Hemos actualizado esta entrada, al final hay dos buenos enlaces, dirigidos a blogs adicionales, gracias por vuestra confianza y vuestras comunicaciones.
gas oxhídrico, combustión en globos.
Fuente: http://silvestre22.iespana.es/generador-oxhidrico.html
silvestre22@iespana.es
Generador oxhídrico
para soplete
Proceso de desarrollo de un generador oxhídrico para soplete
Ante la necesidad de abaratar la soldadura del acero inox con varilla de plata al 40% (técnica que uso para construir circuitos de alto vacío de una forma económica) me puse a barajar las posibilidades de substituir las bombonas de oxígeno para la soldadura autógena. El oxigeno que usaba en mi pequeño soplete lo compraba en forma de bombonas no retornables que costaban unos 24€ cada una y apenas alargaban para soldar una tarde.
En este informe se describe este proceso de búsqueda, que desembocó en la presentación de una solicitud de registro en la oficina de patentes y marcas española de un generador oxhídrico para alimentar un soplete de soldadura, y que funciona con una soldadora de arco convencional.
En este informe se describe este proceso de búsqueda, que desembocó en la presentación de una solicitud de registro en la oficina de patentes y marcas española de un generador oxhídrico para alimentar un soplete de soldadura, y que funciona con una soldadora de arco convencional.
silvestre22@iespana.es
GENERADOR OXHÍDRICO PARA SOPLETE AUTOGENO COMO
COMPLEMENTO PARA SOLDADORA ELECTRICA CONVENCIONAL
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es un generador de gas oxhídrico para soplete
de soldadura autógena, pensado para funcionar con una soldadora eléctrica
convencional, substituyendo las bombonas de oxigeno y de propano o acetileno por
este generador de gas oxhídrico por electrólisis. Presenta la ventaja de una
notable simplificación en su construcción respecto a otros generadores de gas
oxhídricos.
Este aparato genera su propio combustible mediante una celda electrolítica de
electrodos múltiples, con la particularidad de estar diseñada para trabajar con el
rango de tensión y amperaje que suministra una soldadora eléctrica convencional,
de forma que el aparato no necesita de una fuente de alimentación propia, ni de
mecanismos de regulación de potencia, ya que este ajuste se hace directamente
sobre la soldadora eléctrica.
Se conoce desde hace tiempo la descomposición del agua en hidrógeno y oxigeno
mediante electrólisis y es utilizada como base de funcionamiento de generadores
de gas oxihidrico para alimentar sopletes para soldadura, tanto en joyería como
para uso industrial.
Se conocen sopletes para joyería que suministran entre 250 y 500 litros /h de gas,
apreciados por las características neutras y la alta temperatura de la llama
oxhídrica.
También se conocen generadores de gas de electrólisis para uso industrial de hasta
6000 litros/h de gas que cubren todas las necesidades de soldadura autógena
eliminando el uso de bombonas presurizadas de combustible y oxigeno y
consiguiendo una llama de más de 3000 grados celsius.
Pero tanto los sopletes oxhídricos para joyería, de baja poténcia, como los
destinados a la industria de mayor poténcia, presentan el inconveniente de ser
aparatos caros y complejos que requieren de pesadas fuentes de alimentación
capaces de suministrar grandes amperajes a bajo voltaje, sistemas de regulación,
protección, etc.
conexión directa a la red de 220v, de forma que sea cómodo su uso en un taller
como complemento a la soldadora eléctrica, con un diseño compacto, fácil de usar,
y con sistemas de seguridad pasivos.
Consta principalmente de dos partes diferenciadas;
1- Una cuba, que contiene una celda electrolítica de electrodos múltiples, diseñada
para trabajar en un rango de entre 30v y 50v. El diseño tiene que tener en cuenta
también los amperajes máximos que suelen suministrar las soldadoras
convencionales, que suelen ir de 120A hasta 300A, con una producción de gas de
entre 100 y 1500 litros/h, más que suficiente para cubrir la mayoría de las
necesidades de soldadura que se presentan en un taller.
2- Un depósito doble, montado encima de la cuba.
