202 + 2e- → O2

Zirconia estabilizada

40

Fuente: Tabla de especificaciones reeditada de (Azueta, 2018)

 

 

Como referencia metodolgica Magnetizacin de las placas electrolticas. Un punto que la gente que construye electrolizadores suele pasar por alto es que la electrolisis no es solamente un proceso elctrico, sino tambin un proceso magntico. Es importante, para obtener el mximo de eficiencia en el funcionamiento, que las placas estn alineadas magnticamente. Eso no suceder cuando las placas llegan del proveedor, ya que cada placa tendr diferentes caractersticas magnticas. Lo ms fcil para solucionar este problema es dar a las placas una ligera orientacin magntica. Esto puede hacerse de forma sencilla envolviendo unas cuantas vueltas de cable alrededor de cada bloque de placas y pasar algunas pulsaciones de corriente continua a travs del cable (Kelly, 2008)

 

 

 

 

 

 

Figura 1 Tcnica de imantacin segn Bob Boyce
Fuente: Mtodo magnetizante de Bob Boyce para placas electrolticas. (Kelly, 2008)

 

 

 

Partiendo de que la fuerza que produce la descomposicin no existe en los polos sino en los cuerpos descompuestos, dice M. Faraday, que los polos o reforos son solo intermedios que conducen las corrientes a los cuerpos descompuestos, y por esta razn los llama electrodos, y aplica el nombre de electrolitos a los cuerpos cuyos elementos se separan en virtud de la accin de los electrodos (Moreno , 2017, pg. 104)

Segn Kelly, 2018 Bob Boyce haba imantado las placas con el objetivo de orientar la polarizacin de las celdas, pero segn Michael Faraday, 1834, no existe tal polarizacin en una celda electroltica, sino que indistintamente el nodo y ctodo actan como elementos conductivos en los llamados intercambios inicos

 

Seleccin Metodolgica Interdisciplinaria

Mtodo emprico de diseo, construccin y montaje de accesorios del tanque reactor de gas hidroxi HHO

Este mtodo permitir disear, construir y realizar el montaje de equipos y accesorios del tanque reactor de gas hidroxi HHO y facilitar el manejo y operacin con seguridad de sus componentes, el mtodo se apalancar en 4 pasos

1.- El diseo en s, consistir de analizar el aspecto estructural y funcional de sus componentes.

2.- Construir a travs de materiales seleccionados la estructura principal del tanque reactor de gas hidroxi HHO.

3.- Realizar el montaje de equipos y accesorios como partes funcionales del sistema.

3.- Integrar la estructura del tanque reactor de gas hidroxi HHO con los equipos y accesorios.

4.- Realizar pruebas directas con el equipo antes de proceder a la corrida del experimento.

Mtodo del clculo indirecto para aplicaciones magnticas

Clculo de imanes permanentes Se realizar clculo de Fuerza magntica para demostrar si es efectivo la imantacin de las placas tal como se aprecia en la imagen anterior, si en la parte experimental el consumo de la energa como suministro se mantiene al versar con otros bloques electrolizadores que no poseen imantacin en sus placas esa teora de imantar placas quedara sin efecto, de cualquier manera, la presencia de campos magnticos en las placas electrolticas debera justificar que estas sean imantadas, es hipottica esta propuesta.

Estas ecuaciones permitirn obtener a travs del clculo indirecto los campos magnticos, las cuales determinarn si es necesario que se magneticen las placas para una buena orientacin magntica. y de esta manera sean ms eficientes segn Bob Boyce 2008. Entonces las ecuaciones siguientes se emplearn para tal objetivo.

 

y (Ramrez, 2020)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 2 Prototipo para el clculo de fuerza magntica basado en diamagntica.
Fuente: Autor

 

 

 

Este mtodo consiste que a travs del clculo indirecto se obtendr el campo magntico requerido para verificar si ayuda en la concentracin de partculas o si es que hace posible que el electrolito sea ms conductivo

En base a las variables de entrada como son voltaje suministrado, electrolito, tiempo de exposicin del equipo electrnico y de salida como Potencia consumida, gas generado en litros, temperatura, el mtodo del anlisis estadstico se realizar a travs de esta formulacin de bloques

