Cómo construir un gasificador casero: características de la fabricación de un dispositivo casero

Gasificador – aparato para producir gas a partir de carbón, leña, residuos de madera y otros materiales. El combustible generado puede reemplazar a los combustibles hidrocarburos tradicionales – gas natural para calefacción doméstica y gasolina para automóviles.

La idea principal del uso de dicho aparato – ahorro en gastos de combustible. El constante encarecimiento de la gasolina, el propano y el metano obliga a los artesanos domésticos a buscar formas alternativas de obtener combustible.

Para hacer un gasificador con sus propias manos, es necesario entender su estructura y principio de funcionamiento.

Explicaremos cómo ocurre la transformación del combustible sólido en gas combustible, señalaremos las características constructivas del aparato y daremos ejemplos de montaje casero de dispositivos simples. Para una mejor asimilación de la información, hemos complementado el artículo con diagramas ilustrativos, fotografías y videos.

Gasificador: estructura y principio de funcionamiento

Se llama gasificador al dispositivo que convierte combustible líquido o sólido en estado gaseoso para su posterior combustión con el fin de obtener calor.

Opciones de combustible para la unidad generadora

Los aparatos que funcionan con fueloil o aceite usado tienen una construcción más compleja que los modelos que utilizan diferentes tipos de carbón o leña.

Por lo tanto, los generadores de gas de combustible sólido son los más comunes – afortunadamente, el combustible para ellos es accesible y barato.

Como combustible sólido en el generador de gas se utiliza:

• carbón vegetal, lignito y carbón mineral;
• pellets de combustible de residuos de madera;
• paja, virutas y leña;
• briquetas de turba, coque;
• cáscaras de pipas.

Los dueños particularmente ahorrativos preparan ellos mismos briquetas de virutas.

La generación de gas es posible a partir de todos estos tipos de combustible. La liberación de energía depende del poder calorífico de los diferentes tipos de combustible.

Además, se obtiene más calor de la quema de materia prima en el gasificador que del uso de combustible sólido en calderas. Si el rendimiento de una caldera de leña convencional varía entre el 60 y el 70%, en el complejo gasificador la cifra alcanza el 95%.

Pero aquí hay que tener en cuenta un matiz. La caldera quema combustible para calentar agua, mientras que el generador de gas solo produce combustible. Sin un calentador, estufa o motor de combustión interna, un gasificador casero no servirá de nada.

El gas obtenido debe utilizarse de inmediato – almacenarlo en cualquier recipiente no es económicamente viable. Para ello, será necesario instalar equipo adicional que dependa del suministro eléctrico.

En la época soviética, los gasificadores se utilizaban incluso para operar camiones; el gas producido era suficiente para el funcionamiento del motor de combustión interna.

Qué sucede dentro del gasificador

El principio de funcionamiento del generador de gas es la pirólisis del combustible sólido, que ocurre a altas temperaturas y bajo contenido de oxígeno en la cámara de combustión. Dentro del dispositivo generador de gas tienen lugar varias reacciones químicas simultáneamente.

El esquema de un generador de gas industrial representa una instalación bastante compleja con múltiples dispositivos individuales, en cada uno de los cuales se realiza su propia operación (+)

Tecnológicamente, el proceso de generación de gas combustible se divide en tres etapas que se realizan secuencialmente:

1. Descomposición térmica del combustible. El proceso se desarrolla en condiciones de deficiencia de oxígeno, del cual se suministra al reactor solo un tercio del necesario para la combustión normal.
2. Purificación del gas obtenido. En el ciclón (filtro seco de vórtice) se realiza la filtración de la nube de gas de partículas volátiles de ceniza.
3. Enfriamiento. La mezcla de gas obtenida se enfría y se somete a una purificación adicional de impurezas.

En realidad, en el bloque del gasificador como tal tiene lugar precisamente el primer proceso: la pirólisis. Todo lo demás – es la preparación de la mezcla de gas para su posterior combustión.

La cámara de pirólisis del gasificador casero se divide en tolva de combustible sólido (1), cámara de combustión (2) y cenicero (3)

A la salida de la instalación generadora de gas se obtiene una mezcla combustible de monóxido de carbono, hidrógeno, metano y otros hidrocarburos.

Además, dependiendo del combustible utilizado en la pirólisis, se añaden en cantidades variables agua en forma de vapor, oxígeno, dióxido de carbono y nitrógeno. Según el principio descrito también funcionan las calderas de pirólisis para calefacción, que demuestran un alto rendimiento.

