Detalles de construcción de un generador oxhídrico con celdas de Pedrin

 
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En las fotos de arriba se pueden ver los materiales básicos utilizados en la construcción de la celda electrolítica. Juntas (bridas planas de neopreno) de 3mm de espesor, que se venden en ferretería, tornilleria varia, arandelas de nylon para los aislantes eléctricos, discos de corte, y planchas de acero inox y otros componentes comprados a peso en el chatarrero. Las juntas las recorté con cutter para aprovechar solamente el aro de cierre central.

Para la construcción del depósito principal utilicé un tubo de 10 cm de diámetro. Es necesario que este depósito tenga un tamaño mínimo para poder asumir la subida de nivel en el electrolito, provocada por la formación de burbujas en las celdas electrolíticas en funcionamiento. En la foto se puede ver los tubos que canalizan el gas al interior de deposito burbujeador. Son dos pequeños tubos de 8mm de diámetro interior que penetran, ligeramente inclinados hacia arriba, dentro del deposito principal, para facilitar la circulación de las burbujas. El orificio inferior de llenado de las celdas esta practicado en la base del deposito. Las soldaduras esta hechas con el anterior prototipo de generador, con varilla de plata al 40%. Estas soldaduras es importante hacerlas a conciencia, deben soportar dilataciones térmicas y agentes químicos corrosivos. Yo las he tenido que repasar para solucionar fugas, sobre todo allí donde quedaron demasiado finas.

!! ver anexo con modificaciones y mejoras a este diseño!!

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Las bridas de cierre del depósito las hice con unos discos que encontré en el chatarrero. Encargar que nos recorten estos discos a una empresa de corte con láser tampoco es muy caro.

Cortar y agujerear las planchas de inox para preparar las chapas de los divisores de tensión es una ardua tarea, para la que recomiendo discos de corte lo más finos posible, y un taladro de columna. Agujerear tanta cantidad de planchas de inox tiene su intríngulis para no quemar muchas brocas.

Las juntas de goma las agujereé para equilibrar la fuerza del prensado. La juntas también se pueden montar por dentro de los tornillos, en cuyo caso no será necesario agujerearlas, pero necesitaremos que la primera y la ultima plancha de la celda tengan un grosor considerable para que no se deforme el conjunto al apretar los tornillos. A mi, esta configuración, no me ha dado ningún problema de fugas.

Los tornillos de prensado es necesario aislarlos eléctricamente de las planchas, como se puede ver el la foto inferior donde se muestran detalles del montaje de las celdas. Para este menester utilicé tubos y arandelas de nylon por su resistencia térmica.

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Como se pueden ver en las fotos superiores, la primera y la última plancha son de 3mm de espesor para asegurar un prensado uniforme de la celda. Las siguientes son de 1mm de espesor.

Los tornillos de la conexiones eléctricas están situados en las dos planchas exteriores, de forma que los dos bloques de celdas trabajen en serie al conectarlos a la soldadora.

En la foto superior izquierda, y en la de al lado se pueden apreciar los orificios de llenado de las celdas y los de salida del gas. En este caso las chapas de los divisores son de 17cm de lado, el orificio inferior es de unos 2mm de diámetro, y los dos superiores de 6mm dada uno. Las planchas de las ampliaciones posteriores las realicé de 20cm de lado para mejorar la disipación térmica del radiador. En total monté 34 divisores de tensión para equilibrar el funcionamiento con mi soldadora.

Aunque pueda parecer pequeño, el orificio inferior de llenado cumple su papel perfectamente. Está realizado hacia un lado para que no queden enfrentados los agujeros de dos planchas contiguas y reducir así las corrientes directas, entre divisores, que puedan pasar por él. Los orificios superiores, en cambio, sí que están enfrentados para facilitar el paso del gas hacia el depósito. Las marcas que deja la reacción en los electrodos han avalado este diseño, pudiéndose comprobar como la burbuja superior de cada celda en funcionamiento justo mantiene los orificios superiores por encima del nivel del electrolito. Todo el conjunto provoca una corriente convectiva producida por la circulación de las burbujas hacia arriba, que mantiene el electrolito en circulación constante por el interior de las celdas, asegurando el correcto llenado y la reposición del electrolito consumido por la reacción. Aunque la inundación inicial de las celdas dura unos dos minutos, el gas producido sale de ellas a gran velocidad por la presión generada. La producción de gas en proporción al agua consumida supera la relación 1:1800.


parte-superior-deposito-pedrin La construcción de la parte superior del depósito principal no tiene mayor secreto. Simplemente debe tener suficiente capacidad. En este caso es de unos 50cm de alto en total (sumando las dos partes).