La primera cavidad del depósito cumple con cuatro funciones:
a- Almacenar el líquido electrolito y aportarlo a la cuba a medida que ésta
consuma el agua. El líquido electrolito es una disolución en agua de KOH
(hidróxido de potasio o potasa cáustica) con una densidad cercana a 1:30.
En la reacción electrolítica sólo se consume H2O con lo que sólo será
necesario ir aportando más agua, preferiblemente destilada, para reponer
la utilizada en la producción de gas.
b- Producir una presión hidrostática que obligue al líquido electrolito a
entrar en la cuba, y al gas a salir de ésta mediante sendos conductos. De
esta forma se evita la acumulación del gas en la celda electrolítica,
aumentando su rendimiento y evitando el riesgo de explosión de la cuba.
c- Hacer la función de decantador para limpiar el gas de espuma, al hacer
burbujear el gas, que se produce en la celda electrolítica situada en la parte
inferior del aparato, a través del mismo líquido electrolito que contiene el
depósito.
d- Cumplir la función de arrestallamas. Ya que al burbujear el gas en el
líquido del depósito y almacenarse en la parte superior de éste, en caso de
explosión de la burbuja de gas acumulada en el depósito, se impide que la
llama pueda descender a través del líquido y penetrar en la cuba.
El segundo compartimento del depósito cumple una nueva función de
limpieza del gas producido, eliminando vapores si lo llenamos de agua
destilada, y eventualmente puede servir para modificar las características
físicas de la llama, que generalmente es neutra, haciéndola reductora u
oxidante dependiendo de la substancia que llene dicha cavidad. Es también
a su vez un nuevo arrestallamas.
Como medida de seguridad complementaria el generador de gas monta dos
válvulas de presión en parte superior del depósito, una en cada cavidad, con
sendos tapones diseñados para soportar sin problemas la presión de las
condiciones normales de trabajo, pero calculados para saltar si la presión aumenta
excesivamente en el generador de gas, por una obturación del soplete, por
ejemplo. Si por el mal funcionamiento o negligencia en el uso de las medidas de
seguridad externas la llama llegase a colarse hasta el depósito superior del
generador, la explosión de la primera burbuja de gas acumulada en su interior
haría saltar también la válvula de seguridad, liberando la presión de la explosión
sin más consecuencias y cortando el recorrido de la llama a la siguiente burbuja de
gas en la otra cavidad del deposito, que a su vez también actúa como protector de
la cuba. Todo el diseño está especialmente pensado para evitar la acumulación de
grandes burbujas de gas o de presiones excesivas de él en el interior del generador
e impedir así el peligro de explosión del aparato.
Además cuenta con un arrestallamas de cobre poroso y una válvula antiretorno
colocadas en los conductos que van a la empuñadura del soplete, como medidas de
seguridad externas, al igual que cualquier soplete convencional.
El dispositivo opcionalmente puede contar con indicadores de presión de trabajo y
de temperatura de la cuba, y con desconectadores electromecánicos que actuasen
en caso de sobrepresión, de sobretensión, de excesivo calor en la célula
electrolítica o de falta de líquido en los depósitos.
Este generador de gas oxhídrico necesita corriente continua para hacer trabajar la
celda electrolítica. Cada vez más soldadoras eléctricas suministran corriente
continua en los electrodos por la ventaja que supone soldar con corriente continua,
por sencillez y mejores acabados. Además las modernas soldadoras eléctricas tipo
Mosfet también suministran corriente continua en las conexiones a los electrodos.
Pero en caso de que sólo se disponga de una soldadora de corriente alterna se
deberá intercalar un puente rectificador de diodos que se puede suministrar como
accesorio con el generador oxhídrico.
Para la mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria se
adjuntan tres dibujos en los que, tan solo a título de ejemplo, se representa un caso
práctico de construcción del generador de gas oxhídrico para soldadora eléctrica.
La figura 1 es una vista en sección longitudinal del generador de gas oxhídrico en
la que se pueden apreciar las diferentes cavidades y partes que lo componen.
La figura 2 es una vista en planta del aparato en la que se observa la disposición
de las válvulas de seguridad y la conexión al soplete.