Particularidades del funcionamiento de diferentes convertidores

Los gasificadores, según su diseño y la tecnología de los procesos internos, pueden ser:

• directos;
• invertidos;
• horizontales.

Se diferencian por los puntos de admisión de aire y salida del gas generado.

Proceso directo: ocurre cuando la masa de aire se inyecta desde abajo y la mezcla combustible sale por la parte superior de la estructura.

Variante invertida: implica la inyección de oxígeno directamente en la zona de oxidación. En este caso, dicha zona en el dispositivo gasificador es la más caliente.

Realizar la inyección por cuenta propia es bastante difícil, por lo que este principio de funcionamiento se aplica solo en instalaciones industriales.

En el proceso directo de gasificación, se genera una gran cantidad de alquitrán y humedad a la salida; el invertido es demasiado complicado de realizar por uno mismo, y el horizontal tiene un rendimiento reducido pero una construcción extremadamente simple (+).

En el gasificador horizontal, el tubo de salida del gas se encuentra justo encima de la parrilla, en la zona donde se combinan las reacciones de oxidación y reducción. Esta construcción es la más sencilla de realizar por uno mismo.

Ventajas y desventajas de los generadores de gas

Un gasificador doméstico de fábrica cuesta entre 1,5 y 2 veces más que una caldera convencional de combustible sólido. ¿Vale la pena gastar en esta «tecnología milagrosa»?

Entre las ventajas del uso de generadores de gas se incluyen:

• combustión completa del combustible cargado en el horno, y un volumen mínimo de cenizas;
• rendimiento comparativamente alto cuando funciona junto con un motor de combustión interna o una caldera de gas;
• amplia variedad de combustibles sólidos;
• facilidad de operación y ausencia de necesidad de supervisar continuamente el funcionamiento del equipo;
• intervalo de tiempo entre recargas del horno – hasta un día con leña y hasta una semana con carbón;
• posibilidad de usar madera no secada – la materia prima húmeda solo se puede utilizar en algunos modelos de gasificadores;
• respeto al medio ambiente del dispositivo – este dispositivo no tiene tubo de escape, todo el gas generado fluye directamente a la cámara de combustión del motor o caldera.

Al usar leña húmeda, el generador funcionará, pero la producción de gas se reducirá entre un 20 y un 25%. La caída del rendimiento se debe a la evaporación de la humedad natural de la madera.

Esto provoca una disminución de la temperatura en la cámara de combustión, lo que ralentiza el proceso de pirólisis. Lo mejor es secar cuidadosamente los troncos antes de cargarlos en la cámara de pirólisis. Los dispositivos industriales están completamente automatizados; en ellos, el combustible se alimenta mediante un tornillo sinfín desde un contenedor cercano.

Un gasificador hecho a mano no ofrece esa autonomía, pero también es bastante sencillo de operar. Solo hay que cargarlo de combustible de vez en cuando hasta el tope.

Las temperaturas de trabajo en el gasificador alcanzan valores de 1200–1500°C; su carcasa debe fabricarse con materiales que soporten dichas cargas.

El gasificador tiene menos desventajas, pero las tiene:

• Escasa regulabilidad de los volúmenes de gas generado – al disminuir la temperatura en la cámara de combustión, la pirólisis se detiene y, en lugar de la mezcla de gas combustible, se forma una mezcla de alquitranes a la salida;
• Voluminosidad de la instalación – incluso un gasificador casero de potencia media de 10–15 kW ocupa un espacio bastante grande;
• Duración del encendido – antes de que el reactor produzca el primer gas, pasarán de 20 a 30 minutos.

Después del «calentamiento», el generador produce de manera estable un cierto volumen de mezcla de gas, que debe quemarse o liberarse al aire. Para fabricar este equipo por sí mismo, se necesitarán cilindros de gas resistentes o acero grueso, lo que supone una inversión considerable. Pero todo esto se compensa con la eficiencia del generador y el bajo costo del combustible original.

Algunos modelos de gasificadores están equipados con un ventilador de aire de soplado, y otros no. La primera opción permite aumentar la potencia de la instalación, pero la vincula a la red eléctrica. Si se necesita un generador pequeño para cocinar al aire libre, se puede optar por un equipo compacto sin soplador de aire.

La mayoría de las instalaciones generadoras de gas hechas por uno mismo funcionan mediante tiro natural.

Un gasificador portátil de 2,4 kW que funciona con leña permite preparar el almuerzo en el campo, lejos de la civilización, sin problemas (+).

