J Cabanillas_Programa_Especial_Titulacion_Titulo_Profesional_2022

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Facultad de Ingeniería 
Ingeniería Mecánica 
Programa Especial de Titulación 
“Implementación de un generador de hidrógeno de celda seca al motor 
de un automóvil a gasolina para mejorar la performance energética 
ambiental” 
José Melvins Cabanillas Malaver 
Para optar el Título Profesional de Ingeniero Mecánico 
Asesor: Luis Cesar Vargas Figueroa 
Lima – Perú 
2022 
14%
INDICE DE SIMILITUD
14%
FUENTES DE INTERNET
4%
PUBLICACIONES
6%
TRABAJOS DEL
ESTUDIANTE
1 1%
2 1%
3 1%
4 1%
5 1%
6 1%
7 <1%
8 <1%
“Implementación de un generador de hidrógeno de celda seca
al motor de un automóvil a gasolina para mejorar la
performance energética ambiental”
INFORME DE ORIGINALIDAD
FUENTES PRIMARIAS
hdl.handle.net
Fuente de Internet
dspace.ups.edu.ec
Fuente de Internet
revistas.uis.edu.co
Fuente de Internet
qdoc.tips
Fuente de Internet
repositorio.espe.edu.ec
Fuente de Internet
Submitted to Universidad Tecnologica del
Peru
Trabajo del estudiante
repositorio.uide.edu.ec
Fuente de Internet
Submitted to Universidad Militar Nueva
Granada
 
Índice 
Pág. 
1. Resumen ............................................................................................................... 1 
2. Problema de ingeniería .......................................................................................... 2 
3. Objetivos................................................................................................................ 3 
3.1 Objetivo general ............................................................................................. 3 
3.2 Objetivo especifico .......................................................................................... 3 
4. Estado del arte y Marco teórico ............................................................................. 4 
4.1 Estado del arte ............................................................................................... 4 
4.2 Marco teórico .................................................................................................. 7 
4.2.1 Motores de combustión interna ................................................................ 7 
4.2.1.1 Motor de encendido provocado ............................................................ 7 
4.2.1.2 Motor de 4 tiempos .............................................................................. 8 
4.2.1.3 Partes del motor de combustión interna ............................................... 9 
4.2.1.4 Lista de motores de combustión interna ............................................. 11 
4.2.1.5 Emisiones de escape en un motor de combustión interna .................. 11 
4.2.2 El Hidrógeno .......................................................................................... 12 
4.2.2.1 El hidrógeno como combustible ......................................................... 13 
4.2.2.2 Aplicaciones del hidrógeno en la industria ......................................... 13 
4.2.2.3 Uso del hidrógeno en motores de combustión interna ........................ 14 
4.2.2.4 Motores de gasolina y mezclas de hidrógeno ..................................... 14 
4.2.2.5 Electrólisis del agua ........................................................................... 14 
4.2.2.6 Creación del gas HHO ....................................................................... 15 
5. Trabajo realizado ................................................................................................. 16 
5.1 Generador de hidrógeno ............................................................................... 16 
5.2 Medidas de las placas .................................................................................. 17 
5.3 Diseño del generador de celda seca ............................................................. 19 
5.4 Lista de componentes de la celda de hidrógeno ........................................... 23 
5.5 Diagrama del proyecto .................................................................................. 24 
5.6 Fabricación del generador de hidrógeno ....................................................... 25 
5.6.1 Material para los electrodos ................................................................... 25 
5.6.2 Perforación de los electrodos ................................................................ 26 
5.6.3 Perforación de las tapas de acrílico ....................................................... 26 
 
5.6.4 Juntas de neopreno ............................................................................... 27 
5.6.5 Piezas fundamentales para el generador ............................................... 28 
5.6.6 Pernos, arandelas, codos y tapones ...................................................... 28 
5.6.7 Proceso de ensamblaje de la celda seca ............................................... 29 
5.6.8 Instalación de codos y tapones .............................................................. 30 
5.7 Reservorio de la solución y recipiente burbujeador ....................................... 31 
5.8 Solución que ingresará al generador ............................................................ 32 
5.9 Banco de pruebas del generador de hidrógeno ............................................ 32 
5.10 Mezcla del electrolito con agua destilada. ..................................................... 33 
5.11 Flujos del gas producido por el generador .................................................... 33 
5.12 Demostración del poder de combustión del hidrógeno ................................. 35 
5.13 Ficha técnica del vehículo ............................................................................. 36 
5.14 Cálculos matemáticos ................................................................................... 37 
5.14.1 Separación del agua .............................................................................. 37 
5.14.2 Volumen del generador ......................................................................... 37 
5.14.3 Ley de Faraday ...................................................................................... 38 
5.14.4 Ecuación de los gases ideales ............................................................... 38 
5.15 Alojamiento del generador en el vehículo ..................................................... 39 
6. Resultado ............................................................................................................ 40 
6.1 Emisiones de gases de escape .................................................................... 40 
6.1.1 Equipo de medición de emisiones de escape ........................................ 40 
6.1.2 Test de emisiones de gases contaminantes .......................................... 41 
6.1.3 Resultados de las emisiones de escape ................................................ 42 
6.1.4 Comparativa de las emisiones tóxicas ................................................... 45 
6.2 Rendimiento del motor .................................................................................. 46 
6.2.1 Equipo dinamómetro para medir el torque y la potencia del motor ......... 46 
6.2.2 Preparación del vehículo para el test del dinamómetro .......................... 47 
6.2.3 Resultados del test de rendimiento del motor ........................................ 48 
6.2.4 Comparativa del test de potencia y torque a las ruedas ......................... 50 
6.2.5 Comparativa del test de potencia y torque al motor ............................... 50 
6.3 Consumo de combustible ............................................................................. 50 
7. Conclusiones ....................................................................................................... 52 
8. Bibliografía ........................................................................................................... 53 
ANEXOS .....................................................................................................................58 
 
 
Índice de figuras 
 
Pág. 
 
Figura 1: Motor de combustión interna [11]. ................................................................ 7 
Figura 2: Ciclos del motor [14]. ................................................................................... 8 
Figura 3: Partes del motor de combustión interna [17]. ............................................. 10 
Figura 4: Clasificacion de los motores de combustión [13] . ...................................... 11 
Figura 5: Electrólisis del agua [29]. ........................................................................... 15 
Figura 6: Tipos de celdas. (a) Celda húmeda, (b) Celda seca. .................................. 16 
Figura 7: Área de la placa en contacto con la solución electrolíca. ........................... 17 
Figura 8: Tapas de acrílico. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. ............................... 19 
Figura 9: Electrodos de carga. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. ........................... 20 
Figura 10: Placas neutras. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. ................................. 20 
Figura 11: Junta de neopreno. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. ........................... 21 
Figura 12: Pernos y tuercas. ..................................................................................... 21 
Figura 13: Piezas del generador de hidrógeno. ......................................................... 22 
Figura 14: Montaje virtual del generador de hidrógeno. (a) Vista diagonal delantera, 
(b) Vista lateral, (c) Vista diagonal trasera. ................................................................. 22 
Figura 15: Diagrama del proyecto. ............................................................................ 24 
Figura 16: Corte de las placas de acero mediante cortadora hidráulica. ................... 25 
Figura 17: Perforación de las placas neutras y con carga. (a) Perforación con taladro, 
(b) Placa neutra con todos los agujeros. ..................................................................... 26 
Figura 18: Perforación de las planchas de acrílico. (a) Perforación con taladro, (b) 
plancha de acrílico con todos los agujeros. ................................................................. 27 
Figura 19: Corte de las juntas de neopreno. (a) Semicirculos hechos con saca 
bocado, (b) Junta de neopreno con todos sus cortes. ................................................. 27 
Figura 20: Piezas del generador de hidrógeno. ......................................................... 28 
 
Figura 21: Pernos y codos. (a) 12 Pernos con sus protecciones de plástico, (b) Codos 
y tapones para las tapas de acrilico. ........................................................................... 29 
Figura 22: Armado de la celda. (a) Perno aislado con tubo termo contraíble, (b) 
Colocación de los pernos en la tapa de acrílico. ......................................................... 29 
Figura 23: Colocacion de las placas de acero y juntas. (a) Celdas neutras y juntas de 
neopreno unas sobre otras, (b) Celda completada. .................................................... 30 
Figura 24: Instalacion de tapones y codos. (a) Celda con sus tapones ciegos, (b) 
Celda con sus codos.. ................................................................................................. 31 
Figura 25: Reservorio de la solución (recipiente rectangular) y burbujeadores (dos 
botellas) ...................................................................................................................... 31 
Figura 26: Hidróxido de potasio (KOH). .................................................................... 32 
Figura 27: Banco de pruebas del generador de hidrógeno........................................ 33 
Figura 28: Medición del flujo de hidrógeno y masas de KOH .................................... 34 
Figura 29: Detonación del hidrógeno almacenado en tasa con detergente ............... 36 
Figura 30: Analizador de gases Mahle Emission PRO. ............................................. 40 
Figura 31: Ficha técnica del analizador de gases. .................................................... 40 
Figura 32: Sonda detectora de emisiones. ................................................................ 41 
Figura 33: Prueba emisiones de gases. .................................................................... 41 
Figura 34: Dinamómetro automotriz. ......................................................................... 46 
Figura 35: Sujeción del vehículo en la parte posterior. .............................................. 47 
Figura 36: Vehiculo siendo sometido a pruebas de potencia y torque con el generador 
de hidrógeno. .............................................................................................................. 48 
 
 
Índice de tablas 
 
Pág. 
Tabla 1: Lista de partes del motor [17]. ..................................................................... 10 
Tabla 2: Amperios necesarios de acuerdo a la cilindrada del motor [36]. .................. 19 
Tabla 3: Piezas del generado de hidrógeno. ............................................................. 23 
Tabla 4: Descripción de los componentes ................................................................. 25 
Tabla 5: Flujos de hidrógeno según la cilindrada del motor [36]. ............................... 34 
Tabla 6: Caudales de gas producido por la celda de hidrógeno. ............................... 35 
Tabla 7: Ficha técnica del vehículo. .......................................................................... 36 
Tabla 8: Emisiones de escape usando gasolina. ...................................................... 42 
Tabla 9: Emisiones de escape usando el sistema de generador de hidrógeno. ........ 42 
Tabla 10: Comparación de monóxido de carbono. .................................................... 45 
Tabla 11: Comparación de hidrocarburos. ................................................................ 45 
Tabla 12: Potencia y torque a las ruedas. ................................................................. 50 
Tabla 13: Potencia y torque al motor. ....................................................................... 50 
Tabla 14: Test de Combustible consumido. .............................................................. 51 
 