Mtodo de seleccin de bloques para anlisis cualitativo y cuantitativo

Modelo de bloques interpretado del libro de Anlisis y Diseo de Experimentos de Gutirrez-Romn. Para evitar este sesgo hay dos maneras de anular el posible efecto del factor operador: la manera lgica es utilizar el mismo operador en las cuatro mquinas; sin embargo, tal estrategia no siempre es aconsejable, ya que utilizar al mismo sujeto elimina el efecto del factor operador, pero restringe la validez de la comparacin con dicho operador, y es posible que el resultado no se mantenga al utilizar a otros operadores. La otra forma de anular el efecto operador en la comparacin consiste en que cada operador trabaje durante el experimento con cada una de las mquinas (Gutirrez & De la Vara, 2008). El modelo reflejado en la tabla 1 aplica para los 4 operadores

 

Tabla 3 Bloque ejemplar de variables dependiente e independiente para obtener consumo energtico, volumen y temperatura en la generacin de gas hidroxi HHO

Operador

Cantidad de agua

E, ()

t , (min)

Pot. Cons. (kW.H)

, (L)

T, (K)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

Xlitros

 

 

 

 

 

 

 

XX

5min

10min

20min

25min

30min

35min

40min

45min

50min

55min

60min

Fuente: Autor

 

 

 

 

Mtodo de introduccin de elementos finitos

Los elementos piezoelctricos son importantes en el desarrollo de esta investigacin experimental, La electrnica de control en microprocesadores hace un aporte importante con Arduino Mega y debido a que, por parte del consumo de la energa, la generacin de gas y la medicin de la temperatura generada por el sistema estos valores resultantes estarn dados por la siguiente tabla:

 

Tabla 4 Presentacin de dispositivos piezoelctricos en la obtencin de resultados

Dispositivo del piezoelctrico

Salida de subproducto

ARDUINO MEGA

Cantidad de datos procesados

SENSOR SUMERGIBLE ULTRASNICO

Cantidad de gas generado

TERMOCUPLA TC

Temperatura generada por el proceso

PZEM-016 U:AC80 I:0-100A

Consumo general de energa

Fuente: Editado por el autor

 

 

Descripcin de los dispositivos

Arduino mega

Para controlar el sensor se vincul con una placa Arduino Mega 2560 debido a que el controlador permite crear una conexin entre estos elementos y suministra el voltaje necesario para el funcionamiento del sensor. El controlador Arduino Mega es una tarjeta con un microcontrolador que posee 54 pines digitales (entradas y salidas) y 16 pines anlogos. La tarjeta puede ser alimentada por el puerto USB o con una fuente externa de poder (Lpez, 2018, pg. 33)

Arduino mega soporta dispositivos perifricos, mismos que son compatibles con la tecnologa del microcontrolador haciendo que estos sean verstiles y prcticos a la hora de seleccionar sus datos para el anlisis en aplicaciones estadsticas, este tipo de arduino trabajar con la aplicacin PZEMO14-Master, que estarn enlazados con un ordenador va cable USB en el caso de la generacin de gas, el registro de la temperatura, as como tambin, el consumo de energa lo har a parte, el PZEM-016 U:AC80 I:0-100 A enviar con un USB (RS485).al ordenador y la aplicacin PZEMO14-Master, reconocer el proceso

 

 

 

 

Figura 3 Tarjeta Arduino mega (Electrnica embajadores, 2022)

 

 

 

PZEM-016 U:AC80 I:0-100A

Los medidores de energa PZem-16 son verstiles y compatibles a la hora de utilizarlos en arduino mega, debido a que, las conexiones en los dispositivos perifricos son accesibles, todos estos dispositivos estarn ubicados en la base del tanque reactor debido a la cercana de maniobra.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 4 Esquema de conexin PZEM-016 U:AC80 I:0-100 A en arduino mega (Solarduino, 2022)

 

 

SENSOR SUMERGIBLE ULTRASNICO

La onda ultrasnica emitida, conocida como Trigger, viaja hasta colisionar contra la superficie de algn objeto o sustancia, cuando esto sucede la onda es reflejada de manera que retorna hacia el transductor nuevamente, esta onda de retorno es conocida como Echo. Es as como el sensor se encarga de calcular el tiempo de vuelo (Tof) que hay entre la transmisin del Trigger y la recepcin del Echo, y bajo esta medida calcular cul fue la distancia total recorrida por la seal (Ospina, 2021, pg. 12)

 

 

 

 

 

 

 

Figura 5 Aspecto fsico del sensor ultrasnico sumergible (Mercado libre, 2022)

 

 

 

El sensor ultrasnico, tambin conocido como sonar, es un dispositivo perifrico del arduino que cumple una funcin de enviar ondas electromagnticas que impactarn en el nivel ms prximo de agua que se encuentre en el tanque, una vez que estas ondas hagan retorno, completarn su ciclo y enviarn estas seales al microcontrolador para entre en el proceso de anlisis de datos, el aspecto del sensor por las caractersticas del material, el tanque reactor de gas hidroxi HHO trabajar despresurizado con el objetivo de mantener las condiciones fsicas del dispositivo.

