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Proyecto Fin de Carrera D imensionamiento un sistema de producción de hidrógeno para almacenamiento a alta presión y purificación Pablo Sanz de la Torre José Escuela Universitaria de Ingeniería y Arquitectura Septiembre 2011 – Proyecto Fin de Carrera imensionamiento y análisis económico de un sistema de producción de hidrógeno para almacenamiento a alta presión y purificación de argón. Autor Pablo Sanz de la Torre Director y ponente Diego Montaña Claver José Luis Sánchez Cebrián Universitaria de Ingeniería y Arquitectura – Ingeniería Técnica Industrial Química Industrial Proyecto Fin de Carrera y análisis económico de un sistema de producción de hidrógeno para almacenamiento a alta presión y purificación Universitaria de Ingeniería y Arquitectura Industrial 1 Índice 1. Objetivo y justificación del proyecto ......................................................................................... 4 2. Antecedentes ............................................................................................................................ 5 2.1 El Hidrógeno ........................................................................................................................ 5 2.1.1. Introducción ................................................................................................................ 5 2.1.1.1 Problema energético ............................................................................................. 5 2.1.1.2 Soluciones al problema energético actual ........................................................... 7 2.1.1.3 Hidrógeno como vector energético .................................................................... 11 2.1.2 La energía del hidrógeno: producción, almacenamiento y distribución .................... 13 2.1.2.1 Características y propiedades físico-químicas .................................................... 14 2.1.2.2 Producción de hidrógeno .................................................................................... 16 2.1.2.2.1 Producción por fuentes no renovables ........................................................ 17 2.1.2.2.2 Obtención de hidrógeno a partir de fuentes renovables ............................. 21 2.1.2.2.3. Desventajas de obtención de hidrógeno mediante fuentes de energía renovables ................................................................................................................... 23 2.1.3 Almacenamiento de hidrógeno .................................................................................. 25 2.1.3.1 Almacenamiento como gas ................................................................................. 25 2.1.3.2 Almacenamiento como líquido criogénico ......................................................... 25 2.1.3.3 Almacenamiento en forma sólida como hidruros metálicos .............................. 26 2.1.3.4 Comparación ....................................................................................................... 26 2.1.4. Aplicaciones del hidrógeno ....................................................................................... 27 2.1.4.1 Hidrógeno en la industria ................................................................................... 27 2.1.4.2 Hidrógeno para combustión ............................................................................... 28 2.1.4.3. Hidrógeno en la industria metalúrgica ............................................................... 29 2.1.4.4 Otros usos ........................................................................................................... 29 2.1.4.5 El hidrógeno en una planta de destilación de aire con producción de argón..... 30 2 2.2 El aire ................................................................................................................................. 31 2.2.1 El aire como materia prima ....................................................................................... 31 2.2.2 Separación de los gases del aire ................................................................................. 32 2.2.2.1 Destilación del aire .............................................................................................. 33 2.2.2.1.1 Licuefacción del aire ..................................................................................... 33 2.2.2.1.2 Destilación .................................................................................................... 36 2.2.2.1.3 El argón contenido en el aire ....................................................................... 38 2.2.3 Funcionamiento de una planta de destilación de aire ............................................... 39 2.2.3.1 Funcionamiento de la planta de producción ...................................................... 40 2.3 Argón ................................................................................................................................. 43 2.3.1 Propiedades ................................................................................................................ 43 2.3.2 Principales aplicaciones .............................................................................................. 43 2.3.2.1 El argón para uso industrial ................................................................................. 43 2.3.2.2 El argón en la industria sanitaria ......................................................................... 44 2.3.2.3 El argón en la industria alimentaria .................................................................... 44 2.3.2.4 El argón en la iluminación ................................................................................... 45 2.3.2.5 Otros usos ........................................................................................................... 45 3. Descripción del proceso de producción de hidrógeno ........................................................... 46 3.1 Descripción general ........................................................................................................... 46 3.2 Descripción de los equipos ................................................................................................ 48 3.2.1 Producción de hidrógeno ........................................................................................... 48 3.2.1.1 Electrolizador ...................................................................................................... 48 3.2.2 Depósito pulmón ........................................................................................................ 50 3.2.3 Compresor .................................................................................................................. 50 3.2.3.1 Compresores de émbolo oscilante ...................................................................... 51 3.2.3.2 Compresores de émbolo rotativo ....................................................................... 52 3.2.3.3 Turbocompresores .............................................................................................. 54 3.2.4 Válvula de regulación ................................................................................................. 55 3.2.4.1 Válvula reductora de presión .............................................................................. 55 3.2.5 Módulo de purificación de argón (APM, Argon Purification Module) ....................... 56 3.2.5.1 Descripción del proceso ...................................................................................... 57 3 4. Dimensionamiento, elección y coste de los equipos .............................................................. 59 4.1 Botellas de llenado ............................................................................................................ 59 4.2 Producción total de hidrógeno ......................................................................................... 60 4.3 Depósito pulmón ............................................................................................................... 60 4.4 Electrolizador .................................................................................................................... 62 4.5 Compresor ......................................................................................................................... 67 4.6 Regulador de presión ........................................................................................................ 69 4.7 Sistema de tuberías ........................................................................................................... 71 4.7.1 Zona de tuberías a baja presión ................................................................................. 73 4.7.2 Zona de tuberías a alta presión .................................................................................. 74 4.7.3 Recopilación de datos de tuberías ............................................................................. 75 4.8 Costes ................................................................................................................................ 76 5. Análisis de viabilidad económica............................................................................................. 78 5.1 Flujo de caja o Cash Flow .................................................................................................. 78 5.1.1 Cálculo del cash flow .................................................................................................. 78 5.1.1.1 Cálculo ingresos de explotación .......................................................................... 80 5.1.1.2 Cálculo de costes de explotación ........................................................................ 81 5.2 Criterios de evaluación ...................................................................................................... 84 5.2.1 Criterios de decisión utilizados................................................................................... 85 5.3 Conclusión ......................................................................................................................... 86 6. Referencias .............................................................................................................................. 87 Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 4 1. Objetivo y justificación del proyecto El presente proyecto tiene por objeto, en colaboración con una empresa gasista española, la realización de un dimensionamiento y análisis económico de un sistema de producción de hidrógeno para su almacenaje a alta presión, distribución y venta del mismo así como para purificar argón. En cuanto a la justificación del proyecto, se va a llevar a cabo el dimensionamiento de un sistema de producción de hidrógeno para una empresa gasista española dedicada a la producción, distribución y venta de gases comprimidos o licuados, básicamente oxígeno y nitrógeno, que se producen mediante destilación de aire. Actualmente esta empresa no está aprovechando la corriente enriquecida en argón que se obtiene en el proceso, y que es devuelta a la atmósfera. Con el fin de purificar el argón para que sea comercializable se usaría hidrógeno, que debe ser producido en la misma planta. Esto plantea la posibilidad de producir un exceso de hidrógeno, que les proporcionaría un nuevo servicio que ofertar, ampliando de esta manera su mercado. Se conoce, que actualmente el parque de botellas que la empresa tiene es de 7000 botellas de tamaño B50, botellas utilizadas para la distribución de gases. El dimensionamiento de un sistema de producción de hidrógeno se basa en la elección de la tecnología que se va a utilizar para su producción y los equipos que serán necesarios para ello. Tras conocer el proceso concreto, con el fin de conocer los precios y características exactas de estos equipos, y así, poder realizar un análisis económico aproximado del proyecto, se ha contactado con diversas empresas con el fin de recibir ofertas de equipos y precios. Los objetivos, por tanto, del presente proyecto son: - Realizar el dimensionamiento de un sistema de producción de hidrógeno para almacenamiento a alta presión. - Realizar el análisis económico de la nueva instalación, con el fin de estudiar la viabilidad del proyecto. Con el fin de cumplir estos objetivos se ha realizado la presente Memoria, que consta de los siguientes capítulos: En primer lugar un capítulo de Antecedentes, donde se comenta brevemente los usos del hidrógeno, sus posibles aplicaciones como vector energético, así como el funcionamiento de las plantas de destilación de aire y los usos del argón. En el capítulo de Descripción del proceso de producción de hidrógeno, se realiza una descripción del proceso general y posteriormente una individual de los equipos que se van a utilizar mientras que el en el siguiente capítulo, Dimensionamiento, elección y coste de los equipos, se realizan los cálculos necesarios para conocer la capacidad de cada uno de ellos y también se justifica la elección de una determinada oferta. En el quinto capítulo se realiza el análisis de viabilidad económica de los equipos y en el último se citan las referencias utilizadas en el texto. Proyecto de fin de carrera 2011 5 2. Antecedentes 2.1 El Hidrógeno 2.1.1. Introducción 2.1.1.1 Problema energético El mundo actual en el que vivimos presenta un problema energético debido en su mayor parte al consumo desmesurado de energía, una dependencia casi total de combustibles fósiles, aproximadamente un 80% del total de las fuentes de energía, y la contaminación medioambiental que produce el uso de hidrocarburos como materia prima para la obtención de energía. El petróleo constituye una fuente de energía muy eficiente, cuya facilidad para la extracción, transporte y utilización del mismo hacen de él un recurso único para la humanidad. La gran disponibilidad que ha presentado esta materia ha sido relevante para los cambios experimentados por la humanidad hasta llegar al estado de dependencia del petróleo en la que se encuentra el mundo actual. Con el inicio de la Revolución Industrial (mitad del S.XVIII y principios del SXIX) se comenzaron a explotar los compuestos almacenados en el subsuelo, con el fin de la obtención de la energía que al quemarlos y transformarlos se obtenía de ellos. Como consecuencia de ello se comenzaron a emitir gases de efecto invernadero a la atmósfera a una velocidad muy superior a la de la propia naturaleza, empezando a producir el denominado cambio climático. La explotación de estos recursos naturales provocó el incremento de la producción y del comercio a nivel mundial, pero como consecuencia, fue llevando a una dependencia cada vez mayor de la energía, cada vez la cantidad necesaria de esta era mayor y por lo tanto cada vez la explotación de los recursos naturales es más intensa. La teoría del pico de Hubbert, [1], también conocida como cenit del petróleo, es una influyente teoría acerca de la tasa de agotamiento a largo plazo del petróleo, así como de otros combustibles fósiles. Este cenit del petróleo es el término que se aplica a la parte superior de la campana de Hubbert (Figura 2.1), donde se alcanza la máxima producción al mismo tiempo que se ha extraído la mitad del petróleo existente inicialmente. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 6 Hubbert es el geofísico que creó el modelo matemático que predice el nivel de extracción del petróleo a lo largo del tiempo. Según su teoría, la extracción de un pozo cualquiera sigue una curva con un máximo, cenit de producción, en su centro. Llegados a ese punto cada barril de petróleo se hace, progresivamente, más caro de extraer hasta que la producción deja de ser rentable al necesitarse gastar más cantidad de crudo, que el que se obtiene de extraerlo, es decir cuando se necesita consumir el equivalente a un barril de petróleo, o más para obtener ese mismo barril de crudo del subsuelo. Observó también que, si la curva de producción de un pozo seguía esa simple función gaussiana, la curva de producción de países enteros y, por extensión, la curva mundial seguirían patrones similares. Figura 2.1 Proyección de la producción mundial de petróleo publicada por Hubbert en 1971 en “Scientific American” Para la producción mundial Hubbert estimó que el cenit tendría lugar a finales del siglo XX o a principios del siglo XXI, y también demostró que si las reservas mundiales superaban en 1,5 veces a las que él consideraba, el cenit mundial solo se retrasaría ocho años. De esta manera, aunque se estima que al ritmo del consumo actual queda petróleo para más de 40 años, es aquí donde nace la necesidad de búsqueda de nuevas materias primas para la producción de energía e intentar disminuir la dependencia del llamado “oro negro”. Proyecto de fin de carrera 2011 7 2.1.1.2 Soluciones al problema energético actual A la hora de intentar dar solución al problema energético actual, la primera, y más sencilla idea que viene a la mente es intentar reducir el consumo de energía, de manera que cada vez nos acerquemos más a la realidad geológica marcada por la curva de Hubbert. Pero con el modelo energético actual, el ahorro de energía no va ligado precisamente al desarrollo industrial, incluso en epocás de crisis económicas como la actual, donde la expansión industrial sufre una gran recesión, el consumo energético no desciende sino que se mantiene. Otra de las soluciones al problema energético es aumentar la eficiencia de las tecnologías lo que requiere una inversión en el campo de I+D, y por desgracia, en tiempos de crisis, estas inversiones se ven mermadas por la falta de capital. El problema planteado sugiere la busqueda y desarrollo de una alternativa energética, donde el ahorro energético no sea necesario y la solución se enfoque desde el punto de sustuir el petróleo como materia prima principal por otras alternativas energéticas. Dichas alternativas energéticas bien pudieran ser el carbón o el gas natural, otro tipo de hidrocarburos, pero en ellos reside el mismo problema que para el petróleo, su abundancia limitada y la contaminación de los gases producidos en su transformación. Otra de las alternativas energéticas es la energía nuclear. Esta energía suscita debate social debido a sus grandes ventajas, sobre todo económicas, y a la vez a los inconvenientes que presenta. Se distinguen dos tipos de energía nuclear, la de fisión y la de fusión. · Fisión nuclear: división del núcleo de un átomo. El núcleo se convierte en diversos fragmentos con una masa casi igual a la mitad de la masa original más dos o tres neutrones (Figura 2.2). Figura 2.2 Representación de fisión Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 8 La suma de las masas de estos fragmentos es menor que la masa original. Esta “falta” de masas (alrededor del 0,1 por ciento de la masa original) se convierte en energía según la ecuación de Einstein (E=mc2). La fisión nuclear puede ocurrir cuando un núcleo de un átomo pesado captura un neutrón, o puede ocurrir espontáneamente. · Fusión nuclear: reacción nuclear en la que dos núcleos de átomos ligeros, en general el hidrógeno y sus isótopos (deuterio y tritio), se unen para formar otro núcleo más pesado, liberando una gran cantidad de energía. Esta reacción es la misma que tiene lugar en el sol, donde se produce la fusión de núcleos de hidrógeno, generándose helio y liberándose una gran cantidad de energía que llega a la Tierra en forma de radiación. En la práctica, la obtención de energía por este método es inviable debido a las condiciones extremas de temperatura a la que se necesita calentar el gas. La principal desventaja que presenta la energía nuclear son los residuos radioactivos que genera y su almacenamiento [2]. El combustible gastado o irradiado, como resultado de la desintegración de los nucleidos presentes en él, produce calor y radiaciones de las cuales se debe proteger a los seres vivos. Las radiaciones gamma (las más dañinas) duran un periodo aproximado de 30 años necesarios de blindaje de los residuos, y tras este tiempo persisten las radiaciones alfa (sin necesidad de blindaje) que deben ser aisladas y perduran durante miles de años. Debido a esto, se produce un problema complejo de tratamiento de residuos radioactivos, no tanto por como se deben admisnitrar estos residuos sino por el problema del espacio necesario para su almacenamiento a largo plazo . Como solución a los problemas que presentan los distintos tipos de obtención de energías, una de las opciones que más se está investigando y desarrollando actualmente son las energías renovables. Se obtienen de fuentes naturales virtualmente inagotables, unas por el poder energético que contienen y otras porque su capacidad de regeneración es por medios naturales. Las fuentes renovables se clasifican en dos grupos, no contaminantes o limpias y contaminantes. Entre las principales fuentes no contaminantes o limpias destacan: · El viento: energía eólica. · El calor de la Tierra: energía geotérmica. · Los ríos y corrientes de agua dulce: energía hidráulica. · Los mares y océanos: energía mareomotriz. · El Sol: energía solar. · Las olas: energía undimotriz. Proyecto de fin de carrera 2011 15 · La molécula de hidrógeno es la más ligera, la más pequeña y se encuentra entre las más simples. · Alto contenido de energía por unidad de peso. · Capacidad de combustión a altas temperaturas y presiones. · Al combinarse con oxígeno puede producir electricidad a altos niveles de eficiencia. Como desventajas más relevantes se pueden citar las siguientes: · Temperatura de licuefacción extremadamente baja (20K) · Energía por unidad de volumen muy baja · La obtención del hidrógeno líquido requiere un gran aporte energético · Gran tamaño de los contenedores de su almacenaje · Fugas difíciles de detectar En la tabla 2.2 [4] se presentan las principales propiedades físico-químicas del hidrógeno. Tabla 2.2. Propiedades físico-químicas del hidrógeno Símbolo químico H Peso molecular 2,016 Calor específico (Cv) 10,28 kJ/kg Calor específico (Cp) 14,38 kJ/kg Densidad Gas (20ºC, 1atm) 0,08342 kg/m3 Densidad Líquido (p.e. 1 atm) 70,96 kg/m3 Peso específico 0,0696 Temperatura de autoignición 580ºC Temperatura de ebullición - 252,8ºC Temperatura crítica -239,9ºC Presión Crítica 12,98 atm Limites de inflamabilidad en aire 4 – 75% Vol. En los próximos años el hidrógeno se convertirá en “vector” energético, como la energía, pudiéndose obtener de diversas fuentes de energía tales como el gas natural, el carbón, la biomasa…etc. Si el hidrógeno se obtiene de fuentes de energía renovable en vez de fuentes no renovables y combustibles fósiles, presenta la ventaja de constituir un proceso energético cíclico y sostenible (Figura 2.6). Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 16 Figura 2.6. Ciclo del hidrógeno Este ciclo se basa en la separación del oxígeno y del hidrógeno del agua mediante un aporte energético. El hidrógeno se transporta, almacena, distribuye y consume. Tras su consumo éste en transformado de nuevo en vapor de agua por combinación con oxígeno, el cual es reciclado de nuevo a la tierra en forma de lluvia. 2.1.2.2 Producción de hidrógeno Debido a que el hidrógeno no se encuentra aislado en la naturaleza, para su obtención es necesaria la realización de ciertos procesos de transformación sobre otras materias primas. El hidrógeno elemental es generado de forma natural en condiciones anaerobias por medio de bacterias o algas, pero la producción biológica es muy baja. El hidrógeno que se utiliza en procesos técnicos es producido habitualmente a partir del reformado de combustibles fósiles o de la disociación electrolítica del agua. Actualmente, los combustibles fósiles como el gas natural o el crudo pesado son las principales fuentes para la producción de hidrógeno. La electrólisis, la gasificación de biomasa o disociación térmica del agua son opciones para conseguir hidrógeno renovable. Proyecto de fin de carrera 2011 17 · Producción de hidrógeno a partir de gas natural y otros hidrocarburos La producción de hidrógeno a partir del gas natural se lleva a cabo mediante el proceso de reformado. Se produce una reacción de metano y agua a temperaturas elevadas y en presencia de un catalizador para favorecer la reacción, dicha reacción es endotérmica. Cuando se utiliza el crudo pesado, se produce a través de la oxidación parcial catalítica, donde los hidrocarburos se queman con oxígeno para producir un gas que contiene CO, CO2 e hidrógeno. · Producción de hidrógeno a partir de carbón La gasificación del carbón supone una alternativa al gas natural y a los hidrocarburos en la producción de hidrógeno. A pesar de ser menos rentable, presenta la ventaja de que, el carbón, como materia prima, presenta reservas mundiales de magnitudes mayores y además, una distribución más uniforme en el mundo en comparación con el gas y el petróleo que se encuentran muy localizados en ciertas zonas. · Producción de hidrógeno por disociación del agua Se puede producir hidrógeno a partir de la disociación electrolítica del agua. Debido al coste de la electricidad, normalmente elevado, la electrólisis se utiliza sobre todo en producción de hidrógeno comparativamente pequeñas. 2.1.2.2.1 Producción por fuentes no renovables Hoy en día, supone la principal forma de producción de hidrógeno en todo el mundo. Las principales fuentes para la producción de hidrógeno son; en primer lugar el gas natural, seguido el petróleo y en menor medida la gasificación de carbón [5]. · Reformado de gas natural e hidrocarburos El hidrógeno puede producirse por reformado de metano, nafta, residuos de petróleo y carbón, la mayor relación H/C en el metano con respecto a otros combustibles, hacen del gas natural la materia prima idónea para la fabricación de hidrógeno. El proceso más extendido para la producción de hidrógeno es el reformado con vapor de agua, conforme a la reacción: CH4 + H2O à CO + 3 H2 (∆H = - 206 kJ/mol) La reacción esta favorecida a bajas presiones. El gas natural reacciona con el vapor de agua en presencia de un catalizador de níquel (Ni) en un reformador primario a una temperatura aproximada de 1200K y una presión de 20 – 30 bares. [5] Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 18 La estequiometria del proceso requiere 1 mol de agua por cada mol de metano, pero en la práctica, se incorpora un exceso de agua (aproximadamente un 2,5 – 5,0) para reducir la formación de carbón. La conversión de CH4 a la salida del reformador está en torno a un 90 – 92% y la composición de la mezcla se acerca a la que predice el equilibrio termodinámico. A la salida del reformador primario se coloca un segundo reformador autotérmico en la que el 8 – 10% del CH4 no convertido reacciona con oxígeno en la parte superior del tubo. La composición del gas se equilibra con un catalizador de níquel colocado en la zona de combustión. El CO presente en la corriente de salida se convierte en H2 adicional haciendo que reaccione con el exceso de agua que favorece una nueva reacción, para lo que se necesitan nuevas etapas de reformado. La reacción es: CO + H2O à CO2 + H2 (∆H = -41 kJ/mol) En la figura 2.7 se puede apreciar un esquema del proceso completo mientras que la figura 2.8 es un esquema más detallado de los dos reformadores. Figura 2.7. Esquema reformado gas natural Proyecto de fin de carrera 2011 19 Figura 2.8. Representación de reformado primario y secundario El gas proveniente del segundo reformado, se debe tratar para reducir la cantidad de CO2, con el fin de reducir al máximo las emisiones de este a la atmósfera. Uno de los métodos utilizados para este fin consiste en una reacción del gas con una disolución de carbonato potásico en agua. La reacción que tiene lugar es: K2CO3 + CO2 + H2O à 2 KHCO3 El esquema simplificado del proceso completo se corresponde a la figura 2.1.9. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 20 Figura 2.9.Esquema producción hidrógeno mediante reformado · Gasificación de carbón Una alternativa a la combustión del carbón es la gasificación del mismo. El carbón, al entrar en contacto con vapor y oxígeno, se produce una reacción dando lugar a un gas formado principalmente por monóxido de carbono e hidrógeno. Posteriormente, el monóxido de carbono formado, reacciona con el agua en exceso, separando más hidrógeno y teniendo como residuo dióxido de carbono. Para su eliminación, puede ser capturado por el mismo método que el visto en el reformado, mediante carbonato potásico. C + H2O à CO + H2 CO + H20 à CO2 + H2 Para la gasificación del carbón se conocen diversas tecnologías en función del reactor utilizado: · Lecho móvil (Proceso Lurgi 1930) · Lecho de flujo de arrastre (Proceso Texaco 1940 y Koper Totzek 1950) · Lecho fluidizado (Proceso Winkler 1920) En los procesos de gasificación de lecho de flujo de arrastre existen dos variantes, procesando combustibles sólidos o líquidos. Cuando son combustibles sólidos, estos deben ser pulverizados finamente antes de entrar al gasificador, mientras que si el combustible es líquido, tiene que ser atomizado. Los procesos de lecho móvil y fluidizado solamente pueden procesar combustibles sólidos, incluyendo la biomasa. En el proceso mediante lecho de flujo de arrastre, la mezcla de carbón y coque de petróleo, se hacen reaccionar con oxígeno a altas temperaturas, obteniendo un gas de síntesis compuesto básicamente por CO e H2. Proyecto de fin de carrera 2011 21 2.1.2.2.2 Obtención de hidrógeno a partir de fuentes renovables El objetivo final de la economía del hidrógeno es cerrar el ciclo pudiéndolo generar mediante fuentes de energía renovables. Las principales fuentes de energía renovables para la obtención del hidrógeno son: · Energía eólica e hidráulica: Ambas se basan en la transformación de la energía cinética de un fluido (aire o agua) en energía eléctrica mediante turbinas. Este tipo de generadores con una técnica adecuada de acumulación, como el hidrógeno, pueden convertirse en un sistema autónomo explotable en cualquier época del año, ya que, sobre todo el viento, constituye un recurso aleatorio. · Energía fotovoltaica: Los paneles solares fotovoltaicos transforman la energía luminosa de la radiación solar (fotones) en energía eléctrica continua. Dado que la intensidad lumínica del sol no es constante, es obligatorio un sistema de almacenamiento energético. En este caso, acoplando electrolizadores a los paneles el hidrógeno actúa como “vector” energético. · Energía de la biomasa: Derivados de la materia orgánica pueden constituir una fuente para la producción de hidrógeno a través de técnicas como pirólisis o la gasificación. · Fuentes de energía biológicas: Microorganismos presentes en el agua, al absorber la luz, la descomponen liberando hidrógeno en el proceso. · Excedentes de energía eléctrica: Las líneas eléctricas en horas de baja demanda de consumo, tienen excedentes de energía eléctrica que no es utilizada. Mediante la utilización de esta energía en producción de hidrógeno, éste podría utilizarse para la generación de electricidad en momento de alta demanda. En la siguiente figura 2.10 se observa un ejemplo de un esquema de producción de hidrógeno a partir energías renovables [4]. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 22 Figura 2. 10. Esquema producción hidrógeno mediante renovables · Electrólisis La electrólisis consiste en la ruptura de una molécula de agua por acción de una corriente eléctrica. H20 à H2 + ½ O2 En un electrolizador [6], la corriente eléctrica pasa a través de un electrolito (p.ej. solución de hidróxido de potasio, ácido sulfúrico, electrolitos de polímeros, etc.). Como la electricidad se conduce por acción de los iones en la electrólisis, éstos deben generarse en los electrodos que forman la interfaz entre el circuito eléctrico y el electrolito. En el electrodo negativo, el agua se descompone para formar el hidrógeno, mientras que en el electrodo positivo se forma el oxígeno. El esquema de la electrólisis se representa en la figura 2.11. Figura 2.11. Esquema de la electrólisis Proyecto de fin de carrera 2011 23 Para separar el agua es necesario un aporte energético. El voltaje necesario para la disociación del agua (1,48 V) viene determinado por su entalpia de formación (-285,83 kJ/mol). Normalmente los electrolizadores funcionan a una tensión por elemento que oscila entre 1,8 y 2 V, con una eficiencia de voltaje resultante del 75 al 80%. Los equipos auxiliares como bombas, controles y dispositivos de seguridad sufren pérdidas adicionales. En los casos de electrolizadores de gran tamaño, las pérdidas causadas por equipos auxiliares tienen un impacto menos grave sobre la eficiencia energética total. Por lo general, la eficiencia total de los electrolizadores pequeños con un consumo eléctrico de unos cuantos kW se sitúa en el intervalo de 50% – 65% mientras que los grandes de MW presentan eficiencias totales en el intervalo de 60% – 75% . A continuación la figura 2.12 resume las diferentes formas de producción de hidrógeno en función de la fuente de energía y de su posterior uso [4]. Figura 2.12. Sistemas de producción de hidrógeno en función de la fuente de energía 2.1.2.2.3. Desventajas de obtención de hidrógeno mediante fuentes de energía renovables El principal problema de las fuentes de energías renovables para producción de hidrógeno es el bajo rendimiento global que presenta y sobre todo su mayor coste económico con la producción de éste a partir de combustibles fósiles. En la tabla 2.3 se observa una comparación del precio del GJ en función de la tecnología [4]. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 24 Tabla 2.3. Comparación de costes de producción de hidrógeno en función de la tecnología Electricidad o hidrógeno a partir de carbón / gas / petróleo 3,5 – 5 $/GJ Electricidad a partir de energía nuclear 10 – 12 $/GJ Electricidad a partir de carbón /gas con secuestro de CO 2 15 – 18 $/GJ Hidrógeno a partir de gas natural con secuestro de CO 2 8 – 10 $/GJ Hidrógeno a partir de carbón con secuestro de CO 2 10 – 13 $/GJ Hidrógeno a partir de biomasa 12 – 18 $/GJ Hidrógeno a partir de parques eólicos “onshore” 15 – 25 $/GJ Hidrógeno a partir de parques eólicos “offshore” 20 – 30 $/GJ Hidrógeno a partir de energía solar fotovoltaica 25 – 30 $/GJ Hidrógeno a partir de cogeneración (HTGR) 10 – 25 $/GJ Hidrógeno a partir de energía nuclear 15 – 25 $/GJ Tal y como se observa, con las tecnologías actuales, el coste para la producción de hidrógeno a partir de combustibles fósiles es menor que a partir de energías renovables, de manera que es necesario un desarrollo tecnológico para obtener una necesaria reducción de costes. A continuación, en la tabla 2.4 [4] se muestra los costes proyectados de suministro de hidrógeno para el año 2020. Aunque estos costes sigan siendo aún superiores a los de la gasolina, gasóleo y el gas natural, se han reducido en gran medida, y hay que tener en cuenta los problemas comentados anteriormente en el apartado “2.1.1.1. Problema energético” sobre las fuentes de energía de los combustibles fósiles. Tabla 2.4. Proyección de costes de producción de hidrógeno para el año 2020 Gasolina / Gasóleo 6 – 8 $/GJ Gas nat ural 3 – 5 $/GJ Electricidad a partir de carbón con secuestro de CO 2 8 – 11 $/GJ Hidrógeno a partir de gas natural con secuestro de CO2 7 – 11 $/GJ Hidrógeno a partir de energía solar termoeléctrica 27 – 35 $/GJ Hidrógeno a partir de biomasa (gasificac ión) 10 – 18 $/GJ Hidrógeno a partir de parques eólicos “onshore” 17 – 23 $/GJ Hidrógeno a partir de parques eólicos “offshore” 22 – 30 $/GJ Hidrógeno a partir de energía solar fotovoltaica 47 – 75 $/GJ Hidrógeno a partir de cogeneración (HTGR) 10 – 25 $/GJ Hidrógeno a partir de energía nuclear 15 – 20 $/GJ Proyecto de fin de carrera 2011 31 2.2 El aire 2.2.1 El aire como materia prima El aire es una materia prima prácticamente inagotable. Está constituido por una mezcla de oxígeno y nitrógeno como elementos principales, y el resto gases nobles, entre los que predomina el argón. Normalmente en el aire se encuentran otras sustancias como vapor de agua, dióxido de carbono y, en las zonas industriales, se puede encontrar hidrocarburos, alquitranes, cenizas polvo, dióxido de azufre, etc. En la tabla 2.6 [7] se expresa la composición del aire (base seca). Desde el punto de vista del aprovechamiento químico-industrial del aire, caben dos posibilidades de beneficio. La primera consiste en la separación física o química de sus componentes N2, O2 y gases nobles y por otro lado la combinación de sus componentes para síntesis de NO y de este sintetizar ácido nítrico y/o nitratos. Otra forma de aprovechamiento químico del aire es su ozonización por descargas eléctricas para emplearlo como bactericida y como atmósfera para la conservación de frutas. Tabla 2.6 Composición del aire Composición del aire Componentes Fórmula química Volumen (aire seco) Nitrógeno N2 78,08 % Oxígeno O2 20,95 % Argón Ar 0,93 % Dióxido de carbono CO2 350 ppmv Neón Ne 18,2 ppmv Helio He 5,24 ppmv Metano CH4 2 ppmv Criptón Kr 1,1 ppmv Hidrógeno H2 0,5 ppmv Oxido nitroso N2O 0,3 ppmv Xenón Xe 0,08 ppmv Monóxido de carbono CO 0,05 – 0,2 ppmv ozono O3 0,02 – 0,03 ppmv Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 32 2.2.2 Separación de los gases del aire La importancia de la industria de la separación del aire puede juzgarse por la importancia de los productos que se obtienen de ella. El nitrógeno se utiliza principalmente para la síntesis de NH3 pero también tiene otros usos de bastante interés: · Metalurgia, como aleación y como agente limpiador. · Gas inerte en tuberías, silos y recipientes. · Almacenamiento de alimentos y procesado. · Para procesos en la industria electrónica y de semiconductores. · Aplicaciones de N2 líquido a distintos procesos: molienda criogénica, medicina y biología. El oxígeno de alta pureza (más del 99,5%), se aplica para alimentar los sopletes de soldadura y corte de metales, que por volumen de consumo, es la aplicación más importante. Más actualmente, las aplicaciones del oxígeno se han extendido al campo de la combustión y de las reacciones de oxigenación, con la ventaja respecto al aire, de que la presión parcial del O2 es mayor y que los productos de la reacción o de la combustión no van diluidos por el N2 del aire. Como aplicación del oxígeno se pueden citar: · Oxidaciones, como la del acetaldehído (para ácido acético o anhídrido), donde la casi ausencia de N2 reduce en gran medida las pérdidas por arrastre. · Combustión incompleta de metano, etano y propano para la síntesis de acetileno, debido a la facilidad con la que se alcanza la temperatura necesaria. · Obtención de C2Ca por vía térmica. Se necesitan unos 2500ºC, que el aire no puede alcanzar. · El craqueo húmedo de CH4 proporciona productos gaseosos más concentrados cuando se utiliza oxígenos de media concentración. · Oxidación catalítica de NH3 (a NO, NO2, NO3H). · Obtención de SO2 puro por combustión del azufre. · Uso del O2 como medicamento: REAL DECRETO 1800/2003, de 26 de Diciembre, por el que se regulan los gases medicinales. Los campos de aplicación más usuales son: - Terapia respiratoria - Reanimación - Unidades de cuidados intensivos - Anestesia - Creación de atmósferas artificiales - Tratamiento de quemaduras - Terapia hiperbárica - Tratamiento de hipoxias Proyecto de fin de carrera 2011 33 El uso y la importancia de los gases nobles (argón principalmente) se tratara en la última parte de los antecedentes. 2.2.2.1 Destilación del aire La separación del aire se puede llevar a cabo mediante reacciones químicas, por procesos de adsorción del gas en un líquido o mediante la destilación, pero, en la práctica, la forma más económica y que mayor rendimiento proporciona es la destilación criogénica del aire. La destilación del aire consta de dos etapas, una primera de producción de frío para la licuefacción del mismo, y una segunda de separación de gases mediante rectificación. Previamente a la licuefacción es necesario un tratamiento del aire haciéndose pasar por un filtro eliminando las partículas de mayor tamaño. 2.2.2.1.1 Licuefacción del aire Para realizar la destilación del aire, el primer paso necesario es la licuefacción del mismo (obtención del aire líquido), lo que implica un cierto grado de enfriamiento. Figura 2.13. Diagrama T-S ciclo Joule-Thomson Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 34 Para la licuefacción del aire existen dos alternativas, aunque la primera etapa es la misma para las dos. Ésta primera etapa consiste en una compresión isotérmica (T=cte). Como se aprecia en la figura 2.13, de esta manera se alcanza el punto B a misma temperatura que el punto A. Para conseguir enfriar el gas comprimido, se debe realizar una expansión isocora (P = cte) de manera que se reduzca su temperatura alcanzando la zona de mezcla bifásica del diagrama P-T. Dicha expansión del gas puede llevarse a cabo de dos maneras, que son las dos alternativas de licuefacción, correspondientes a los dos ciclos, Linde y Claude: · Expansión isentálpica. Se produce una expansión manteniendo constantes los valores entálpicos. Se produce al expandir el gas a través de una estrangulación, de una llave poco abierta, por ejemplo, sin introducir trabajo exterior. El enfriamiento se produce a costa de la energía interna de las moléculas gaseosas, de acuerdo con el Primer Principio de la Termodinámica (∆U = Q – W). En la figura 2.13 el punto B se desplaza a lo largo de BC hasta alcanzar el punto C. El enfriamiento de la masa de aire vendría dado por la diferencia de ordenadas de los puntos A y C. Debido a rozamientos inevitables, en la práctica el punto final se situara más alto que el punto C. Este efecto de refrigeración recibe en Termodinámica el nombre de Joule-Thomson. Industrialmente fue utilizado por primera vez por Linde en 1985. La figura 2.13 representa un esquema de este ciclo y su correspondiente diagrama T–S. · Expansión isentrópica. Se produce una expansión manteniendo constantes los valores entrópicos. Se produce al expandir el aire comprimido, B, en el interior de un sistema émbolo-cilindro, con producción de trabajo externo. El enfriamiento según la figura 2.13 sigue la línea BD. Se observa que el grado de enfriamiento, (∆T) S = T1 – T3, es mucho mayor que (∆T) H, y además se reduce el gasto energético de compresión previa de A hasta B al poder recuperar en parte el trabajo de expansión. En la práctica, el frío necesario no se consigue en un solo paso, es necesario repetir el proceso de compresión-expansión y aprovechar el frío de los productos resultantes, aire no liquado, en equilibrio de vaporización con la fracción licuada, o gases producidos por la destilación, para enfriar previamente el aire comprimido antes de su expansión. De esta manera se obtienen los llamados “ciclos” de Linde (isentálpico) y de Claude (isentrópico) representados en la figura 2.14 [7]. Proyecto de fin de carrera 2011 35 Figura 2.14. Ciclos isentrópico e isentálpico. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 36 2.2.2.1.2 Destilación No es difícil separar el oxígeno y el nitrógeno por destilación (rectificación); el primero hierve unos doce grados por encima del segundo, a presión atmosférica (90 K frente a 78 K). A continuación se describe la forma más sencilla de destilación del aire, figura 2.15. El aire de entrada, después de ser enfriado por los gases de salida en el intercambiador de calor, se vuelve a enfriar con el líquido del calderín del fondo. Posteriormente, es comprimido en la válvula. Este aire comprimido hace hervir el líquido del fondo como alimentación de la columna. La zona inferior (de agotamiento) puede funcionar con normalidad y de esta manera, en el calderín se recogerá un producto tan rico en los componentes menos volátiles como lo permita el número de platos situados en la zona de agotamiento. Sin embargo, la zona superior de la columna no puede trabajar debido a la falta de reflujo. Para conseguir su funcionamiento caben dos posibilidades: o suprimirla, lo que significa que no se desea más que la obtención de oxígeno y se acepta perder el gas de la parte superior, nitrógeno, o crear un reflujo en la parte superior para rectificar la corriente de nitrógeno. La primera solución conduce a la columna Linde sencilla, y la segunda conduce a la técnica por excelencia y más extendida, la doble columna Linde. Figura 2.15. Esquema representativo de destilación de aire En la doble columna Linde, representada en la figura 2.16, la columna inferior trabaja a 5 atm y la superior a 1 atm. Es, precisamente, esa diferencia de presiones la que permite disponer del reflujo, por el descenso que experimentan los puntos de ebullición al disminuir la presión. La doble columna trabaja de la siguiente manera: El aire enfriado (por amoniaco a ebullición y por los gases obtenidos, nitrógeno y oxígeno) alcanza temperaturas de unos 150 K; llega así a la parte baja de la columna inferior, que trabaja a unas 5 atm, donde se enfría aún más al pasar por el serpentín del calderín, en el que hay un líquido con un 40% de oxígeno a ebullición (105 K); el calor latente para esta ebullición lo suministra el aire Proyecto de fin de carrera 2011 37 a unos 150 K. Después de esta última refrigeración, se expansiona isentálpicamente hasta 5 atm mediante la válvula V1, con lo que por efecto J.