 
 
Índice de gráficos 
 
Pág. 
Gráfico 1: Curvas de emisiones de CO. Gasolina vs gasolina más HHO. ................. 43 
Gráfico 2: Curvas de emisiones de HC. Gasolina vs gasolina más HHO. ................. 43 
Gráfico 3: Curvas de emisiones de CO2. Gasolina vs gasolina más HHO. ................ 44 
Gráfico 4: Curvas de emisiones de O2. Gasolina vs gasolina más HHO. ................... 44 
Gráfico 5: Curvas de potencia y torque utilizando gasolina y gasolina más hidrógeno 
(gas HHO) .................................................................................................................. 49 
Gráfico 6: Barras de Consumo de combustible. ........................................................ 51 
 
1 
 
 
1 Resumen 
El presente trabajo pretende mejorar el consumo y reducir las emisiones contaminantes 
con el uso del hidrógeno en un automóvil a gasolina, pero sin suplantarlo en su totalidad 
sino enriqueciendo la mezcla, el hidrógeno es obtenido al dividir las partículas de agua 
mediante electrólisis. El agua sola no es eficiente para la división del hidrógeno por eso 
se elige hidróxido de potasio (KOH) para combinarlo y disminuir el pH, se trabajó con 
distintas cantidades de esta sustancia para obtener el caudal más eficiente de 
hidrógeno, para esto se construyó un banco de pruebas en donde está instalado la celda 
seca generadora de hidrógeno, luego se implementó a un automóvil a gasolina. Para 
constatar la disminución de emisiones de escape (CO2, CO, HC, O2)y la reducción del 
consumo de combustible. 
En cuanto a los gases de escape, como el monóxido de carbono (CO) que es un gas 
tóxico y dañino se reduce significativamente para cualquier marcha del motor, los 
hidrocarburos (HC) también se vieron disminuidos con la implementación del sistema. 
Esto evidencia que la adición del hidrógeno al motor hace que la mezcla tenga una mejor 
combustión, en este sentido se aprecia que el hidrógeno es un elemento limpio y 
prometedor para su implementación en automóviles. 
Además de ello también se evidencia el ahorro de combustible del 23.44% al emplear 
hidrógeno el cual es un beneficio para el propietario del vehículo. 
 
 
2 
 
2 Problema de ingeniería 
La contaminación del aire es un serio problema de salud, en el mundo, unos 4.2 millones 
de personas fallecen cada año a consecuencia de males cardiacos, males respiratorios 
y tumores (cáncer) pulmonares. Aproximadamente el 99% de personas en todo el 
mundo habitan en lugares con contaminación del aire y los estándares del aire aventajan 
los niveles máximos de la organización mundial de la salud [1]. 
El Perú se ubica en 6° posición de países contaminantes de gases de efecto invernadero 
en América latina y el puesto 46 a nivel mundial [2]. De 2000 a 2014 los vehículos 
automotores se incrementaron notablemente y los gases emitidos por vehículos en Lima 
se elevaron un 65%, como consecuencia, el tráfico se redujo hasta los 14 km/h, el 
promedio de antigüedad de los vehículos en el Perú son 14 años [3]. 
La Municipalidad Metropolitana de Lima evaluó 10 sitios de la capital para tomar 
información de los gases emitidos por los vehículos y resalta que el 79% de autos 
evaluados no cumplen con la normativa, pese a que gran parte contaba con el certificado 
de inspecciones técnicas vehiculares vigente. Además, los gases de mayor porcentaje 
emitidos fueron el monóxido de carbono (CO) y dióxido de carbono (CO2) seguido de 
los hidrocarburos (HC) [4]. 
La implementación de una celda seca para producir hidrógeno e introducirlo a un motor 
que funciona exclusivamente con gasolina es una opción viable para mejorar estas 
emisiones, además, debido al tipo de gasolina que se usa en nuestro país y a que cada 
vez este aumenta debido a la coyuntura política y conflictos internacionales, la economía 
del usuario se ve disminuida, implementar este generador de hidrógeno ayudará a 
economizar el coste que le supone trasladarse con su vehículo contribuyendo y 
disminuyendo los costes por combustible. Este proyecto conlleva un trabajo técnico y de 
conocimientos, se necesita elegir los componentes adecuados para las especificaciones 
técnicas del motor y para el uso que se le dará al automóvil. 
Esta adaptación tiene alcance social ya que al reducir las emisiones contaminantes de 
escape contribuimos a mejorar la calidad del aire, además de ahorrar combustible, así 
mismo este proyecto solo se está realizando al auto Lifan LF7161A del año 2008. 
 
3 
 
3 Objetivos 
3.1 Objetivo general 
▪ Implementar un generador de hidrógeno de celda seca a un motor de un 
automóvil a gasolina para mejorar la performance energética ambiental. 
 
3.2 Objetivo especifico 
▪ Implementar un banco de pruebas para la obtención de hidrógeno mediante 
electrólisis con hidróxido de potasio. 
▪ Establecer el procedimiento de implementación de un generador de celda seca 
de hidrógeno a un motor de automóvil a gasolina. 
▪ Determinar los parámetros de consumo y emisiones de gases contaminantes 
con el generador de hidrógeno. 
 
4 
 
4 Estado del arte y Marco teórico 
 
4.1 Estado del arte 
En el Ecuador el automóvil CHEVROLET GRAND VITARA del año 2004 fue sometido a 
una modificación en el sistema de combustión del motor, como parte del estudio se 
enriqueció el motor con hidrógeno generado por electrólisis para ayudar a la combustión 
de este. El generador de hidrógeno genera 139 ml/min de H2, este es inyectado a través 
de la admisión, los resultados fueron alentadores debido a que los valores de lambda 
fueron cercanos a 1 (ideal), las prestaciones generales del auto aumentaron en un 9% 
utilizando gasolina y H2 con respecto a solo usar gasolina [5]. 
Así mismo, existen diferentes métodos y componentes para producir hidrógeno con una 
celda seca, en la ciudad de Cuzco se investigó con distintas mezclas para producir 
hidrógeno (HHO), estas mezclas son: mezcla 1 con 30g de soda caustica disueltos en 
1000g de agua destilada, mezcla 2 con 40g de soda cáustica disueltos en 1000g de 
agua destilada, mezcla 3 con 50g de soda cáustica disuelto en 1000g de agua destilada 
y combustionando con GNV determina lo siguiente. A 2135 rpm y 2960 rpm la mezcla 2 
con GNV disminuye el CO en un 92% y 89% respectivamente con respecto a la gasolina. 
A 638.1 rpm, 2135 rpm y 2690 rpm la mezcla 2 con GNV reduce los hidrocarburos un 
36.26%, 21.52% y 43% respectivamente con respecto a la gasolina. A 1959 rpm y 2717 
rpm la mezcla 3 con GNV reduce el CO2 un 53.24% y 52.14% respectivamente con 
respecto a la gasolina. Funcionando a ralentí con la mezcla 2 más GNV el motor puede 
prender 2 focos de 100W, esto representa una pérdida de potencia de 40.9% respecto 
a la gasolina [6]. 
De manera semejante, cuando se implementó una celda de hidrógeno en un motor de 
ciclo Otto (1.4 litros) con capacidad de suministrar gas oxi-hidrógeno (HHO) a 0.251 
L/min con la intención de verificar el comportamiento del motor primero solo con gasolina 
y después con la adición de este gas, se evidenció la disminución de los gases tóxicos 
de monóxido de carbono (CO). A 800 rpm hay una reducción de 0.27% a 0.05% de CO, 
también para los hidrocarburos (HC) de 117 ppm a 34 ppm cuando al motor está a ralentí 
(800 rpm), además mientras que el motor estaba a 3000 rpm la disminución de los HC 
fueron de 38 ppm a 14 ppm con la adición del gas HHO. Para el dióxido de carbono 
(CO2) los niveles aumentaron ligeramente de 12.9% a 13.2% en ralentí (800 rpm) y de 
14.3% a14.5% en velocidad de crucero (3600 rpm), el aumento de CO2 sugiere un mejor 
trabajo del motor debido a que el combustible se combustiona más, además se 
5 
 
