ES2286939B1 - Equipo y procedimiento para obtener gases mediante la electrolisis del agua. - Google Patents
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Abstract
Equipo y procedimiento para obtener gases mediante la electrólisis del agua. Se compone de un reactor electrolítico que alberga en su interior sendas placas conductoras o semiconductoras dispuestas paralelamente e intercalando una placa separador aislante entremedio de cada dos placas contiguas, conectando las dos placas situadas en los extremos directamente o indirectamente a una fuente de alimentación, de forma que se genera gas oxhídrico en el interior del reactor, el cual sale por la parte superior del reactor hacia un circuito superior de conductos previstos de sendos tramos curvados, en el cual la mezcla gaseosa se va enfriando y deshumidificando, de manera que el agua condensada se canaliza hacia un circuito inferior de conductos, que la dirige nuevamente al reactor, y la mezcla de gas ¿seca¿ pasa por un sistema de auto-regulación de la presión antes de salir fuera del equipo, también incluyendo un sistema de llenado automático del agua del reactor desde un depósito de agua destilada.
Description
Equipo y procedimiento para obtener gases
mediante la electrólisis del agua.
La presente solicitud de Patente de Invención
consiste conforme indica su enunciado en un "Equipo y
procedimiento para obtener gases mediante la electrólisis del
agua", cuyas nuevas características de construcción,
conformación y diseño, cumplen la misión para la que
específicamente ha sido diseñado con una seguridad y eficacia
máximas, proporcionando numerosas ventajas tal y como se detallará
en la presente memoria.
Más concretamente la invención se refiere a un
procedimiento novedoso para obtener una mezcla de gases, compuesta
de hidrógeno y oxígeno, generada dicha mezcla a partir de la
electrólisis del agua, así como el equipo compacto que sirve para
llevar a cabo dicho procedimiento, formado esencialmente por un
reactor electroquímico dentro del cual se produce la citada
electrólisis y otros dispositivos asociados al reactor que
comprenden medios de deshumificación de los gases y refrigeración
del agua condensada, medios de carga automática de agua en el
reactor y medios de seguridad.
La invención tiene la finalidad de conseguir un
aprovechamiento óptimo de los gases (oxígeno y hidrógeno) obtenidos
de la electrólisis del agua dentro de un reactor electrolítico para
destinar los mismos a multitud de aplicaciones industriales, como
es la combustión de los mismos o en combinación de otros gases,
merced a su elevado poder calorífico y su total respeto con el
medio ambiente.
El presente equipo ha estado proyectado con el
fin de obtener una mezcla de gases pura de hidrógeno y oxígeno
generada a través de la electrólisis del agua, que garantice una
total seguridad frente a posibles implosiones, que integre el
mínimo número de elementos para ahorrar costes de fabricación, que
sea compacto y manejable, que reduzca al máximo los gastos
energéticos y eléctricos del funcionamiento del equipo, que sea
versátil para ser apto para distintas aplicaciones, así como otros
atributos que se irán detallando en la explicación que sigue a
continuación.
Preferentemente, el equipo está diseñado para la
combustión de la mezcla de gases de salida para distintas
aplicaciones merced a su elevado poder calorífico y su respeto con
el medio ambiente, como por ejemplo la soldadura. Sin embargo,
dicho equipo podrá emplearse ventajosamente para otros numerosos y
variados procesos industriales como la generación de energía
térmica (vapor, agua caliente, aire caliente), o bien la combustión
de los mismos en una caldera, o en combinación con otros gases de
escape contaminantes de otros procesos, ya que al mezclarse ambos
gases se consigue degradar y purificar los gases contaminantes.
La electrólisis es un proceso ya bien conocido
que se basa en la aportación de energía eléctrica generalmente
mediante una pila galvánica o un generador de corriente continuo en
una solución electrolítica compuesta por un soluto, un solvente y
suspensiones. Es necesario disolver una sustancia en un determinado
disolvente, con el fin de que los iones que constituyen dicha
sustancia estén presentes en la disolución. La corriente eléctrica
se aplica a un par de electrodos conductores colocados en la
disolución; el electrodo cargado negativamente se conoce como
cátodo y el cargado positivamente como ánodo. Cada uno de dichos
electrodos atrae a los iones de carga opuesta, de manera que los
iones positivos o cationes son atraídos al cátodo, mientras que los
iones negativos o aniones se desplazan hacia el ánodo. La energía
necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración
en los electrodos proviene de una fuente de poder eléctrica que
mantiene la diferencia de potencial en los electrodos. Así, en los
electrodos los electrones son absorbidos o emitidos por los iones,
formando concentraciones de los elementos o compuestos
deseados.
En el caso concreto de la electrólisis del agua,
se forma hidrógeno en el cátodo, oxígeno en el ánodo, y vapor de
agua, lo cual fue descubierto en 1833 por Michael Faraday.
La reacción de la electrólisis del agua no es un
proceso espontáneo, y por eso se lleva a cabo en una celda
electrolítica o reactor, que es un sistema electroquímico generador
de sustancias, por la acción de un flujo de electrones suministrado
por la fuente de voltaje externa.
La descomposición del agua en oxígeno gaseoso e
hidrógeno gaseoso, uno y dos volúmenes respectivamente, puede
llevarse a cabo a diferentes temperaturas y empleando diversos
electrolitos, dependiendo de la finalidad de la mencionada
descomposición.
Las utilidades más destacadas de la
descomposición del agua mediante electrólisis son la obtención de
hidrógeno a partir de la disgregación del agua, el cual tiene
infinidad de aplicaciones para la industria electrónica,
farmacéutica o alimentaria, la purificación de aguas residuales
para extraer las sustancias contaminantes contenidas en el
agua.
El Dr. Yull Brown en Australia lanzó en 1971 una
investigación relacionada con la electrolisis del agua, que
culminó en la invención del generador de una mezcla gaseosa de gas
hidrógeno y oxígeno conocida por el nombre de gas oxhídrico, lo
cual fue registrado en la patente USA nº 4081656. A partir de ese
momento se empezaron a desarrollar teorías relativas a las
propiedades de implosión del citado gas oxhídrico.
La mezcla "seca" gaseosa del hidrógeno y
oxígeno, es decir sin humedad, presenta atractivas ventajas frente
a otros gases convencionales que se utilizan actualmente en
distintas aplicaciones, sobretodo como combustible.
Los principales atributos de dicha mezcla
gaseosa son que la temperatura de llama puede alcanzar temperaturas
realmente muy elevadas, del orden de 3600ºC., superiores incluso
al tungsteno, y por otro lado al combustionar el gas tan sólo
genera agua como producto de la combustión, con lo cual no se
produce ningún gas contaminante para el medio ambiente.
Es por ello que la obtención de la mezcla
gaseosa conocida como gas oxhídrico está siendo en la actualidad un
campo de desarrollo de gran importancia, especialmente en
aplicaciones en calderas, hornos, calentadores o para la combustión
o aprovechamiento de dicho gas.
La principal dificultad existente a la hora de
mezclar los dos gases (hidrógeno y oxígeno) es que son
especialmente difíciles de controlar una vez los mismos han sido
mezclados, puesto que pueden producir fácilmente una reacción
implosiva y descontrolada merced a su elevada inflamabilidad.
Otro de los inconvenientes ligados a la
obtención de dicha mezcla gaseosa es que al aplicar un corriente
durante la electrólisis el fluido gaseoso de salida inevitablemente
se calentará hasta alcanzar temperaturas de entre
50-60ºC., con lo que además de contener una
combinación de moléculas de gas hidrógeno y de gas oxígeno
incorpora vapor de agua, de manera que para obtener la mezcla
"seca" o "pura" de gases deseada se debe condensar
previamente el citado vapor de agua.