La figura 3 es una vista en sección transversal de la cuba en la que se muestran las
diferentes partes que componen la celda electrolítica.
consta de tres cavidades diferenciadas:
La primera cavidad o cuba electrolítica (A) alberga la celda electrolítica, que en
este ejemplo de construcción es de múltiples electrodos concéntricos (1) de acero
inoxidable u otro material conductor resistente a la corrosión. Los electrodos se
mantienen en su sitio y con una separación mínima, mediante unos soportes (2) y
(3) hechos de material plástico u otro tipo de material no conductor capaz de
aguantar sin deformarse la temperatura de trabajo de la celda electrolítica. El
soporte inferior tiene practicados multitud de agujeros que facilitan el paso del
electrolito entre los diversos electrodos que componen la celda electrolítica. El
electrodo central (4) esta eléctricamente conectado al tornillo de sujeción (5) que a
su vez le transmite la corriente desde la conexión eléctrica inferior (6). Dicho
tornillo de sujeción está eléctricamente aislado de la carcasa del aparato mediante
unas piezas de plástico (7) y (8) que a su vez cierran herméticamente todo el
conjunto de la conexión mediante las gomas tóricas (9). La prolongación del
tornillo de sujeción (10) y los tornillos (11) están hechos también de un material
aislante para impedir el contacto eléctrico con el electrolito. Las piezas de plástico
(7) y (12) son discos aislantes que cubren a poca distancia casi toda la superficie
superior e inferior de la celda electrolítica y cumplen la función de minimizar el
paso de corriente entre el primer electrodo y la carcasa a través del electrolito,
obligando a dicha corriente a atravesar el divisor de tensión formado por los
electrodos no conectados de la celda electrolítica, y permitiendo el paso del líquido
electrolito y las burbujas del gas generado. El circuito eléctrico se cierra mediante
la conexión (13) a la carcasa de la cuba. El tubo (14) cumple la función de llenado
de la cuba con el líquido electrolito proveniente del depósito superior.
En la segunda cavidad o depósito de electrolito (B) se pueden apreciar cuatro
elementos importantes para el funcionamiento del aparato: El tubo (15) por el que
asciende el gas generado en la cuba y que lo obliga a burbujear en el mismo
líquido electrolito que llena el depósito. El indicador de nivel (16) que da la lectura
de la cantidad de electrolito que llena el depósito. Y la válvula de seguridad (17)
que tanto sirve para el llenado del depósito, como para liberar la presión en caso
de la hipotética explosión de la burbuja de gas acumulada en el depósito, o para
saltar en caso de sobrepresión.
En la tercera cavidad o depósito secundario (C) podemos ver el tubo (18) por el
que pasa el gas generado, prelavado en el decantador compuesto por el depósito
de electrolito (B), y que obliga al gas oxhídrico a burbujear de nuevo por el líquido
que llena el depósito secundario. También se puede apreciar una nueva válvula de
seguridad (19) que tanto sirve para el llenado del depósito, como para liberar la
presión en caso de la hipotética explosión de la burbuja de gas acumulada en el
depósito, o para saltar en caso de sobrepresión. En la parte superior del depósito
secundario podemos ver la conexión al soplete (20), y por último un indicador de
nivel (21) que indica la cantidad de líquido que llena este depósito.
1. Generador de gas oxhídrico para soplete, que siendo del tipo de los que
funcionan mediante electrólisis, se caracteriza por estar diseñado para funcionar
con una soldadora de arco eléctrico convencional como fuente de alimentación
eléctrica de la celda electrolítica, siendo esta soldadora tanto de corriente continua
como de corriente alterna mediante un adaptador opcional de corriente alterna a
corriente continua.
2. Generador de gas oxhídrico para soplete, según la reivindicación 1,
caracterizado por contar con medidas de seguridad pasivas, como válvulas
antirretorno, arrestallamas, liberadores de presión, refuerzo de estructuras... o
medidas de seguridad activas, como avisadores o desconectadores eléctricos en
caso de sobretensión, sobrepresión, exceso de temperatura o falta de liquido
electrolito.
