MODELO CURRICULAR
PERFIL DEL PROYECTO INTEGRADOR1. Ttulo del proyectoDiseo y
construccin de un prototipo de generador de hidrogeno para su
aplicacin en un soplete cortador.2. Definicin y Justificacin del
Problema Histricamente los combustibles fsiles como el carbn,
petrleo y gas natural se han utilizado para impulsar el desarrollo
industrial y las comodidades de la vida moderna, pero ha sido
imposible evitar efectos colaterales indeseables. Desde la tierra
para el cultivo, el agua para consumo humano, el aire que
respiramos, y al ambiente lo hemos afectado.
Una de las fuentes de contaminacin del son los hidrocarburos
debido a su elevado consumo, han trado problemas ambientales
expresados en trminos de contaminacin atmosfrica por sus productos
de combustin contaminacin de aguas, derrames de petrleo y
acumulacin de residuos no biodegradables (plsticos).
Como resultado de la contaminacin del aire se han producido
enfermedades respiratorias. En las reas industriales los obreros
operan sopletes con acetileno. El acetileno es un asfixiante y
puede causar efectos anestsicos en altas concentraciones. Las altas
concentraciones pueden excluir un suministro de oxgeno adecuado a
los pulmones. Los efectos de deficiencia de oxgeno resultante de
asfixiantes simples pueden incluir: respiracin rpida, agudeza
mental disminuida, coordinacin muscular afectada, fallas de juicio,
depresin de todas las sensaciones, inestabilidad emocional y
fatiga. A medida que la asfixia progresa, pueden resultar nausea,
vmitos, postracin, y prdida de la conciencia, llevando
eventualmente a convulsiones, coma, y muerte.
Formulacin del problema:Cmo influir la adicin de hidrgeno en un
soplete cortador, su rendimiento, la cantidad de asfixiantes que
podemos disminuir?
Justificacin:
La sociedad ecuatoriana en la actualidad tiene una plena
conciencia sobre la necesidad y obligacin de mantener y conservar
la calidad del aire que respiramos. Causada por los contaminantes
del aire emitidos por las propiedades fsicas y qumicas de los
hidrocarburos.
El generador de hidrgeno es un dispositivo que se adapta a un
soplete cortador que por el proceso de electrolisis obtenemos este
elemento el hidrgeno que es una energa alternativa.Julio Verne en
su libro viaje al fondo del mar dice "creo que el agua algn da ser
una fuente inagotable fuente de luz y calor por tanto el agua ser
el carbn del futuro"
3. Objeto de estudio El objeto de estudio es obtener el
hidrogeno mediante un proceso controlado y seguro con un generador
de hidrogeno por electrlisis y captar el gas obtenido para poder
utilizarlo de alguna manera eficiente y segura ya que el mismo es
muy amigable con el medio ambiente. El gas tiene propiedades
qumicas muy ricas en el mbito de combustin ya que con pequeas
cantidades del mismo se puede obtener grande energa. 4. Campo de
investigacin Energa- Energas no renovables:
Se refiere a aquellas fuentes de energa que se encuentran en la
naturaleza en una cantidad limitada y una vez consumidas en su
totalidad, no pueden sustituirse, ya que no existe sistema de
produccin o extraccin viable. Dentro de las energas no renovables
existen dos tipos de combustibles:
5. Sistema de Objetivos Objetivo General Disear y construir un
generador de hidrogeno que permita alimentar a un soplete cortador
Objetivos Especficos Determinar la informacin bsica que permita
alimentar el hidrogeno a un soplete cortador. Fabricar el generador
de hidrgeno con los materiales definidos en cada seccin de la
mquina. Disear y construir un prototipo de soplete cortador.
Realizar pruebas en un prototipo de soplete cortador alimentado por
hidrogeno.6. Hiptesis/ Idea a defender Ho: El hidrogeno no influye
sobre el rendimiento del soplete cortador y contaminacin
ambiental.
H1: La cantidad de Hidrogeno generado por una celda electroltica
influye en la potencia de un soplete cortador y disminuye el
porcentaje de asfixiantes.
7. Metodologa Modalidad bsica de la investigacin.La presente
investigacin es de tipo documental, de campo y experimental las
cuales nos ayudar a recolectar la informacin necesaria para poder
desarrollar en forma correcta y adecuada el proyecto prctico de
investigacin.
Argumentativa (exploratoria). Pues trata de probar que algo es
correcto o no y que requiere solucin. Se discute consecuencias y
soluciones alternas, para llegar a una conclusin crtica despus de
evaluar los datos investigados. La presente investigacin es de tipo
prctico ya que este proyecto ser utilizado en un prototipo de
soplete cortador.
Nivel o tipo de investigacin:
Empricos: Recoleccin de informacin Para la recoleccin de
informacin nos basaremos en varios libros de qumica e internet, ya
que estas sern nuestras fuentes de informacin.
Tericos: Cientfico Este mtodo es el conjunto de reglas que
sealan el procedimiento para llevar a cabo nuestra investigacin
cuyos resultados sean aceptados como vlidos por la comunidad
cientfica.