-T. Se licua en parte y la mezcla líquido-vapor pasa a la columna inferior, donde se rectifica a 5 atm. El número de platos de la sección inferior es el suficiente para que llegue al calderín un líquido de la composición dicha. Este líquido a 5 atm, se expansiona hasta 1 atm, la válvula V2 y se vierte la mezcla líquido-vapor como alimentación a la columna superior. La sección superior de la columna inferior rectifica los vapores por ella ascendentes y, si tiene número de platos suficiente, se consigue que llegue a su cúspide un vapor que puede ser nitrógeno prácticamente puro. Este vapor saturado (a 5 atm) se condensa (94 K) gracias al calor que le roba el oxígeno hirviente (1 atm) en el calderín de la columna superior (90 K). El nitrógeno condensado refluye, en parte, en la propia columna inferior y el resto se envía, a través de la válvula V3 (expansión) hacia la cúspide de la columna superior, de donde escapa a la temperatura de saturación (78 K) y 1 atm la fracción vapor, como producto, y fluye hacia abajo la parte líquida, que será el reflujo de esta columna (nitrógeno puro). La alimentación de la columna superior se rectifica en ésta, enriqueciéndose en nitrógeno hacia arriba y en oxígeno hacia abajo. El oxígeno líquido prácticamente puro que se recoge en el calderín hierve a expensas de sustraer el calor latente necesario al vapor de nitrógeno de la columna inferior. Figura 2.16. Doble columna Linde Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 38 2.2.2.1.3 El argón contenido en el aire La presencia en el aire de gases nobles y otros productos distintos del agua y dióxido de carbono, como los hidrocarburos, obliga a veces a ciertas variantes de operación en las instalaciones. El 1% de argón que tiene el aire puede salir de la columna de rectificación junto con el oxígeno o junto con el nitrógeno, pero a costa de la pureza del que lo lleva. Si es con el nitrógeno, éste no podrá ser más del 98,7% de riqueza; si es con el oxígeno, no será más del 95%. Al proyectar las columnas hay que tenerlo en cuenta; el proyectista ha de basarse entonces en el sistema N2-O2-Ar y no en el binario N2-O2. Cuando se quiere tener argón como subproducto, la columna superior (Linde) se sangra a la altura del plato donde es máxima su concentración (un 10%) y este vapor se rectifica separadamente en una columna auxiliar, cuyas colas vuelven a la columna principal. El argón es el producto de cabeza. En la figura 2.17 se aprecia un esquema del método ruso. Figura 2.17. Método ruso para obtener argón como subproducto El método americano es muy parecido; utiliza el nitrógeno producto de la doble columna para enfriar al líquido que actúa de condensador de reflujo en la columna auxiliar. El argón obtenido es del 80%, el 20% restante es oxígeno que le acompaña. Para su separación se emplea el hidrógeno, este reacciona con el oxígeno dando vapor de agua que posteriormente se separa con facilidad, generalmente con una unidad de desecado. Proyecto de fin de carrera 2011 39 2.2.3 Funcionamiento de una planta de destilación de aire A continuación se va a explicar el funcionamiento y organización de una planta de destilación de aire estándar, en la cual se produce oxígeno, nitrógeno y argón por destilación fraccionada del aire atmosférico. En esta planta solo se va a almacenar oxígeno y nitrógeno en estado líquido, mientras que el argón, se devuelve a la atmósfera. A la planta de destilación, se conectan directamente depósitos criogénicos de producción mediante tuberías aisladas al vacío para no tener pérdidas de producto por evaporación debido al gradiente de Tª (interna de -183º y externa ambiente), Dep-O y Dep-N, donde se recogen el oxígeno y el nitrógeno líquidos producidos respectivamente. Tras ser almacenados en los depósitos de producción, mediante bombas criogénicas centrífugas se trasvasan a depósitos de almacenamiento O-1, O-2, O-3 y N-1 y a un depósito criogénico de llenado O-4. Desde los depósitos de almacenamiento se llenan cisternas criogénicas para la distribución del producto, mientras que desde el depósito de llenado se alimenta una estación para el llenado de botellas a 200/300 bares. El depósito N-1 alimenta un colector de gas auxiliar a través de un evaporador E1 durante las operaciones de arranque y parada de la planta de producción. Además, existe un segundo evaporador E2 que permite gasificar y devolver al ambiente el producto fuera de especificaciones de la planta. En la figura 2.18 se observa un esquema general de una planta de destilación de aire. Figura 2.18. Esquema planta destilación de aire simplif Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 40 2.2.3.1 Funcionamiento de la planta de producción 1º - Compresor de aire. Un compresor (figura 2.19) aspira el aire ambiente a través de un filtro y tras una compresión en 3 etapas con refrigeración en cada etapa (agua a 26ºC), se alcanzan los 5,6 bares y se introduce al ATM. 2º - ATM (Módulo de Tratamiento de Aire) Chiller (grupo de frío) Una vez en el ATM, se produce el enfriamiento del aire mediante un refrigerante en circuito cerrado hasta una temperatura de 4ºC (figura 2.20). Cámaras de adsorción Se produce la eliminación del CO2 y H2O residual que no se ha eliminado en el separador aire-agua. El material adsorbente es sílice-alúmina, material con una alta porosidad (figura 2.21). Posteriormente, se hace pasar por un filtro de partículas y se introduce a la Caja Fría. Figura 2.19. Compresor Figura 2.20. Chiller Figura 2.21. Cámaras de adsorción Proyecto de fin de carrera 2011 47 Figura 3.1 Diagrama de Flujo Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 48 3.2 Descripción de los equipos 3.2.1 Producción de hidrógeno Dentro de este grupo se van a considerar el proceso de tratamiento de agua, la producción de hidrógeno y el proceso de acondicionamiento del mismo. La tecnología utilizada para el proceso de purificación de argón depende de la empresa que distribuya el electrolizador y del tipo de electrolizador. Está tecnología tiene carácter confidencial por parte de la empresa distribuidora. En el proceso de tratamiento de agua [8], la tecnología utilizada también depende de la empresa que proporcione el sistema, sin embargo, en este caso, se conocen el tipo que suelen usarse. Para cada uso del agua desionizada se utiliza una conductividad específica. Sin embargo siempre seguirá habiendo una cierta conductividad, debido al equilibrio ácido/básico del agua. El agua desmineralizada de mejor calidad tiene una resistencia de aproximadamente 18,2 MΩ/cm o una conductividad de 0,055µS/cm. Los procesos más utilizados son los procesos de membrana que incluyen la electrodiálisis, y la osmosis inversa. También se utilizan las resinas de intercambio iónico. Ambos métodos obtienen como resultado dos caudales, un caudal de agua limpia con baja concentración de sales y un caudal con alta concentración de sales. Ambos métodos requieren energía para su operación. El consumo de energía en los procesos de membrana depende de la salinidad de agua de alimentación. 3.2.1.1 Electrolizador Como se ha explicado en el apartado “Antecedentes; El hidrógeno”, las tecnologías para la producción de hidrógeno son varias y muy diversas, en función de la cantidad, calidad y uso posterior del mismo. Para producir hidrógeno de manera centralizada y en cantidades pequeñas, se suele tomar la opción del electrolizador, que además, presenta la posibilidad de, combinándolo con sistemas de producción de energía renovable, como eólica o fotovoltaica, de producir hidrógeno de una manera ecológicamente respetable. En la Figura 3.2 se puede ver el aspecto exterior de un electrolizador y en la figura 3.3 se puede observar el aspecto interno (en este caso con sistema de purificación incluido). Proyecto de fin de carrera 2011 49 Figura 3.2. Electrolizador (aspecto externo) Figura 3.3 Electrolizador (aspecto interno) El desempeño y eficiencia de un electrolizador depende de muchos factores, entre ellos de la estabilidad de los electrodos, la buena conductividad iónica y estabilidad de los diafragmas, de la geometría de la celda, y de parámetros tales como el diseño de los ductos de salida de los gases (para evitar la acumulación de los mismos dentro de las celdas). Mención aparte merece la seguridad que se debe guardar dentro de un electrolizador y el grado de pureza que se quiere obtener de los gases producidos (H2 y O2). Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 50 3.2.2 Depósito pulmón El depósito pulmón, Figura 3.4 es un equipo que podría considerarse secundario debido a que no es obligatoria su utilización en el proceso. Consiste en un cilindro (normalmente) de acero al carbono. Se suelen situar en posición vertical cuando las instalaciones lo permiten ya que de esta manera supone un ahorro de espacio. Su función dentro del proceso tiene dos objetivos; uno es el de conseguir que el electrolizador pueda trabajar en continuo, en caso picos de demanda puntuales de producto poder satisfacerlos, no tener necesidad de parada para las revisiones de mantenimiento del electrolizador, y su segunda función consiste en, debido al elevado precio de los electrolizadores de alta producción (ver apartado dimensionamiento de equipos), resulta más económico el uso de un depósito pulmón que la adquisición de electrolizadores de gran tamaño. Figura 3.4 Ejemplo de depósito 3.2.3 Compresor Tal y como se ha explicado en el apartado Antecedentes, debido a la baja densidad del hidrógeno como consecuencia de su peso molecular, para almacenar cantidades significativas de hidrógeno es necesario usar presiones elevadas. Al aumentar la presión de almacenaje de las botellas, se aumenta considerablemente la cantidad de hidrógeno en cada una de ellas. Un compresor es una máquina capaz de elevar la presión del gas que maneja. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo). Proyecto de fin de carrera 2011 51 El otro trabaja mediante la aspiración del por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina).En la Figura 3.5 se muestra un esquema [9]. Figura 3.5 Esquema de tipo de compresores 3.2.3.1 Compresores de émbolo oscilante Es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1.100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa. En la figura 3.6 se muestra un esquema de funcionamiento. Figura 3.6 Imagen de compresor de embolo oscilante Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 52 Para obtener el gas a presiones elevadas, es necesario disponer de varias etapas de compresión en serie. El gas aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. Durante el trabajo de compresión la temperatura del gas que se comprime aumenta, por lo que es necesario un sistema de refrigeración tras cada etapa. Este sistema puede ser por aire o por agua. Compresor de membrana Este tipo forma parte del grupo de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo, de modo que el gas no entra en contacto con las piezas móviles, evitando así la contaminación de dicho gas y consiguiendo que esté exento de aceite (ver figura 3.7). Este tipo de compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias farmacéuticas y químicas. Figura 3.7 Imagen de compresor de membrana 3.2.3.2 Compresores de émbolo rotativo Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotativo. El gas es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético. Compresor rotativo multicelular Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y salida (ver figura 3.8). Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas. El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y Proyecto de fin de carrera 2011 53 forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varia constantemente. Figura 3.8 Imagen de compresor rotativo multicelular Compresor de tornillo helicoidal de dos ejes Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el gas aspirado axialmente (figura 3.9). En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos. Figura 3.9 Imagen de compresor de tornillo helicoidal Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 54 3.2.3.3 Turbocompresores Son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial (figura 3.10) y radial (figura 3.11). El gas e pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de compresión. Dentro de los turbocompresores se puede distinguir compresor axial, donde la rotación de los alabes acelera el gas en sentido axial de flujo, y compresor radial, donde existe una aceleración progresiva de cámara a cámara en sentido radial hacia afuera y el gas en circulación regresa de nuevo al eje. Desde ahí, se vuelve a acelerar hacia afuera. Figura 3.10 Imagen de compresor axial Figura 3.11 Imagen de compresor radial Conclusión: Debido a las ofertas recibidas por partes de los comerciales al solicitar un compresor de hidrógeno y las características favorables que el compresor de membrana presenta para la compresión de gases, será el tipo de compresor que se utilice en el proceso. A este tipo de compresor también se le conoce como compresor de diafragma. Proyecto de fin de carrera 2011 55 3.2.4 Válvula de regulación En la regulación de los distintos procesos de las plantas industriales, las válvulas tienen un papel fundamental. Controlan el caudal y la presión de las distintas corrientes implicadas en los procesos. Una válvula consiste básicamente en un cuerpo principal dentro del cual van alojados el obturador y el asiento. El obturador consiste en un mecanismo móvil que varía su posición con respecto al asiento. El movimiento del obturador está comandado por un vástago al que es solidario, siendo este el elemento donde físicamente se actúa para controlar la posición del obturador. Su movimiento puede ser lineal o rotativo dependiendo del diseño de la válvula. El cuerpo de la válvula debe ser de un material resistente, capaz de soportar la presión máxima posible en la línea a la vez que garantiza la hermeticidad del dispositivo. Para la conexión de la válvula a la línea, el cuerpo de ésta debe estar dotado de elementos tales como bridas o roscas. Según la función que desempeña una válvula se pueden clasificar en: · Válvulas de control (es el tipo que se necesita) · Válvulas de seguridad · Válvulas de retención Dentro del tipo de válvulas de control ó válvulas de regulación se encuentran las válvulas reductoras de presión. 3.2.4.1 Válvula reductora de presión Son un tipo de válvulas de regulación. Son válvulas autopilotadas y autónomas, que no requieren de una señal externa que las pilote. Actúan de forma que se puede reducir la presión de la corriente de fluido hasta un valor establecido por el usuario. Su funcionamiento es automático, sólo se requiere establecer el punto de consigna como valor de la presión a conseguir, mediante ajuste de un resorte. Su actuación física consiste en provocar la expansión de la corriente gaseosa de paso hasta alcanzar la presión de consigna. En la Figura 3.12 se muestra un ejemplo de una válvula reductora de presión y sus partes indicadas. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 56 Figura 3.12. Imagen de válvula reductora de presión Conclusión: Se ha decidido utilizar una válvula reductora de presión que adecue la presión del hidrógeno que le proporciona el electrolizador hasta la presión necesaria para introducir dicho hidrógeno en el proceso de purificación del aire. 3.2.5 Módulo de purificación de argón (APM, Argon Purification Module) Uno de los dos fines de la producción del hidrógeno es su uso en el APM. La finalidad de este módulo es eliminar el oxígeno de la corriente de argón crudo que resulta de la destilación del aire. Al introducir hidrógeno, se produce una reacción con el oxígeno que produce vapor de agua, que posteriormente es eliminado por condensación, e hidrógeno que no ha reaccionado (este se introduce en exceso para asegurar la eliminación del oxígeno). La corriente de argón proveniente de la planta de destilación de aire tiene principalmente 2 impurezas: aproximadamente 1,5% en oxígeno y menos de 1% en nitrógeno. Proyecto de fin de carrera 2011 63 · Caso 1 En la tabla 4.5 se muestran los equipos necesarios incluidos en cada una de las 3 ofertas que son necesarios para obtener las condiciones requeridas: Tabla 4.5. Equipos caso 1 Empresas y Nº asignado Hydrogenics (Nº1) Idroenergy (Nº2) Piel ( Nº3) Electrolizador Sí Sí Sí Pureza H2 suficiente Sí No No Sistema de purificación - Sí Si Sistema de tratamiento de agua Sí Sí No Precio total para misma producción 209.000 € 139.500 € 64.400 € Se puede apreciar que la empresa nº 3 tiene un precio menor que las otras dos debido a que no incluye los equipos necesarios para producir la calidad de producto necesaria, en este caso un sistema de tratamiento de agua. Por este motivo la oferta de la empresa nº 3 no es comparable a las otras y dado que no tiene todo lo que se necesita queda descartada para su elección. Entre las dos opciones restantes, la nº 1 requiere una mayor inversión que la nº 2, esto es debido, tal y como se aprecia en las ofertas (Anexo I), ofrece algunas opciones extra, pero para la función que se requiere en este caso, la nº 2 cubre las necesidades requeridas; ofrece un electrolizador con la producción que se ha estipulado, incluye un sistema de tratamiento de hidrógeno y un sistema de tratamiento de agua previo al electrolizador para que este pueda trabajar correctamente. Por todo lo anteriormente citado, para el caso 1, se ha decidido trabajar con la oferta de la empresa nº 2, Idroenergy. Como se ha mencionado en el apartado “2.2.2 Depósito pulmón “, se ha optado por el uso de un depósito pulmón para trabajar en continuo y reducir la capacidad de producción de hidrógeno del electrolizador. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 64 Uno de los factores que influyen considerablemente en el precio del electrolizador es su capacidad de producción, Nm3/h, de manera que al trabajar con un depósito pulmón capaz de almacenar la producción necesaria, se reduce el coste del equipo de producción de hidrógeno y como se ve a continuación en la tabla 4.6 una reducción en la inversión inicial para una misma cantidad de producción: Tabla 4.6. Electrolizadores de la empresa Idroenergy Opción electrolizador Producción Coste Depósito Inversión inicial A 19.0 10 Nm3/h 139.550 € Sí 150.750 € B 33.0 18 Nm3/h 199.800 € No 199.800 € En la oferta del electrolizador de la empresa Idroenergy de la cual se han tomado los datos (Anexo I), el caudal de producción de la opción B es insuficiente sin el uso de un depósito pulmón para la demanda requerida, de manera que, sería necesario un equipo de producción mayor que supondría todavía, una mayor inversión inicial para una misma producción. Debido a esto, se ha decidido elegir un electrolizador con una capacidad de producción menor, de menor precio, compensando la producción con el depósito pulmón y en concreto la opción A de la oferta realizada por la empresa Idroenergy. En la figura 4.1 se muestra una imagen exterior del electrolizador. Figura 4.1 Imagen del electrolizador Idroenergy Proyecto de fin de carrera 2011 65 · Caso 2 Para este caso, solo una de las tres ofertas (nº 1) incluye la opción de un sistema de producción de hidrógeno en el exterior. En este caso, el coste de los equipos es más elevado debido a que las condiciones que deben soportar son más adversas por lo que tienen medidas de seguridad adicionales. La oferta que se ha utilizado para este caso es la oferta de la empresa nº 1, Hydrogenics. Las instalaciones de este tipo en exterior suelen ser ir en contenedores, tal y como se aprecia en la imagen 4.2. Figura 4.1 Imagen de contenedor de producción de hidrógeno A continuación, en la tabla 4.7, se muestra la ficha técnica del hidrógeno (Fuente: Empresa gasista española): Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 66 Tabla 4.7. Ficha técnica hidrógeno 1. IDENTIFICACIÓN DE LA SUSTANCIA Nombre Hidrógeno Fórmula Química H 2 Clasificación Sustancia. Nº CAS 01333-74-0 Nº CEE 25-605-7 Nº ONU 1049 Gas de Soldadura (ISO 14075) No aplicable Símbolos de riesgo Peligro (inflamable); Atención (gas a presión) Identificación (EN-1089-3) Botella con ojiva de color roja (RAL 3000) Etiqueta (CE Nº 1272/2008) Nº EP-107 Ficha Datos de Seguridad (FDS) Nº FDS-107 2. CARACTERÍSTICAS Peso molécula 2,0 g/mol Punto triple Temperatura -259,2ºC Presión 72 mbar Calor latente 58,2 KJ/Kg Punto de ebullición (a 1.013 mbar) Temperatura -252,8ºC Calor latente 454,3 KJ/kg Punto crítico Temperatura -240ºC Presión 13,0 bar Densidad 0,0301 Kg/litro Densidad del gas a 1 bar y 15 ºC 0,08409 Kg/m3 Densidad del gas a 1 bar y 0 ºC 0,0899 kg/m3 Densidad relativa del gas (aire=1) 0,07 Presión de vapor a 20ºC No aplicable Solubilidad en agua 1,6 mg/l Apariencia y color Gas incoloro Olor Sin olor Temperatura autoinflamacion (en aire) 560 ºC Rango de inflamabilidad (% vol. en aire) 4% - 75,6% Otros datos Gas inflamable 3. ESPECIFICACIONES DE CALIDAD Calidad Hidrógeno Industrial Hidrógeno industrial seco (4.5) Pureza, % vol. H2 99,9 99,995 Impurezas en garantía, ppm/v H2O 40 10 O2 50 10 N2 500 30 Proyecto de fin de carrera 2011 67 4.5 Compresor Para la elección del compresor, es necesario conocer las condiciones de entrada del gas, que son requeridas por el fabricante del compresor para poder realizar su dimensionamiento, y las condiciones a las que se necesita el gas a la salida, en este caso, se conoce que se requiere comprimir el hidrógeno a 300 bares. La presión de entrada al compresor es la presión a la cual el hidrógeno es almacenado en el depósito pulmón, presión que viene dada por el electrolizador escogido. En este caso 4 bares, tal y como se representa en la figura 4.2: Figura 4.2 Se han establecido contactos con diversas empresas dedicadas a la distribución de compresores, como Bauer, Tecnosa y Ariema con el objetivo de recibir ofertas de un compresor que sea capaz de satisfacer las condiciones. La única oferta que cubre las necesidades del proyecto ha sido la oferta de Bauer. Además, se ha confiado en esta empresa debido a que se conoce que ha proporcionado compresores para proyectos similares de producción de hidrógeno como es el ejemplo del parque eólico de Sotavento (Galicia) por parte de la empresa Carburos Metálicos. El compresor de la empresa Bauer puede utilizarse tanto para interior como exterior. La oferta íntegra se encuentra en los anejos (Anexo I), y en la tabla 4.8 se muestran las principales propiedades del compresor, así como el precio ofertado por parte de la empresa Bauer. En la figura 4.2 se muestra una fotografía real del compresor. Compresor H 2 a 300 bares H 2 a 4 bares Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 68 Figura 4.2 Fotografía del compresor Tabla 4.8. Datos compresor DATOS COMPRESOR BAUER Modelo HTA 120 – 5,5 – 5 Medio Gas hidrógeno Presión de aspiración Mínima 300 mbar Máxima 5 bares Presión nominal 330 bares Presión de trabajo 300 bares ajustables Caudal Mínimo 7,5 Nm3/h Máximo 30,1 Nm3/h Revoluciones 1340 /min Etapas de compresión 3 Potencia absorbida con presión nominal 5,2 kW con 5 bares de presión de aspiración Precio 95.236,83 € Proyecto de fin de carrera 2011 69 4.6 Regulador de presión Tal y como se ha comentado anteriormente, una de los usos del hidrógeno producido es su introducción en un módulo de purificación de argón. Este módulo presenta unas condiciones de presión del hidrógeno de entrada que deben alcanzarse (3 bares). La presión que llega a la línea es la que se alcanza en el depósito pulmón. Esta presión viene determinada por la corriente de hidrógeno procedente del electrolizador. En el apartado “4.4 Electrolizador” se hace constar que la presión de salida del electrolizador es de 4 bares y por tanto, este es el valor de la presión de entrada en el regulador de presión. El esquema se puede ver en la figura 4.3. La posición óptima para colocar el regulador de presión es justo a la entrada del módulo de purificación, de manera que se evitan posibles pérdidas de carga y no existan variaciones de presión entre el regulador y el módulo. Figura 4.3 Para seleccionar el regulador adecuado se han consultado varios catálogos de empresas proveedoras con el fin de encontrar el regulador más adecuado para nuestras condiciones, dado que, aunque varios modelos proporcionen las condiciones necesarias, estos están sobredimensionados, mayor rango de regulación en la presión de salida y mayor rango de presión de entrada, de manera que el coste es mayor. Dentro del catálogo de la empresa GCE (Gas Control Equipment) (Anexo II) se ha seleccionado el modelo LMD 510-01/-03/-04/-05 (Figura 4.4), que presenta las características reflejadas en la tabla 4.9, seleccionando este modelo como el más adecuado. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 70 Tabla 4.9. Características regulador de presión Modelo LMD 510-01/-03/-04/-05 Área de aplicación Regulación en línea Tipo de reducción de presión Suministro en vacío Niveles de presión (Simple/doble) Simple Material Latón o acero inoxidable Presión máxima de entrada 12 bares /175 psi Valores regulables presión de salida 0,2 - 3 bares / 3 -45 psi Figura 4.8 Imagen de regulador Tras seleccionar el regulador exacto, se debe asegurar de que el material de este es compatible con el hidrógeno. De un segundo catálogo de la empresa Linde, se ha extraído una tabla (tabla 4.10) de compatibilidad de materiales y gases donde se puede apreciar que existe compatibilidad entre el material del regulador (latón o acero inoxidable) y el hidrógeno. Tabla 4.10. Compatibilidad materiales y gases Nombre gas Fórmula química T F C Aluminio Cobre Latón Acero al carbono Acero Inoxidable Monel Acetileno C2H2 F A N D1 A A A Aire --- A A A A A A Amoniaco (R717) NH3 T F A N N A A A Argón Ar A A A A A A Bromuro de hidrógeno HBr T C N N D D A A Hidrógeno H2 F A A A A A A Oxido nítrico NO T D N N D A A * T=Tóxico, F=Inflamable, C=corrosivo * A=Adecuado, D=depende de condiciones, N= No adecuado, D1= Si Cu < 70% Una vez se sabe que el regulador de presión es compatible, se ha contactado con la empresa para conocer el precio que este tiene, que es 369,00€. Proyecto de fin de carrera 2011 71 4.7 Sistema de tuberías En este apartado del proyecto se van a elegir el tipo de tubería necesaria en la producción de hidrógeno, para garantizar el abastecimiento en todos los equipos, y para cumplir todas las normas y condiciones que requiere dicho proceso. Dentro del sistema de tuberías se van a distinguir dos zonas: · Zona 1 (zona a baja presión): Sistema de tuberías desde el electrolizador hasta el compresor, incluyendo el tramo que llega hasta el módulo de purificación de argón. En esta zona existen dos tramos distintos, el que va al compresor y que va al módulo de purificación de argón. · Zona 2 (zona a baja presión): Sistema de tubería después del compresor que llega al rack de llenado. Se deben distinguir dos zonas de tuberías debido a que al trabajar en diferentes condiciones de presión, se van a necesitar dos tipos de tuberías diferentes. Para cada zona se va a justificar el diámetro y el espesor (SCH) de la tubería. En la figura 4.9 se representa un esquema de las tuberías. Figura 4.9 Distribución de tuberías Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 72 El material de la tubería va a ser el mismo para las dos zonas. En la tabla 4.9 citada anteriormente, se puede ver que el hidrógeno no tiene problemas de compatibilidad con los materiales comúnmente usados. Se ha decidido que todas las tuberías estarán fabricadas con acero inoxidable dado que así se evitan posibles problemas de corrosión, es un material que presenta resistencia a presiones elevadas y es el material que habitualmente se utiliza en la industria de gases, más concretamente se utiliza el tipo 316. Los diámetros de las tuberías están normalizados, por tanto, una vez calculado el diámetro teórico que requiere una tubería ,se escogerá aquel diámetro normalizado más cercano al teórico ,siempre en modo de exceso, es decir , nunca se escogerá un diámetro menor al teórico; con esto se obtiene un abaratamiento de costes con respecto a construir las tuberías por encargo. La velocidad de circulación de un gas por una tubería debe estar comprendida entre 20 y 30 m/s, de manera que conociendo el caudal y la velocidad del fluido se puede calcular el diámetro teórico. Se va a tomar un valor promedio de velocidad del fluido de 25 m/s. Sabiendo que: Caudal = velocidad × Área transversal Área transversal = ( π/4) × Diámetro interno2 Dinterior = Dexterior - 2×(espesor) Se calcula el diámetro interno teórico y posteriormente se consulta en el catálogo de la empresa Fortinox S.A (Anexo II), cual es el diámetro que se va a seleccionar. Proyecto de fin de carrera 2011 79 Para el caso a tratar se deben de fijar ciertos aspectos de dicho esquema: · Inversión inicial o Desembolso de inversión: Hace referencia al coste total de los equipos necesarios para el desarrollo del producto y su instalación. Se va a suponer un coste de instalación y transporte de los equipos del 10% de su coste (IVA = 18%). En el apartado anterior “4.8. Costes” se detalla de donde viene el precio total de cada inversión. - Caso 1 (instalación interior) = 228.334,80 € sin IVA - Caso 2 (instalación exterior)= 316.584,80 € sin IVA - Caso 1 con IVA y costes adicionales = 296.378,5 € - Caso 2 con IVA y costes adicionales = 410.932,76 € · Ingresos de explotación: Los ingresos de explotación serán el porcentaje de las botellas de hidrógeno que se destinen a ventas anualmente. La empresa gasista ha facilitado los precios de los productos: - Hidrógeno 5.0 B-50l. 300 bares. 11,65m3 : 153,08 € - Portes: 7 €/botella + ADR y medioambiente 1,5 €/botella = 8,5 €/botella · Vida útil de los equipos: La vida útil de los equipos para instalaciones industriales se ha considerado de 25 años. · Costes de directos: Son los costes derivados del mantenimiento de los equipos, materias primas (en este caso energía necesaria para los equipos) y la mano de obra directa. · Inversión : Para la realización del los cálculos se van a suponer los siguientes datos: - Recursos propios = 50% de la inversión inicial - Préstamo = 50% de la inversión inicial - Financiación del préstamo = 10 años - Interés del préstamo = 7,00% Debido a la carencia de datos económicos reales, los datos de inversión son datos que dependen de la empresa, entidad bancaria, etc... y que dependiendo de la situación estos podrían variar [11]. · Amortización de inmovilizado: Se va a realizar una amortización lineal a lo largo de la vida útil, de manera que si la inversión inicial es de 296.378,5 €: 296.378,5 €/25 = 11.855,14 € anuales se amortizan. Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 80 · Inflación anual (IPC): Debido a la fluctuación que sufre, este dato nunca es constante, por lo que se va a tomar un valor medio de los últimos meses; 3,00% [12]. · El Impuesto de Sociedades: es un tributo perteneciente al sistema tributario español, de carácter periódico, proporcional, directo y personal. Grava la renta de las sociedades y demás entidades jurídicas. Está regulado por el Real Decreto Legislativo 4/2004, de 5 de marzo, por el que se aprueba el Texto refundido de la Ley del Impuesto sobre Sociedades. Para la realización de los cálculos se va a tomar un valor del 30 % del beneficio antes de impuestos (BAT). · Subvención: Debido a la actual situación económica, la obtención de una subvención parcial del proyecto por parte de alguna entidad pública o privada es una situación que se torna muy complicada. La realización del proyecto supone la generación de empleo por parte de la empresa, personal para el llenado de botellas, al ampliar los gases de suministro se necesitaran más transportistas, contratos temporales de obra, etc. Debido a esto, en vez de suponer una subvención sin necesidad de reembolsar posteriormente, se va a suponer que la empresa consigue una ayuda económica reembolsable a crédito 0, que supone el 30% del préstamo. · Se van a realizar dos análisis, uno en el cual no existe ningún tipo de ayuda económica y otro, en el que existe la ayuda citada en el punto anterior de un 30% del préstamo por parte del gobierno de España o de un organismo europeo. De esta manera quedan cuatro casos para analizar: - Caso 1: Instalación interior sin ayuda. - Caso 2: Instalación exterior sin ayuda. - Caso 3: Instalación interior con ayuda. - Caso 4: Instalación exterior con ayuda. 