evidencia la reducción del oxígeno en las emisiones con la adición del gas HHO esto 
supone que se está empleando más oxígeno para la producción del CO2. Otro 
descubrimiento está en el incremento del torque ya que a cualquier revolución del motor 
este es superior en un 3.5% con respecto a cuando es usado solo con gasolina [7]. 
De mismo modo se puede implementar este generador a vehículos menores como una 
motocicleta. Para este estudio se construyó un generador de 7 placas octogonales de 
acero AISI 304 de unos 4x4 cm de lados para generar un flujo de gas HHO en una moto 
lineal con motor a gasolina de 8.6 HP de potencia y cilindrada de 110 cm3 para el análisis 
del comportamiento de sus prestaciones con este gas, dando como resultados que la 
potencia y torque se ven ligeramente disminuidos con la adición del gas HHO a la 
gasolina en comparación que con solo usar gasolina como combustible. La potencia 
máxima alcanzada cuando se utilizó gasolina fue de 7.605 HP a 7800 rpm mientras que 
al adicionar HHO a la mezcla, la potencia fue de 7.54 HP a 7700 rpm, esto disminuye 
su eficiencia de un 88% frente a un 87%. Las pruebas de emisiones fueron 
prometedoras ya que con el gas HHO redujo los niveles de CO del 13% al 18%, en 
cuanto al CO2 se observaron un incremento del 5% al 9% con el gas HHO (este gas no 
es tóxico), las emisiones de O2 se redujo un 20% esto es porque con el gas HHO la 
mezcla se enriquece y aprovecha más oxígeno para su combustión, en cuanto a los HC 
se aprecia la disminución entre un 30% y 54% dado que al agregar HHO a la mezcla 
este se enriquece aprovechando más oxígeno para una mejor combustión, estas 
reducciones son importantes para la mejora del aire en cuanto al motor se le agregue el 
gas HHO. Por otro lado, se verifica la disminucióndel consumo especifico de 
combustible (SFC), de 7.3% con la adición de HHO estudiado a 5000, 6000 y 7000 rpm, 
esto evidencia que con este sistema se disminuye el SFC [8]. 
Por otro lado. También es beneficiosos para motores petroleros ya que en el estudio a 
un motor estacionario diésel mono cilíndrico de 4 tiempos, unido a un dinamómetro de 
corrientes de 7.5 KW mediante el cigüeñal, con un rango de giro del motor de 1500-1600 
rpm. Con la inyección de combustible modificada a inyección directa Cammon Rail, 
utilizando una bomba de alta presión de petróleo para la inyección del diésel controlado 
por la ECU para dosificar el avance de la inyección. Enriqueció la mezcla aire-diésel con 
el gas oxi hidrógeno obtenido a través de electrólisis del agua para ver los efectos en 
las emisiones de escape y el rendimiento dando como resultado el aumento de presión 
máxima en el cilindro, así como también una tasa máxima de liberación de calor, 
combustión más corta, ciclos de demora prolongados ligeramente y periodo de ignición 
avanzadas debido a la reducción en los tiempos de la combustión. El enriquecimiento 
6 
 
con oxi hidrógeno aumenta la fuerza de frenado, también disminuye el consumo de 
diésel, debido al aumento del octanaje del combustible. Se redujo las emisiones de CO 
en un 26.19% y 18.88% al 25 % de carga y al 50% de carga respectivamente, HC en un 
19.27% al 25 % de carga y un 23.74% al 50% de carga, también, se observó la 
disminución media de humo que fue del 13.33 % al 25% de carga y del 10% al 50% de 
carga. Las emisiones de NOx se mantuvieron dentro del rango de 10 ppm [9]. 
 
7 
 
4.2 Marco teórico 
4.2.1 Motores de combustión interna 
Así se les nombra a los motores cuya explosión ocurre internamente. La combustión 
empieza muy cerca al punto muerto superior cuando el pistón está comprimiendo, por 
medio de la bujía que genera la chispa (ciclo Otto) el cual hace una explosión en la 
cámara de combustión. Un motor de un automóvil se encarga de mutar la energía 
producida por la explosión que ocurre en la cámara de combustión, en energía mecánica 
que se empleará para el desplazamiento del vehículo. El objetivo de un motor de 
combustión interna es de realizar un trabajo. Los combustibles tiene una energía interna 
que se manifiestan con la elevación del calor (en la camara de combustión) el cual 
genera una explosión que es lo que produce el trabajo [10]. 
Figura 1: Motor de combustión interna [11]. 
 
 
 
 
 
 
 
En la figura 1 se muestra una sección transversal del motor, mostrando sus principales 
partes. 
4.2.1.1 Motor de encendido provocado 
Se le denomina asi a los motores que necesitan una energía adicional para el proceso 
de combustión, esta energía esta dada en forma de chispa mediante una bujía, 
generalmente usan como combustible a la gasolina aunque tambien se pueden usar 
otras mezclas de hidrocarburos, a estos, asi mismo se los conoce como motor de ciclo 
Otto [12]. 
8 
 
4.2.1.2 Motor de 4 tiempos 
Admisión 
El pistón baja (desciende) desde el punto muerto superior generando depresiación en el 
cilindro, mientras la válvula de admisión esta abierta y la valvula de escape esta cerrada 
esto permite el acceso de mezcla fresca al cilindro [13]. 
Compresión 
El pistón asciende desde el punto muerto inferior hasta el superior estando la válvula de 
admisión y de escape cerrada, ante esto la mezcla fresca se comprime en la cámara de 
combustión. En la aproximación al punto muerto superior se genera la ignición de la 
mezcla, comenzando la combustión [13]. 
Expansión 
El pistón desciende, comenzando el 2do giro del cigueñal, todas las válvulas permancen 
cerradas, aproximandose al punto muerto inferior pero aun en carrera de expansión se 
abren las válvulas de escape empesando la expulsión de los gases a conseguencia de 
la diferencia de presiones, esta evacuación anterior a la carrea de escape se le llama 
escape expontanio [13]. 
Escape 
El pistón sube desde le punto muerto infeior al superior estando las válvulas de escape 
abiertas, esta carrera hace que los gases sean retirados el exterior [13]. 
Figura 2: Ciclos del motor [14]. 
La figura 2 se puede ver los giros efectuados por el pistón cuando realiza un ciclo. 
9 
 
4.2.1.3 Partes del motor de combustión interna 
 
4.2.1.3.1 Culata 
Es la tapa superior del motor hecho de aluminio o hierro fundido, la parte del interior es 
vacia (hueca) para la circulación de agua o refrijerante, la culata es un pieza en donde 
se encontrarán distintos mecanismos del motor como puede ser: la bujía, arbol de levas, 
guias de las válvulas, etc. En la parte inferior la superficie es lisa, también cóncava y 
forman el cilindro cuando se une con el bloque. Esta perforado verticalmente por muchos 
agujeros para los pernos y medienate estos unen al bloque con la culata [15]. 
4.2.1.3.2 Bloque 
Es una pieza en forma rectangular esta fabricado de aluminio, hierro fundido o aleación 
de aluminio, en su interior se encuentran los cilindros encamisetados donde irán los 
pistones. El bloque debe disponer de rigidez, ser liviano y no tener grandes dimensiones 
esto como parte de colaborar con la potencia del motor [16]. 
4.2.1.3.3 Carter 
Es una pieza que se encuentra en la parte inferior en donde se acumulará el aceite 
lubricante del motor, en el interior del carter se puede encontrar el filtro de aceite que 
servirá para limpiar el aceite de las particulas producidas por la fricción de las piezas 
móviles del motor, algunos motores también llevan la bomba de aceite en el fondo del 
carter desde ahi esta bomba se encarga de impulsar el aceite para las piezas que se 
encuentran en la culata. El carter tiene un espesor fino y generalmente esta fabricado 
con materiales lijeros como el aluminio y aleaciones [16]. 
 
 
 
 
 
 
10 
 
 
Figura 3: Partes del motor de combustión interna [17]. 
 
La figura 3 muestra el desglose de las partes del motor de combustion interna. 
Tabla 1: Lista de partes del motor [17]. 
A) Grupo estructural B) Tren alternativo C) Distribución 
1) Bloque motor 4) Pistón 14) Árbol de levas 
2) Culata 5) Biela 15) Válvulas 
3) Junta de culata 6) Cigüeñal 16) Guías de Válvulas 
7) Volante de inercia 17) Muelles 
8) Bulón 18) Taqués 
9) Segmentos 
10) Casquillo de biela 
11) Cojinete de biela 
12) Cojinete de bancada 
13) Cojinetes auxiliares 
 
En esta tabla 1 estan descritos los componentes del motor de combustión interna 
mostradas en la figura 3. 
11 
 
4.2.1.4 Lista de motores de combustión interna 
En la figura 4 se tallan los diferentes tipos de motores de combustión interna 
alternativos. 
Figura 4: Clasificacion de los motores de combustión [13] . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.2.1.5 Emisiones de escape en un motor de combustión interna 
En un motor de combustión interna, la combustión no es completa por distintos factores, 
al momento de la combustión, las altas tempreraturas y presiones sumado a la energía 
calorifíca que poseen los combustibles hace que la mezcla se tranforme en distintos 
gases que son emitidos al ambiente, estos gases pueden ser nocivos o inofensivos para 
la salud como veremos a continuación. 
Dióxido de carbono (CO2) 
Cuando la combustión del carbono es total se produce el dióxido de carbono, este gas 
no es perjudicial para las personas. Es un gas necesario para la fotosíntesis de las 
plantas o sea las plantas lo usan como una fuente de alimentación [18]. 
Vapor de agua 
Producido por la oxidación del hidrógeno en el proceso de combustión. La alta presión 
y calor en la cámara de combustión hacen que se formen este gas que no es dañino. 
 
12 
 
Oxígeno (O2) 
Es un gas que se encuentra en el 21% del aire y es el principal gas para la combustión 
de los hidrocarburos, debido a la mezcla rica o mezcla pobre que ingresa al motor, el O2 
no es capaz de quemarse por completo, por ende, no puede oxidar a los hidrocarburosdel combustible. 
Óxidos de nitrógeno 
El nitrógeno está presente en el aire en un 78%, cuando es sometido a grandes niveles 
de energía (altas temperaturas y presiones) en este caso en la cámara de combustión 
del motor inter actúa químicamente con el oxígeno formando monóxido de nitrógeno 
(NO), al salir al medio ambiente otra vez se mezcla con el oxígeno para esta ves producir 
dióxido de nitrógeno (NO2), este gas tiene color pardo rojizo, su olor es fuerte 
(penetrante) y es muy perjudicial para la salud causando irritaciones en el sistema 
respiratorio [19]. 
Monóxido de carbono (CO) 
Este gas es producto de la mezcla rica en la combustión, se forma cuando no existe 
suficiente O2 para transformar la totalidad del carbono en CO2. Es un gas sin olor, sin 
color y tóxico. El CO además de ser despreciable, evidencia la disminución de la energía 
la cual no se usó totalmente en el motor [20]. 
Hidrocarburos (HC) 
Se produce por la mezcla rica o escases de aire en la cámara combustión, esto hace 
que el combustible no se queme en su totalidad (combustión incompleta), debido a que 
la densidad de los hidrocarburos no quemados presente en las emisiones de escape es 
minúscula son medidos en partes por millón (ppm) 1%=10000 ppm. La alta 
concentración de HC es perjudicial para la salud provocando irritación ocular, también 
es el responsable las lluvias acidas [21]. 
4.2.2 El Hidrógeno 
En 1766 Henry Cavendish se percató de la formación de agua en el estallido de la 
interacción del oxígeno y el hidrógeno, además determinó las cualidades del hidrógeno 
probando que es unas 14 veces más ligero que el aire. Antoine L. Lavoisier en 1783 le 
dio el nombre de hidrógeno que viene del griego hydros = agua y genes = creador o 
13 
 