El depósito secundario, que también es un arrestallamas por botella burbujeante y un decantador, está situado en un lateral del deposito principal. El pequeño trozo de tubo de 28mm de diámetro que se aprecia en la foto entre los dos depósitos, simplemente es un soporte, no contiene canalización alguna. La comunicación entre los dos depósitos se realiza a trabes de un tubo en forma de "L" invertida, de 8mm de diámetro interior, situado en la parte superior de ambos, y que recoge el gas acumulado en la parte superior del deposito principal y los inyecta en la base del deposito secundario. Esto provoca el burbujeo del gas por el agua destilada del depósito secundario, haciendo una segunda limpieza y evitando el riesgo de explosión de la burbuja del depósito principal.

En la siguiente foto se puede ver en detalle como el tubo de conexión entre ambos depósitos llega hasta casi tocar la base del depósito secundario.

celda-pedrin-detalle-burbujeador Para la soldadura de los rácores de conexión de la toma del soplete y del indicador de nivel de la botella secundaria utilicé una técnica mixta entre soldadura fuerte con plata y soldadura blanda con estaño. Como la soldadura de estos rácores de latón cromado no se puede hacer directamente sobre el inox con plata (porque se funde el latón y se estropea el cromado por la temperatura necesaria), primero preparo la superficie del inox con una capa de plata y después sueldo encima el rácor de latón con soldadura de estaño. Es importante limar el cromado de la superficie a soldar y buscar un modelo de rácor que nos proporcione la mayor superficie posible en el punto de soldadura para que ésta quede bien fuerte.

(Los rácores del indicador de nivel del deposito del electrolito los tuve que cambiar por otros de inox porque la potasa se comía el estaño de la soldadura).

Tanto el depósito principal como el secundario monta dos pequeños tubos, de 20mm de diámetro, que harán la función de válvulas de seguridad en el caso de explosión accidental, y de tapones para facilitar el llenado y vaciado de los depósitos. Las puntas de los tubos de las válvulas de seguridad están ligeramente abocardados en las puntas para facilitar  la entrada de los tapones de corcho protegidos con goma. Estas válvulas saltan cuando la presión interna se acerca a las 1,5 atmósferas, y hasta ahora siempre se han comportado de una forma muy fiable.

Por último solo falta montar los detalles de acabado, como el soporte de la botella adicionas de gas (para controlar las características de la llama), el asa de transporte, los indicadores de nivel y el manómetro de trabajo, o unas patas en las celdas para ganar unos centímetros de altura y mejorar la ventilación de los radiadores.

Los indicadores de nivel están construidos con un trozo de tubo transparente fijado con bridas. Es importante no utilizar ningún elemento de cristal en la estructura del generador para evitar accidentes en caso de posibles explosiones de las burbujas de gas acumuladas en su interior. En las pruebas de explosiones controladas, realizadas a este generador, estos indicadores de nivel nunca han sufrido desperfecto alguno.

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Algunos parámetros de funcionamiento de este generador oxhídrico:

Densidad del electrolito del deposito principal: 1Kg de KOH por cada 3 Litros de agua destilada


Funcionando a la mínima potencia de la soldadora:

Temperatura inicial de las celdas  18 grados.
Consumo  350 W
Llama en el soplete 4 cm

...después de 2 horas de funcionamiento continuo.

Temperatura equilibrio de las celdas  35 grados.
Consumo  420 W
Llama en el soplete 5 cm



Funcionando a la máxima potencia de la soldadora:

Temperatura inicial de las celdas  18 grados.
Consumo  980 W
1,95 V entre placas  66,6 V en total
Llama en el soplete 15 cm

...después de 2 horas de funcionamiento continuo.

Temperatura equilibrio de las celdas  59 grados.
Consumo  1.500 W
1,87 V entre placas  63,7 V en total
Llama en el soplete 27 cm

(una llama en el soplete de 8 cm equivalen a una producción aproximada de 100 litros/hora de gas oxhídrico)