5.1.1.1 Cálculo ingresos de explotación Se ha consultado a la empresa gasista y se ha confirmado que los operarios de ésta, incluyendo días festivos, vacaciones, etc. trabajan un total de 219 días al año. A partir de esta dato se van a calcular las botellas de hidrógeno producidas anualmente sabiendo que, tal y como se ha explicado en el apartado “4.2 Producción total de hidrógeno”, en una jornada laboral se llenan un total de 28 botellas de hidrógeno. Se va a considerar una situación desfavorable en la cual existe una demanda del 65% de lo producido. Proyecto de fin de carrera 2011 81 - 28 botellas/jornada × 219 jornadas/año = 6.132 botellas/año - Portes: 6.132 botellas/año × 8,5 €/botella = 52.122 €/año - Ingresos: 6.132 botellas/año × 0,65 × 153,08 €/botella = 610.146,26 €/año - Ingresos de explotación = Ingresos – Portes = 558.024,26 €/año 5.1.1.2 Cálculo de costes de explotación · Mano de obra: Para el llenado de botellas de hidrógeno sólo es necesario un operario por turno, de manera que se necesitan dos operarios por jornada. Tras consultar a la empresa el sueldo medio de un operario (15.000 €/año), y necesitando dos operarios por jornada, el coste derivado de la mano de obra hace un total de 30.000 €/año. · Mantenimiento: Se van a estipular unos costes de mantenimiento en relación al coste total de la inversión de los equipos. El coste atribuido al mantenimiento anual será igual al 10% de la inversión inicial antes de aplicar el IVA. De esta manera: - Coste mantenimiento instalación interior = 22.883,5 €/año - Coste mantenimiento instalación exterior = 31.658,5 €/año · Gasto energético derivado: Para calcular el gasto energético derivado, se deben calcular las horas que tanto el compresor como el electrolizador van a funcionar anualmente. Al conocer la potencia nominal de ambos equipos el coste del kWh facilitado por la empresa gasista, se conoce el gasto energético derivado del uso de los equipos. - 219 días/año × 14 horas/día = 2.066 horas/año - Pn compresor = 5,5 kW × 2.066 horas/año = 11.363 kWh/año - Pn electrolizador interior = 5 kW x 2066 horas/año = 10.330 kWh/año - Pn electrolizador exterior = 5,2 KW × 2.066 horas/año = 10.743,2 kWh/año - Coste kWh = 0,095497 €/kWh à Gasto energético derivado (elect. interior) = 2.071,60 €/año à Gasto energético derivado (elect. exterior) = 2.111,07 €/año Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 82 · Coste de explotación total: Se muestran en la tabla 5.1. Tabla 5.1 Resumen costes de explotación Mano de obra Mantenimiento Gasto energético Costes de explotación Instalación interior 30.000 € 28.884 € 2.072 € 60.955 € Instalación exterior 30.000 € 31.659 € 2.111 € 63.770 € De esta forma ya se tienen todos los datos necesarios, que se muestran en la tabla 5.2. Tabla 5.2. Datos para cálculo del cash flow Datos Instalación interior Instalación exterior Inversión Inicial 296.379 € 410.933 € Recursos propios 148.189 € 205.466 € Préstamo 148.189 € 205.466 € Ingresos de explotación 558.024 € 558.024 € Costes de explotación 60.955 € 63.770 € Vida útil 25 años 25 años Financiación del préstamo 10 años 10 años Interés del préstamo 7,00 % 7, 00 % Amortización Lineal Lineal Interés de mercado (VAN) 3,00 % 3,00 % Inflación anual (IPC) 3,00 % 3,00 % Impuesto de sociedades 30 % 30 % Proyecto de fin de carrera 2011 83 Tras acordar el valor de todos los factores, mediante el programa Microsoft Excel, se ha realizado una tabla a través de la cual se calcula el flujo de caja o cash flow. En las tablas 5.3 y 5.4 se muestra el cálculo del cash flow para los 4 primeros años para el caso 1 y para el caso 2 respectivamente. Tabla 5.3. Cálculo cash flow caso 1 Cálculo Cash Flow para el caso 1 (interior sin ayuda) AÑO 0 1 2 3 4 + Ingresos 558.024 € 574.765 € 592.008 € 609.768 € - Costes explotación 60.955 € 62.784 € 64.667 € 66.607 € = BENEFICIO BRUTO 497.069 € 511.981 € 527.341 € 543.161 € - Amortización 11.855 € 11.855 € 11.855 € 11.855 € = B.A.I.T. 485.214 € 500.126 € 515.486 € 531.306 € - Interés préstamo 10.373 € 9.336 € 8.299 € 7.261 € = B.A.T. 474.841 € 490.790 € 507.187 € 524.045 € - Impuesto Sociedades 142.452 € 147.237 € 152.156 € 157.213 € = BENEFICIO NETO 332.389 € 343.553 € 355.031 € 366.831 € + Amortización 11.855 € 11.855 € 11.855 € 11.855 € - Desembolso inversión 296.379 € 14.819 € 14.819 € 14.819 € 14.819 € = Cash Flows -296.379 € 329.425 € 340.589 € 352.067 € 363.867 € Pendiente de amortizar 296.379 284.523 272.668 260.813 248.958 Pendiente de préstamo 148.189 € 133.370 € 118.551 € 103.732 € 88.914 € Tabla 5.4. Cálculo cash flow caso 2 Cálculo Cash Flow para el caso 2 (exterior sin ayuda) AÑO 0 1 2 3 4 + Ingresos 558.024 € 574.765 € 592.008 € 609.768 € - Costes explotación 63.770 € 65.683 € 67.654 € 69.683 € = BENEFICIO BRUTO 494.254 € 509.082 € 524.354 € 540.085 € - Amortización 16.437 € 16.437 € 16.437 € 16.437 € = B.A.I.T. 477.817 € 492.645 € 507.917 € 523.648 € - Interés préstamo 14.383 € 12.944 € 11.506 € 10.068 € = B.A.T. 463.434 € 479.700 € 496.411 € 513.580 € - Impuesto Sociedades 139.030 € 143.910 € 148.923 € 154.074 € = BENEFICIO NETO 324.404 € 335.790 € 347.488 € 359.506 € + Amortización 16.437 € 16.437 € 16.437 € 16.437 € - Desembolso inversión 410.933 € 20.547 € 20.547 € 20.547 € 20.547 € = Cash Flows -410.933 € 320.295 € 331.681 € 343.378 € 355.397 € Pendiente de amortizar 410.933 € 394.495 € 378.058 € 361.621 € 345.184 € Pendiente de préstamo 205.466 € 184.920 € 164.373 € 143.826 € 123.280 € Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 84 Para el año 2, tanto los ingresos como los costes de explotación, se calculan a partir de lo calculados para el año 1 y teniendo en cuenta la inflación anual, lo mismo pasa para el año 3, a partir del valor del año 2 y así sucesivamente, de manera que : Ingresos año 2 = (Ingresos año 1) × (1 + 3,00%) Ingresos año 3 = (Ingresos año 2) × (1 + 3,00%) …. Ingresos año n = (Ingresos año n-1) × (1 + 3,00%) Una vez se calcula el flujo de caja o cash flow, este se utiliza para realizar la viabilidad económica del proyecto dado que esta herramienta es la base de cálculo de criterios de decisión como el VAN o el TIR, que se reflejan en el apartado “5.2. Criterios de evaluación”. La única diferencia que existe para los cálculos entre los casos 1 y 2 y los casos 3 y 4, es que en estos dos últimos se reduce el coste anual a descontar del interés del préstamo, debido a, aunque el tanto por ciento del interés sigue siendo el mismo, la cantidad a la cual se le aplica este interés es menor debido a la ayuda económica proporcionada. 5.2 Criterios de evaluación A la hora de realizar el análisis de la viabilidad económica de un proyecto, existen dos tipos de criterios: criterios de decisión parciales y criterios de decisión globales [13]. Los criterios de decisión parciales se denominan de este modo debido a que no contemplan toda la información que contemplan los proyectos de inversión. Se caracterizan por su sencillez, no contemplan el momento en que vencen los diferentes capitales y, por tanto, no tienen en cuenta la lógica financiera de valoración. Entre estos criterios destacan: - Tanto medio de rentabilidad (TMR) - Plazo de recuperación (Payback) Los criterios de decisión globales se caracterizan por tener en cuenta todos los rendimientos netos del proyecto, así como el momento en que se obtienen, utilizando para su homogeneización la actualización mediante una ley financiera de capitalización-descuento compuesto. Están formados por: - Valor actual neto (VAN) - Tasa interna de retorno (TIR) Proyecto de fin de carrera 2011 85 Por las características de los criterios se ha decidido que se van a utilizar los criterios de decisión global. 5.2.1 Criterios de decisión utilizados · VAN (Valor actual neto) El valor actual neto se define como el valor actualizado de todos los flujos de caja que la inversión promete generar a lo largo de su vida, es decir, la diferencia entre el valor actualizado de los cobros y los pagos derivados de la inversión. Para que una inversión sea rentable, en VAN debe ser positivo, es decir, los flujos que genera a lo largo de su vida son mayores que la inversión inicial. A mayor VAN, mejor es la inversión. La ecuación que se utiliza para calcularlo es la ecuación 5.1 [14]. Ecuación 5.1 - Co =Inversión inicial - Cn = flujos de caja - i = interés - n = años de vida útil · TIR (Tasa de rendimiento interno) La tasa de retorno o tasa de rendimiento interno de una inversión es valor de interés que hace el VAN nulo. Expresa la rentabilidad porcentual por el capital invertido. Coincide con la máxima rentabilidad que podría dar el proyecto y se calcula mediante la ecuación 5.2. La figura 5.2 es una representación gráfica de la definición de la tasa de rendimiento interno [14]. Figura 5.2 Autor: Pablo Sanz de la Torre 2011 86 Ecuación 5.2 Una vez conocidos los criterios de decisión a utilizar, mediante el programa Microsoft Excel se realiza su cálculo para los cuatro casos diferentes, expresándose los resultados en la tabla 5.5. Tabla 5.5. Resultados de criterios de decisión Caso Descripción VAN TIR 1 Instalación interior sin ayuda 8.048.920 € 115% 2 Instalación exterior sin ayuda 7.847.866 € 81% 3 Instalación interior con ayuda 8.052 .347 € 117% 4 Instalación exterior sin ayuda 7.931.648 € 84% 5.3 Conclusión Al analizar los datos de la tabla 5.5 se llega a la conclusión que es un proyecto de rentabilidad muy elevada. En ambos casos, los asociados a una ayuda económica gubernamental o europea son más rentables presentando mayores VAN y TIR. Mientras que a la hora de comparar la producción en interior o exterior, debido a una mayor inversión inicial para una misma producción, es más rentable la instalación en interior. De los cuatro casos planteados el más rentable es el caso número 3, donde se realiza la instalación en interior y se obtiene una ayuda económica. Se debe aclarar que el análisis económico realizado es una aproximación de un análisis económico completo debido a la complejidad del mismo y a la incapacidad de acceder datos económicos sobre la empresa gasista. A partir de los datos facilitados a la empresa, será esta la encargada de decidir si se lleva a cabo o no el proyecto. Proyecto de fin de carrera 2011 87 6. Referencias [1] :< www.lacomunidadpetrolera.com > [Consulta: 12/01/2011] [2]: < www.energía-nuclear.net > [Consulta: 14/02/2010] [3]: < https://demanda.ree.es/demanda.html > [Consulta: 31/10/2011] [4]: Zabalza Bribián, I. Valero Capilla,A. Scarpellini,S.(2005). Hidrógeno y Pilas de Combustible: Estado de la tecología y posibilidades en Aragón.1ª ed. Litocia,S.L. Huesca [5]: Linares Hurtado, J. Yolanda Moratilla, B. (2007). El hidrógeno y la energía. Editan: Asociación Nacional de Ingenieros y Universidad Pontificia Comillas. Madrid. [6]: Fundación San Valero y socios del proyecto europeo H2 training. (2008). Manual europeo para la formación de formadores en tecnologías del hidrógeno. [7]: Vian A. (1999). Introducción a la química industrial. Ed Reverté, 2ª Ed. Barcelona. [8]: < http://www.lenntech.es/periodica/elementos/ar.htm > [Consulta: 03/08/2011] [9]: < http://www.mavainsa.com/documentos/7_compresores.pdf > [Consulta: 06/06/2011] [10]: Smith J. y Cols. (1989). Introducción a La Termodinámica en Ingeniería Química. [11]: Curso Universa Sistemas de poligeneración, modulo 4. Viabilidad económica, Dra. Natalia Dejo Oricain [12]: < http://www.finanzas.com/economia/ipc/espana > [Consulta: 26/09/2011] [13]: Apuntes postgrado Professional MBA CESTE (Escuela Internacional de Negocios), Módulo1. Finanzas. Volumen 2. [14]: Gimeno, C. Ortas, E. Andréu, L. (2009). Introducción al análisis financiero. Análisis de proyectos de inversión. Copy Center Digital. Zaragoza. Anexos                      , 3(%#%* (/ 2 3/ / $#3%'       #/     @+- 60,'4 2 5 -  6A-,'! 6B-%%%%(C RD1++8$ RD,$++) $ 8*+6E1   7 6#/ 6./6 6$1.'  )#.  >+$'6-  6() ++*6+   6)- ++*6+   < 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A Anexo I.2 Oferta electrolizador empresa Idroenergy         ! "#$        ! "#$%&'! (#!) ' #* )+  ,-%./0123 2'! '43"56 77."56'8 '93:"56 ."56'8 4''4'#;!#<2 .+! '   ! ! " *"' #  ! "%;! # "<: 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Imprese di Pisa - REA : 147046 C.F.-P.I.-VAT:IT01689960506 www.ilttecnologie.eu [email protected] www.piel.it [email protected]     !"#$  %&'(%)*+,-.--/01    !"  #!!$%&'()%*+(,+(%-!,%*,!!$.,,,/*!, 0'*&12  %)*+,-,/0'*&1*/,-*((- 34.,0/   %)*+,--,/0'*&1*/,-*((- 34.,0/  )%&,$*.,3'($3%'(!*%-!,',(. %,3%'(3'*/  5&*  5(%6,!& $//!/)2%"%% Generatori Idrogeno e Ossigeno Generatori di Azoto              ILT Tecnologie srl Via Torino, 1 – 56038 Ponsacco (PI) ITALY Tel. +39.0587.73741 r.a. - Fax +39.0587.731671 Cap.Soc.: € 414.000 - Reg. 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Imprese di Pisa - REA : 147046 C.F.-P.I.-VAT:IT01689960506 www.ilttecnologie.eu [email protected] www.piel.it [email protected]  )$$111 /'  %-% 3(   ( 031:  (-!,&%*',%!$%..&,!(!%"$%.%*& * (%-%  / 7            ;/)!0:)%< /'  %-% 3(   ( )0 0'*& -*'%& '3 8' *% (%& 4 !(3 %! ! ,%! $%. ,%&* %&/ 9.'3%3-!,,%&%&.%!!/ 9.%&(-%*%&*8%.'*&*$-%*(%&.%3  0:;1<;9///////////////////////////////////(-6=> :;91//////////////////////////////////////////// 9;9;/////////////////////////////////==)<. ?3@2$A!A.////////////////////////////////////////7A4AB <109?C&@//////////////////////////////////////////////////D *   =* 0'*&%,'%&'38'(%&-%,%!%%!!$*8%.'*&$%.-(%' !"!"EEEEEF,3A'&/ 9.%'3%-%(!'%*%*%!!.'3.+(%.%&.-(%'!"!.'*&  1#;<9;#://////////////////////////////////////(-3. 9://///////////////////////////////////////////////"EEEEEF 2$A!A.////////////////////////////////////////////////7A7AB <109?C&@//////////////////////////////////////////////////  * (%-%  4/B    !#$0)+.* 0'*& (3% *' .3&* $%. %& (-  = 3 4 . ,!$8!  8%  .'*&*$-%(-6B>?*-*%&%&%&%&*$-%@  0:;1<;9////////////////////////////////////(-6B> 1#;<9;:///////////////////////////////////////////(-3.,0 9:////////////////////////////////////////////4D=0G 9;9;/////////////////////////////////C<. 1919;1#;<//////////////////////3%/D3 4 . 1919;1///////////////3%/=8& ?3@2$A!A.////////////////////////////////////////BAA <109?C&@//////////////////////////////////////////////////=  (%-%  D/D      Generatori Idrogeno e Ossigeno Generatori di Azoto              ILT Tecnologie srl Via Torino, 1 – 56038 Ponsacco (PI) ITALY Tel. +39.0587.73741 r.a. - Fax +39.0587.731671 Cap.Soc.: € 414.000 - Reg. Imprese di Pisa - REA : 147046 C.F.-P.I.-VAT:IT01689960506 www.ilttecnologie.eu [email protected] www.piel.it [email protected]  )2%"%% ,$//!/     >%<  /'  %-% 3(   ( * ?)22@111$01# *3 !% '3 . !!$  9.%! -3  3!' !.&   *  <)1( +(%!%8+(!%,(,%!43,-%-!"!," )!"!,%%&433                             )2%"%% ,$//!/ Generatori Idrogeno e Ossigeno Generatori di Azoto              ILT Tecnologie srl Via Torino, 1 – 56038 Ponsacco (PI) ITALY Tel. +39.0587.73741 r.a. - Fax +39.0587.731671 Cap.Soc.: € 414.000 - Reg. Imprese di Pisa - REA : 147046 C.F.-P.I.-VAT:IT01689960506 www.ilttecnologie.eu [email protected] www.piel.it [email protected]   ))545)*+,--  %-% 3(  ( * /1;99;3*!     )$$111 /(-!,1%,%!$%.3!(!%"     ;1 9.$),(.%%,%"%>A!-*'%!(**"(!*', "!/ 9.!!%*H%!(*.%),.,!%&.*.,.'%& ?8**.!@8.&*.(3 %3**'    >)$B /%$*8A .         "#   2%% )$B2%$*8A 024*',3.*,%3% #12A<) %90(4*' 80(!,./$)%&.( (  80    $!1 $!1  1< <1   $ :B1   1  1C $!  !1     $11  3 $B  /  )0#24F%*"-*,%3%.8!8,..%-3*'&*I !!.-'3."8*.,!!$%&8)(*,.-'3 -!*(8',A.!%"8)%-2 $ -2(5;;J9;;950?@ -2=4E-2B4 %-24(/=B 83%225944 -%2(>+;DE**;+E  )2%"%% ,$//!