generador. Es el 1° elemento de la tabla periódica, su número atómico es el 1 y se 
encuentra en todas partes, es incoloro, no tóxico, inodoro, insípido y muy inflamable, 
formado por 2 átomos de hidrógeno conectados por un enlace covalente. El universo 
está compuesto de 75% de hidrógeno. Es una alternativa a sustituir en un futuro al 
petróleo y sus derivados ya que en la combustión no contamina, pese a que es un 
elemento numeroso, no está disponible en forma natural o directa, ya que tenemos que 
obtenerlo por medio de procesos químicos [22]. 
4.2.2.1 El hidrógeno como combustible 
A pesar de que es el más abundante en el universo, este no se presenta en forma pura 
en la tierra, los átomos del hidrógeno están enlazados en moléculas con otros elementos 
por lo tanto es necesario de aportación de energía para poder obtener hidrógeno para 
su uso en la combustión. El hidrógeno es un recurso sustentable, que no contamina, es 
una fuente de energía con amplias posibilidades de uso en maquinarias móviles o 
estacionarias. Este elemento puede aumentar nuestra diversidad energética 
haciéndonos cada vez menos dependientes de combustibles hidro carburados, su 
fabricación debe ser seguro, así como también el proceso de extracción debe producirse 
mediante energías renovables para que forme parte de un ciclo de limpio y natural. El 
hidrógeno es un elemento prometedor como aporte de energía, no obstante, la falta de 
infraestructura para su producción, almacenamiento y transporte hacen que este 
elemento aun sea costoso y poco viable para su uso cotidiano [23]. 
4.2.2.2 Aplicaciones del hidrógeno en la industria 
▪ Utilización en productos de limpieza de las casas, el hidrógeno es necesario para 
producir amoníaco. 
▪ Se utiliza para la calibración de termómetros. 
▪ En reacciones nucleares, por ejemplo, en las bombas atómicas. El tritio es usado 
como marcador de isotopos en las ciencias biológicas. 
▪ Como refrigerantes, es usado en refrigeradoras y congeladoras. 
▪ Combinado con nitrógeno, es usado para determinar fugas de envases 
alimenticios. 
▪ En la elaboración de ácido clorhídrico. 
14 
 
▪ Para reducir minerales metálicos. 
▪ Para generar agua [24]. 
4.2.2.3 Uso del hidrógeno en motores de combustión interna 
Es una alternativa para disminuir los contaminantes de los motores de combustión y 
para ser más responsable con el medio ambiente, se ha estado investigando al 
hidrógeno como sustituto de los combustibles fósiles, también por su elevado octanaje 
(130) el cual hace que las detonaciones sean más cortas, evitando posibles daños al 
motor, a diferencia que la gasolina (87, 90, 95 octanos) y el diésel (30 octanos). Además, 
un valor notable es que para su ignición necesita una mínima energía (.017mJ) este 
aspecto es inferior al metano (0.29 mJ) y a la gasolina (0.24 mJ). Otra de sus ventajas 
se refleja en la velocidad de quemado que va desde 2.65 m/s hasta 3.25m/s [25] [8]. 
4.2.2.4 Motores de gasolina y mezclas de hidrógeno 
Funcionan con mezclas llenas de gasolina e hidrógeno adaptados de manera excelente 
(óptimo) para el funcionamiento del motor en las distintas circunstancias que se 
presenten. Adicionar H2 es bueno para perfeccionar las prestaciones de ignición de los 
combustibles de hidrocarburos, así como también para aprovechar la explosión y las 
características de los combustibles de hidrocarburos. Estas combinaciones en las 
mezclas pueden superar a los motores con mezclas tradicionales hablando de 
rendimiento [26]. 
4.2.2.5 Electrólisis del agua 
Consiste en aportar electricidad a un producto de bajo nivel energético (agua) y 
desprenden gases de mayor contenido energético [27]. La energía se añade a un ánodo 
y un cátodo que están sumergidos en agua (se puede añadir otras sustancias para 
mejorar su conductividad), el hidrógeno se forma en el cátodo mientras que el oxígeno 
en el ánodo, con el hidrógeno se puede obtener energía eléctrica en una celda de 
combustible, en este proceso hay una pérdida de energía en forma de calor, entonces 
no es posible que obtengamos más energía de la que se aporta para la electrólisis, por 
ello, es necesario que la aportación de energía para la división de los átomos sea 
energía sustentable, de fuentes limpias (renovable). La división del agua a temperatura 
ambiente (25 °C) necesita la contribución de 285.83 MJ/Kmol (es su entalpia de 
formación). No obstante, solo se requiere de 237.19 MJ/Kmol en forma de trabajo 
eléctrico; el resto lo recibe el sistema en forma de calor [28]. 
15 
 
Figura 5: Electrólisis del agua [29]. 
 
 
 
 
 
 
 
 
La figura muestra el proceso de electrólisis de una solución electrolítica (agua más otro 
componente electrolítico). 
4.2.2.6 Creación del gas HHO 
La producción del gas HHO mediante la electrólisis fue anunciada por Yull Brown en su 
patente de 1977, este lo usó para soldar mediante hidrógeno, el primer modelo era de 
dos placas de electrodos hundidas en una solución de hidróxido de potasio (KHO) con 
agua. El KOH eleva la conductividad de electrones del agua, el segundo diseño estaba 
hecho de varios electrodos fabricados en muchas celdas en serie, este necesitaba 
menor corriente a diferencia del primero [30]. Este gas mayormente se produce por la 
división de las moléculas de hidrógeno y oxígeno de una solución disuelta en un 
electrolito de agua, proceso llamado electrólisis [31]. El gas oxi hidrógeno genera agua 
en el momento de la combustión y 142.35 KJ de calor por gramo de H2, tiene una mínima 
energía de ignición (0.02 mJ), en condiciones normales su inflamabilidad va del 4% al 
94% de HHO [32]. 
 
 
16 
 
5 Trabajo realizado 
5.1 Generador de hidrógeno 
Tal como lo indicado en el problema de ingeniería, uno de los objetivos propuestos para 
mejorar la performance energética ambiental del vehículo Lifan LF7161A, es estudiar y 
construir desde cero un generador de hidrógeno mediante la electrólisis, con la finalidad 
de instalarlo en este vehículo y realizar la toma de datos. Es importante señalas que en 
esta celda seca se dividirá el hidrógeno y el oxígeno por lo que el gas que se usará para 
el vehículo, es esta mezcla llamada oxihidrógeno (HHO), también conocido como gas 
de Brown. 
Hay 2 formas o tipos para la generación de hidrógeno, mediante una celda electrolítica 
húmeda que consiste en pasar una corriente eléctrica por medio de dos electrodos, 
generalmente de acero inoxidable o platino que están sumergidos en una solución 
electrolítica en forma de recipiente, el cual divide los átomos de la solución generando 
oxígeno e hidrógeno. 
La otra forma de generar hidrógeno es mediante la celda seca que es el modelo de este 
proyecto. Esta celda es capaz de aguantar más corriente eléctrica, como consecuencia 
esta celda se calienta más, sin embargo, se puede controlar agregando celdas en serie, 
este modelo de celda también parece ser más práctico para el tipo de trabajo que se 
pretende realizar ya que no requiere de un tamaño voluminoso. 
Figura 6: Tipos de celdas. (a) Celda húmeda, (b) Celda seca. 
17 
 
De la figura 6 se puede detallar que generalmente las celdas húmedas están hechas en 
un recipiente en forma de cilindro, mientras que las celdas secas las fabrican de forma 
rectangular. 
5.2 Medidas de las placas 
Para las dimensiones de las placas, en este trabajo, es necesario apoyarse de los 
estudios realizados por Jiménez y Marín [7], así como también de Better Fuel [35]. 
Debido a que el vehículo a utilizar es un automóvil de cinco pasajeros en [7] el autor 
recomienda una celda de 7 placas en total (1 ánodo, 1 cátodo y 5 placas neutras) cuando 
se utiliza cargas de corriente continua de 12V a 15V. 
De manera similar para autos de 12V, son 7 placas las ideales para un vehículo de 1.6 
litros, estos crean 6 celdas para la electrólisis en el generador [33]. Por lo tanto, se toma 
como referencia estos estudios para elaborar la celda generadora de hidrógeno. 
En sus investigaciones sobre electrólisis Michael Faraday concluye que las celdas 
pueden llegar a resistir hasta 0.084 A/cm2 sin sobre calentarse, la cantidad de placas es 
fundamental debido a que pueden disipar el calor para evitar evaporar la solución, sin 
embargo, si añadimos muchas placas el generador podría ser ineficiente [34]. 
Nuestras placas tienen una forma irregular y para determinar el área con mayor precisión 
se utiliza el software Inventor para medirlo. En la figura 7 se muestra el área de trabajo 
de una placa. 
Figura 7: Área de la placa en contacto con la solución electrolíca. 
18 
 
La fórmula del área de una superficie viene a ser el producto de la base multiplicado por 
la altura [35]. Sin embargo, otra forma de encontrar el área de esta placa es por medio 
del software. 
 𝐀 = 𝐛 × 𝐡………………………………………… (1) 
Donde: 
• A: Área [ cm2] 
• b: Base [cm] 
• h: Altura [cm] 
 𝐴 = 18264.15 𝑚𝑚2 = 182.6415 𝑐𝑚2 
182.6415 𝑐𝑚2 × 0.084 
𝐴
𝑐𝑚2
= 15.34 𝐴 
Esto quiere decir que el área de una placa donde actuará la solución electrolítica resiste 
unos 15 amperios sin sobre calentarse. 
El generador de hidrógeno está alimentado con la batería del vehículo de 12V, sin 
embargo, cuando el auto esté encendido el alternador hace que su voltaje se incremente 
a 13V o 14V. Entonces, entre el ánodo y el cátodo habrá 14V, si solo estuvieran estas 
dos placas la celda se calentaría demasiado es por esto que se agregan más placas 
neutras que dividirán el voltaje. 
Para que el generador no siga funcionando con el auto apagado se instala un modulador 
de ancho de pulso (PWM), este modulador permite que la celda se active cuando la 
batería suba la carga a 13V, también ayuda a regular la corriente mediante una perilla. 
Con 7 placas en el generador hay 6 cámaras entre los electrodos y estas 6 cámaras 
distribuirán los 13 voltios que pasarán por la celda. Por lo tanto, en cada cámara habrá 
2.16V (13/6 = 2.16V). 
Para determinar con cuantos amperios trabajará el generador debemos saber la 
cilindrada del motor que en este caso aproximamos a 1.6 litros y mediante la tabla 2 
determinamos la corriente a operar. 
 