TERMO SENSOR

La tarjeta de control max6675 realiza la compensacin y linealizacin de la respuesta del sensor con un ADC para termopares tipo K. La resolucin es de 0.25◦C y el rango de uso de la tarjeta es de 3.0V a 5.5V, por lo que la puedes utilizar con cualquier Microcontrolador o tarjeta de desarrollo como un Arduino (Tamayo, 2022, pg. 25)

Los termopares son muy importantes en la aplicacin como dispositivo perifrico de arduino mega ya que este permite compensar la variacin de temperatura a travs de la tarjeta MAX6675 y que a travs del microcontrolador permita obtener datos reales de la temperatura del interior de un contenedor de lquidos, con el casquillo roscado y su punta redonda, le permite sellar con seguridad de forma hermtica e incluso en ambientes exigentes.

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 6 Termo par tipo K Max6675 dispositivos perifricos para conexin en Arduino mega (Tresdprinttech, 2022)

 

 

Conclusiones de la propuesta metodolgica interdisciplinaria

Una vez descritos los procesos metodolgicos, los cuales se desarrollarn en los resultados, mismos que sern objeto de divulgacin, a continuacin, se presentan aspectos determinantes en que se bas la propuesta metodolgica interdisciplinaria.

Dado las circunstancias presentadas en el desarrollo de la investigacin, la realizacin del proyecto por el cual se plantea esta metodologa, requera de la participacin de las disciplinas tecnolgicas como aporte de la ciencia a solventar una problemtica a nivel mundial en materia de energa.

Se presenta la bibliografa que permite reforzar el criterio metodolgico interdisciplinario en ms de tres reas de la ciencia que posteriormente se describen.

El mtodo emprico en la construccin del tanque reactor de gas hidroxi HHO, el montaje de equipos y accesorios, considerado el ms grande de todos los mtodos, debido, a la inversin del tiempo en este y la redaccin del texto producto de su desarrollo.

Una de las referencias del mtodo aplicado es la diamagntica basado en el estudio de fuerzas repelentes que, a travs de otro mtodo matemtico, el clculo indirecto, permitir obtener cunto campo magntico por celda electroltica contendr un electrolizador.

El mtodo del anlisis estadstico permitir obtener resultados en tiempo real, mismos que se centrarn en el consumo de energa total del sistema, cantidad de gas producido y temperatura generada por el proceso.

 

Recomendaciones metodolgicas

Un buen resultado se obtiene de un buen planteamiento metodolgico desde una diferente ptica, en cualquier rea del conocimiento de la investigacin y dependiendo de esta, el investigador puede reforzar los mtodo a travs de la interdisciplina, un buen investigador que desarrolle una metodologa basada en las que ya existen, tiene la posibilidad de apersonarse de ella como si fuera su propia metodologa, han sido buenos los resultados conseguidos con este tipo de propuesta, despus de no haber sido tan exitoso con prcticas metodolgicas convencionales.

La metodologa interdisciplinaria es recomendable para investigadores experimentales que estn esperando resultados en base a realidades tangibles y que el dominio de una o ms reas del conocimiento le facilita al investigador experimental jugar con las probabilidades que le son favorables, para de esta manera satisfacer el cumplimiento de los objetivos y la metodologa planteada.

 

Referencias

1.        Amestoy, M. (2021). Produccin de hidrgeno a partir de reformado de biometano. Madrid.

2.        Ameztoy, M. (2021). Produccin de hidrgeno a partir de reformado de biometano. Madrid.

3.        Azueta, O. (2018). Diseo y caracterizacin de electrolizador alcalino para enriquecimiento de disel. Mxico.

4.        Carre, S., Rodrguez, M., Gudio, J., Alcal, J., & Vlez, D. (2019). Rediseo de Mdulo Didctico de Levitacin Magntica. Xikua, 4.

5.        Dvalos, N., & Sanchez, M. (2021). Tratamientos de efluentes generados en equipos de desmineralizacin de submarinos de la armada empleando electrocoagulacin, electrlisis y neutalizacin. Guayaquil.