Existen en el Estado de la Técnica diversos
equipos para la fabricación controlada y segura de una mezcla de
gases hidrógeno-oxígeno generados a partir de un
reactor electroquímico para distintas aplicaciones constituidos por
diversos elementos relacionados entre sí.
En la mayoría de los equipos de fabricación de
gas oxhídrico desarrollados recientemente, el agua condensada por
cualquier medio contenida en la mezcla gaseosa de salida del
reactor no se evacúa fuera del equipo, sino que se direcciona otra
vez hacia el reactor para ser nuevamente aprovechada. De este modo,
el consumo de agua del reactor se reduce notablemente debido al
mencionado aprovechamiento del agua. No obstante, el fluido
electrolítico consumido por el reactor, compuesto de agua destilada
y electrolito, debe estar en todo momento a una temperatura
constante para garantizar una máxima eficiencia del equipo, por lo
cual se debe refrigerar el agua hasta una temperatura determinada
antes de retornarla al reactor.
Por ejemplo, a través de la patente PCT nº WO
02095090 se conoce un equipo para la obtención de una mezcla
gaseosa provinente de la electrolisis del agua que incorpora un
deshumificador para extraer el vapor de agua de la mezcla gaseosa a
la salida del reactor y a continuación un mezclador de gas para
obtener el gas oxhídrico a partir de la mezcla de gas oxígeno e
hidrógeno.
Sin embargo, todas las realizaciones de
dispositivos para tal fin conocidas son muy complejas en cuanto al
número de componentes que las componen y además tienen grandes
gastos energéticos añadidos, puesto que incorporan en la mayoría de
las veces diversos depósitos de almacenamiento de gas
independientes, condensadores o deshumidificadores del vapor del
agua contenido en el fluido de salida de la electrólisis,
ventiladores para refrigerar el agua condensada que retornará al
reactor electrolítico para ser aprovechada para próximos ciclos
electrolíticos o mezcladores
de gas.
de gas.
Una de las finalidades de la presente invención
es obtener un procedimiento y un equipo capaz de deshumidificar el
vapor de agua contenido en la mezcla de fluidos gaseosos y a la vez
capaz de auto-refrigerar.
Otra de las finalidades de la presente invención
es que el procedimiento y equipo objetos de la presente invención
garanticen una máxima seguridad frente a posibles implosiones de la
mezcla gaseosa contenida en el interior del equipo.
Otra de las finalidades de la presente invención
es disponer de un equipo compacto, estanco y fácilmente manejable
por el usuario.
Otra de las finalidades de la presente invención
es disponer de un equipo previsto de un sistema automático de
llenado de agua y también con la posibilidad de llenado manual.
Otra de las finalidades de la presente invención
es disponer de un equipo desprovisto de aparatos eléctricos y
electrónicos por seguridad.
Otra de las finalidades de la presente invención
es disponer de un equipo previsto de un sistema de control del
nivel de fluidos, de presión y de temperatura.
Otra de las finalidades de la presente invención
es disponer de un equipo capaz de acoplarse para diferentes
aplicaciones, preferiblemente la combustión del gas, mediante
cualquier sistema estándar, como por ejemplo quemadores
convencionales.
La presente invención tienen por objeto
modificar la gestión y manipulación de la mezcla de gases una vez
la misma ha sido generada en un reactor electroquímico, con el fin
de eliminan todos los aparatos térmicos existentes, eliminar su
consumo, y por lo tanto el coste global del equipo, así como
asegurar la total seguridad del equipo frente a implosiones de la
mezcla de gases.
Las mejoras de la presente patente consisten en
diseñar un equipo compacto generador de una mezcla gaseosa de
hidrógeno y oxígeno que comprende un dispositivo electrolítico
donde se genera dicha mezcla gaseosa y unos medios
deshumidificadores para condensar el vapor de agua contenido en la
citada mezcla, unos medios auto-refrigerantes para
enfriar el agua condensada que retorna al reactor, unos medios de
llenado automático del agua del reactor electroquímico, unos medios
de auto-regulación de la presión y temperatura de
la mezcla gaseosa, y unos medios de seguridad que impidan la
propagación de la llama una vez la misma ha sido generada.
El dispositivo electrolítico se trata de un
reactor electrolítico formado por un contenedor inundado de agua,
más una solución conductora y más suspensiones, dentro del cual se
prevén una pluralidad de placas conductoras o semiconductoras en
línea, y una entrada y una salida de fluidos. Externamente o
internamente al equipo una fuente de alimentación de corriente se
conecta entre las dos placas situadas en posiciones extremas, de
manera que el resto de placas se cargan positivamente y
negativamente, formándose gas hidrógeno y gas oxígeno separadamente
dentro del reactor, pero al no existir ninguna barrera física entre
los cátodos y los ánodos dichos gases se mezclan entre sí para
formar gas oxhídrico dentro del reactor.
Más específicamente, el dispositivo
electrolítico es del tipo célula electrolítica en línea, el cual
comprende sendas placas conductoras o semiconductoras dispuestas en
serie (paralelamente una al lado de otra) e intercalando una placa
separador aislante entremedio de dos placas contiguas. Las dos
placas conductoras o semiconductoras situadas en los extremos se
conectan directamente o indirectamente a una fuente de alimentación
que aplica una diferencia de potencial entre las mismas, con lo que
gracias a los separadores aislantes y al medio conductor todas las
placas conductoras o semiconductoras se cargan por una de sus caras
positivamente y por la otra negativamente. Por lo tanto, cada una
de las placas del reactor desempeña la función de cátodo por una de
sus caras y ánodo por la otra cara. Dichas placas se localizan
dentro de un reactor de configuración sensiblemente poliédrica,
formado por un elemento contenedor de configuración preferentemente
prismática carente de su base frontal. Dicho elemento contenedor
está dotado de un borde perimetral que sobresale desde las aristas
de las caras laterales del contenedor opuestas a las que forman la
cara posterior del contenedor y prolongándose el citado borde
perimetral perpendicularmente a dichas caras laterales. Dicho borde
sobresaliente está diseñado para permitir el cerramiento estanco
del dispositivo electrolítico por su parte frontal.
Las dos placas conductoras o semiconductoras
situadas en los extremos se pueden conectar indirectamente a una
fuente de alimentación, por ejemplo conectando un borne a la tapa
frontal y el otro al contenedor del reactor.
Con tal de cerrar estancamente el reactor y
evitar fugas de fluido hacia afuera del mismo, se prevé una junta
que ajusta perfectamente sobre la superficie frontal de dicho borde
perimetral.
Finalmente sobre de dicha junta se dispone una
placa tapa frontal, que cierra perfectamente el reactor
frontalmente e incorpora en las proximidades de una de sus aristas
un fusible electrotérmico, cuya finalidad es doble: por un lado
interrumpe la corriente eléctrica en caso de aumentar excesivamente
la temperatura dentro del reactor, y por el otro interrumpe la
corriente eléctrica en caso de producirse un fallo eléctrico durante
el funcionamiento del equipo.
Preferentemente tanto la placa tapa frontal, la
junta de estanqueidad, como el contenedor incluyen una pluralidad
de agujeros dispuestos en línea, cuya función es la de recibir
pernos de seguridad y estanqueidad del reactor para cerrar el
conjunto electrolítico. La placa tapa frontal incorpora dichos
agujeros en las proximidades de su borde perimetral, la junta de
estanqueidad los incorpora a lo largo de la misma y el recipiente
los incorpora a lo largo de su borde sobresaliente.