 
19 
 
Tabla 2: Amperios necesarios de acuerdo a la cilindrada del motor [36]. 
Tamaño del 
motor (L) 
Amperios 
requeridos 
(A) 
Tamaño del 
motor (L) 
Amperios 
requeridos 
(A) 
1 2.5 2.5 6.25 
1.3 3.25 2.8 7 
1.6 4 3 7.5 
1.8 4.5 3.3 8.25 
2 5 3.5 8.75 
2.3 5.75 4 10 
Entonces, según la tabla 2 requerimos de 4 amperios para nuestro generador, sin 
embargo, en la práctica debido al burbujeador, longitud de manguera, filtro, entre otros 
habrá una pérdida por lo que se espera que ese valor suba. 
5.3 Diseño del generador de celda seca 
Nuestro trabajo tiene un aspecto profesional, por ello por temas de precisión y modelado 
se hará un boceto por el ordenador mediante el programa Autodesk Inventor, en donde 
se diseña y ensambla el generador precisando el tipo de material, tamaño y forma. 
Tapas de acrílico 
Es preciso señalar que, para sellar el generador, es necesario utilizar un material 
aislante, que sea resistente a la corrosión y que tenga los agujeros necesarios (12 
agujeros de 10 mm de diámetro) para la sujeción de las celdas neutras y con carga. 
Para este caso se utilizó 2 acrílicos cuadrados (180 mm x 180 mm) transparente de 10 
mm de grosor, con 2 agujeros (20 mm) en la parte interior para el desplazamiento de la 
solución y el gas HHO. 
Figura 8: Tapas de acrílico. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. 
 
 
 
 
En la figura 8 se muestran los diseños de las placas cuadradas de acrílico elaborados 
por software. 
20 
 
Electrodos (ánodo y cátodo) 
Son dos planchas de acero inoxidable grado 304 de 160x160 mm, de 1 mm de espesor 
donde tres de sus esquinas están cortadas, hay agujeros semi circulares para la entrada 
de los pernos de sujeción, en una de las esquinas hay un agujero para la entrada del 
perno que estará conectado con una corriente eléctrica. Además, la placa tiene 2 
agujeros de 20 mm en el interior para la circulación de la solución electrolítica y para el 
paso del gas HHO. 
Figura 9: Electrodos de carga. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. 
Placas neutras 
Estas placas están hechas del mismo material y similar forma que las placas de 
electrodos, para este trabajo se emplearán cinco placas neutras con semi agujeros 
alrededor para su sujeción y también con 2 agujeros de 20 mm en el interior. Estas 
placas ayudan a reducir la diferencia de carga que existe entre los electrodos, mientras 
más placas neutras menos saltos de tensión, como son 5 placas neutras entonces hay 
6 saltos de tensión por lo tanto la tensión entre electrodos neutros será de 2.16 voltios 
con una batería de 13 voltios. 
Figura 10: Placas neutras. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. 
21 
 
Justas de neopreno 
Elegimos este material por su capacidad de sellado y su resistencia ante elementos 
corrosivos, estas juntas tienen un espesor de 3 mm y toman la forma de las placas de 
acero. Su función será la de aislar a los electrodos (neutros, ánodo y cátodo) para evitar 
un corto, así como también la de evitar la fuga de solución electrolítica. 
Figura 11: Junta de neopreno. (a) Vista diagonal, (b) Vista frontal. 
 
Pernos y tuercas 
Son 12 pernos de M8 de 65 mm de largo con sus tuercas y arandelas planas, además 
de esto, los pernos tienen que estar aislados, para esto se utiliza tubo termo contraíble, 
para evitar que las placas hagan un corto circuito. 
Figura 12: Pernos y tuercas. 
 
 
22 
 
Todas Piezas de la celda 
 En la figura 13 se aprecia las piezas diseñadas por el software. Estas piezas son los 
componentes fundamentales para la fabricación de la celda seca. 
Figura 13: Piezas del generador de hidrógeno. 
Ensamble de generador de hidrógeno 
Teniendo diseñados todas las piezas de la celda, se procede al ensamble de cada 
componente. Esto nos da una perspectiva bastante realista de la forma que tomará la 
celda de hidrógeno, ayudándonos en la construcción en la vidareal. 
Figura 14: Montaje virtual del generador de hidrógeno. (a) Vista diagonal delantera, 
(b) Vista lateral, (c) Vista diagonal trasera. 
 
El software Inventor es esencial para tener una verdadera aproximación de ver las 
piezas y equipos que se fabricaran en el mundo real tal como se observa, el generador 
será prácticamente igual a la figura 14. 
23 
 
5.4 Lista de componentes de la celda de hidrógeno 
Tabla 3: Piezas del generado de hidrógeno. 
Componentes del generador de celda seca 
Cantidad Piezas Foto Cantidad Piezas Foto 
Electrodo 
positivo 
(ánodo) 
1 
 
Pernos 12 
 
Electrodo 
negativo 
(cátodo) 
1 
 
Tuercas y 
arandelas 
24 
 
Electrodos 
neutros 
5 
 
Tubo Termo 
contraíble 
70 cm 
 
Tapas de 
acrílico 
2 
 
Codos y 
tapones de 
agua 
4 
 
Juntas de 
neopreno 
8 
 
Terminales, 
ojal 
4 
 
 
24 
 
5.5 Diagrama del proyecto 
Figura 15: Diagrama del proyecto. 
 
En este diagrama se muestra el proceso de funcionamiento del auto con la 
implementación de la celda y los test al que será sometido. 
25 
 
Tabla 4: Descripción de los componentes. 
 
Tabla de componentes enumerados en el diagrama del proyecto (figura15). 
5.6 Fabricación del generador de hidrógeno 
Ya con los diseños realizados en el software Autodesk Inventor, nos guiamos e iniciamos 
con la construcción y el modelado del generador de hidrógeno, especificando mediante 
algunas imágenes el proceso de obtención de los componentes y el mecanizado de los 
mismos. 
5.6.1 Material para los electrodos 
El acero 316L es un material muy resistente a la corrosión y oxidación, es de grado 
quirúrgico muy bueno para este trabajo, sin embargo, su costo es elevado y su venta es 
por planchas enteras lo que elevaría el costo de nuestro prototipo. Para este proyecto 
elegimos el acero 304 de 160x160 mm de área y 1 mm de espesor que si bien no es tan 
resistente como el acero 316L si cumple con nuestras expectativas ya que también 
soporta la corrosión y oxidación. Además, es más comercial y lo venden por retazos del 
tamaño sufriente para nuestro trabajo. 
Para dar forma a las planchas de acero optamos por el corte mediante prensa de corte 
hidráulica ya que este corte es más limpio y rápido. Esto se muestra en la siguiente 
figura 16. 
Figura 16: Corte de las placas de acero mediante cortadora hidráulica. 
 
 
 
 
 
 
N° Descripción N° Descripción N° Descripción 
1 Batería 6 Filtro del generador de H2 11 Múltiple de escape 
2 Deposito del electrolito 7 Arresta llama 12 Detector de emisiones 
3 Generador de hidrógeno 8 Filtro de aire del motor 13 Dinamómetro 
4 Burbujeador 9 Múltiple de admisión 14 Computadora 
5 Electroválvula 10 Motor 
26 
 
5.6.2 Perforación de los electrodos 
Para los agujeros centrales se usó un taladro de banco, debido a que el agujero es de 
20 mm. Para los agujeros de alrededor que sirven para la sujeción o unión de las 
planchas se utilizó un taladro inalámbrico, en total en cada plancha fueron 12 agujeros 
de 10 mm de diámetro. 
Figura 17: Perforación de las placas neutras y con carga. (a) Perforación con taladro, 
(b) Placa neutra con todos los agujeros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En la figura 17 se ve el proceso de perforación de las placas de acero, estos agujeros 
se realizaron en casa. 
5.6.3 Perforación de las tapas de acrílico 
Las planchas que servirán como tapas de la celda fueron elegidos de acrílico (180x180 
mm de lado y 10 mm de espesor) por ser un material no conductor y resistente a la 
corrosión. Además, es transparente para ver cómo se producen las burbujas del gas, 
también para observar si las planchas de acero se están oxidando. Esto nos ayuda para 
programar el mantenimiento del generador. 
De igual forma, en la figura 18 se observa los agujeros hechos con la misma broca a las 
tapas de acrílico, esto también se realizó en el mismo lugar que las planchas de acero. 
 
27 
 
Figura 18: Perforación de las planchas de acrílico. (a) Perforación con taladro, (b) 
plancha de acrílico con todos los agujeros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5.6.4 Juntas de neopreno 
Las juntas elegidas para el sellado del generador fueron de neopreno. Este material es 
resistente a la temperatura y corrosión. Se le dio la forma del contorno de las celdas, 
mediante un cúter se hizo el corte y empleando un saca bocado se obtuvieron los 
semicírculos por donde pasarán los pernos de sujeción. En total son 8 juntas de 
neopreno de 3 mm de espesor. Estas juntas se pueden observar en la figura 19. 
Figura 19: Corte de las juntas de neopreno. (a) Semicirculos hechos con saca 
bocado, (b) Junta de neopreno con todos sus cortes. 
28 
 
5.6.5 Piezas fundamentales para el generador 
En la figura 20 se puede apreciar los componentes del generador para empezar con su 
ensamblado. 
Figura 20: Piezas del generador de hidrógeno. 
 