3. Generador de gas oxhídrico para soplete, según la reivindicación 1,
caracterizado por contar con indicadores de niveles de funcionamiento, como
termómetros, barómetros, voltímetros, amperímetros o indicadores de nivel de
fluidos.
COMPLEMENTO PARA SOLDADORA ELECTRICA CONVENCIONAL
OBJETO DE LA INVENCIÓN
El objeto de la presente invención es un generador de gas oxhídrico para soplete
de soldadura autógena, pensado para funcionar con una soldadora eléctrica
convencional, substituyendo las bombonas de oxigeno y de propano o acetileno por
este generador de gas oxhídrico por electrólisis. Presenta la ventaja de una
notable simplificación en su construcción respecto a otros generadores de gas
oxhídricos.
Este aparato genera su propio combustible mediante una celda electrolítica de
electrodos múltiples, con la particularidad de estar diseñada para trabajar con el
rango de tensión y amperaje que suministra una soldadora eléctrica convencional,
de forma que el aparato no necesita de una fuente de alimentación propia, ni de
mecanismos de regulación de potencia, ya que este ajuste se hace directamente
sobre la soldadora eléctrica.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
Se conoce desde hace tiempo la descomposición del agua en hidrógeno y oxigeno
mediante electrólisis y es utilizada como base de funcionamiento de generadores
de gas oxihidrico para alimentar sopletes para soldadura, tanto en joyería como
para uso industrial.
Se conocen sopletes para joyería que suministran entre 250 y 500 litros /h de gas,
apreciados por las características neutras y la alta temperatura de la llama
oxhídrica.
También se conocen generadores de gas de electrólisis para uso industrial de hasta
6000 litros/h de gas que cubren todas las necesidades de soldadura autógena
eliminando el uso de bombonas presurizadas de combustible y oxigeno y
consiguiendo una llama de más de 3000 grados celsius.
Pero tanto los sopletes oxhídricos para joyería, de baja poténcia, como los
destinados a la industria de mayor poténcia, presentan el inconveniente de ser
aparatos caros y complejos que requieren de pesadas fuentes de alimentación
capaces de suministrar grandes amperajes a bajo voltaje, sistemas de regulación,
protección, etc.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
El generador de gas oxhídrico que se presenta está pensado para trabajar sinconexión directa a la red de 220v, de forma que sea cómodo su uso en un taller
como complemento a la soldadora eléctrica, con un diseño compacto, fácil de usar,
y con sistemas de seguridad pasivos.
Consta principalmente de dos partes diferenciadas;
1- Una cuba, que contiene una celda electrolítica de electrodos múltiples, diseñada
para trabajar en un rango de entre 30v y 50v. El diseño tiene que tener en cuenta
también los amperajes máximos que suelen suministrar las soldadoras
convencionales, que suelen ir de 120A hasta 300A, con una producción de gas de
entre 100 y 1500 litros/h, más que suficiente para cubrir la mayoría de las
necesidades de soldadura que se presentan en un taller.
2- Un depósito doble, montado encima de la cuba.
La primera cavidad del depósito cumple con cuatro funciones:
a- Almacenar el líquido electrolito y aportarlo a la cuba a medida que ésta
consuma el agua. El líquido electrolito es una disolución en agua de KOH
(hidróxido de potasio o potasa cáustica) con una densidad cercana a 1:30.
En la reacción electrolítica sólo se consume H2O con lo que sólo será
necesario ir aportando más agua, preferiblemente destilada, para reponer
la utilizada en la producción de gas.
b- Producir una presión hidrostática que obligue al líquido electrolito a
entrar en la cuba, y al gas a salir de ésta mediante sendos conductos. De
esta forma se evita la acumulación del gas en la celda electrolítica,
aumentando su rendimiento y evitando el riesgo de explosión de la cuba.
c- Hacer la función de decantador para limpiar el gas de espuma, al hacer
burbujear el gas, que se produce en la celda electrolítica situada en la parte
inferior del aparato, a través del mismo líquido electrolito que contiene el
depósito.
d- Cumplir la función de arrestallamas. Ya que al burbujear el gas en el
líquido del depósito y almacenarse en la parte superior de éste, en caso de
explosión de la burbuja de gas acumulada en el depósito, se impide que la
llama pueda descender a través del líquido y penetrar en la cuba.