El conjunto electrolítico descrito anteriormente
presenta una entrada de agua destilada preferentemente en la parte
inferior de la cara posterior del contenedor y una salida de gases
originados en la electrólisis preferentemente en la parte superior
de la cara posterior del contenedor. Es necesario que la entrada de
fluido en el contenedor sea por la parte inferior y la salida de
gases por la parte superior del contenedor, para así asegurar que
la correcta evacuación del flujo de gases del reactor.
La solución electrolítica consumida por el
reactor descrito debe ser conductora; por consiguiente, es preciso
añadir un porcentaje determinado de componente, preferentemente una
sustancia alcalina tal como hidróxido de potasio. Dicha sustancia
alcalina se debe añadir manualmente en el equipo convenientemente
cada cierto tiempo.
La forma ventajosa de lograr unos medios
acoplados a la salida del reactor electrolítico que integren las
funciones de deshumidificación, auto-refrigeración
del agua condensada y barrera de propagación de la llama es
disponer un circuito superior de conductos por donde circula la
mezcla gaseosa provinente del reactor la cual se va enfriando y
condensando durante el recorrido por dicho circuito y un circuito
inferior de conductos de recogida del agua condensada formado por
el mismo número de conductos que el circuito superior, unidos ambos
circuitos entre sí mediante sendos conductos de unión.
Preferentemente, dichos medios de
deshumidificación, auto-refrigeración del agua
condensada y barrera de propagación de la llama se disponen por
encima del reactor.
El circuito superior de conductos está formado
por una pluralidad de conductos que discurren por la parte superior
del equipo dispuestos en serie, los cuales están previstos de
sendos tramos en donde los tubos se curvan como mínimo una vuelta
entera. Sin embargo, los tubos se pueden torcer más de una vuelta
entera, formando una configuración en forma de espiral. En la parte
inferior de dichos tramos curvados se va depositando ventajosamente
una parte del agua condensada, y la otra parte de agua baja por
los conductos de unión pertinentes hacia el circuito inferior de
conductos.
El circuito inferior de conductos está formado
por una pluralidad de conductos dispuestos en serie por la parte
inferior del equipo, los cuales van recogiendo el agua condensada
en cada uno de los tramos del circuito superior y la dirigen
nuevamente hacia el reactor.
En la unión entre dos conductos superiores
contiguos y dos conductos inferiores contiguos se dispone un
conducto de unión, cuya misión es la de comunicar el circuito
superior con el inferior. El primer conducto de unión es el
conducto de subida de los gases que comunica la salida de gases del
reactor con el circuito superior de conductos. El resto de
conductos de unión tienen la misión de canalizar el agua condensada
desde el circuito superior hasta el circuito inferior de conductos.
Los mencionados conductos de unión están parcialmente llenos del
fluido electrolítico, es decir agua más electrolito, para disminuir
la cantidad de mezcla gaseosa albergada dentro del equipo
preconizado y consecuentemente el riesgo de implosión de la mezcla
gaseosa, así como favorecer el flujo del agua condensada a lo largo
del circuito inferior.
Al conducir la mezcla gaseosa que sale del
reactor electrolítico que está a una temperatura superior a la
temperatura ambiente, por ejemplo 50ºC, por los tubos superiores,
de sección pequeña, la temperatura de dicho fluido va a disminuir
progresivamente merced al intercambio de calor por conducción y
convección con el aire exterior, el cual está a una temperatura
inferior, hasta alcanzar en la parte final de los conductos una
temperatura cercana a la temperatura ambiente, de manera que el
agua se auto-refrigera con el exterior sin
necesidad de incluir ningún ventilador u otro equipo térmico
equivalente.
Debido a que la mezcla gaseosa contiene un
cierto porcentaje de vapor de agua, al descender la temperatura
por debajo de la temperatura de rocío la humedad contenida en la
mezcla gaseosa condensa en forma de agua líquida, de manera que la
mezcla gaseosa se auto-condensa sin necesidad de
ningún equipo térmico adicional.
Por otro lado, al conducir la mezcla gaseosa por
tubos de sección pequeña, no existen tramos donde se acumule una
gran cantidad de mezcla gaseosa, con lo que el riesgo de implosión
de la mezcla gaseosa se reduce totalmente.
Además, al prever en los tubos superiores sendos
tramos curvados, preferentemente un tramo curvado por conducto,
dichos tramos curvados actúan a modo de sifón, de manera que el
agua que se va condensando a lo largo del conducto horizontal
superior se va acumulando en los mismos. Al depositarse una cierta
cantidad de agua en estos tramos de los tubos superiores, los
mismos actúan de barrera corta-llama, de modo que
impiden la propagación de la llama a través del circuito superior,
y de sistema anti-retorno.
El número de conductos gasificadores que
componen el circuito superior e inferior es el mismo y dependerá de
las prestaciones de cada tipo de equipo; no obstante, como mínimo
hay uno por circuito.
El flujo de la mezcla gaseosa en el circuito
superior y el flujo del agua condensada en el circuito inferior
tienen la misma dirección y sentido.
Los medios de llenado automático del agua del
reactor están situados en la parte superior del conducto de bajada
general de agua y están compuestos preferentemente por una válvula
reguladora del nivel de agua tipo boya que trabaja conjuntamente
con una bomba tipo aspirante impelente, que utilizan el flujo de la
mezcla de gases "seca" de salida del circuito superior como
medio para auto-bombear el caudal de agua destilada
necesario desde un depósito de agua destilada hasta el reactor
electrolítico.
El funcionamiento de las bombas aspirantes
impelentes se basa en intercalar en una bomba de pistón dos
válvulas antirretorno dispuestas en posición favorable, de forma
que mientras una se cierra en la aspiración, la otra se abre,
invirtiéndose su funcionamiento cuando se produce la
compresión.
El funcionamiento hidroneumático del dispositivo
de llenado automático se basa en que el flujo de gases a la salida
del circuito superior de conductos pasa a través de la válvula
reguladora hacia la parte superior de la bomba, la cual merced a la
diferencia de presiones entre los dos lados del pistón impulsa un
cierto caudal de agua desde el depósito de agua destilada hasta el
contenedor del reactor. La apertura o cierre del paso de gas a
través de la válvula reguladora se rige mediante un elemento boya,
el cual deja pasar o cierra el avance del gas en función del nivel
del fluido electrolítico contenido dentro del reactor. De esta
manera, por ejemplo, al requerir el usuario un incremento en la
demanda de gas del equipo, el voltaje existente entre los cátodos y
ánodos del reactor electroquímico aumentará, entonces la
producción de gas y el consumo de agua también aumentarán; entonces
el nivel de agua en el reactor disminuirá y por lo tanto el
dispositivo regulador de la carga de agua bombeará un cierto caudal
de agua. Por contra, cuando el contenedor se encuentre lleno de
fluido, correspondiente a una altura superior al límite superior
del reactor, el nivel de fluido electrolítico subirá
proporcionalmente y la boya de la válvula reguladora cerrará la
válvula, interrumpiendo el paso de gas a la bomba, e impidiendo el
bombeo de agua destilada desde el depósito hasta el reactor.
