Celda de hidrógeno (página 2)

3.3 Operacionalización de variables.

Tabla 2. Variable independiente: Celda electrolítica

Fuente (Elaborado por Fernando Sánchez. 2014)

Variable dependiente

Tabla 3. Variable dependiente: Producción de Hidrogeno a partir del agua

Fuente (Elaborado por Fernando Sánchez. 2014)

3.4 Materiales y métodos:

Los materiales a emplearse estarán bajo norma Anexo 4 (Selección de materiales para el sistema generador de hidrógeno)

3.4. 1 Población y muestra.

Se aplicará un muestreo no probabilístico: basado en el conocimiento y criterio del investigador. La implementación del dispositivo generador de hidrógeno se lo realizará en un vehículo con una cilindrada de 2200 cm3 de propiedad del investigador.

El hidrogeno generado por la celda electrolítica no deberá superar un consumo de 25 amperios, se utilizara agua como electrolito y se probará con la adición de hidróxido de potasio en una muestra patrón de un litro

3.4.2 Material experimental

• Plancha de acero inox 304

• Agua desmineralizada (sin dureza)

3.4.3. Herramientas a utilizar:

• Taladro.

• Suelda eléctrica.

• Alicates.

• Pinza.

• Multímetro.

• Plasma

• Torno

3.4.4 equipos de medición

• Sensor de hidrogeno para equipo control de proceso marca AAB

• Caudalimetro de gases marca AGA

• Medidor laser de temperatura marca Fluke

• Manómetro 0 90 PSI marca Wika

3.4.5 Laboratorios

CORPAIRE QUITO: Revisión Técnica Vehicular, emisiones contaminantes.

CCICE: Centro De Transferencia Tecnológica Para La Capacitación En Control De Emisiones Vehiculares Escuela Politécnica Nacional

UTA: Laboratorio de Electrónica Universidad Técnica Ambato

3.4.6 Materiales de oficina

Computadora

Impresora

Cuaderno de apuntes

Esferos

Flash memory

Cámara fotográfica

3.5 Métodos

3.5.1 Factores de estudio

La combustión debe estar dentro de un factor lambda que son de 14,7 partes de aire en peso, por cada 1 parte de gasolina; es lo que se llama "mezcla estequiométrica" La relación de aire–combustible  es determinante en el funcionamiento del motor.

Nuestro propósito será mantener el suministro de combustible (gasolina e hidrogeno) al carburador equilibrando el consumo de aire.

A través de este análisis se buscará la mejor electrolito como primer paso, con el cual se trabajará en los resultados de análisis en el laboratorio de la CORPAIRE (análisis de gases y potencia del motor) con los cuales se definiría el rendimiento y disminución de la contaminación ambiental.

Cuadro N° 1 Factores en estudio

Fuente (Elaborado por Fernando Sánchez. 2014)

El volumen generado de hidrogeno se determinaron de acuerdo a un ensayo preliminar y no se deberá sobrecargar al alternador que en nuestro vehículo es de 840 watts (70 amperios)

Cuadro N° 2 Tratamientos en estudio

Fuente (Elaborado por Fernando Sánchez. 2014)

3.5.2 DESCRIPCIÓN DEL DISEÑO EXPERIMENTAL

Para realizar la evaluación del hidrógeno producido a diferente corriente continua generada por el sistema eléctrico del automóvil utilizare un diseño completo al azar con arreglo factorial A x B con dos réplicas el mismo que responde al siguiente modelo matemático:

3.5.3 Características del experimento

Número de réplicas 2

Número de tratamientos 24

Número de unidades experimentales 48

3.5.4 Unidad experimental

El tamaño de la muestra experimental (UE) será en 1 litro de materia prima

La UE (unidad experimental), por las 2 réplicas y la combinación de los 24 tratamientos nos dará como resultado 48 unidades experimentales.

3.5.5 Análisis Estadístico

Análisis de la varianza (ANOVA)

• Prueba de Tukey al 5 % para la comparación de las medidas

Utilizando 24 tratamientos y 2 réplicas los resultados se analizarán aplicando un análisis de varianza (ANOVA) y la comparación de medidas se realizará según la prueba se significancia de Tukey al 5%

• Una vez elegido el mejor tratamiento se aplicará el análisis de contaminación ambiental en la COORPAIRE Anexo 3 y 4

• Determinación de costo/ beneficio para el mejor tratamiento

El análisis de varianza se realizara de acuerdo al siguiente cuadro:

Cuadro N° 3 Análisis de varianza

Fuente (Elaborado por Fernando Sánchez. 2014)

Para la determinación del mejor tratamiento se realizara la prueba de comparación de medias.

3.5.6 Medición experimental

Materia prima agua

• PH del Agua

• Dureza del agua < a 5ppm

Producto terminado

• Cantidad de Hidrógeno generado (litros por minuto)

Mejor tratamiento

• Volumen de hidrogeno por minuto y potencia empleada en la celda.

3.5.7 Manejo especifico de la investigación

Diagrama de flujo de implementación de celda electrolítica en un motor Mitsubishi 2,2 litros

3.5.8 Diagrama de flujo implementación de la celda de hidrógeno

Fuente (Elaborado por Fernando Sánchez. 2014)

3.6 Proceso de implementación

• a) La celda electrolítica será construida en acero inox 304 con un área que no supere la corriente de 25 amperios de acuerdo a la teoría ítem 2.5.2 la cual será de tipo seca. La cual constara con sus respectivas conexiones y terminales eléctricos y gaseosos.

• b) La implementación de la celda en el vehículo se lo realizará con la adaptación de la celda electrolítica en la parte más baja del vehículo y el recipiente que contenga el electrolito se lo pondrá en la parte más alta, se le acondicionará un circuito electrónico el cual estará en función de la aceleración el mismo que gobernara la corriente del sistema alternador – batería

• c) Una vez que se instale el equipo se deberá considerar la ficha técnica y hoja de seguridad del hidrógeno se realizara las pruebas de funcionamiento con el personal competente.

• d) Serializará los análisis con el mejor tratamiento seleccionado de hidróxido de potasio y pruebas con agua como electrolito se debe tener como horizonte la norma INEN 2 204:2002 (límites permitidos por emisiones por fuentes móviles). Norma INEN 2 203:2000 (Emisiones de escape en relanti)

• e) Finalmente se realizara el análisis de gases y torque en la CORPAIRE Quito que con datos de nuestro vehículo de RPM Y Velocidad en Km/h se realizara las conclusiones y recomendaciones y sobre todo se ratificara la hipótesis alternativa. Anexo 3 y 4

CAPÍTULO IV

Presupuesto

El presupuesto total del proyecto es 32148 USD que serán efectuados con recursos propios

4.1 Recursos

4.2 Cronograma

• Programación de actividades básicas en el tiempo

Bibliografía

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http://professionalautomotive.wordpress.com/2012/06/30/el-alternador-principio-de-funcionamiento/

Anexos

ANEXO 1 TABLA 1 Propiedades de combustibles

ANEXO 2. Selección de materiales para el sistema generador de hidrógeno

Anexo 3 Datos a llenar por el laboratorio de la CORPAIRE

Anexo 4 Control de emisiones vehiculares

Fuente CCICE centro de transferencia tecnológica para la capacitación en control de emisiones vehiculares EPN

Autor:

Fernando Sánchez

UTA 2012