El segundo compartimento del depósito cumple una nueva función de
limpieza del gas producido, eliminando vapores si lo llenamos de agua
destilada, y eventualmente puede servir para modificar las características
físicas de la llama, que generalmente es neutra, haciéndola reductora u
oxidante dependiendo de la substancia que llene dicha cavidad. Es también
a su vez un nuevo arrestallamas.
Como medida de seguridad complementaria el generador de gas monta dos
válvulas de presión en parte superior del depósito, una en cada cavidad, con
sendos tapones diseñados para soportar sin problemas la presión de las
condiciones normales de trabajo, pero calculados para saltar si la presión aumenta
excesivamente en el generador de gas, por una obturación del soplete, por
ejemplo. Si por el mal funcionamiento o negligencia en el uso de las medidas de
seguridad externas la llama llegase a colarse hasta el depósito superior del
generador, la explosión de la primera burbuja de gas acumulada en su interior
haría saltar también la válvula de seguridad, liberando la presión de la explosión
sin más consecuencias y cortando el recorrido de la llama a la siguiente burbuja de
gas en la otra cavidad del deposito, que a su vez también actúa como protector de
la cuba. Todo el diseño está especialmente pensado para evitar la acumulación de
grandes burbujas de gas o de presiones excesivas de él en el interior del generador
e impedir así el peligro de explosión del aparato.
Además cuenta con un arrestallamas de cobre poroso y una válvula antiretorno
colocadas en los conductos que van a la empuñadura del soplete, como medidas de
seguridad externas, al igual que cualquier soplete convencional.
El dispositivo opcionalmente puede contar con indicadores de presión de trabajo y
de temperatura de la cuba, y con desconectadores electromecánicos que actuasen
en caso de sobrepresión, de sobretensión, de excesivo calor en la célula
electrolítica o de falta de líquido en los depósitos.
Este generador de gas oxhídrico necesita corriente continua para hacer trabajar la
celda electrolítica. Cada vez más soldadoras eléctricas suministran corriente
continua en los electrodos por la ventaja que supone soldar con corriente continua,
por sencillez y mejores acabados. Además las modernas soldadoras eléctricas tipo
Mosfet también suministran corriente continua en las conexiones a los electrodos.
Pero en caso de que sólo se disponga de una soldadora de corriente alterna se
deberá intercalar un puente rectificador de diodos que se puede suministrar como
accesorio con el generador oxhídrico.
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Para la mejor comprensión de cuanto queda descrito en la presente memoria se
adjuntan tres dibujos en los que, tan solo a título de ejemplo, se representa un caso
práctico de construcción del generador de gas oxhídrico para soldadora eléctrica.
La figura 1 es una vista en sección longitudinal del generador de gas oxhídrico en
la que se pueden apreciar las diferentes cavidades y partes que lo componen.
La figura 2 es una vista en planta del aparato en la que se observa la disposición
de las válvulas de seguridad y la conexión al soplete.
La figura 3 es una vista en sección transversal de la cuba en la que se muestran las
diferentes partes que componen la celda electrolítica.
DESCRIPCION DE UNA FORMA DE REALIZACION PREFERIDA
Como puede apreciarse en las mencionadas figuras, el generador de gas oxhídricoconsta de tres cavidades diferenciadas:
La primera cavidad o cuba electrolítica (A) alberga la celda electrolítica, que en
este ejemplo de construcción es de múltiples electrodos concéntricos (1) de acero
inoxidable u otro material conductor resistente a la corrosión. Los electrodos se
mantienen en su sitio y con una separación mínima, mediante unos soportes (2) y
(3) hechos de material plástico u otro tipo de material no conductor capaz de
aguantar sin deformarse la temperatura de trabajo de la celda electrolítica. El
soporte inferior tiene practicados multitud de agujeros que facilitan el paso del
electrolito entre los diversos electrodos que componen la celda electrolítica. El
electrodo central (4) esta eléctricamente conectado al tornillo de sujeción (5) que a
su vez le transmite la corriente desde la conexión eléctrica inferior (6). Dicho
tornillo de sujeción está eléctricamente aislado de la carcasa del aparato mediante
unas piezas de plástico (7) y (8) que a su vez cierran herméticamente todo el
conjunto de la conexión mediante las gomas tóricas (9). La prolongación del
tornillo de sujeción (10) y los tornillos (11) están hechos también de un material
aislante para impedir el contacto eléctrico con el electrolito. Las piezas de plástico
(7) y (12) son discos aislantes que cubren a poca distancia casi toda la superficie
superior e inferior de la celda electrolítica y cumplen la función de minimizar el
paso de corriente entre el primer electrodo y la carcasa a través del electrolito,
obligando a dicha corriente a atravesar el divisor de tensión formado por los
electrodos no conectados de la celda electrolítica, y permitiendo el paso del líquido
electrolito y las burbujas del gas generado. El circuito eléctrico se cierra mediante
la conexión (13) a la carcasa de la cuba. El tubo (14) cumple la función de llenado
de la cuba con el líquido electrolito proveniente del depósito superior.