5.6.6 Pernos, arandelas, codos y tapones 
Para las uniones y sujeción de las planchas y el acrílico se emplea tuercas y arandelas 
planas. También, 12 pernos de 8 mm de diámetro por 65 mm de largo, además de eso, 
se utilizó tapones de agua y codos para el paso de la solución y el gas mediante 
mangueras, hay que usar teflón en la rosca de estos codos y tapones para evitar 
cualquier salida de la solución. Estos componentes se reconocen en la figura 21. 
29 
 
Figura 21: Pernos y codos. (a) 12 Pernos con sus protecciones de plástico, (b) Codos 
y tapones para las tapas de acrilico. 
 
5.6.7 Proceso de ensamblaje de la celda seca 
Ya con los componentes completos se procede al ensamble de todas las piezas, la 
construcción es similar a un sándwich, vamos a intercalar los componentes hasta dar 
forma al generador. Como base está la tapa de acrílico y colocamos todos los pernos, 
estos pernos están aislado mediante tubo termo contraíble para evitar un corto si las 
placas se topan por medio del perno. 
Al lado izquierdo de la figura 22 se muestra el aislamiento de los pernos con tubo termo 
contraíble, mientras que, en el lado derecho, se muestra el inicio de ensamble de la 
celda. 
Figura 22: Armado de la celda. (a) Perno aislado con tubo termo contraíble, (b) 
Colocación de los pernos en la tapa de acrílico. 
30 
 
Una vez puesto el acrílico con los pernos se pone encima la junta de neopreno, después 
la plancha conductora que en este caso será el ánodo, se diferencia de las planchas 
neutras porque este tiene una esquina y un agujero por donde pasará un perno con 
corriente. 
Así sucesivamente se van intercalando entre juntas y planchas neutras. Cuando ya se 
hayan terminado las planchas neutras se colocará el cátodo y encima de este irá la tapa 
de acrílico dando forma al generador. 
Figura 23: Colocacion de las placas de acero y juntas. (a) Celdas neutras y juntas de 
neopreno unas sobre otras, (b) Celda completada. 
 
Tal como se observa en la figura 23, todos los orificios que tienen las placas y acrílico 
deben estar alineados para que los pernos ingresen de forma ortogonal. 
Es preciso señalar que las planchas de acero no deben estar lisas, estas planchas tienen 
que lijarse hasta obtener una superficie áspera y rugosa, se recomienda lijar de en 
sentido horizontal y vertical. Esto es importante para la fricción de la corriente la cual 
ayuda a formar más gas. 
5.6.8 Instalación de codos y tapones 
Para los orificios del acrílico se colocan codos y tapones. Por estos orificios circulará el 
gas y la solución electrolítica. Tiene dos orificios de más para el mantenimiento. 
31 
 
Figura 24: Instalacion de tapones y codos. (a) Celda con sus tapones ciegos, (b) 
Celda con sus codos.. 
 
La figura 24 muestra al lado izquierdo el ajuste de los tapones ciegos de la celda, estos 
tapones son de bronce y al lado derecho esta la colocación de los codos. 
5.7 Reservorio de la solución y recipiente burbujeador 
Estos dos contenedores son parte del sistema del generador. El reservorio está 
conectadoa la celda por dos mangueras y su función es la de aprovisionar a la celda a 
medida que esta va perdiendo el nivel de solución. 
El burbujeador es un recipiente que contiene agua a mitad de nivel, está conectado con 
el reservorio por una manguera y este ayuda a limpiar el gas desprendido de la celda, 
gases que llegan con residuos de la electrólisis. El burbujeador también evita alguna 
posible explosión del gas ya que no tiene retorno hacia la celda. 
Figura 25: Reservorio de la solución (recipiente rectangular) y burbujeadores (dos 
botellas) 
 
32 
 
En esta imagen de la figura 25 se puede ver que hay 2 burbujeadores uno es de agua 
para limpiar algunas impurezas del gas y la otra esta con gasolina para que el gas 
ingrese al motor con el vapor de la gasolina. 
5.8 Solución que ingresará al generador 
El generador contendrá como principal fluido agua destilada, debido a que el agua tiene 
que estar pura, desionizada y sin minerales para su reacción en la celda. Como 
catalizador se emplea el hidróxido de potasio (KOH). Este es uno de los electrolitos más 
recomendados en celdas de electrólisis [37], ya que el agua sola no es muy eficiente 
para la división de hidrógeno y oxígeno en la electrólisis. 
Figura 26: Hidróxido de potasio (KOH). 
 
 
 
 
 
 
Se observa en la figura 26 la cantidad de KOH medida en una balanza digital de gramo, 
es importante ser los más preciso posible porque este trabajo servirá como aporte a 
investigaciones futuras. 
5.9 Banco de pruebas del generador de hidrógeno 
Para obtener resultados de los caudales de hidrógeno, se instala los componentes del 
generador en una maqueta, para así determinar el caudal que produce el generador a 
distintas intensidades de corriente. 
En la figura 27 se observa a la celda de hidrógeno con todos los componentes 
necesarios para uso e instalación. El sistema tiene dos burbujeadores, el burbujeador 
de agua sirve para limpiar el gas producido por la celda debido a que este gas ingresa 
con residuos de la electrólisis. El segundo burbujeador es de gasolina también sirve para 
la limpieza del gas que sale del burbujeador de agua, pero este gas se va a mezclar con 
33 
 
los vapores de gasolina que hay en este burbujeador para finalmente ingresar a la 
admisión del motor. Esto se hace así para evitar que la computadora detecte que está 
ingresando al motor solo hidrógeno y así evitar que modifique la inyección de gasolina 
estropeando la combustión. 
Figura 27: Banco de pruebas del generador de hidrógeno. 
 
5.10 Mezcla del electrolito con agua destilada. 
Para la producción de hidrógeno se utiliza hidróxido de potasio (KOH) mezclado en un 
litro de agua destilada, esto se hace para alterar el pH del agua y nos ayude a deprender 
el hidrógeno y el oxígeno más eficientemente, se utiliza este electrolito porque es un 
material más eficiente para la generación de hidrógeno [7]. 
5.11 Flujos del gas producido por el generador 
Primero partimos por la tabla de caudales dada gracias a las investigaciones en este 
campo [36]. 
La tabla 5 está hecha de acuerdo al tamaño de cilindrada de los motores. No obstante, 
en la práctica hay más variables que debemos tomar en cuenta (área de las placas, 
cantidad del electrolito, burbujeadores, filtro de humedad, etc.) 
 
34 
 
Tabla 5: Flujos de hidrógeno según la cilindrada del motor [36]. 
 
 
 
 
 
Para determinar el flujo adecuado según el cilindraje del motor y la tabla de caudales 
(tabla 5) el generador se pone en funcionamiento conectándolo a una fuente de energía 
que nos arroja 14 voltios de corriente continua, pero gracias al modulador de ancho de 
pulso (PWM) la celda funciona solo si como mínimo está a 13V. Además, se suministra 
diferentes masas de KOH y mediante una probeta graduada (500 ml) se determina la 
cantidad de gas que pasa en un minuto. Haciendo estas pruebas llegamos con los 
siguientes resultados. 
Figura 28: Medición del flujo de hidrógeno y masas de KOH. 
 
En la figura 28 se observa cómo es que se midió el caudal de gas emitido por la celda 
de hidrógeno. Mediante un recipiente con agua y una probeta boca abajo llena también 
con agua, el gas sale por una maguera de 5 mm de diámetro interno y se introduce al 
tamaño del motor 
(L) 
Litros por minuto 
de HHO 
Tamaño del 
motor (L) 
Litros por minuto 
de HHO 
1 0.16 2.5 0.4 
1.3 0.21 2.8 0.45 
1.6 0.26 3 0.48 
1.8 0.29 3.3 0.53 
2 0.32 3.5 0.56 
2.3 0.37 4 0.65 
35 
 
interior de la probeta, a medida que el gas es introducido a la probeta, este desplaza el 
agua. Con la ayuda de un cronometro observamos cuánta agua se ha desplazado del 
interior de la probeta en 1 minuto. 
Hecho estas pruebas mostramos cuanto caudal se genera a medida que se le añade 
más KOH y eleva la corriente. Estos caudales se presentan en la tabla 6. 
Tabla 6: Caudales de gas producido por la celda de hidrógeno. 
 
 
 
 
 
 
 
Se elije el caudal de 0.6 L/minuto por motivos de pérdida de flujo a medida que el gas 
atraviesa el filtro de secado, arresta llama y por la longitud de la maguera. 
 
5.12 Demostración del poder de combustión del hidrógeno 
El hidrógeno con sus 130 octanos, y su mínima energía de ignición (0.17mJ) hace que 
las detonaciones sean más cortas [25]. 
Al momento de hacer las pruebas se realizó un pequeño experimento para observar que 
tan explosivo es este gas, es así que se depositó este gas en una tasa con detergente 
para que lo retuviera y se procedió a acercar fuego. Lo que se apreció es el gran estallido 
y ruido que ocasiona al explotar, evidenciándose empíricamente su poder de 
detonación. 
 
Prueba del generador con distintas cantidades de KOH en 1000 g de 
agua destilada 
Masa (g) Voltaje (V) Amperios (A) 
Cantidad de gas 
(L/min) 
20 13 2.3 0 
60 13 3.2 0.19 
90 13 4 0.26 
140 13 4.8 0.6 
36 
 
Figura 29: Detonación del hidrógeno almacenado en tasa con detergente. 
 
En la figura 29 se ve un experimento de explosión del hidrógeno almacenado en una 
tasa con detergente. 
5.13 Ficha técnica del vehículo 
La tabla 7 nos muestra algunas especificaciones del vehículo utilizado para el proyecto, 
estos datos son importantes para el cálculo del caudal y para las comparaciones en las 
distintas pruebas realizadas. 
Tabla 7: Ficha técnica del vehículo. 
 
