Universidad Nacional Autónoma de México Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía

Diseño y construcción de un calentador de agua doméstico en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Línea de investigación. CUENERGÍA/1/02 Jefe del Proyecto. Dr. Cesar Treviño Treviño. Facultad de Ciencias, UNAM.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Participantes. Dr. Cesar Treviño Treviño. Dr. Oscar Bautista Godinez. Dr. Melesio Sánchez Huerta Mtro. Jorge Lizardi Fernandez (Alumno de Doctorado) Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Metas. Desarrollo e implementación de dispositivos con mayor eficiencia y mínima emisión de contaminantes. Emplear la combustión catalítica que trae como consecuencia un ahorro de energía. Se dispondrá de argumentos sólidos para remplazar los calentadores convencionales por un sistema que mejore el proceso de transferencia de calor y que utilice un quemador catalítico. Al concluir el proyecto se tendrán criterios que permitirán el diseño de intercambiadores de calor por combustión catalítica para calentadores de agua. Obtención de hidrógeno libre de emisiones contaminantes Exploración de nuevas rutas para la producción de hidrógeno (descomposición térmica catalítica). Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Objetivos. Diseñar, construir y optimizar un prototipo de calentador de agua con base en el proceso de combustión catlítica. Establecer criterios para el diseño térmico de tecnologías limpias y de punta aplicadas en la operación de equipos no convencionales de conversión de energía. Elaborar códigos numéricos para el estudio de problemas térmicos conjugados presentes en reactores catalíticos . Comprender detalladamente la cinética química de las múltiples reacciones asociadas al proceso de combustión catalítica. Estudiar teóricamente el proceso de obtención de hidrógeno a partir de la descomposición térmica catalítica de gases combustibles. Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Antecedentes Estado actual del proyecto. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Estado actual del proyecto. Antecedentes El diseño de los calentadores domésticos en México data de mediados del siglo XX (tecnología obsoleta). La importancia práctica que tiene la combustión catalítica en la vida diaria ha permitido consolidar y modificar distintos aspectos científicos y tecnológicos que bien combinados suelen proporcionar mejoras sustanciales en diversos procesos en los que el factor de la calidad del aire es fundamental para la preservación del medio ambiente More W. B.,(1987) ;Atkinson R (1989); Goody R. (1995);Ruiz-Suárez L. G (1993). Los óxidos de nitrógeno presentes en el medio ambiente reaccionan fotoquímicamente con la incidencia de la luz solar, promoviendo la generación de ozono atmosférico. Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Antecedentes Estado actual del proyecto. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Estado actual del proyecto. Antecedentes Treviño C.(1999); Ertl G.(1982), presentan estudios de los Mecanismos concretos de la manera en la que ocurren estas reacciones en áreas urbanas altamente contaminadas. Pfefferle L. D., PfefferleW. C. 1987, descubren que el platino y otros metales nobles promueven la combustión sin flama. Reducción de la formación de Nox. Treviño C. (1999);Treviño C.(1999);Treviño C.(2000);Treviño C. (2000); Treviño C., Liñán A. y Kurdyumov V. (2000); Treviño C. (2004); Treviño C., Higuera F. J. y Liñán A. 2003. En años recientes se han podido establecer los mecanismos cinéticos heterogéneos que permiten estudiar los procesos de combustión de gases en contacto con superficies catalíticas. También se han realizado trabajos en el proceso de combustión de metano (gas natural), monóxido de carbono hidrógeno y otros combustibles. Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Combustión catalítica en un calentador de agua Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Estado actual del proyecto. Combustión catalítica en un calentador de agua Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Análisis de la combustión catalítica para un calentador de agua Cálculo de calor necesario para iniciar el proceso de ignición Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Estado actual del proyecto. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Estado actual del proyecto. Simplificación del modelo físico Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Modelo matemático Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Modelo matemático Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Modelo matemático Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Análisis teórico de la descomposición térmica Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Estado actual del proyecto. Análisis teórico de la descomposición térmica catalítica de gas natural para la obtención de hidrógeno libre de emisiones contaminantes Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Procesos termoquímicos solares para la obtención de hidrógeno

Esquema del reactor catalítico Entrada de reactantes ventana Radiación solar concentrada Salida de productos Absorbedor catalítico

Esquema del modelo físico en estudio

Modelo matemático

Modelo de reacción catalítica

Estado actual del proyecto. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Estado actual del proyecto. Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Estado Financiero. Estado actual del proyecto. Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.

Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Actividades futuras Solución numérica y analítica de los modelos propuestos Validación de los modelos con el empleo del software CHEMKIN. Diseño prototipo de calentador de agua catalítico

Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía. Diseño y construcción de un calentador de agua en base a la combustión catalítica de gas natural y/o hidrógeno. Cronograma Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.