CALCULO DE PRODUCCION DE HIDROGENO EN 1 LITRO DE AGUA.doc

CALCULO DE PRODUCCION DE HIDROGENO EN 1 LITRO DE AGUA . hidrógeno Realicemos un cálculo de las energías implicadas en la obtención de hidrógeno y en su combustión (quema) u oxidación electroquímica (pilas o celdas de combustible): La energía necesaria para extraer el hidrógeno de un litro de agua se obtiene a partir de la energía de formación del agua líquida a partir del hidrógeno y oxígeno moleculares que es de 285,8 KJ/mol. 18 gramos de agua forman un mol; luego en un litro hay 1000/18 = 55,56 moles de agua. Por tanto la energía necesaria para disociar un litro de agua (por electrólisis por ejemplo) en sus componentes Oxígeno e Hidrógeno es: E = 55,56 x 285,8 KJ = 15793,31 KJ Esta cantidad expresada en Kw.h resulta ser: (1 Kw.h = 3600 KJ) E = 4,39 Kw.h (Si aplicáramos una potencia de 4,39 Kw al proceso de electrolisis durante una hora, disociaríamos completamente un litro de agua) (NO VA) Tras la disociación, 2 H2O ---> 2 H2 + O2, se obtienen dos moles de hidrógeno y un mol de oxígeno por cada dos moles de agua, por tanto de un litro de agua se obtienen: 27,78 moles O2 = 27,78 x 32 = 888,9 g O2 55,56 moles H2 = 111,1 g H2 Esto es, habremos obtenido 0,1111 Kg de hidrógeno. Podemos recuperar energía del hidrógeno por combustión u oxidación electroquímica; puesto que el calor de combustión (u oxidación) del hidrógeno es de 284,5 KJ/mol, de la cantidad de hidrógeno obtenida anteriormente podríamos extraer: E = 284,5 x 55,56 KJ = 15806,8 KJ = 4,39 Kw.h Esto es válido para rendimientos del 100%, no se han considerado las pérdidas de

energía que se producen tanto en la electrolisis del agua como en la combustión u oxidación electroquímica del hidrógeno . El hidrógeno obtenido a partir del agua no se genera energía, sólo se almacena porque lo que se obtiene es igual a lo que se consume .

RELACION DE FLUJO DE SALMURA QUE PASA POR EL ELECTROLIZADOR VERSUS PRODUCCION DE HIDROGENO TOTAL EN PLANTA El funcionamiento de la planta ELECTROQUIMICA se basa en el principio de la Electrolisis, es decir su producción es proporcional al flujo de alimentación de salmuera (lt/h) que ingresa al electrolizador versus carga de corriente eléctrica (kw/h)que pasa por el electrolizador(según diseño de fabricante).

ARRANQUE DE PLANTA Luego de las condiciones de arranque de planta : Parámetro de temperatura ,análisis químico de laboratorio se inicia con el arranque de planta : Es necesario que la salmuera se encuentre en 60 C . inicial para cuando pase la corriente facilite el desprendimiento de sus elemento produciendo un aumento de temperatura por el efecto termodinámico del paso de la corriente. Al paso de la corriente de arranque inicial 50 amp ,al incrementa su carga se incrementa su producción es decir a mayor carga mayor producción . Para el estudio de nuestra propuesta utilizaremos el flujo máximo de salmuera(700lt/h),de la máxima carga de corriente.

Pasa

700 lt /h de agua en el Electrolizador.

E = 4,39 Kw.h

Energía Desprendida 1 lt de agua

Tabla 1

* * * * 1 1

1 CV = 735,49875 W. 1 HP = 745,6987158227022 W 1 HP = 1,0138 CV 1 CV = 0,9863 HP KW = 1000 W KW = 1,3596 CV.

POTENCIA TOTAL PRODUCIDO EN HIDROGENO LA PLANTA= kcal/h

2640200

RELACION DE APERTURA DE LA VALVULA QUE ALIMENTA SINTESIS .(HCL) APROXIMADAMENTE UN 15 % DE APERTURA tiene la válvula de control que alimenta al modulo de síntesis de hidrogeno ,QUE es LA RELACION DE CONSUMO DE LA PRODUCCION TOTAL , ES DECIR QUE EL 75% DE PRODUCCION DE HIDROGENO SALE AL AMBIENTE QUE NO ES UTILIZADO. Tabla 2

Si 2’639725 kcal/h es el 100%

el 75 % es

1’979794 Kcal/h

POTENCIA A UTIZAR EN CALDERO ECOLOGICO. 1’979794

kcal /h

CALDERAUTILIZAR DEL ELECTROLIZADOR EN ( Kcal)

ENERGIA DE ELECTROLIZADOR ---------------------------

.

ENERGIA DEL -------------------------------

RELACION DE CONSUMO DE DIESEL EN( Lt/h) DEL CALDERO La relación de consumo de Diesel en (Lt/h) de la caldera se da con la capacidad de carga del diseño de la caldera que es de 5’210000 (BTU/h) que cuenta la caldera de la Planta Química.

Los 5’210000 (BTU/h) lo tenemos que llevar a (Kcal/h) . 1 (BTU/h)= 0.251993 (Kcal/s).

tabla 3

CANTIDAD (m3/h) DE HIDROGENO DISPONIBLE PARA LA CALDERA ECOLOGICA .

Poder Calorífico de los Combustibles. Calor liberado por unidad de peso o de volumen. Para los combustibles sólidos o líquidos se expresa en kcal / kgr, y para los gaseosos en kcal / m3 de gas medido a una temperatura de 15°C y a una presión absoluta de 760 mm de Hg. Los combustibles que tienen Hidrógeno tienen poder calorífico superior e inferior.

Tabla 4 Poder calorífico del Hidrogeno =2800(Kcal/m3) por tratarse de un gas en m3

TABLA PARA ANALISIS DE COSTO TABLA DE CONSUMO EN EL PERIODO DE 30 DIAS en 2 turno de 12 horas _______________--------------------------

la planta consume aproximadamente --procesos.

lt al mes de diesel en sus

RELACION DE POTENCIA SUMINISTRADA POR EL ELECTRILIZADOR A ULILIZAR EN EL CALDERO ECOLOGICO(KCAL/H)VERSUS POTENCIA CONSUMIDA POR EL CALDERO A DIESEL EN (KCAL/H).

El 75 % es lo que se va a utilizar de la generación de energía del electrolizador que es 1’979794 Kcal/h.

La potencia consumida por la caldera a diesel es de 1’312883.5 kcal/h. Al considerar esta relación de calorías se puede determinar que tenemos un excedente de caloría por parte del electrolizado de 666910.5 kcal/h quedando demostrado que si es factible la implementación de la caldera ecológica ,cabe de destacar que el poder calorífico del hidrogeno es mayor que la del diesel según pruebas realizadas a auto de pruebas que es una relación de 3 a 1 , es decir que en cada Kcal/h del hidrogeno generara un mayor capacidad calorífica.