/ Anexo I.4 Oferta compresor empresa Bauer Sistemas de Alta Presión, S.L. Si la calidad del hidrógeno de entrada suministrado varía, los tiempos de duración de los cartuchos filtrantes pueden acortarse o alargarse respectivamente. El sistema de filtración se compone de los siguientes elementos: - separador de aceite y agua con válvula automática de condensados - válvula anti-retorno - válvula de ventilación con manómetro - 2 x carcasa (PN350) con 2 cartuchos de larga duración ( 1 de tamiz molecular y 1 de carbón activado - 1 x llave para abertura del recipiente del cartucho Sistemas de Alta Presión, S.L. Pilotaje eléctrico FS Control: La FS Control se encarga del pilotaje y el control de todos los elementos y parámetros del compresor. Si se produce una desviación en el funcionamiento el compresor se desconecta automáticamente y indica la causa en el DISPLAY. Este cuadro se debe instalar fuera de la Zona Explosiva y además debe estar protegido de las inclemencias del tiempo. Es un cuadro preparado para INDOOR. Temp. ambiente: +5 º C hasta +45ºC Tensión de trabajo: 400 V (+/-5%), 50 Hz Tensión de pilotaje: 24 V, AC/DC Protección: IP54 Fuente de alimentación: - interruptor principal - estrella triángulo con relee térmico de sobrecarga - transformador con fusibles de protección primario y secundario - interruptor de emergencia PLC de control está instalado dentro del panel eléctrico del compresor con todos los relés y terminales auxiliares necesarias. Pantalla de control, con LCD-Display de 8 líneas y 21 dígitos para la indicación de los siguientes parámetros: - mensajes de operación y estado de la unidad compresora - contador de horas - parámetros de configuración - aviso para realización de los mantenimientos - indicaciones de erroes Selección de operaciones: - operación totalmente automática o semiautomática - test de fugas y test de válvulas - cuenta horas de funcionamiento Cable eléctrico suministrado: - cable con un largo aproximado de 5 metros - conector CEE sólo para trabajar con voltaje 400 V / 50 Hz. Tres fases, neutro y tierra Sistemas de Alta Presión, S.L. Unidad electrónica de control de los siguientes estados del compresor: Los sensores de temperatura, termostatos y sensores de presión están ubicados en los lugares adecuados en el compresor. Esta unidad nos permite la visualización de los siguientes parámetros: - presión de aspiración mín./máx. - presión del aceite - presión final - temperatura de la última etapa - temperatura del aire de refrigeración - temperatura ambiental - sobrecorriente del motor - intervalos de mantenimiento - contador de ciclos del separador final Dimensiones y pesos: 2.350 mm de largo x 1.000 mm de ancho x 1.700 mm de alto Peso aproximado de 455 Kgs Sistemas de Alta Presión, S.L. Ejecución corresponde al último estado técnico de acuerdo con CE, DIN, VDE, TÜV, UV y DVGW UV = norma alemana "protección contra accidentes” Pruebas en taller Según BAUER Standard de acuerdo con DIN 10204 – 3.1B. - test del funcionamiento - test de fugas Garantía El período de garantía empezará a contar una vez tenga lugar la firma del Acta de Recepción. El período de garantía será de 1 año. Sistemas de Alta Presión, S.L. Oferta económica: Sistema de compresión de hidrógeno Modelo HTA 120 – 5,5 – 5 95.236,83 € Los precios se entienden: - sin IVA - portes a su fábrica en Épila - embalaje incluido - puesta en marcha en su empresa - interconexión eléctrica entre compresor y cuadro eléctrico a una distancia máxima de 3 metros - plazo de entrega de 16 a 20 semanas a concretar con fábrica en caso de pedido Queda excluido: - descarga del camión de transporte - interconexión de nuestro compresor con el suministro de gas hidrógeno - materiales y mano de obra necesaria para la interconexión y comunicación necesaria entre nuestros equipos y sus equipos (hidrogenerador, rampas de carga, etc) - proyecto de legalización y homologación - obra civil, como la sala del compresor, cimentación, alumbrado, vallados, tubería para instalaciones eléctricas, etc. - acometida general hasta nuestro cuadro eléctrico - instalación de tubería de alta presión de salida de nuestro compresor hasta su sistema de llenado de racks de botellas Forma de pago: 30% con el pedido al contado por transferencia bancaria 40% con la disposición de la maquinaria en fábrica al contado por transferencia bancaria 30% con la puesta en marcha de las máquinas al contado o máximo 30 días después de la descarga de la maquinaria Atentamente, Sistemas de Alta Presión, S.L. Dpto. Comercial Toni Pérez Anexo II Catálogos Anexo II.1 Catálogo equipos de regulación - 1 - 1.BASIC PRODUCT INFORMATION 1.1 Product range 2 1.2 Product basics 3 1.3 Product selection guide 5 1.4 Order codes 6 1.5 Regulators overview 7 2. STANDARD EQUIPMENT 2.1 Regulators series 500 11 2.2 Regulators series 320 37 2.3 Cylinder regulator FMD 300 40 2.4 Ultra High Purity Gas Supply 41 2.5 Gas panels DGS 43 2.6 Acetylene-/Propanegas supply 44 2.7 Valves 47 3. SPECIAL GAS EQUIPMENT 3.1 Laser Gas Supply Equipment 53 3.2 Calibration Gas Measuring 52 3.3 Laboratory Equipment 57 4. ACCESSORIES 4.1 Gas Management System DGM 62 4.2 Gas monitoring System GasCom 65 4.3 Gas Safety Protection System GSPS 67 4.4 Gas cylinder cabinets 68 4.5 Filtration 70 4.7 Gas preheaters 74 4.8 Diverse accessory 75 5. CHARTS 5.1 Regulator Performance and Flow charts 88 5.2 Empfehlung Rohrdimensionen 92 5.3 Conversion tables 94 5.4 Gas data 95 6. GCE 6.1 The GCE GmbH and the GCE Group 96 6.2 Your contact person 97 6.3 Quote request form 98 2 3 4 5 6 PLEASE NOTE: YOU WILL ALWAYS FIND THE LATEST PRODUCT INFORMATION FIRST IN THE INTERNET AT OUR WEBSITE: HTTP://GERMANY.GCEGROUP.COM/DE/ REINSTGASVERSORGUNG/ - 2 - GCE GmbH, V0310, Tel.: 06221-7921-0, Fax: -32, [email protected] Änderungen vorbehalten.Ausg.130111.©GCE GmbH, Fulda. Product Range International Certification and Product Testing Institutes Standard equipment 1. Pressure stage Brass or stainless steel Cylinder pressure regulators FMD Single cylinder gas panelsSMD : Single-stage Duel-stage With internal or external gas purging Multi cylinder gas panels BMD Single-stage, with manual switch over Single-stage, with automatic switch over With internal or external gas purging 2. Pressure stage Line pressure regulators LMD Point-of-use pressure regulators EMD Accessory for wall mounted supply pressure regulators: Tube fittings Hose nozzles Flame arrestors Flow control Regulating and shut-off valves Valves, brass: Diaphragm valves Pneumatic valves Valves, stainless steel: Packed valves Diaphragm valves Pneumatic valves Valve tableout Cylinder valves Solenoid valves, brass + stainless steel Ball valves, brass + stainless steel Laboratory equipment Valves, brass and stainless steel: Shut-off and regulating diaphragm valves Point-of-use pressure regulators Point-of-use equipment for laboratory furniture mounting Point-of-use panels Accessory for laboratory furniture Screwed connections Tube fittings Hose nozzles Connection adapters Flame arrestors Flow metering Installation Ultra High Purity equipment Pressure regulators, 316L, AOD/VAR Line pressure regulators Supply pressure regulators Diaphragm valves Pneumatic valves Process panels (1. pressure stage) Accessory: Spirals Screwed connections, VCR-type Connection adapters Vacuum generators Filters Welding fittings Electric and electronic devices: Monitoring systems Accesories Connection material Assembling material: Tube fittings C-profile guides Valve mounting 90°-angle tube fittings Straight tube fittings Adapter fittings Hose nozzles Others Pressure gauges: Bourdon gauges Contact gauges Cylinder connections: Flexibe hoses Spiral hoses Extensions for multi cylinder installations Screwed connections Accessory for wall mounted point-of-use tableout Flame arrestors Flow control Filters Cylinder cabinets: Safety cabinets nach DIN 14470-2 Sheet steel cabinets , TRG 28 0 Electric and electronic device: Gas insufficency warning system Signal boxes Control device Gas warning systems Cylinder scales Heating device for cylinder cabinets Monitoring device for pressure and flow Gas management Devices Software Gas safety systems TSSA is a Canadian, non-profit, selffinanced; administratively-similar agency which administers und promotes the safety laws, the technical norms and the safety regulations. The FDA - Food and Drug Administration - is an agency inside the "US Department of Health and Human Services". FDA is responsible for protection of the public health through verifying the safety of medicines, vaccines, biological products from medical production, food supply, cosmetics, dietary supplements and production, radiation emission. GOST: Certificates and licenses are issued through the Institute und testing laboratories for quality assurance and safety, which are accredited through the Russian agency for standardisation, metrology and certification: ROSTECHREGULATION. The BAM – Federal Agency for materials research and testing - is a scientific, technical federal authority for the business sector of the Federal Ministry for business and technology. GCE high purity gas systems have been developed and certified in accordance with diverse national and international product safety guidelines. For further details please contact our offices. - 3 - GCE GmbH, V0310, Tel.: 06221-7921-0, Fax: -32, [email protected] Änderungen vorbehalten.Ausg.130111.©GCE GmbH, Fulda. 1 Application areas for GCEDruVa Special Gas Equipment Analysis technology Gas chromatography Atom-Adsorption-Spectrometry Exhaust-gas measurement for environmental control Chemical process technology Laser technology Pharmaceutical industry Petrochemical industry Food / drugs sector Semiconductor technology Fibre optical industry Fine controllablility of pressure and flow The quality control of all components guarantees a trouble-free, safe, process gas supply, avoids unnecessary extra costs and protects the continuing efficiency of a GCEDruVa Special Gas Supply System. Minimized leakage guarantees the necessary safety during operation, that process gases are not contaminated and assure gas purity at the point-of- use. Pressure regulators, valves and accessories of high purity and accuracy GCEDruVa products meet the special requirements of high quality pure-gas distribution systems in terms of purity, pressure stability and operational safety. The supervision and control of the material quality is decisive for quality and safety of the products. Components which undergo electro -polishing and multi stage cleaning processes achieve highest quality surface, are generally ECD-suitable and in combination with 316L, Hastelloy inner parts and properly purged, are extremely corrosion resistant. Minimal leakage rates avoid any gas contamination and increase the safety for the operators. Both the design of the metal diaphragm, valves and regulators as well as solely using HASTELLOY material for the diaphragms, guarantees highest safety against leakage in the regulator or damage to the. Speciality Gas Equipment Know How High-purity gases require high-quality regulators Proper handling of expensive high-purity gases requires highest quality of valves and pipelines, not at least of the conception, planning, installation and putting into service of the entire gas distribution system. The fulfillment of user-specific demands such as pressure stability, flowcapacity and maintaining of the gas composition needs to be guaranteed in the same way as the prevention of contamination from the gas source down to the „point-of-use“. Handling of compressed gases presupposes intensive knowledge of regulations and technical rules which form the basis for a safe layout of any gas-supply system. The quality of GCEDruVa High-Purity Gas distribution system is determined by a large number of features: - leak-tightness, - dead-space-minimized design, - high safety due to Hastelloy diaphragms, - patented damping system, - purgeability, - well thought out concept for joining and safety aspects. These points require the same attention as the final assembly and preventive maintenance. A close cooperation with our customers is very important to us A close dialogue with our customers and designers enables us to develope today products which suit the market requirements of tomorrow. Years of experience, the latest tests and measuring equipment and CAD- Technology build a basis for solutions beyond the usual expectations. Advanced product quality guarantees continuous process supply and avoids unnecessary system downtime. Therefore the GCEDruVa technology is the sure basis for solutions matching the customer’s individual needs Accuracy and safety are the basic rules for the handling of high purity gases The selection of gas resistant and gas neutral materials, combined with precision manufacturing on numeric controlled machining centres, guarantees utmost accuracy during the entire production process. The mechanical manufacturing process is followed by an automated cleaning bath carefully removing any grease, emulsion, debris and solvents from the gas wetted surface. Assembly and pressure testing is performed in clean rooms using high purity test gases. Diverse quality inspections such as material examinations, surface roughness measurements, dimensional control, functional tests with nitrogen, pressure examinations and leakage test examinations with helium, and quality inspection of TIG-welding, safeguard the function and safety of all components and systems. Point-of-use pressure regulator EMD Multi-stage regulators BMD Line regulator LMD Cylinder pressure regulator FMD - 10 - GCE GmbH, V0310, Tel.: 06221-7921-0, Fax: -32, [email protected] Änderungen vorbehalten.Ausg.130111.©GCE GmbH, Fulda. Diaphragm shut-off valve MVA 500/530 Model: In-line Material: Brass chrome-plated/ Stainless steel Upstream pressure: 230 /315 bar 3300/4500 psi Nominal width: DN5 - Kv-Value: 0.25 Inlet/Outlet: NPT 1/4" Diaphragm regulating valve MVR-A 500 G Model:In-line Material: Brass chrome-plated / Stainless steel Upstream pressure: 40 bar (O2) /50 bar 600/725 psi Nominal width: DN2 - Kv-Value: 0.02 Inlet/Outlet: NPT 1/4" Diaphragm shut-off valve MVA 501 G Model: In-line Material: Brass / Brass chrome-plated / Stainless steel Upstream pressure: 40 bar (O2) / 50 bar 600 (O2) / 725 psi Nominal width: DN8 - Kv-Value: 0.5 Inlet: NPT 1/4"f or G3/8"f Outlet: NPT 1/4"f or G3/8"f Stuffing box regultaing valve FAV 115 Model: Elbow design Material: Stainless steel Upstream pressure: 230 bar /2900 psi Nominal width: DN2 inlet: cylinder connector DIN 477 Outlet: tube fitting 6mm or hose nozzel 8 mm Cylinder connection valve FAV 500-36 Model: Elbow design Material: Brass chrome-plated / Stainless steel Upstream pressure: 50 bar / 725 psi Nominal width: DN2 - Kv-Value: 0.02 inlet: cylinder connector DIN 477 Outlet: tube fitting 6mm Cylinder connection valve FAV 500-37 with gauge Model: Elbow design Material: Brass chrome-plated / Stainless steel Upstream pressure: 50 bar / 725 psi Nominal width: DN2 - Kv-Value: 0.02 inlet: cylinder connector DIN 477 Valve Overview FAV 500-36 FAV 500-37 out out in in out in out in out ein out ein out ein out ein Diaphragm shut-off valve MVA 400 G Model: Straight Material: Brass chrome-plated / Stainless steel Upstream pressure: 40 bar / 600 psi Nominal width: DN5 - Kv-Value: 0.2 Inlet/Outlet: G3/8"f - G3/8"m Diaphragm shut-off valve MVA 400 W Model: Elbow design Material: Brass chrome-plated/ Stainless steel Upstream pressure: 40 bar / 600 psi Nominal width: DN5 - Kv-Value: 025 Inlet/Outlet: G1/4"f - G3/8"m Diaphragm regulating valve MVR-A 400 W Model: Elbow design Material: Brass chrome-plated / Stainless steel Upstream pressure: 40 bar / 600 psi Nominal width: DN2 - Kv-Value: 0.2 Inlet - outlet: G1/4"m - G1/4"f Diaphragm regulating valve MVR-A 400 G Model: Straight Material: Brass chrome-plated / Stainless steel Upstream pressure: 40 bar / 600 psi Nominal width: DN2 - Kv-Value: 0.2 inlet - outlet: G1/4"f - G1/4"f MVA 400 G MVA 400 W in out out in in out in out MVR-A 400 W MVR-A 400 G FAV 115 V - KVR 6 mm FAV 115 T - ST 8 mm Anexo II.2 Catálogo productos acero inoxidable Aceros Inoxidables Guía de productos TK Una empresa del grupo ThyssenKrupp Services TK Fortinox S.A. Espesor Ancho Largo Corte y Planchado de chapas Máximo 4.00 mm 1500 mm 7.000 mm Mínimo 0.40 mm 400 mm 500 mm Flejados Máximo 4.00 mm 1500 mm N.A Mínimo 0.30 mm 4.75 mm N.A Esmerilado Máximo 3.00 mm 1500 mm 6.000 mm Mínimo 0.50 mm 550 mm 1.500 mm Blanks Máximo 1.20 mm 1500 mm 4.000 mm Mínimo 0.40 mm 300 mm 500 mm Peso de chapa por m² Fórmula de calculo chapa: ancho x largo x espesor x p.e. (7.85) Parámetros de producción Por dimensiones fuera de los parámetros mencionados, consultar con departamento técnico. 