La válvula reguladora del nivel de agua tipo
boya se conectada inferiormente a una de las caras del reactor y
estará semi-ocupada por fluido electrolítico y está
compuesta por un cuerpo sensiblemente alargado con dos aberturas:
la primera está conectada al conducto de salida de los gases del
circuito superior y la segunda está conectada a la parte superior
de la bomba, y alberga en su interior una boya y una tórica situada
por encima de la boya. De esta manera, si el nivel de fluido dentro
de la válvula se encuentra por debajo de la citada tórica, la boya
no tocará con la tórica y los gases pasarán a través de la válvula
merced a la diferencia de presiones existente. Al pasar dichos
gases a la bomba por su parte superior, los mismos ejercen una
presión en la parte superior del pistón. La diferencia de presiones
entre los dos lados del pistón provoca que una cantidad determinada
de agua se impulse desde el depósito hasta el reactor. Por contra,
si el nivel de fluido dentro de la válvula sube y la boya presiona
contra la tórica, se cierra el paso del gas a través de la válvula,
con lo que la presión en la parte superior de la bomba decrece y el
pistón vuelve a su posición extrema superior merced a la previsión
de un poro en la parte superior por donde el gas se expulsa y
también a la acción de la fuerza elástica de un muelle.
Ventajosamente para evitar el movimiento
oscilatorio de la boya contra la tórica, llamado histéresis, se
dispone un contrapeso en la parte inferior de la boya previsto de
un imán y un aro metálico fijo rodeando el cuerpo de la válvula en
una posición intermedia en la válvula, de forma que al llegar la
boya a una posición intermedia en la válvula el contrapeso se queda
sujeto contra el aro y la misma queda inmovilizada en dicha
posición, pudiendo el gas pasar a través de la válvula. Al irse
llenando el contenedor del reactor de fluido electrolítico el nivel
de agua irá subiendo y llegará un momento en que el agua ejercerá
una fuerza suficiente para desenganchar el contrapeso de la boya
del aro de la válvula, propiciando el cierre de la válvula.
Alternativamente el contrapeso de la boya puede
ser metálico y en aro de la válvula previsto con un imán.
La bomba de pistón está conectada por su parte
inferior a dos válvulas antirretornos, las cuales comunican el
depósito de agua destilada con el conducto de bajada de agua hacia
el reactor: la primera válvula se conecta por un lado al depósito y
por el otro a la bomba de pistón, y la segunda se conecta por un
lado a la bomba de pistón y por el otro al conducto de bajada de
agua.
Preferentemente el depósito de agua destilada se
ubica exteriormente al equipo.
Las ventajas de utilizar una bomba aspirante
impelente accionada por el propio gas es que no existe ningún gasto
de energía adicional, con lo que se disminuyen los costes asociados
al equipo preconizado.
Sin embargo, alternativamente, los medios de
llenado automático del agua del reactor pueden componerse de
dispositivos eléctricos o electrónicos.
Los medios de auto-regulación de
la presión de los gases de salida del equipo están compuestos por
una válvula reguladora de presión conectada por un lado a una
válvula de seguridad de sobrepresión y por el otro a una válvula de
seguridad para-aguas. Dichos medios se conectan al
conducto de salida de los gases del circuito superior de conductos,
justo antes de la salida al exterior del equipo.
La válvula reguladora de presión tiene la
función de mantener la presión dentro de un rango de presiones
prefijadas, independientemente de la cantidad de fluido que pasa a
través de la misma.
La válvula de seguridad de sobrepresión tiene la
función de detectar presiones por encima de un cierto valor de
referencia y está conectada por un lado a una alarma que se
activará en caso de sobrepasar dicho límite y por el otro a un
sistema de descarga. Dicho sistema de descarga está compuesto por
dos conductos independientes: uno conecta el conducto de salida de
gases con el exterior del equipo y el otro comunica el conducto de
salida de gases con el depósito de agua destilada. La finalidad de
los citados conductos de descarga es por un lado descargar el gas
al exterior en caso de sobrepresión y por el otro eliminar el agua
del conducto de salida de gases en caso de ser enviada el agua
hacia atrás por la válvula de seguridad
para-aguas.
La válvula de seguridad
para-aguas tiene la función de permitir la salida
de la mezcla gaseosa hacia el exterior pero impedir la salida de
agua líquida hacia la línea de gas.
Preferentemente la válvula de seguridad
para-aguas comprende un dispositivo de forma
sensiblemente esférica y dos topes situados por encima del
dispositivo citado, de manera que cuando pasa gas a través de la
válvula el dispositivo esférico flota merced a su densidad y deja
pasar el gas a través de la misma. Por contra, si aún restase agua
líquida mezclada con los gases de salida, el agua líquida empujaría
el dispositivo esférico contra los topes superiores, con lo que se
cerraría el paso del fluido hacia el exterior y el agua retornará
al depósito de agua destilada a través del conducto previsto en la
válvula de sobrepresión.
Todo el equipo descrito se presentará de forma
compacta y portátil dentro de una carcasa, preferentemente en un
contenedor de policarbonato celular, tal y como está estipulado por
la Ley vigente de Seguridad; excepto el depósito de agua destilada
que se alojará externamente a la carcasa.
Opcionalmente, se puede incorporar al contenedor
un sistema de transporte cómodo mediante ruedas y accesorios
varios como tiradores, topes, etc.
El equipo compacto puede presentar una o
ventajosamente más de una salidas de gases, puesto que en alguna
aplicación específica, como es la soldadura, puede interesar añadir
algún aditivo a la mezcla de gases antes de la combustión. A menudo
se deben agregar dos aditivos distintos que juntos entrañan
diversos dificultades de almacenamiento, puesto que reaccionan
entre sí. Al disponer de dos salidas de gas distintas, en cada una
de ellas se puede disponer un producto aditivo distinto que se
mezclarán en la boquilla, con lo que se evitan los problemas de no
compatibilidad entre aditivos. Un ejemplo de aditivo habitual para
aplicaciones de soldadura es el gas esterbórico, que evita la
oxidación del hierro.
Convenientemente, el equipo preconizado no
incluye ningún aparato eléctrico ni electrónico con el fin de
evitar riesgos eléctricos.
Merced a sus múltiples y variadas aplicaciones,
el equipo preconizado no incluye ningún accesorio como quemadores,
aunque el mismo está preparado para admitir quemadores
estándares.
Con el equipo objeto de la presente invención la
presión máxima alcanzada por los gases en todo el equipo es de 3,5
bar., es decir que se encuentra comprendida entre los valores
impuestos por la legislación vigente de baja presión.
El caudal de gas obtenido por el equipo
preconizado dependerá de las dimensiones del mismo: capacidad del
contenedor del reactor, diferencia de potencial de la fuente de
alimentación, número de tubos gasificadores, etc.
Otros detalles y características se irán
poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción, que a
continuación se da, en los que se hace referencia a los dibujos que
a esta memoria se acompaña en la que se representan las distintas
partes del equipo, a título ilustrativo pero no limitativo de la
invención.