Analtico Este mtodo servir en la medida que realizaremos el
anlisis no solamente de aspectos tericos, cientficos, sino tambin
de los resultados o productos que se lograrn en el proceso
investigativo de este proyecto.
Inductivo Este mtodo nos permitir llegar a conclusiones de
carcter general y as dar validez a la hiptesis
Deductivo Este mtodo aplicamos partiendo de hechos generales,
luego de realizar un proceso investigativo, llegando a determinar,
evaluar y emitir juicios de valor de aspectos particulares al
aplicar las conclusiones sobre nuestro tema de investigacin.
8. Marco tericoCelda electroltica.
Un Generador de Hidrgeno, utiliza como materia prima agua y
electricidad, por medio de un proceso de electrlisis, el Generador
de Hidrgeno nos proporciona por separado hidrgeno y oxgeno, el
hidrogeno es enviado a la entrada del soplete en el cual la energa
del hidrogeno proporciona mayor potencia y reduce los gases
asfixiantes.
Bsicamente, un generador de hidrgeno es un dispositivo que
separa el hidrgeno y el oxgeno del agua, de manera que el gas de
hidrgeno puede ser utilizado en diversas aplicaciones y pueden ser
en la industria como por ejemplo sopletes, puesto que puede aportar
con la reduccin de gases contaminantes y asfixiantes. Est compuesto
por varias placas y lminas en donde estn en contacto con el
electrlito, cuando al generador se le aplica un voltaje la
corriente que por el electrolito circula hace que se separe el
hidrgeno y el oxgeno del agua en forma de gas mediante un proceso
llamado electrlisis. Para ello utilizan energa elctrica o bien
energa de bateras adicionales.
Electrlisis
(Diccionario de lengua espaola, 2011.pags; 12-23) "La
electrolisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto
por medio de la electricidad Proceso se aplica una corriente
elctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una
fuente de alimentaciones elctricas y sumergidas en la disolucin. El
electrodo conectado al polo positivo se conoce como nodo, y el
conectado al negativo como ctodo.
Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. As, los iones
negativos, o aniones, son atrados y se desplazan hacia el nodo
(electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes,
son atrados y se desplazan hacia el ctodo (electrodo negativo).
El electrodo es el camino por el que van los electrones. Ctodo
es el camino por donde caen los electrones. nodo es el camino por
el que ascienden los electrones. Ion significa caminante. Anin se
dirige al nodo y catin se dirige al ctodo. En el nodo se produce la
oxidacin y en el ctodo la reduccin
La energa necesaria para separar a los iones e incrementar su
concentracin en los electrodos es aportada por la fuente de
alimentacin elctrica. Fig. 2 En los electrodos se produce una
transferencia de electrones entre stos y los iones, producindose
nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones
al nodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del
ctodo (-). En definitiva lo que ocurre es una reaccin de
oxidacin-reduccin, donde la fuente de alimentacin elctrica se
encarga de aportar la energa necesaria.
Electrlisis del agua
Si el agua no es destilada, la electrlisis no slo separa el
oxgeno y el hidrgeno, sino los dems componentes que estn presentes
como sales, metales y algunos otros minerales (lo que hace que el
agua conduzca la electricidad no es el puro H2O, sino que son los
minerales. Si el agua estuviera destilada y fuera 100% pura, no
tendra conductividad.)
Electroqumica
Es una rama de la qumica que estudia la transformacin entre la
energa elctrica y la energa qumica. En otras palabras, las
reacciones qumica que se dan en la interface de un conductor
elctrico (llamado electrodo que puede ser un metal o un
semiconductor) y un conductor inico (el electrolito) pudiendo ser
una disolucin. Chang Raymond (2007)
. 9. Resultados esperados Prototipo de generador de
hidrogeno.
Prototipo de soplete cortador
Funcionamiento del prototipo de soplete cortador alimentado con
hidrogeno.
Elaboracin de lineamientos, parmetros de funcionamiento,
precauciones de uso, conocimientos tcnicos que se esperan resulten
del uso prctico del generador de hidrogeno adaptado al soplete
cortador.10. Viabilidad Para fines de demostracin de viabilidad, se
ha fabricado un prototipo de un sistema de para generacin de
hidrgeno basado en energa elctrica, se compone de una celda que
permite mediante la electricidad separar la molcula de agua
obteniendo de esa el hidrgeno para su uso posterior. En este caso,
el hidrgeno se puede utilizar para alimentar un soplete cortador.
Debido a la novedad de la tecnologa algunos materiales no pueden
ser conseguidos en la ciudad de Latacunga. Por lo tanto, debemos
recurrir a materiales con menor resistencia pero con el mismo
propsito. La electrlisis es un proceso eficiente y limpio, y cuando
la produccin de hidrgeno se realiza a partir de electricidad
procedente de energas renovables, dicho hidrgeno es considerado de
origen limpio, ya que no se producen emisiones de dixido de carbono
en el proceso. El hidrgeno producido por electrlisis a partir de
energas renovables es una opcin viable para la produccin limpia de
esta energa en un futuro.11. Bibliografa Hirschenhofer, J. H. ,
Stauffer, D. B., Engleman, R.R. & Klett, M. G. Fuel cell
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Skoog, West, Holler y Crouch. Fundamentos de Qumica Analtica.
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