En la segunda cavidad o depósito de electrolito (B) se pueden apreciar cuatro
elementos importantes para el funcionamiento del aparato: El tubo (15) por el que
asciende el gas generado en la cuba y que lo obliga a burbujear en el mismo
líquido electrolito que llena el depósito. El indicador de nivel (16) que da la lectura
de la cantidad de electrolito que llena el depósito. Y la válvula de seguridad (17)
que tanto sirve para el llenado del depósito, como para liberar la presión en caso
de la hipotética explosión de la burbuja de gas acumulada en el depósito, o para
saltar en caso de sobrepresión.
En la tercera cavidad o depósito secundario (C) podemos ver el tubo (18) por el
que pasa el gas generado, prelavado en el decantador compuesto por el depósito
de electrolito (B), y que obliga al gas oxhídrico a burbujear de nuevo por el líquido
que llena el depósito secundario. También se puede apreciar una nueva válvula de
seguridad (19) que tanto sirve para el llenado del depósito, como para liberar la
presión en caso de la hipotética explosión de la burbuja de gas acumulada en el
depósito, o para saltar en caso de sobrepresión. En la parte superior del depósito
secundario podemos ver la conexión al soplete (20), y por último un indicador de
nivel (21) que indica la cantidad de líquido que llena este depósito.
REIVINDICACIONES
1. Generador de gas oxhídrico para soplete, que siendo del tipo de los que
funcionan mediante electrólisis, se caracteriza por estar diseñado para funcionar
con una soldadora de arco eléctrico convencional como fuente de alimentación
eléctrica de la celda electrolítica, siendo esta soldadora tanto de corriente continua
como de corriente alterna mediante un adaptador opcional de corriente alterna a
corriente continua.
2. Generador de gas oxhídrico para soplete, según la reivindicación 1,
caracterizado por contar con medidas de seguridad pasivas, como válvulas
antirretorno, arrestallamas, liberadores de presión, refuerzo de estructuras... o
medidas de seguridad activas, como avisadores o desconectadores eléctricos en
caso de sobretensión, sobrepresión, exceso de temperatura o falta de liquido
electrolito.
3. Generador de gas oxhídrico para soplete, según la reivindicación 1,
caracterizado por contar con indicadores de niveles de funcionamiento, como
termómetros, barómetros, voltímetros, amperímetros o indicadores de nivel de
fluidos.
------
Peligro!!! las técnicas que se describen en este informe estan destinadas a la producción de gases altamente explosivos, capaces de provocar graves accidentes en caso de negligencia. Es necesario conocer y asumir los riesgos, así como las medidas de seguridad necesarias, antes de intentar realizar cualquiera de los experimentos que se describen a continuación.
Se hace necesaria la mención y el agradecimiento a los foros de debate de www.cientificosaficionados.com sin la ayuda de los cuales hubiera sido imposible todo esto.
Hemos actualizado esta entrada
Se hace necesaria la mención y el agradecimiento a los foros de debate de www.cientificosaficionados.com sin la ayuda de los cuales hubiera sido imposible todo esto.
Hemos actualizado esta entrada
Mucha mas información en estos enlaces