Sigue a continuación una relación numerada de
las partes principales del equipo preconizado que se indican con
números en las figuras anexas;
- (10) -
- reactor electroquímico,
- (11) -
- contenedor,
- (12) -
- borde perimetral del contenedor (11),
- (13) -
- placas conductoras extremas,
- (14) -
- junta de estanqueidad,
- (15) -
- agujero para pernos,
- (16) -
- placas conductoras,
- (17) -
- separador aislante,
- (18) -
- tapa del reactor (10),
- (19) -
- fusible electrotérmico,
- (20) -
- conducto de entrada de agua,
- (21) -
- conducto de salida de gases,
- (22) -
- conducto de subida de gases,
- (23) -
- conductos intermedios de bajada de agua condensada,
- (24) -
- conducto de bajada general de agua al reactor (10),
- (25) -
- conductos superiores,
- (26) -
- tramos curvados de los conductos (25),
- (27) -
- agua condensada en los tramos (26),
- (28) -
- conductos inferiores,
- (29) -
- conducto de salida de gases secos,
- (30) -
- tapón para el llenado manual,
- (31) -
- dispositivo de deshumidificación y refrigeración,
- (32) -
- válvula reguladora,
- (33) -
- bomba,
- (34) -
- depósito de agua destilada,
- (35) -
- pistón de la bomba (33),
- (36) -
- muelle del pistón (35),
- (37) -
- poro salida de gases,
- (38) -
- boya de la válvula (32),
- (39) -
- tórica de la válvula (32),
- (40) -
- cuerpo de la válvula (32),
- (41) -
- conducto entrada de gases,
- (42) -
- conducto válvula-bomba,
- (43) -
- conducto carga de agua,
- (44) -
- nivel de agua en el reactor (10),
- (45) -
- conducto unión válvulas seguridad,
- (46) -
- válvula reguladora de presión,
- (47) -
- entronque,
- (48) -
- válvula para-aguas,
- (49) -
- válvula de seguridad de sobrepresión,
- (50) -
- alarma sonora,
- (51) -
- conductos de salida al exterior,
- (52) -
- conducto intermedio,
- (53) -
- dispositivo esférico de la válvula (58),
- (54) -
- topes de la válvula (58),
- (55) -
- circuito superior,
- (56) -
- circuito inferior,
- (57) -
- medios de llenado automático del agua,
- (58) -
- medios de auto-regulación de la presión de los gases de salida,
- (59) -
- conducto de evacuación de gases,
- (60) -
- conducto de retorno de agua,
- (61) -
- cara lateral del contenedor (11),
- (62) -
- cara posterior del contenedor (11), y
- (63) -
- pernos de seguridad del reactor (10).
La figura nº 1 es una vista en perspectiva
implosionada de una realización del reactor electroquímico (10) de
acuerdo con la invención y las partes que lo integran.
La figura nº 2 es una vista parcialmente
seccionada en alzado lateral del reactor (11), donde se muestran la
distribución de cargas (positivas y negativas) de las placas
(16).
La figura nº 3 es una vista esquemática en
perspectiva del dispositivo de deshumidificación y refrigeración
(31), según es el objeto de la invención.
La figura nº 4 es una vista en planta inferior
del dispositivo de deshumidificación y refrigeración (31), donde se
aprecia la disposición de los conductos inferiores (28).
La figura nº 5 es una vista en planta superior
del dispositivo de deshumidificación y refrigeración (31), donde se
muestra la disposición de los conductos superiores (25) y también
los conductos curvados (26), según lo que es el objeto de la
invención.
La figura nº 6 es una vista en alzado frontal de
un esquema del dispositivo de carga automática de agua (57), según
lo que es el objeto de la invención.
La figura nº 7 es una vista en alzado frontal de
un esquema del dispositivo de seguridad (58), según lo que es el
objeto de la invención.
Tal y como puede verse en la figura nº 1, el
equipo para obtener una mezcla de gases mediante la electrólisis
del agua está integrado por un reactor electroquímico (10), el cual
es un habitáculo totalmente estanco dentro del cual se deposita el
fluido electrolítico (agua más electrolito) y se produce la
electrólisis del agua. Dicho reactor (10) está formado por un
contenedor (11) de configuración prismática de base rectangular
carente de su base frontal, en vez de la cual se dispone una placa
tapa frontal (18) de configuración sensiblemente rectangular y de
escaso espesor que ajusta perfectamente en el hueco frontal para
cerrar el reactor (10) frontalmente.
Además, el contenedor (11) presenta un borde
perimetral (12) sobresaliente desde las aristas de las cuatro caras
laterales (61) del contenedor (11) opuestas a las que forman la
cara posterior (62) del contenedor (11) y prolongándose el borde
perimetral (12) perpendicularmente a dichas caras laterales
(61).
Sobre de dicho borde perimetral (12) se dispone
una junta de estanqueidad (14) para evitar que el fluido
electrolítico traspase hacia afuera del reactor (10).
La placa tapa frontal (18) incorpora en una de
sus esquinas un fusible electrotérmico (19), cuya finalidad es la
de interrumpir la alimentación del equipo en caso de aumentar
excesivamente la temperatura dentro del reactor o bien de
producirse algún fallo eléctrico que pudiera dañar el equipo.
En el interior del reactor (10) se disponen
sendas placas conductoras o semiconductoras (16) de configuración
sensiblemente rectangular y de escaso espesor dispuestas
paralelamente una al lado de otra, intercalando un separador
aislante (17) de configuración también rectangular y dimensiones
similares entremedio de dos placas (16) contiguas. La primera y
última de las placas (13) se conecta indirectamente a una fuente de
alimentación externa que aplica una diferencia de potencial entre
la placa tapa frontal (18) y el contenedor (11), motivo por el cual
el resto de placas (16) dispuestas entremedio se cargan por una de
sus caras positivamente y por la otra negativamente, ver figura nº
2.
Para conseguir un cerramiento totalmente estanco
del reactor (10), en las proximidades de los bordes perimetrales
de la tapa (18), de la junta de estanqueidad (14) y el contenedor
(11) se prevén una pluralidad de agujeros (15) dispuestos en línea,
cuya misión es la de recibir pernos de seguridad y estanqueidad
(63) del reactor (10), ver figuras nº 1-2.
Tal y como se aprecia en la figura nº 2, la
entrada de fluido electrolítico (20) en el reactor (10) se localiza
en la parte inferior de la cara posterior (62) del contenedor (11),
mientras que la salida de gases originados en la electrólisis (21)
se localiza en la parte superior de la misma cara (62) del
contenedor (11).
En referencia a la figura nº 3, en la misma se
aprecia la realización preferida del dispositivo (31) de
deshumidificación, auto-refrigeración del agua
condensada y barrera de propagación de la llama, conectado a la
salida de gases del reactor electrolítico (10). Dicho dispositivo
(31) comprende un circuito superior de conductos (55) por donde
circula la mezcla gaseosa y un circuito inferior de conductos (56)
de recogida del agua que se va condensando en el circuito superior
(55), unidos ambos circuitos mediante sus conductos intermedios de
bajada del agua (23).
El circuito superior de conductos (55) a su vez
está formado por cinco conductos superiores (25) que discurren por
la parte superior del equipo dispuestos en serie, los cuales
incorporan un tramo curvado (26) en cada conducto (25). Tal y como
se puede apreciar en la figura nº 3, en la parte inferior de dichos
tramos curvados (26) se va depositando una cierta cantidad de agua
condensada (27), y el resto de agua va bajando por los conductos
intermedios de bajada (23) y por el conducto de bajada general de
agua (24).
La mezcla gaseosa provinente del reactor (10)
sube por el conducto de subida de gases (22), que es la
prolongación del conducto (21), hasta llegar al circuito superior
de conductos (55) por donde circulará la mezcla gaseosa en el
sentido de las flechas ilustradas hasta alcanzar el conducto de
salida de gases (29). A lo largo de dicho recorrido el agua que se
va condensando se acumula parcialmente en la parte inferior de los
tramos curvados (26) y el resto va bajando por los conductos
intermedio de bajada (23) hasta desembocar en el conducto de bajada
general de agua (24), el cual es la prolongación del conducto de
entrada de fluido (20) al reactor (10).
El circuito inferior de conductos (56) está
formado por cinco conductos inferiores (28) dispuestos en serie por
la parte inferior del equipo, los cuales van recogiendo el agua
condensada en cada uno de los tramos del circuito superior (55) y
la dirigen en el sentido de las flechas ilustradas hacia el
conducto de bajada general de agua (24) que desemboca en el reactor
(10).