6.        Electrnica embajadores. (4 de mayo de 2022). https://n9.cl/8pxm0. Obtenido de https://n9.cl/8pxm0: https://n9.cl/5xq2y

7.        Fagiani, W. (2018). Diseo experimental y anlisis de varianza aplicados a la produccin de hidrgeno y oxgeno de un reactor electroltico, modificando temperatura y composicin. Guatemala.

8.        Gonzales,R. (2019). rediseo del sistema elctrico general del conjunto residencial Valdivia bloque 8 . Guayaquil, Ecuador. Recuperado el 03 de Mayo de 2021

9.        Goslbez, P. (2020). Anlisis de la vialidad tcnica y econmica de la produccin de hidrgeno in situ para movilidad mediante electrlisis. Madrid.

10.    Gutirrez, H., & De la Vara, R. (2008). Anlisis y diseo de experimentos. Mxico: MgGraw-Hill/Interamericana Editores S.A. de C.V.

11.    Guzmn, J. (2020). Efectos del procesamiento cermico y la adicin de nanohilos de Fe y Cu en la obtencin de diferentes imanes de ferrita ms sostenibles y mejorados. Madrid.

12.    Herdoiza, D. M. (2022). DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN SISTEMA DE GENERACIN DE HIDRGENO POR ELECTRLISIS. Ambato.

13.    Kelly, P. (2008). The Bob Boyce 101 Plate Cell & PWMG3 & Toroid Coil & Plans Given Away to the Public, to Further Mankind. http://www.free-energy-info.co.uk.

14.    Ledesma, D. (2021). Produccin de hidrgeno mediante reformado de biogs con plasma catlisis. Barcelona.

15.    Lpez, K. (2018). Propuesta de un lazo de control para la evaluacin de la concentracin de hidrgeno en un sistema modular de un proceso de electrlisis. Puebla-Mxico.

16.    Matamoros, J., & Pacheco, A. (2019). Simulacin del proceso de produccin de hidrgeno por reformado con vapor a partir del gas natural. Callao-Per.

17.    Medina, R. (2020). Incorporacin de nanoestructuras de Ag y Pd en electrolizadores porozos de Ni y su aplicacin en la produccin de hidrgeno mediante electrlisis alcalina del agua. Valencia.

18.    Mercado libre. (4 de mayo de 2022). https://n9.cl/h1119. Obtenido de https://n9.cl/h1119: https://n9.cl/8s7rh

19.    Moreno, J. (2017). La nueva nomenclatura qumica y su recepcin en espaol. Murcia: Revista de Investigacin Lingstica.

20.    Ospina, E. (2021). Diseo e implementacin de un anemmetro usando sensores ultrasnicos. Medelln: https://n9.cl/rqfv3.

21.    Prez, G. (2016). Imanes permanentes: caractersticas, aplicaciones y futuro. Scielo, 13..

22.    Quintana, A. (2019). Diseo de un generador de imanes permanentes de 1,5 kW, para su aplicacin en micro turbinas elicas en emplazamientos urbanos. Santa Clara-Cuba: https://n9.cl/w3sk3.

23.    Ramrez, F. (Direccin). (2020). Magnetismo 5. Clculo de intensidad de campo magntico y del polo en imanes Neodimio Ferrita Vernier [Pelcula].

24.    Saenz Daz, C. S. (2020). Anlisis tcnico econmico de tecnologa de electrolisis de PEM para produccin de hidrgeno en Colombia. Bogot.

25.    Solarduino. (4 de mayo de 2022). https://n9.cl/owudg. Obtenido de https://n9.cl/owudg: https://n9.cl/c1de4

26.    Tamayo, E. (2022). Modelado de un motor de combustin interna acondicionado con hidrgeno para generacin de energa. Manizale-Colombia: https://n9.cl/43aby.

27.    Tresdprinttech. (4 de mayo de 2022). https://n9.cl/4u9sv. Obtenido de https://n9.cl/4u9sv: https://n9.cl/zlw1q

28.    Valds, R., Rodrguez, L. R., Tricio, V., & J. H. Lucio, J. H. (2018). Nociones elementales y problemas docentes sobre la produccin y utilizacin de hidrgeno electroltico obtenido mediante fuentes renovables de energa. Dialnet, 6.

29.    Vsquez, A. (2021). Vialidad tcnico-econmica para la exportacin de hidrgeno verde dede Chile. Tolca-Chile.

30.    Vida cientfica. (2017). 150 aos de la muerte de un gran genio: Michael Faraday. [email protected] de Ciencias, 7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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