 
 
 
 
 
37 
 
5.14 Cálculos matemáticos 
Para los cálculos matemáticos tenemos la siguiente información: 
▪ El tiempo estará determinado por 1 minuto o 60 segundos. 
▪ La intensidad de corriente según los ensayos en el banco será de 4.8 Amperios. 
▪ La presión será de 1 atm, y la temperatura de unos 298 K o 25°C. 
▪ El electrolito utilizado será 140 gramos de hidróxido de potasio mezclados en 1 
litro de agua destilada. 
5.14.1 Separación del agua 
La disociación del agua o separación del agua se toma en referencia a [38]. 
 CÁTODO: 𝟐𝐇 𝟐 → 𝐇𝟐 + 𝟐𝐎𝐇
− − 𝟐𝐞− (𝐑𝐞𝐝𝐮𝐜𝐜𝐢𝐨𝐧) 
 ÁNODO 𝟐𝐎𝐇− →
𝟏
𝟐
𝐎𝟐 + 𝐇𝟐𝐎 + 𝟐𝐞
− (𝐎𝐱𝐢𝐝𝐚𝐜𝐢ó𝐧) 
5.14.2 Volumen del generador 
El volumen interno del generado es fácil de hallar ya que sabemos el área de la placa 
en contacto con la solución. El volumen esta dado por la multiplicación del área y el 
espesor [35]. 
 𝐕𝒄 = 𝐀 × 𝐞…………………………………… (2) 
Donde: 
▪ Vc: Volumen de la cámara [cm3]. 
▪ e: Espesor de la junta de neopreno [cm]. 
▪ A: Área [cm2]. 
De (1) 𝐴 = 182.6415 𝑐𝑚2 
V𝑐 = 182.6415 [cm
2] × 0.3 [cm] = 54.792 cm3 
54.792 cm3 viene a ser el volumen de una cámara. Sin embargo, la celda tiene 6 
cámaras, entonces hallamos el volumen total de la celda. 
VCelda = VC × 6 = 54.792 [𝑐𝑚
3] × 6 = 328.754 cm3 = 0.32875 L 
38 
 
5.14.3 Ley de Faraday 
Con ley de Faraday encontraremos el número de moles del hidrógeno. Esta ley está 
dada por [39].m =
E×I×t
F
=
PA×I×t
V×F
……………………………. (3) 
Donde: 
▪ M: Masa de la sustancia alterada [g]. 
▪ Q: Carga eléctrica [C]. 
▪ E: Masa de la sustancia o peso equivalente [g/mol]. 
▪ T: Tiempo [s]. 
▪ V: Valencia [mol]. 
▪ F: Constante de Faraday: 96500 [C/mol]. 
▪ Pa: Peso atómico [g]. 
𝑚𝐻2 =
1.00784 [𝑔] × 4.8 [𝐴] × 60[𝑠]
1[𝑚𝑜𝑙] × 96500 [
𝐶
𝑚𝑜𝑙]
= 3.007 × 10−3 [𝑔] 
Hacemos regla de tres simple para determinar las moles de hidrógeno en 3.007 × 10−3𝑔. 
1 mol de H - 1.00784 g 
X mol de H - 3.007 × 10−3𝑔 
𝑛𝐻2 = 2.984 × 10
−3𝑚𝑜𝑙 
5.14.4 Ecuación de los gases ideales 
Calculamos el volumen para el hidrógeno y para el oxígeno. La fórmula lo sabemos 
gracias a Cengel y Boles [39]. 
P × V = R × T × n……………………………..…… (4) 
Despejando de (4): 
 V = 
R×T×n
P
 ………………………….………… (5) 
Donde: 
▪ P: Presión [atm]. 
▪ V: Volumen [L]. 
▪ T: Temperatura [°K]. 
39 
 
▪ n: Número de moles [mol]. 
▪ R: Constante universal de los gases: 0.082 [
𝑎𝑡𝑚 𝐿
𝑚𝑜𝑙 °𝐾
]. 
VH2 =
0.082 [
atm L
mol °K
] × 298 [°K] × 2.984 × 10−3 [mol]
1 [atm]
= 0.0729 [L] 
El volumen generado de hidrógeno total en las 6 cámaras será: 
VTotal H2 = 6 × VH2 = 0.4375 [L] 
Para el cálculo del volumen total de oxígeno se debe de dividir entre 2 ya que el oxígeno 
es la mitad del volumen del hidrógeno. 
VTotal Q2 =
VTotal H2
2
=
0.4375 [L]
2
= 0.2187 [L] 
Por último, el cálculo del volumen generado por la celda esta dado por la suma de los 
volúmenes de hidrógeno y oxígeno. 
 Vcelda = VTotal H2 + VTotal O2………………………………. (6) 
Vcelda = 0.4375 [L] + 0.2187 [L] = 0.656 [L] 
Este volumen es originado por el gas HHO que sale de la celda. Esto quiere decir que 
la celda emite 0.656 litros por minuto de gas oxi hidrógeno. Este valor se acerca al gas 
que se obtuvo en las pruebas de cantidades de KOH (tabla 6). 
5.15 Alojamiento del generador en el vehículo 
El generador debe estar instalado en un lugar fijo y con buena ventilación, debe estar 
alejado de las piezas en movimiento y que generen calor. Para la toma de datos y la 
manipulación del generador lo estaremos ubicando temporalmente fuera del vehículo 
una vez terminado estos ensayos su ubicación final será dentro del capó. 
Estará alimentado por la batería (12V) del motor, utilizando un modulador de ancho de 
pulso (PWM) el generador se activa a 13V, esto quiere decir que mientras el motor este 
apagado la batería de 12 voltios no podrá activar la celda seca, el PWM también nos 
servirá para controlar la corriente que ingrese a la celda ya que necesitamos de unos 
4.8 amperios para producir unos 0.6 L/min de gas. 
 
40 
 
6 Resultado 
6.1 Emisiones de gases de escape 
6.1.1 Equipo de medición de emisiones de escape 
Para la obtención de las emisiones producidas por el vehículo se utilizó el analizador de 
gases de escape Mahle Emission PRO, este analizador es capaz de obtener información 
sobre la temperatura de los gases, CO, CO2, HC, O2 y el factor lambda. El equipo también 
puede imprimir los resultados en tiempo real, las especificaciones del analizador de gases 
se muestran en las siguientes imágenes. 
Figura 30: Analizador de gases Mahle Emission PRO. 
 
 
 
 
 
 
Figura 31: Ficha técnica del analizador de gases. 
 
 
 
 
 
 
 
Esta figura 31 se sacó de la parte posterior del analizador, por fotografía. 
41 
 
6.1.2 Test de emisiones de gases contaminantes 
En esta prueba se hace la recopilación de la información sobre los gases de escape 
emitidos en 5 marchas del motor (mínimo, 1000 rpm, 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm). Se 
introduce una sonda en el interior del tubo de escape, esta sonda tiene un sensor infrarrojo 
que detecta la longitud de onda de los gases para determinar las emisiones que expulsa el 
vehículo. 
Figura 32: Sonda detectora de emisiones. 
 
 
 
 
 
 
En la figura 32 se observa la sonda que detecta las emisiones introducidas en el tubo de 
escape. 
Figura 33: Prueba emisiones de gases. 
En la figura 33 el técnico evalúa las emisiones con el analizador de gases. A la izquierda se 
mide las emisiones usando gasolina, a la derecha las emisiones usando gasolina más 
hidrógeno. 
42 
 
6.1.3 Resultados de las emisiones de escape 
En la tabla 8 se presentan los resultados del análisis de gases utilizando como combustible 
solo gasolina. 
Tabla 8: Emisiones de escape usando gasolina. 
Emisiones de escape usando gasolina 
RPM 840 1050 2020 3030 4000 
CO [%vol.] 1.05 2.22 1.37 0.9 0.96 
HC [ppm] 193 353 212 144 114 
CO2 [%vol.] 12.2 11.8 12.70 13.6 13.7 
O2 [%vol.] 2.51 2.84 2.28 1.17 1.21 
Lambda 1.085 1.052 1.058 1.022 1.023 
 
 Tabla 9: Emisiones de escape usando el sistema de generador de hidrógeno. 
Se puede apreciar en la tabla 9 las diferencias en cuanto a la reducción de emisiones 
contaminantes cuando se implementa el generador de hidrógeno, para tener una mejor 
perspectiva se compara los gases mediante gráficos. 
 
Emisiones de escape usando gasolina con gas HHO 
RPM 820 1000 2000 3070 4050 
CO [%vol.] 0.79 1.10 0.82 0.75 0.88 
HC [ppm] 214 197 152 192 105 
CO2 [%vol.] 12.9 12.8 13.30 13.5 13.7 
O2 [%vol.] 2.56 2.29 1.91 1.95 1.34 
Lambda 1.092 1.069 1.06 1.062 1.032 
43 
 
Emisiones de CO (gases tóxicos) 
En el gráfico 1 se aprecia la reducción del CO al emplear hidrógeno. En ningún punto se 
cruzan estas curvas lo cual significa que la combustión está siendo más completa 
agregando hidrógeno a la mezcla. Se aprecia mejor la reducción en la tabla 10. 
Gráfico 1: Curvas de emisiones de CO. Gasolina vs gasolina más HHO. 
Emisiones de HC (gases tóxicos) 
En el gráfico 2 hay dos momentos en donde las curvas de HC se llegan a cruzar. Solo en 
estos puntos se aprecia un aumento de los HC, sin embargo, para las demás marchas 
testeadas del motor, los HC se ven reducidos, porque el combustible se está quemando 
más eficientemente. Estos valores se pueden verificar mejor en la tabla 11. 
Gráfico 2: Curvas de emisiones de HC. Gasolina vs gasolina más HHO. 
 