Adicionalmente, dicho conducto ultimo de bajada
de agua hacia el reactor (24) prevé un tapón (30) en su parte
superior para el llenado manual de agua y/o electrolito.
Tal y como se muestra en las figuras nº
4-5, tanto el circuito inferior (56) como el
superior (55) están constituidos por cinco conductos unidos entre
sí, (28) y (25) respectivamente, formando una configuración en
forma de "U", puesto que entre el primer y segundo y entre el
último y penúltimo conducto se forma un ángulo recto, para así
disminuir al máximo el volumen del equipo.
Haciendo referencia nuevamente a las figuras nº
4-5, los conductos (28) que forman el circuito
inferior (56) tienen una sección mayor a los conductos (25) que
forman el circuito superior (55). Por otra parte, el sentido del
flujo de los fluidos en ambos circuitos es el mismo.
En la figura nº 5 se aprecia que el tramo
curvado (26) en cada uno de los conductos (25) está formado por dos
vueltas enteras.
En relación a la figura nº 6, en la misma se
pueden observar los medios de llenado automático (57) del agua
destilada hacia el contenedor (11) ubicados en la parte superior
del conducto de bajada general de agua hacia el reactor (24),
compuestos principalmente por una válvula reguladora del nivel de
agua (32) tipo boya que trabaja conjuntamente con una bomba tipo
aspirante impelente (33) conectada a un depósito de agua destilada
(34), cuyo funcionamiento se basa en el aprovechamiento del flujo
de la mezcla de gases de salida para auto-bombear
el caudal de agua destilada necesario desde un depósito de agua
destilada (34) hasta el contenedor (11) a través del conducto
(24).
La mencionada válvula reguladora (32) está
formada por un cuerpo (40) de configuración sensiblemente alargado
en donde se monta una boya (38) y en la parte superior se dispone
una tórica (39), previsto de un conducto de entrada de gases (41)
en un lado y en el otro un conducto de unión entre la válvula y la
bomba (42).
La bomba (33) está formada por una bomba de
pistón (58) que trabaja en colaboración con dos válvulas
anti-retorno (59). La mencionada bomba de pistón
(58) está formada por un pistón (35), el cual incluye un muelle
(36) y en la parte superior de dicho cuerpo se ha previsto un poro
(37) para la salida de los gases hacia el exterior de la bomba
(58). El volumen de fluido contenido en la parte superior de la
bomba (58) está conectado a través de un conducto (42) a la válvula
(32), mientras que el volumen de fluido contenido en la parte
inferior de la bomba (58) está conectado a través del conducto (44)
al depósito (34) y por otro lado al conducto de bajada general de
agua (24), rigiéndose la bomba (33) por la acción de dos válvulas
antiretorno (59), ver figura nº 6.
La válvula (32) se encuentra
semi-sumergida en el contenedor (11) del reactor
(10) y contiene un nivel de agua con una boya (38) incorporada,
cuya función es la de dejar pasar o interrumpir el paso de gases a
través de la misma válvula (32): cuando el contenedor (11) se
encuentre llena de fluido electrolítico la boya (38) se encontrará
en su posición superior y cerrará la entrada del conducto (42), con
la consiguiente obstaculización del paso de los gases hacia la
bomba (33). En el resto de casos, es decir mientras el nivel de
agua del contenedor (11) se encuentre en alturas inferiores a su
máxima altura, la boya (38) se encontrará en una posición
intermedia dentro del cuerpo de la válvula (40) y permitirá el paso
de los gases hacia la bomba (33) .
En el caso particular de la figura nº 6, el
nivel de agua del contenedor (11) y la boya (38) que flota en dicho
nivel se encuentran en una posición intermedia dentro de la válvula
(32), con lo que los gases de salida pueden pasar hacia el conducto
(41), entrar dentro del cuerpo (40) de la válvula (32) y después
ser conducidos por el conducto (42) hacia la parte superior de la
bomba de pistón (58). Merced a la diferencia de presiones entre
los dos lados del pistón (35), la bomba (58) juntamente con las
válvulas anti-retorno (59) impulsan un cierto
caudal de agua desde el depósito de agua destilada (34) por el
conducto carga de agua (43) que desemboca directamente en el
conducto de bajada general (24), concretamente en la parte de dicho
conducto (24) que está ocupada por gases.
En referencia a la figura nº 7, en la misma se
aprecian los medios de auto-regulación de la presión
de los gases de salida del equipo (58) conectados al conducto de
salida de los gases (29) del circuito superior de conductos (55),
justo antes de la salida al exterior del equipo. Dichos medios (58)
comprenden una válvula de seguridad de sobrepresión (49) conectada
en paralelo en el conducto salida de gases (29), y una válvula
reguladora de presión (46) y una válvula de seguridad
para-aguas (48) conectadas en serie con dicho
conducto (29).
El conducto de salida de gases (29) está
conectado a la válvula de seguridad de sobrepresión (49) mediante
un entronque (47), la cual está unida a una alarma sonora (50), que
se activará en caso de sobrepasar los gases de salida la presión
máxima estipulada. En el caso de que la presión de los gases
sobrepase el valor máximo, además de activarse la alarma (50) los
gases se escaparían por el conducto (59) hacia el exterior del
equipo para así reducir rápidamente la presión en el interior del
equipo. Por otro lado, si por el conducto de salida de gases (29)
saliese agua líquida en vez de gases, dicha agua no saldría por la
línea de gas, sino que la válvula para-aguas (48)
la retendría en el conducto (29) y retornaría al depósito (34) por
medio del conducto (60).
La válvula reguladora de presión (46) está
conectada por un lado a la válvula de sobrepresión (49) por medio
del conducto intermedio (52) y por el otro a la válvula
para-aguas (48) por medio del conducto (45).
La citada válvula de seguridad
para-aguas (48) comprende un dispositivo esférico
(53) y dos topes (54) en la parte superior de la válvula (48), de
manera que cuando pasa gas a través de la válvula el dispositivo
esférico (53) flota merced a su densidad y deja pasar el gas a
través de la misma.
Conectados a la salida de la válvula
para-aguas (48) a través de un entronque (47) se
disponen ventajosamente dos conductos en paralelo de salida de
gases (51) hacia el exterior del equipo.
Descrito suficientemente la presente invención
en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que
podrán introducirse en la misma cualesquiera modificaciones de
detalle que estimen convenientes, siempre y cuando con las
modificaciones que se introduzcan no se altere la esencia de la
invención que queda resumida en las siguiente reivindicaciones.
Claims (32)
1. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua, dichos gases son una mezcla gaseosa seca de
hidrógeno y oxígeno generados a partir de la electrólisis del agua
en un reactor electroquímico estanco formado por un contenedor
inundado de soluto, solvente y suspensiones previsto de como mínimo
un cátodo y un ánodo, y una entrada de fluido electrolítico (agua
más electrolito) y una salida de una mezcla gaseosa húmeda de
hidrógeno y oxígeno, caracterizado en que comprende:
- un reactor electrolítico (10) del tipo célula
electrolítica en línea de configuración sensiblemente poliédrica
que alberga en su interior sendas placas conductoras o
semiconductoras (16) dispuestas paralelamente una al lado de otra,
e intercalando una placa separador aislante (17) entremedio de cada
dos placas contiguas (16), conectando las dos placas situadas en
los extremos (13) directamente o indirectamente a una fuente de
alimentación que aplica una diferencia de potencial entre dichas
placas, de forma que el resto de placas (16) situadas entremedio de
las dos placas extremas (13) se cargan positivamente (+) por una de
sus caras y negativamente (-) por la otra cara, y disponiendo una
entrada de fluido electrolítico en la parte inferior del reactor
(10) y una salida de gases en la parte superior del reactor
(10);
- unos medios (31) deshumidificadores para
condensar el vapor de agua contenido en la mezcla gaseosa de salida
del reactor (10), que a la vez son
auto-refrigerantes para enfriar el agua condensada
que retorna al reactor (10), y que a la vez impiden la propagación
de la llama dentro del equipo una vez la misma ha sido
generada;
- unos medios (57) de llenado automático del
agua del reactor (10) desde un depósito de agua destilada (34) según
las necesidades de fluido electrolítico (agua más electrolito) del
reactor (10);
- unos medios (58) de
auto-regulación de la presión de la mezcla gaseosa
de salida del equipo; y
- unos medios de auto-regulación
de la temperatura de la mezcla gaseosa dentro del reactor (10).
2. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que el reactor electrolítico (10) está
formado por un contenedor (11) de cuerpo sensiblemente poliédrico
carente de base frontal, en vez de la cual se dispone una placa
tapa frontal (18) que ajusta perfectamente en el hueco frontal para
cerrar el reactor (10) frontalmente, presentando el contenedor (11)
un borde perimetral (12) sobresaliente desde las aristas de las
cuatro caras laterales (61) del contenedor (11) opuestas a las que
forman la cara posterior (62) del contenedor (11) y prolongándose el
borde perimetral (12) perpendicularmente a dichas caras laterales
(61).
3. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y segunda reivindicaciones,
caracterizado en que el reactor (10) incorpora una junta de
estanqueidad (14) que ajusta perfectamente sobre la superficie
frontal del borde perimetral (12) del contenedor (11), dispuesta
entremedio de dicho borde (12) y la placa tapa frontal (18).
4. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que la placa tapa frontal (18) en las
proximidades de su borde, la junta de estanqueidad (14) a lo largo
de su longitud y el contenedor (11) en su borde perimetral
sobresaliente (12) del reactor (10) incluyen una pluralidad de
agujeros (15) dispuestos en línea, cuya función es la encajar entre
sí para recibir pernos de seguridad y estanqueidad (63) que
atraviesen la placa tapa frontal (18), la junta de estanqueidad
(14) y el borde (12) del contenedor (11) y cierren frontalmente el
reactor (10).
5. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que la entrada de fluido electrolítico en
el reactor (10) se localiza en la parte inferior de la cara
posterior (62) del contenedor (11), y la salida de gases en el
reactor (10) se localiza en la parte superior de la cara posterior
(62) del contenedor (11).
6. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que los medios acoplados a la salida del
reactor (10) que integran las funciones de deshumidificación,
auto-refrigeración del agua condensada y barrera de
propagación de la llama (31) comprenden un circuito superior de
conductos (55) por donde circula la mezcla gaseosa, la cual se va
condensando merced a la transferencia de calor con el aire exterior
y un circuito inferior de conductos (56) de recogida del agua
condensada, unidos entre sí mediante sendos conductos intermedios
(23), estando formado el circuito superior (55) por una pluralidad
de conductos (25) que discurren por la parte superior y conectados
en serie, los cuales están previstos de sendos tramos en donde los
tubos se curvan formando tramos curvados (26) y los conductos (25)
acaban en el conducto de salida de gases (29), estando formado el
circuito inferior (56) por una pluralidad de conductos (28)
dispuestos en serie por la parte inferior del equipo, que
desembocan en el conducto de recogida general de agua (24) que es
la entrada de fluido electrolítico del
reactor (10).
reactor (10).
7. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que se prevé como mínimo un tramo curvado
(26) en cada conducto superior (25) que integra el circuito
superior de conductos (55).
8. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera, sexta y séptima
reivindicaciones, caracterizado en que los tramos curvados
(26) del circuito superior (55) se tuerce como mínimo una
vuelta
entera.
entera.
9. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que la unión de dos conductos contiguos
entre sí en los circuitos superior (55) e inferior (56) puede
presentar ángulos distintos a un ángulo llano.
10. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que se prevé un conducto de subida de gases
(22) que comunica la salida de los gases del reactor (10) con el
inicio del circuito superior de conductos (55).
11. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que se incorpora un tapón (30) en el
extremo superior del conducto de bajada general de agua (24) para
posibilitar el llenado manual de fluido electrolítico en el reactor
(10).
12. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que el número de conductos que integran el
circuito superior (55) e inferior (56) es el mismo y como mínimo
uno.
13. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que la sección de los conductos superiores
(25) que integran el circuito superior (55) es menor a la sección
de los conductos inferiores (28) que integran el circuito inferior
(56).
14. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que los conductos intermedios de bajada de
agua (23), el conducto de subida de gases (22) y el conducto de
recogida general de agua (24) están ocupados por fluido
electrolítico (agua más electrolito) en su parte inferior y por
mezcla gaseosa (hidrógeno y oxígeno gas) en su parte superior.
15. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y sexta reivindicaciones,
caracterizado en que el flujo de los gases a través del
circuito superior de conductos (55) y el flujo de agua a través del
circuito inferior de conducto (56) tiene la misma dirección y
sentido.
16. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que los medios (57) de llenado automático
del agua del reactor (10) están situados en la parte superior del
conducto de bajada general de agua (24) y comprenden una válvula
reguladora del nivel de agua (32) conectada a una bomba (33) y la
bomba (33) conectada a un depósito de agua destilada (34), que
utilizan el flujo de la mezcla de gases "seca" de salida del
circuito superior como medio para auto-bombear el
caudal de agua destilada necesario desde un depósito de agua
destilada (34) hasta el reactor (10), gobernando el cierre o
abertura de la válvula (32) según la posición del nivel de fluido
electrolítico contenido dentro del reactor (10).
17. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y dieciseisava
reivindicaciones, caracterizado en que la bomba (33) que
compone el sistema (57) de llenado automático del agua del reactor
(10) es del tipo aspirante impelente y comprende una bomba de
pistón (58) y dos válvulas anti-retorno (59)
conectadas a la parte inferior de dicha bomba (58).
18. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y dieciseisava
reivindicaciones, caracterizado en que la válvula reguladora
del nivel de agua (32) que compone el sistema (57) de llenado
automático del agua del reactor (10) es del tipo boya, está
conectada inferiormente a una de las caras del reactor (10),
encontrándose semi-ocupada de fluido electrolítico,
compuesta por un cuerpo (40) sensiblemente alargado dotado de una
entrada de gases en un lado y en el otro una salida de gases que
conecta la válvula (32) con la bomba (33) mediante un conducto
(42), y la válvula (32) albergando en su interior una boya (38)
que flota en el nivel de fluido del interior de la válvula (38) y
una tórica (39) situada en una posición fija en la parte superior
de la válvula (32), de forma que cuando el nivel de fluido
electrolítico del reactor (10) sube por encima de su límite
superior, el nivel de la válvula (38) asciende con la misma
proporción y la boya (38) llega a topar con la tórica (39) y
entonces obstaculiza el paso del gas a través de la válvula (32) e
impide el bombeo de agua destilada desde el depósito (34) hasta
el
reactor (10).
reactor (10).
19. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera, dieciseisava y diecisiete
reivindicaciones, caracterizado en que la bomba de pistón
(58) que compone la bomba (33) del sistema (57) de llenado
automático del agua del reactor (10) está formada por un pistón
(35) que incorpora un muelle (36), formándose dos volúmenes en el
interior de la bomba (58): uno en la parte superior y otro en la
parte inferior del pistón (35), e incorporando una pequeña abertura
o poro (37) en la parte superior de la bomba (58) para poder
evacuar el gas contenido en el volumen superior de la bomba (58) y
así retornar el pistón (35) a su posición superior.
20. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera, dieciseisava y diecisiete
reivindicaciones, caracterizado en que la parte inferior de
la bomba de pistón (58) que compone la bomba (33) del sistema (57)
de llenado automático del agua del reactor (10) está conectada a
dos válvulas antiretorno (59) en paralelo: la primera de dichas
válvulas (59) se localiza en el conducto (44), el cual va a parar a
un depósito de agua destilada (34), y la otra válvula (59) se
localiza en el conducto de carga (43), el cual comunica el conducto
(44) con el conducto de bajada general de agua (24).
21. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que alternativamente los medios (57) de
llenado automático del agua del reactor (10) desde el depósito de
agua destilada (34) pueden comprender cualquier dispositivo
eléctrico o electrónico.
22. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que los medios (58) de
auto-regulación de la presión de la mezcla gaseosa
conectados al conducto de salida de los gases (29) del circuito
superior de conductos (55), justo antes de la salida al exterior
del equipo, comprenden primero una válvula de seguridad de
sobrepresión (49) conectada en paralelo con dicho conducto (29), y
después una válvula reguladora de presión (46) conectada en serie
con una válvula para-aguas (48).
23. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y veintidosava
reivindicaciones, caracterizado en que la válvula de
sobrepresión (49) de los medios (58) de
auto-regulación de la presión de la mezcla gaseosa
está conectada al conducto salida de gases (29) mediante un
entronque (47), y está conectada a una alarma (50), la cual se
activará en caso de sobrepasar la presión de los gases de salida el
valor máximo estipulado, y también está conectada a un conducto de
salida de gases al exterior del equipo (59) para evacuar los gases
si existe una presión superior a la estipulada y a un conducto de
retorno de agua (60) hacia el depósito (34) para la evacuación del
agua.
24. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y veintidosava
reivindicaciones, caracterizado en que la válvula reguladora
de presión (46) de los medios (58) de
auto-regulación de la presión de la mezcla gaseosa
está conectada en serie con el conducto salida de gases (29) a
través del conducto intermedio (52) y por el otro lado a la válvula
para-aguas (48) a través del conducto (45).
25. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y veintidosava
reivindicaciones, caracterizado en que la válvula
para-aguas (48) de los medios (58) de
auto-regulación de la presión de la mezcla gaseosa
comprende un dispositivo esférico (53) que va fluctuando dentro de
la válvula (48) y dos topes (54) fijos en la parte superior de la
válvula (48), de manera que cuando pasa gas a través de la válvula
(48) el dispositivo esférico (53) flota y deja paso libre al gas a
través de la misma hacia la salida del equipo, pero si pasa agua el
dispositivo esférico (53) asciende hasta topar con los topes (54) e
impide el paso del agua hacia la línea de gas del equipo.
26. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y veintidosava
reivindicaciones, caracterizado en que se disponen dos
conductos en paralelo de salida de gases (51) al exterior del
equipo conectados a la salida de la válvula
para-aguas (48) a través de un entronque (47) .
27. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que los medios de
auto-regulación de la temperatura comprenden un
fusible electrotérmico (19) situado en las proximidades de una de
las aristas de la placa tapa frontal (18) del reactor (10), para
auto-regular la temperatura alcanzada en el
interior del reactor (10): interrumpiendo la corriente eléctrica que
pasa a través de las placas conductoras (16) en caso de sobrepasar
la temperatura del gas en el reactor (10) el límite establecido o
en caso de producirse un fallo eléctrico.
28. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que el equipo se presentará de forma
compacta y portátil dentro de una carcasa.
29. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y veintiochoava
reivindicaciones, caracterizado en que la carcasa es de
policarbonato celular.
30. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera y veintiochoava
reivindicaciones, caracterizado en que se incorporan a la
carcasa medios de transporte mediante ruedas y accesorios varios
como tiradores o topes.
31. Equipo para obtener gases mediante la
electrólisis del agua según la primera reivindicación,
caracterizado en que el equipo no incluye ningún accesorio
como quemadores, pero sí está preparado para admitir quemadores
estándares.
32. Procedimiento para obtener gases mediante
la electrólisis del agua, caracterizado por comprender:
- un reactor electroquímico (10) para la
obtención de una mezcla gaseosa de hidrógeno y oxígeno que está
inundado de soluto, solvente y suspensiones e incorpora en su
interior una pluralidad de placas semiconductoras o conductoras
(16) dispuestas en paralelo e intercalando una placa aislante (17)
entremedio de cada dos placas (16) contiguas, de manera que al
conectar una fuente de alimentación directamente o indirectamente
entre las dos placas situadas en los extremos (13) el resto de
placas (16) automáticamente se cargan positivamente (+) por una de
sus caras y negativamente (-) por la otra cara, formándose gas
hidrógeno (H_{2}) en todas las caras cargadas negativamente (-) y
oxígeno (O_{2}) en todas las caras cargadas positivamente (+) de
las placas (16), mezclándose el gas hidrógeno (H_{2}) y el gas
oxígeno (O_{2}) formando gas oxhídrico en el interior del reactor
(10);
- unos medios de deshumidificación para
auto-condensar el vapor de agua contenido en la
mezcla gaseosa, de auto-refrigeración para enfriar
el agua condensada, y apaga-llamas para impedir la
propagación de la llama conectados a la salida de gases del reactor
(10), que se basan en la canalización de la mezcla gaseosa por unos
conductos superiores (25) de escasa sección previstos de sendos
tramos curvados (26), de manera que el fluido se va enfriando
paulatinamente merced a la transferencia de calor por conducción y
convección con el aire exterior, lo cual conlleva que la humedad
contenida en la mezcla gaseosa se vaya condensando a lo largo de
los citados tubos (25) y el agua condensada se acumule en dichos
tramos curvados (26) y el resto del agua se recoja en los conductos
inferiores (28) que integran el circuito inferior (56), que la
transportan hasta el conducto de bajada general de agua (24) hacia
el reactor (10);
- unos medios de auto-llenado
del reactor (10) que comprenden una válvula reguladora del nivel de
agua (32) que trabaja conjuntamente con una bomba (33), que se
basan en el aprovechamiento del flujo de la mezcla de gases de
salida como medio para auto-bombear la cantidad de
caudal de agua destilada necesaria en cada momento desde un
depósito de agua destilada (34) hasta el reactor (10) y rigiendo la
apertura o cierre de la válvula (32) según el nivel de fluido
electrolítico contenido en el reactor (10);
- unos medios de auto-regulación
de la presión de la mezcla gaseosa en el interior del equipo que
comprenden una válvula de seguridad de sobrepresión (49), una
válvula reguladora de presión (46) y una válvula de seguridad para
impedir la salida de agua (48), que aprovechan el flujo de gases de
salida antes de la línea de gas para auto-regular
la presión de los gases en el interior del equipo; y
- unos medios de auto-regulación
de la temperatura de la mezcla gaseosa en el interior del reactor
(10) que comprenden un fusible electrotérmico (19) situado en las
proximidades de una de las aristas de la placa tapa frontal (18)
del reactor (10), cuya función es interrumpir la corriente
eléctrica que pasa a través de las placas conductoras (16) situadas
dentro del reactor (10) en caso de sobrepasar la temperatura del
gas en el reactor (10) el límite establecido o en caso de
producirse un fallo eléctrico.
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