10 Espesor (mm.) Peso (m²) 0.30 2.40 0.40 3.20 0.50 4.00 0.60 4.80 0.70 5.60 0.80 6.40 0.90 7.20 1.00 8.00 1.20 9.60 1.50 12.00 2.00 16.00 2.50 20.00 3.00 24.00 3.50 28.00 4.00 32.00 4.50 36.00 5.00 40.00 6.00 48.00 6.35 50.80 Espesor (mm.) Peso (m²) 7.00 56.00 8.00 64.00 9.00 72.00 9.35 74.80 10.00 80.00 12.00 96.00 12.70 101.60 15.00 120.00 15.80 126.40 16.00 128.00 18.00 144.00 19.00 152.00 20.00 160.00 22.00 176.00 25.00 200.00 25.40 203.20 30.00 240.00 32.00 256.00 35.00 280.00 Chapas antideslizantes y rejillas estampadas Semilla de melón Bastón trabado 11 Dimensiones 3.00 x 1000 x 2000 mm. 3.00 x 1250 x 2500 mm. 3.00 x 1250 x 3000 mm. Calidad AISI 304 Chapas laminadas en caliente Rejillas estampadas Carga por M.L.: Espesor Ancho Largo Carga central Distribuída 1.50 100 mm. 1000 mm./ 3000 mm. kg. 160 kg. 330 1.50 150 mm. 1000 mm./ 3000 mm. kg. 140 kg. 290 Las rejillas ecológicas estampadas en calidad AISI 304, son aplicables a todo tipo de obra: • Frigoríficos • Bodegas • Laboratorios • Curtiembres • Pescaderías • Estaciones de servicio • Petroquímica • Astilleros • Aeronáutica • Centrales eléctricas • Refinerías • Lavaderos Dimensiones 1000 x 2000 mm. 1250 x 2500 mm. 1000 x 3000 mm. 1250 x 3000 mm. 1500 x 3000 mm. Medidas especiales consultar Espesores 0.80 a 4mm. Normas A-554 A-312 A-269 A-249 A-778 A-409 A-358 Aplicación Trabajos donde se requieren propiedades mecánicas, buenas terminaciones y resistencia a la corrosión Trabajos en altas o bajas temperaturas Conducción de líquidos corrosivos Trabajos en altas y bajas temperaturas Trabajos en ambientes corrosivos Calderas, condensadores, intercambiadores de calor y calentadores Trabajos en bajas y moderadas temperaturas Trabajos en altas temperaturas Trabajos en ambientes corrosivos Trabajos en altas y bajas temperaturas Trabajos en ambientes corrosivos Tolerancia Diámetro mm. De 12.7 ± 0.10 12.70 a 25.4 (incl) ± 0.13 25.4 a 38.1 (incl) ± 0.20 38.10 a 50.8 (incl) ± 0.25 50.8 a 63.5 (incl) ± 0.30 63.5 a 88.9 (incl) ± 0.36 88.9 a 127.0 (incl) ± 051 127.0 a 4064 (incl) ± 0.64 De 10.29 a 48.26 (incl) + 0.4/-0.8 48.26 a 114.3 (incl) ± 0.8 114.3 a 219.08 (incl) + 1.6/- 0.8 219.08 a 457.2 (incl) + 1.6/-0.8 457.2 a 660 (incl) + 3.2 /- 0.8 660.4 a 762 (incl) + 4/-0.8 Hasta 38.10 (excl) ± 0.13 38.1 a 76.2 (excl) ± 0.25 6.20 a 127 (excl) ± 0.38 127 a 203.2 (excl) + 0.76 Hasta 25.40 (excl) ± 0.1 25.40 a 38.1 (incl) ± 0.15 38.10 a 50.8 a 63.5 (excl) ± 0.25 63.5 a 76.20 (excl) ± 0.3 76.20 a 101.6 (incl) + 0.38 101.6 a 127 (incl) + 0.38/-0.64 De 10.29 a 48.26 (incl) + 0.4/-0.8 48.26 a 114.3 (incl) + 0.8 114.3 a 219.08 (incl) + 1.6/- 0.8 219.08 a 457.2 (incl) + 2.4/-0.8 457.2 a 660.4 a 863 (incl)+ 4/-0.8 863.6 a 1219.2 (incl) + 4.8/-0.8 Para espesor hasta 4.8 (excl) ± 0.20 del O especificado. Para espesores mayores a 4.8 (incl) ± 0.40% del O especificado ± 0.50% del diámetro exterior especificado Espesor +10% del espesor especificado -12.5% del espesor especificado Hasta 1/2” (excl) ± 15% Mayor de 1/2” (incl) ± 10 ± 10% del espesor especificado +4.5% -12.5% del espesor especificado -0.46 mm del espesor especificado -0.3 mm del espesor especificado Longitud >3000 E < 7300 4.8 -0+6 mm hasta 38.1 (excl) - 0/+3.2 38.1 a 203.2 (excl) -0/+4.8 Hasta 50.8 (incl) -0 /+3 mayor de 50.8 0/+5 -0/+6 mm en largos especif. ± 100 mm en largos no especif. -0/+6 mm en largos especif. ± 100 mm en largos no especif. -0/+6 mm en largos especif. ± 100 mm en largos no especif. Ovalización 1.5% del diámetro exterior especificado 1.5% del diámetro exterior especificado Doble de la variación permitida del diámetro para espesores hasta 3.8 mm (excl) Hasta 25.40 (incl) ± 0.5 mayor de 25.4 ± 2% 1.5% del diámetro exterior especificado 1.5% del diámetro exterior especificado 1.5% del diámetro exterior especificado Flecha 0.76 mm por cada 900 mm 3.0 mm por cada 3 metros Rectos 0.8 mm por cada 900 mm 6.0 mm por cada 3 metros 4.8 mm por cada 3 metros 3.00 mm por cada 3 metros Extremos Planos libres de rebarbas Planos o cuando requerido biselados 37.1/2º + 2.1/2º Planos Planos Planos o cuando requerido biselados 37.1/2º ± 2.1/2º Planos o cuando requerido biselados 37.1/2º ± 2.1/2º Biselados 37.1/2º ± 2.1/2° Proceso de Soldadura Soldadura automática por fusión sin aporte de metal Soldadura automática por fusión sin aporte de metal Soldadura automática por fusión sin aporte de metal Soldadura automática por fusión sin aporte de metal Soldadura manual automática con o sin aporte de metal Soldadura manual automática con o sin aporte de metal Soldadura manual con aporte de metal Dirección de Soldadura Longitudinal Longitudinal Longitudinal Longitudinal Longitudinal Longitudinal Longitudinal Tratamiento Térmico Sin tratamiento A 1040º mínimo Enfriado brusco A 1040º mínimo Enfriado brusco A 1040º mínimo Enfriado brusco Sin tratamiento A 1040º mínimo Enfriado brusco A 1040º mínimo Enfriado brusco Trabajo en Frío - - - Laminación interna de soldadura - - - Terminación Decapado, libre de rebarbas y superficie lisa Decapado, libre de rebarbas y superficie lisa Decapado, libre de rebarbas y superficie lisa Decapado, libre de rebarbas y superficie lisa Decapado, libre de rebarbas y superficie lisa Decapado, libre de rebarbas y superficie lisa Decapado, libre de rebarbas y superficie lisa Ensayo Destructivo Expansión / Aplastamiento Tracción Aplastamiento = / Ø hasta 8” (incl) Doblado =P/ Ø Más de 8” Dureza Aplastamiento inverso, abridado Tracción, dureza Aplastamiento abridado, doblado inverso Tracción Aplastamiento = / Ø hasta 6” (incl) Doblado =P/ Ø Más de 6” Tracción y doblado Tracción y doblado No destructivo - Prueba Hidráulica Prueba Hidráulica o Eddy Current Prueba Hidráulica o Eddy Current Prueba Hidráulica Prueba Hidráulica radiografiado para clases 1.3 y 4 100% Clase 5 spot Normas de fabricación de caños y tubos de acero inoxidable 12 Diám. nominal del caño Sch. S N Espesor de pared en mm. Temperaturas de trabajo que no excedan de 29-38ºC 20-100ºF 93ºC 200ºF 204ºC 400ºF 260ºC 500ºF 316ºC 600ºF 399ºC 750ºF 482ºC 900ºF 1/2” 5 10 40 80 1.65 2.1 2.8 3.75 161 208 329 460 142 185 292 409 117 151 239 335 107 139 220 307 99 129 203 287 89 116 182 255 80 104 165 231 3/4” 5 10 40 80 1.65 2.1 2.9 3.9 127 164 268 377 113 146 239 335 91 119 195 275 85 109 179 251 78 102 166 233 71 97 149 209 64 82 135 189 1” 5 10 40 80 1.65 2.8 3.4 4.5 100 173 251 347 89 153 223 308 73 125 182 253 67 115 168 232 62 106 155 215 56 96 140 192 50 86 126 172 1”1/4 5 10 40 80 1.65 2.1 3.5 4.9 79 135 207 289 70 120 184 256 57 98 151 210 52 90 138 192 49 83 128 178 44 75 115 160 40 68 104 144 11/2” 5 10 40 80 1.65 2.8 3.7 5 69 117 186 262 61 104 172 233 50 85 135 191 46 78 124 175 42 73 115 162 38 65 103 145 34 59 93 131 2” 5 10 40 80 1.65 2.8 4 5.5 54 93 156 226 49 83 139 201 40 68 114 165 36 62 104 151 33 57 97 140 30 52 87 125 27 47 78 114 2”1/2 5 10 40 80 2.1 3 5.5 7 58 84 171 237 51 75 152 211 42 61 125 173 38 56 114 159 35 52 106 147 32 47 95 132 29 42 86 119 3” 5 10 40 80 2.1 3 5.5 7.65 47 69 149 211 42 61 132 187 34 50 109 153 31 46 99 140 29 42 92 130 26 38 83 116 23 34 75 105 3”1/2 5 10 40 80 2.1 3 5.75 8.1 41 62 135 194 37 53 121 173 30 44 99 142 27 40 90 130 25 37 94 120 23 33 76 108 20 30 68 91 4” 5 10 40 80 2.1 3 6 8.6 37 53 126 182 32 47 112 162 26 39 92 132 24 35 84 121 22 33 78 113 20 29 70 101 18 26 63 97 5” 5 10 40 80 2.8 3.5 6.5 9.5 39 48 111 163 34 42 96 145 28 35 80 118 26 32 73 109 24 29 69 101 21 26 62 90 19 24 55 82 5” 5 10 40 80 2.8 3.5 7.1 11 32 40 100 158 29 35 89 140 23 29 73 115 21 26 67 105 20 24 62 97 18 22 56 87 16 20 50 79 8” 5 10 40 80 2.8 3.75 8.2 12.7 25 34 88 140 22 30 78 124 18 24 64 102 16 22 59 93 15 21 54 86 14 19 49 77 12 17 45 70 10” 5 10 40 80 3.4 4.2 9.3 12.7 24 30 80 111 21 27 71 99 18 22 59 80 16 20 54 74 15 18 50 69 13 16 45 61 12 17 45 70 12” 5 10 40 80 4 4.5 9.5 12.7 25 28 69 93 22 24 61 83 18 0 50 68 17 18 76 62 15 47 42 57 14 15 38 52 12 14 34 47 Tabla de presión de trabajo admisible en kg/cm2 13 Presión de trabajo admisible aproximado Para temperaturas de trabajo indicadas, sin sobreespesor para corrosión ni esfuerzo mecánico. 1kg / cm² = 0.98 BAR = 14.22 PSI = 980.7 HPASCAL Caños y tubos de acero inoxidable 14 Tubos diámetro exterior con costura (Stainless steel mechanical tubes) TP 304 - 304L - 316L - Según Norma ASTM A554 Terminación 2B pulido exterior gritt 180 pulido exterior gritt 240 pulido exterior gritt 400 Aplicación Muebles, carpintería metálica, ornamentación, estructura, autopartes y múltiples aplicaciones. Largo estándar: 6000 mm. Consultar por otros diámetros, espesores y largos especiales Peso aprox. kg/mt. Diámetro ext. (d) Espesor de Pared (s) Pulgadas mm. 0.5 0.7 0.8 1 1.2 1.5 2 2.5 3 4 1/4” 6.35 0.070 0.100 0.110 7.2 0.080 0.110 0.130 5.16” 7.94 0.090 0.130 0.140 3/8” 9.53 0.110 0.155 0.176 0.214 0.251 0.303 7/16” 11.1 0.183 0.207 0.231 0.297 0.360 1/2” 12.7 0.221 0.239 0.294 0.347 0.422 5/8” 15.8 0.266 0.302 0.372 0.477 0.539 11.16” 17.2 0.330 0.407 0.483 0.592 3/4” 19.05 0.367 0.454 0.538 0.662 0.857 7/8” 22.2 0.533 0.633 0.780 1.015 1” 25.4 0.693 0.730 0.901 1.196 1.439 1.689 28.6 0.694 0.826 1.022 1.337 1.640 1.930 1”1/4 31.7 0.773 0.921 1.140 1.495 1.838 2.485 1”3/8 35.0 0.849 1.019 1.256 1.649 2.030 2.398 1”1/2 38.1 0.932 1.113 1.380 1.815 2.237 2.646 1”3/4 44.4 1.092 1.304 1.619 2.133 2.635 3.904 1”7/8 47.6 1.391 1.728 2.279 2.818 3.434 2” 50.8 1.252 1.496 1.859 2.453 3.018 3.604 4.705 2”1/4 57.1 1.672 2.084 2.754 3.411 4.055 5.307 2”1/2 63.5 1.570 1.679 2.337 3.091 3.811 4.562 5.947 3” 76.2 1.887 2.259 2.812 3.725 4.604 5.512 7.216 3”1/4 82.5 3.036 4.023 4.998 5.960 7.846 3”1/2 88.9 3.276 4.343 5.398 6.440 8.486 4” 101.6 3.774 5.086 6.190 7.434 9.755 5” 127 6.283 7.777 9.349 12.294 6” 152.4 7.560 9.364 11.265 14.833 8” 203.2 10.113 12.538 15.095 19.910 10” 254 12.667 15.711 16.925 24.987 12” 304.6 15.210 18.872 22.740 30.045 15 Caños y tubos de acero inoxidable Tubos diámetro exterior con costura (Stainless steel welded tubes) TP 304 - 304L - 316L - Según Norma ASTM A269 - A249 - A270 Terminación Decapado, superficie lisa Pulido gritt 180, pulido gritt 400 Pulido interior sanitario por solicitud Aplicación Intercambiadores de calor Conducción de fluídos, industria farmacéutica, alimenticia, etc. Largo estándar: 6000 mm. Consultar por otros diámetros, espesores y largos especiales Peso aprox. kg/mt. Diámetro ext. (d) Espesor de Pared (s) Pulgadas mm. 1.5 2.0 1” 25.4 0.901 1.176 1”1/4 31.7 1.140 1.495 1” 1/2 38.1 1.330 1.815 2” 50.8 1.659 2.453 2”1/2 63.5 2.337 3.091 3” 76.2 2.812 3.725 4” 101.6 3.752 5.086 Caños diámetro exterior nominal con costura (Stainless steel welded pipes) TP 304 - 304L - 316L - Según Norma ASTM A554 - Espesores Milimétricos Terminación Decapado, superficie lisa Pulido exterior gritt 180-240 Aplicación Muebles, carpintería metálica, autopartes, etc. Largo estándar: 6000 mm Consultar por otros diámetros, espesores y largos especiales Peso aprox. kg/mt. Diámetro ext. (d) Espesor de Pared (s) Pulgadas mm. 1 1.2 1.5 2 2.5 3 3.5 4 1/8” 10.3 0.233 0.273 1/4” 13.75 0.319 0.377 0.460 3/8” 17.2 0.407 0.483 0.592 1/2” 21.5 0.612 0.754 0.980 1.187 1.395 3/4” 26.6 0.766 0.946 1.237 1.505 1.779 1” 33.4 0.968 1.119 1.573 1.930 2.285 1”1/4 42.2 1.237 1.594 2.021 2.480 2.956 1”1/2 48.3 1.421 1.764 2.327 2.661 3.416 3.918 2” 60.3 1.782 2.217 2.930 3.632 4.320 4.967 5.627 2”1/2 73 2.680 3.569 4.404 5.247 6.078 6.896 3” 88.9 3.275 4.368 5.397 6.477 7.469 8.486 3”1/2 101.6 3.774 5.086 6.191 7.434 8.579 9.755 4” 114.3 5.695 6.984 8.392 9.690 11.024 5” 141.3 1.002 8.671 10.428 12.051 13.723 6” 168.3 8.359 10.418 12.463 14.413 16.422 8” 219.1 10.913 13.609 16.284 18.85 21.450 10” 273.1 13.627 16.904 20365 23.578 26.896 12" 323.80 24.188 28.812 31.964 14" 355.60 26.540 30.793 35.142 16" 406.40 30.204 35.936 40.220 16 Caños y tubos de acero inoxidable Caños diámetro exterior nominal sin costura (Stainless steel seamless pipes) TP 304 - 304L - Según Norma ASTM A312 Terminación 2B Decapado y Pasivado Aplicación Conducción Largo estándar: 6000 mm Dimensiones según ANSI B 36.19 y ANSI B 36.10 Peso aprox. kg/mt. Diámetro ext. (d) Espesor de Pared (s) Pulgadas mm. sch 5S kg./ mt. sch 10S kg./ mt. sch 40S kg./ mt. sch 80S kg./ mt. sch 160S kg./ mt. 1/8” 10.3 0.280 1.73 0.370 1/4” 13.75 1.65 0.510 2.24 0.670 3.02 0.840 3/8” 17.2 1.65 0.660 2.31 0.880 3.20 1.160 1/2” 21.5 1.65 0.817 2.11 1.040 2.77 1.330 3.73 1.690 4.78 1.980 3/4” 26.6 1.65 1.038 2.11 1.330 2.87 1.750 3.91 2.200 5.56 2.942 1” 33.4 1.65 1.317 2.77 2.170 3.38 2.590 4.55 3.350 6.35 4.300 1”1/4 42.2 1.65 1.671 2.77 2.770 3.56 3.500 4.85 4.600 6.35 5.690 1”1/2 48.3 1.65 1.933 2.77 3.200 3.69 4.170 5.08 5.570 7.14 7.350 2” 60.3 1.65 2.433 2.77 4.040 3.91 5.590 5.54 7.680 8.74 11.100 2”1/2 73 2.11 3.761 3.05 5.340 5.16 8.860 7.01 11.700 9.52 15.140 3" 88.90 2.11 4.578 3.05 6.546 5.49 11.448 7.62 15.510 11.13 21.670 3"1/2 101.60 2.11 5.248 3.05 7.514 5.74 13.756 8.08 18.920 4" 114.30 2.11 5.918 3.05 8.483 6.02 16.296 8.56 22.660 13.49 34.050 5" 141.30 2.77 9.593 3.40 11.722 6.55 22.065 9.53 31.410 15.88 49.870 6" 168.30 2.77 11.462 3.40 14.015 7.11 28.648 10.97 43.210 18.26 68.590 8" 219.10 2.77 14.979 3.76 20.240 8.18 43.129 12.70 65.630 23.01 112.96 10" 273.10 3.40 22.920 4.19 28.163 9.27 61.131 92.70 83.120 Caños diámetro exterior nominal con costura TP 304 - 304L - 316L - Según Norma ASTM A312 - A409 - A778 Terminación Decapado y Pasivado, superficie lisa Aplicación Conducción en altas y bajas temperaturas y en ambientes corrosivos Largo estándar: 6000 mm Dimensiones según ANSI B 36.19 y ANSI B 36.10 Peso aprox. kg/mt. Diámetro ext. (d) Espesor de Pared (s) Pulgadas mm. sch 5S kg./mt. sch10S kg./mt. sch 40S kg./mt. 1/8” 10.3 0.280 1.73 0.370 1/4” 13.75 1.65 0.510 2.24 0.670 3/8” 17.2 1.65 0.660 2.31 0.880 1/2” 21.5 1.65 0.817 2.11 1.040 2.77 1.330 3/4” 26.6 1.65 1.038 2.11 1.330 2.87 1.750 1” 33.4 1.65 1.317 2.77 2.170 3.38 2.590 1”1/4 42.2 1.65 1.671 2.77 2.770 3.56 3.500 1”1/2 48.3 1.65 1.933 2.77 3.200 3.69 4.170 2” 60.3 1.65 2.433 2.77 4.040 3.91 5.590 2”1/2 73 2.11 3.761 3.05 5.340 5.16 8.860 3” 88.9 2.11 4.602 3.05 6.540 5.49 11.052 3”1/2 101.6 2.11 5.248 3.05 7.514 5.74 13.900 4” 114.3 2.11 5.949 3.05 8.6640 6.02 16.840 5” 141.3 2.77 9.644 3.40 11.820 6.55 22.260 6” 168.3 2.77 11.522 3.40 14.130 7.11 26.080 8” 219.1 2.77 15.066 3.76 20.390 8.18 43.560 10” 273.1 3.40 22.092 4.19 28.163 9.27 61.131 12” 323.8 3.97 31.837 4.57 36.677 9.53 74.811 14” 355.6 3.97 34.812 4.78 41.923 11.13 82.367 16” 406.4 4.2 42.131 4.78 47.994 12.70 94.457