Para calentar una casa particular, se necesitará un dispositivo más potente y dependiente de la energía eléctrica. Sin embargo, en este caso conviene contar con un generador eléctrico de respaldo para no quedarse, de repente, sin suministro eléctrico ni calefacción en caso de avería en la red.

Componentes operativos de un aparato casero

Para entender cómo se puede hacer un gasificador de combustible sólido con sus propias manos, es necesario tener una idea clara de su construcción. Cada elemento tiene su propósito; incluso la ausencia de uno de ellos es inadmisible.

Dentro del cuerpo del generador de gas casero debe haber:

• tolva para combustible sólido en la parte superior del equipo;
• cámara de pirólisis, donde ocurre el proceso de combustión lenta;
• dispositivo de distribución de aire con válvula de retención;
• parrillas con cenicero;
• boquilla de salida para el gas producido;
• filtros de purificación.

En un generador casero que funciona con leña se genera una temperatura bastante alta, por lo que cada uno de sus componentes debe cumplir requisitos estrictos. Para el cuerpo se utiliza chapa de acero resistente, y todas las piezas internas se seleccionan para que sean lo más resistentes al calor posible.

Para garantizar la estanqueidad de la escotilla de carga de combustible cuando está cerrada, la tapa necesitará un sello. El material más barato para esto es el amianto. Sin embargo, no es inofensivo para la salud humana; es mejor buscar en la tienda juntas especiales resistentes al calor a base de siliconas o silicatos.

Los gases generados en la cámara de combustión primero se mezclan con aire y se enfrían, y luego pasan por un filtro de arcilla expandida o serrín (+)

El cuerpo puede ser de forma cilíndrica o rectangular. A menudo, para simplificar el trabajo, se utilizan un par de cilindros de gas natural o barriles de hierro. Una de las parrillas en la parte inferior de la cámara de combustión se suelda de forma fija, y la segunda se instala de manera que se pueda mover. Esto es necesario para limpiarlas de escoria y ceniza.

El conjunto de distribución de aire se encuentra en el exterior del cuerpo. Asegura la entrada de las cantidades necesarias de oxígeno a la cámara de combustión, pero al mismo tiempo, gracias a la válvula de retención, no permite que los gases combustibles escapen de ella.

Tecnologías de fabricación de un gasificador

Se puede construir una unidad generadora de gas de forma independiente de varias maneras. La elección aquí depende de los materiales disponibles y del uso posterior del gas obtenido.

Opción #1: Ejemplo de construcción de un aparato con carbón

Consideremos un ejemplo de fabricación de un útil artilugio casero a partir de un cubo metálico con tapa. Primero preparemos el equipo que convertirá el gas obtenido de la unidad en electricidad.

Después de preparar al consumidor para la operación prevista, se puede proceder a la construcción directamente del gasificador.

El conducto que extrae el gas de la instalación debe estar provisto de un filtro, ya que durante la combustión el carbón produce muchas partículas finas y polvo.

Una vez finalizado el proceso de construcción del gasificador casero, se debe comprobar su funcionamiento.

Opción #2: Gasificador a partir de barriles de 200 litros

Para el gasificador casero de barril se necesitarán dos recipientes de 200 litros. Uno de ellos se inserta en el otro hasta dos tercios.

El espacio formado en la parte inferior se utilizará como cámara de combustión, y la parte superior será ideal para un depósito de leña o pellets.

Dentro del cuerpo del barril se producirá la combustión lenta con generación de gas, y en el exterior, en el cilindro de un extintor viejo, en el filtro de limpieza, se limpiará de impurezas no combustibles.

En un costado, a la altura de la sección de pirólisis, se suelda un tubo de 50 mm de sección para la inyección de aire, y cerca de la tapa, un conducto de salida de gas. En el fondo del barril interior se corta una abertura para que el combustible entre en la cámara de combustión, y al fondo del exterior se le añade una puerta para el tiro.

Solo queda fabricar los filtros de limpieza de la mezcla de gas antes de enviarla a la caldera de agua caliente. Para ello se necesitarán extintores usados o tramos de tubería de tamaño similar.

Se cierran herméticamente por arriba y por abajo se suelda un cono, en cuyo extremo hay un racor para extraer las cenizas. Luego, en el costado se inserta un conducto para introducir la mezcla de gas a limpiar, y en la tapa, una salida para el gas ya filtrado.