 
 
 
 
 
 
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 1000 2000 3000 4000 5000
C
O
RPM
Gasolina+HHO
Gasolina
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 1000 2000 3000 4000 5000
H
C
RPM
Gasolina+HHO
Gasolina
44 
 
Emisiones de CO2 (gases no tóxicos) 
En el gráfico 3 se puede ver que al usar hidrógeno la curva azul (gasolina más HHO) 
empieza a elevarse hasta sobrepasar a la curva naranja, esto debido a que los gases de 
CO2 se incrementan con la adición del hidrógeno, esto es por una combustión más eficiente, 
al producir más CO2 se reducen CO. 
Gráfico 3: Curvas de emisiones de CO2. Gasolina vs gasolina más HHO. 
Emisiones de O2 (gases no tóxicos) 
En el gráfico 4 se muestra que las curvas de O2 para ambos combustibles se están cruzando 
en un ciclo permanente. La computadora trata de mantener una mezcla estequiométrica, 
esto sería una combustión (completa) ideal el cual no es posible por distintos factores. La 
razón por la que hay O2 en las emisiones es porque el O2 no llega a oxidar a los demás 
componentes para formar los demás gases. Los valores de la gráfica 4 revelan eso. 
Gráfico 4: Curvas de emisiones de O2. Gasolina vs gasolina más HHO. 
11.5
12
12.5
13
13.5
14
0 1000 2000 3000 4000 5000
C
O
2
RPM
Gasolina+HHO
Gasolina
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 1000 2000 3000 4000 5000
O
2
RPM
Gasolina+HHO
Gasolina
45 
 
6.1.4 Comparativa de las emisiones tóxicas 
Cuando el motor está en funcionamiento, este emite varios gases que se diferencian de ser 
tóxicos o no tóxicos. En ese sentido uno de los objetivos de este proyecto es la de reducir 
las emisiones que son perjudiciales para la salud (CO y HC), es por esto que en la tabla 10 
y 11 se presentan estas diferencias de estos gases tóxicos, observándose que la 
implementación del generador es favorable para disminuir las emisiones perjudiciales para 
la salud. 
Tabla 10: Comparación de monóxidode carbono. 
 
 
 
 
 
 
Tanto en la gráfica 1 como en la tabla 10 se aprecia la reducción de monóxido de carbono 
para todas las marchas del vehículo evidenciando la capacidad del hidrógeno de quemar 
mejor el combustible para generar más CO2 y por ende reducir el CO. 
Tabla 11: Comparación de hidrocarburos. 
 
 
 
 
 
 
Por otra parte, en cuando a los hidrocarburos emitidos por el vehículo se puede ver en la 
tabla 11, que cuando el automóvil está a 830 rpm y 3050 rpm hay un ligero incremento en 
46 
 
las emisiones de HC. Sin embargo, para los demás regímenes de giro del motor estos 
hidrocarburos si disminuyen, esto significa que el combustible esta combustionando mejor 
con la adición del gas HHO. 
6.2 Rendimiento del motor 
6.2.1 Equipo dinamómetro para medir el torque y la potencia del motor 
Para determinar cuanta potencia y torque es capaz de proporcionar el vehículo con la 
implementación del generador de hidrógeno es conveniente someterlo a pruebas dinámicas 
mediante un dinamómetro automotriz. 
El dinamómetro empleado en este trabajo es de la marca Mustang Dynamometer capaz de 
entregar curvas de rendimiento comparativo, este equipo consta de 8 rodillos empotrados 
en el suelo conectado a un dinamómetro electromagnético con capacidad para realizar test 
a vehículos de doble tracción, el cual recopila la información de giro de las ruedas y del 
motor para posteriormente mediante su propio software dar la data de las pruebas 
realizadas. 
Figura 34: Dinamómetro automotriz. 
 
En la figura 34 se observa la parte física del dinamómetro antes de que el vehículo se 
someta al test de rendimiento. 
47 
 
6.2.2 Preparación del vehículo para el test del dinamómetro 
Se detalla el procedimiento para las pruebas de rendimiento del motor. 
▪ El vehículo es puesto encima de los rodillos. 
▪ El vehículo es sujetado por la parte trasera por 2 arneses anclados al suelo y por 2 
arneses más en la parte delantera. Estos arneses van debajo del chasis del vehículo 
y están dispuestos de manera cruzada. 
▪ En la parte frontal está situado un ventilador que apunta al motor y al radiador para 
simular el fluido del viento y enfriar al radiador. 
▪ Hecho estos preparativos, el vehículo es sometido a pruebas de giro del motor y 
ruedas en 3ra marcha desde 1500 rpm hasta 4100 rpm. El software del dinamómetro 
guardará los parámetros de giro, para su análisis posterior. 
Figura 35: Sujeción del vehículo en la parte posterior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
En esta imagen (figura 35) se puede ver que es necesario que el auto este asegurado para 
evitar cualquier accidente. 
48 
 
Figura 36: Vehiculo siendo sometido a pruebas de potencia y torque con el generador de 
hidrógeno. 
En esta fotografía el vehículo es sometido al test de rendimiento, a un costado está el 
generador de hidrógeno el cual será testeado en un principio con el burbujeador de agua y 
después con el burbujeador de gasolina. 
6.2.3 Resultados del test de rendimiento del motor 
En el gráfico 5 se aprecian las curvas de potencia y torque aplicados a las ruedas. La línea 
azul continua dibuja la curva de torque cuando se está utilizando solo gasolina, la línea azul 
punteada hace referencia al torque cuando se utiliza gasolina más hidrógeno (gas HHO). 
La línea roja continua señala la potencia utilizando solo gasolina, mientras que la línea 
punteada roja señala la potencia utilizando gasolina más hidrógeno (gas HHO). 
La información y documentación más detallada se puede verificar en los anexos. 
 
49 
 
Gráfico 5: Curvas de potencia y torque utilizando gasolina y gasolina más 
hidrógeno (gas HHO). 
 
50 
 
6.2.4 Comparativa del test de potencia y torque a las ruedas 
Tabla 12: Potencia y torque a las ruedas. 
 
6.2.5 Comparativa del test de potencia y torque al motor 
Tabla 13: Potencia y torque al motor. 
 
Se puede observar en las tablas 12 y 13 que hay una leve disminución de la potencia 
máxima y toque máximo estos valores son inapreciables para el conductor, al ser pequeña 
no afecta significativamente al motor en cuanto a su desempeño. 
6.3 Consumo de combustible 
Para conocer la reducción del consumo de combustible del motor se hacen 3 recorridos 
utilizando gasolina y 3 recorridos utilizando gasolina más el hidrógeno. En el tablero del 
auto se coloca el kilometraje en cero hasta llegar a los 10 km. Terminado el desplazamiento 
y por medio de una probeta graduada se mide la cantidad consumida del combustible. 
51 
 
Tabla 14: Test de Combustible consumido. 
 
En la tabla 14 se observa que la adición de hidrógeno a la gasolina genera un ahorro de 
combustible de 23.44%, también se puede decir que el vehículo se desplaza unos 2.44 km 
más usando hidrógeno. 
Gráfico 6: Barras de Consumo de combustible. 
 
Esta gráfica se aprecia que tanto ha recorrido el vehículo con los dos tipos de combustible. 
 
52 
 
7 Conclusiones 
Se implementó de manera exitosa el generador de hidrógeno de celda seca de 6 celdas, 
con caudal de 0.6 L/min., comprobando que la adición de hidrógeno a la combustión reduce 
las emisiones contaminantes de forma significativa, así como también esta implementación 
ayuda en el ahorro del combustible en un 23.44 %. 
▪ Se implementó un banco de pruebas para el generador de hidrógeno y se corrigió 
el caudal del gas HHO necesario para la entrada a la admisión del motor. 
▪ Con la implementación del generador, se reduce considerablemente las emisiones 
contaminantes de gases del motor. Es importante señalar que los gases tóxicos 
emitidos por el motor son el CO y HC. 
Con respecto a los hidrocarburos con la adición de hidrógeno (gas HHO) cuando el 
motor está a 1025 rpm los hidrocarburos disminuyen de 353 ppm a 197 ppm una 
reducción del 44.19%, además a 2010 rpm los hidrocarburos pasan de 212 ppm a 
152 ppm un 28.3% menos y a 4025 rpm los hidrocarburos se reducen de 144 ppm 
a 105 ppm esto es un 27.08% menos HC. Esto se debe a que al añadir el hidrógeno 
la gasolina tiene una mejor combustión logrando quemar mejor el combustible. 
En cuanto a las emisiones de monóxido de carbono se verifica que, al añadir 
hidrógeno, para todas las marchas del motor este gas se ve reducido de forma 
significativa. Cuando el motor está en ralentí la reducción es de 1.09 %V a 0.79%V 
un 33.33% menos, a 1050 rpm el CO pasa de 2.22 %V a 1.1 %V 50.45% menos de 
CO, a 2010 rpm las emisiones de CO bajan de 1.37 %V a 0.82 %V esto es 40.15% 
menos de CO. Estos gases se ven reducidas gracias una mejor combustión. 
Con la adición del hidrógeno también se observa un aumento de dióxido de carbono, 
el CO2 no es un gas tóxico y su aumento se debe a que la combustión es más 
completa y es inversamente proporcional al monóxido de carbono ya que al 
aumentar el CO2 disminuye el CO. 
▪ Se evidencia que gracias a la implementación del generador hay un rendimiento 
apreciable en cuanto al consumo de combustible. Ya que, al recorrer 10 km, con la 
adición de hidrógeno a la gasolina se ahorra un 23.44% de combustible, esto se 
traduce también en un ahorro económico a mediano plazo para el propietario del 
vehículo. 
53 
 
8 Bibliografía 
 
[1] Air Pollution, "Organizacion mundial de la salud", [En línea]. Disponible en: 
https://www.who.int/health-topics/air-pollution#tab=tab_2, [Accedido: 04/05/22]. 
[2] A. Maxwell y C. Herrera, «"Acting Now on Climate: How is Peru addressing climate 
change and moving toward a low-carbon future?",» NRDC, pp. 1 - 10, 2014, [online] 
disponible en:https://www.nrdc.org/sites/default/files/addressing-climate-change-in-
peru-IB.pdf. 
[3] Y. Romero, N. Chicchon, F. Duarte, J. Noel y M. Ratti, «"Quantifying and spatial 
disaggregation of air pollution emissions from ground transportation in a developing 
country context: Case study for the Lima Metropolitan area in Perú",» Science of the 
total environment, vol. 698, 2020, doi: 
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2019.134313.