La limpieza primaria del gas de partículas de hollín y ceniza se produce por fuerzas centrífugas en el filtro externo de limpieza gruesa (+)

A continuación, para reducir la temperatura del gas combustible, se fabrica un radiador de refrigeración con varios tubos de 10 cm de diámetro. Se conectan entre sí mediante pequeños conductos.

Para la limpieza final del gas se instala otro filtro con arcilla expandida, pequeñas arandelas metálicas o virutas en su interior. El uso de este último material solo es admisible si el gas entrante ya se ha enfriado, de lo contrario podría producirse un incendio.

De un cilindro de gas se puede hacer una “estufa tipo burzhuika”. Las instrucciones para crear una estufa primitiva se encuentran en este artículo.

Opción #3: Modelo casero para motor de combustión interna (MCI)

Para un coche o una motocicleta, el gasificador casero se fabrica siguiendo un esquema similar. Solo que aquí habrá que reducir las dimensiones del equipo al mínimo. Transportar un aparato pesado es costoso y además no resulta muy estético.

Para facilitar el trabajo, para la versión automotriz del generador lo mejor es usar bombonas de gas doméstico. Lo principal – antes de soldar, asegurarse de que no haya ni rastro de propano en el recipiente, de lo contrario podría producirse una pequeña explosión. Para ello, hay que desenroscar la válvula de la bombona y llenarla completamente con agua.

Para enfriar la mezcla combustible a la salida del equipo se puede adaptar un radiador de calefacción común.

Inicialmente, el gasógeno automotriz produce gases demasiado calientes. Es obligatorio enfriarlos. De lo contrario, al entrar en contacto con las partes calientes del motor, pueden inflamarse espontáneamente. Además, el combustible gaseoso caliente tiene baja densidad, por lo que encenderlo en los cilindros será simplemente problemático.

Un gasógeno de fabricación casera para automóvil se puede instalar en el maletero o en un remolque.

El segundo método es preferible debido a:

• la sencillez de la reparación;
• la posibilidad de dejar el equipo generador de gas en el garaje;
• la disponibilidad de espacio libre en el maletero;
• la posibilidad de utilizar la instalación para otras necesidades además del suministro de combustible al motor de combustión interna.

No hay que temer a los baches del camino. Al saltar sobre los montículos, el combustible sólido en la cámara de combustión se agitará, lo que solo favorecerá su mejor mezcla y combustión.

Detalles del funcionamiento y operación de gasificadores

Es importante recordar que el gas producido por la instalación no tiene olor y es venenoso. Si se cometen errores al soldar las piezas metálicas del gasógeno por sus propias manos, no se podrá evitar un desastre.

Para la entrada natural de aire en la cámara de combustión, se pueden perforar agujeros de 5 mm alrededor de la circunferencia del cuerpo. Todos los trabajos de montaje y la verificación del funcionamiento deben realizarse en un taller bien ventilado o al aire libre.

El encendido de un gasógeno de combustible sólido no difiere del encendido de una estufa de leña. Se colocan dentro leña u otro tipo de combustible, y luego se encienden con una astilla.

Después de la ignición, se cierra la compuerta para limitar la entrada de oxígeno a la cámara de combustión. Para que el dispositivo casero generador de gas funcione correctamente, se debe regular adecuadamente la salida de la mezcla de gas obtenida y el suministro de oxígeno.

Antes de comenzar a fabricar un gasógeno, se deben realizar cálculos de ingeniería en los que hay que tener en cuenta el área de combustión y el tipo de combustible, así como la potencia de salida requerida y el modo de trabajo previsto.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Cómo utilizar un gasógeno que procesa carbón vegetal como proveedor de combustible para un automóvil de baja cilindrada:

Gasógeno simple a partir de botellas de propano:

Dispositivo de un generador de gas de leña:

Los métodos mencionados anteriormente son adecuados para la fabricación independiente de un gasógeno eficiente. Pero existen muchos más modelos de este dispositivo. Algunos son más fáciles de hacer, otros más difíciles.

Lo principal al ensamblar la unidad es prestar la máxima atención a la calidad de las soldaduras, de lo contrario pueden ocurrir fugas de gas y explosión. Si todo se hace correctamente, el gasógeno funcionará correctamente durante 10–15 años. Luego, el metal de la carcasa comenzará a quemarse, y habrá que hacer todo de nuevo.

¿Tiene usted habilidades prácticas de montaje o experiencia en el uso de un gasógeno casero? Por favor, comparta los conocimientos acumulados y haga preguntas sobre el tema del artículo en los comentarios a continuación.