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Diseño de un tanque criogénico para almacenamiento de hidrogeno en materiales órgano-metálicos.

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by luis Garcia Marin on 10 October 2012

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Transcript of Diseño de un tanque criogénico para almacenamiento de hidrogeno en materiales órgano-metálicos.

Diseño de un tanque criogénico para almacenamiento de hidrogeno en materiales órgano-metálicos. Al inicio del proyecto se quiso o se recomendo en el anteproyecto utilizar el acero inoxidable AISI 306 y 314 .
Al momento de estar buscando informacion para corroborar estos datos encontre un articulo en internet sobre los daños que provoca el hidrogeno en estos metales seleccionados estos daños pueden ser los 3 siguientes.

En el ataque por hidrogeno pues el material es expuesto a altas temperaturas y altas presiones parciales de hidrogeno entonces el material sufre importantes deterioros en sus propiedades mecanicas.

Fragilizacion asistida por hidrogeno: En este daño se hace por alteracion mecanica del material da lugar a perdida de ductilidad con una cantidad minima de hidrogeno se produce material con concentracion critica en el rango elastico (tension critica).

se manifiesta por la aparición de fisuras inmediatamente, o transcurridos minutos y en algunoscasos hasta horas después de completada la soldadura el hidrogeno difusible en el metal de soldadura o en la zona afectada termicamente del material base. Materiales Encontre una tabla en la cual el acero propuesto con anterioridad contiene ciertas propiedades las cuales nos indican que sus propiedades son las adecuandas para trabajar en las condiciones las cuales nosotros requerimos para trabajar en el diseño del dispositivo de almacenamiento de hidrogeno. ejemplo la composicion quimica del 314 es 0.08 % C, 24.8% Cr, 19.8% Ni, 0.11% N, 0.015% S, 2.00% Mn,
1.50 a 2.50% Si.
En propiedades mecanicas: Dureza rockwell: 85, ultima fuerza tensible: 689 Mpa, limite elastico tensible: 345 Mpa, Elongacion a la rotura: 40.0 %, modulo de elastisidad: 200 Gpa. los parametros anteriormente establecidos en el protocolo eran:
Presion de operacion del tanque: 150 atm que es igual a 2203.5 psi, volumen del tanque: 2 lt, temperatura de operacion: 90K que es igual a -183.15°C, volumen del tanque completo: 20 lt y que sea construido en posicion vertical. Normas El almacenamiento y distribuicion del hidrogeno debe cumplir muchas regulaciones pues el H2, es catalogado como peligroso y debe ser controlado
permanentemente por autoridades regulatorias.

Es nesesario normalizar: Las especificaciones del producto hidrogeno.
Infraestructura de almacenaje y distribucion para automoviles y estacionarios.
Aplicaciones finales (celulas de combustibles, motores de combustion interna, quemadores).
Tecnologias de produccion de hidrogeno a partir de las fuentes primarias renovables.
Tecnologias que producen a pequeña escala.
Dispositivos de deteccion y seguridad relacionados.
Seguridad y propiedades relevantes del hidrogen. Hidrogeno PUNTO DE EBULLICIÓN 1 atm: - 423.0ºF (-252.8ºC).
DENSIDAD DEL GAS 21.1 ºC , 1 atm 0.0834401. kg/m3.
PUNTO DE CONGELAMIENTO 1 atm: - 434.5 ºF(-252.9ºC).
SOLUBILIDAD EN AGUA 68ºF(20º), 1 atm: 3.35% por volumen.
APARIENCIA Y OLOR:El hidrógeno es incoloro e inodoro.
PUNTO DE IGNICIÓN :(MÉTODO USADO)N/A Gas a temp. normal.
METODO DE EXTINCION: Polvo Químico, CO2, o Halón.
LÍMITES DE INFLAMABILIDAD % PORVOLUMEN INFERIOR 4.0% SUPERIOR 74.2%.
PROCEDIMIENTOS ESPECIALES PARA COMBATIR INCENDIOS: Cerrar la fuente de hidrógeno. Cuando sea posible, permita que el fuego se extinga por si mismo. Rociar agua al equipo adyacente para mantenerlo frío.
PELIGROS INUSUALES DE FUEGO Y EXPLOSIÓN
El hidrógeno se quema con una flama casi invisible de baja radiación térmica. Hay gente que ha caminado sin saber en flamas de hidrógeno. Fácilmente se incendia; la energía mínima de ignición es muy baja (0.2 MJ) y el rango de inflamabilidad es muy amplio. La flama se propaga muy rápidamente. Existe peligro potencial de explosión por reignición si el fuego se extinguesin cerrar la fuente de hidrógeno. El hidrógeno puede acumularse en las áreas superiores de los lugares cerrados.
INCOMPATIBILIDAD (MATERIALES A EVITAR)
Materiales oxidantes. Algunos aceros son susceptibles de ataque o de hacerse quebradizos a altas temperaturas o presiones. | PROCEDIMIENTOS ESPECIALES RECOMENDACIONES ESPECIALES PARA EL MANEJO: Sólo utilizar en áreas con buena ventilación. Los cilindros de gases comprimidos contienen hidrógeno a una presión muy elevada, por lo que deben ser manejados con cuidado. Utilizar un regulador de presión cuando los cilindros se conecten a sistemas de baja presión. Asegurar los cilindros cuando estén en uso. Nunca utilizar flama directa para calentar los cilindros. Utilizar válvulas check para prevenir el retroceso de flujo al cilindro. Evitar arrastrar, deslizar o rolar los cilindros aún en distancias cortas. Utilizar un diablo apropiado. Para recomendaciones adicionales consultar el folleto P-1 de la CGA. (Compressed Gas Association).
RECOMENDACIONES ESPECIALES PARA EL ALMACENAMIENTO
Almacenar los cilindros y los contenedores en áreas bien ventiladas. Mantenga los cilindros alejados de fuentes de calor.
No los almacene en áreas de tráfico para evitar caídas accidentales o el daño al caerse objetos en movimiento. Los cilindros que no esten en uso deben mantenerse con el capuchón de la válvula puesto. Separar los cilindros llenos de los vacíos.
Almacénelos en áreas libres de material combustible. Evite exponerlos en áreas en las que haya sales u otros químicos corrosivos. El almacenamiento del hidrógeno debe estar separado de los gases oxidantes tales como oxígeno, flúor, etc. al menos con 6 m. de distancia. Para recomendaciones adicionales consultar el folleto p-1 de la CGA.
RECOMENDACIONES ESPECIALES PARA EL ENVASADO
El hidrógeno gaseoso en USA se envasa en cilindros que cumplen con las especificaciones DOT o los códigos ASME.
En México se fabrican cilindros de acuerdo a la norma NOM S-11-1970.
OTRAS PRECAUCIONES O RECOMENDACIONES
Los cilindros de hidrógeno sólo deben ser llenados por personal experimentado de los proveedores. Las atmósferas de las áreas en las cuales se haya venteado el hidrógeno y exista acumulación, deberán ser monitoreadas con un analizador portátil de gases inflamables. PROCEDIMIENTOS EN CASOS DE FUGAS O DERRAMESMEDIDAS DE SEGURIDAD EN CASOS DE FUGAS O DERRAMESNO ENTRAR en áreas que contengan mezclas inflamables de hidrógeno en aire. Ventilar las áreas cerradas para prevenir la formación de atmósferas inflamables o deficientes de oxígeno. Ver "VENTILACION" a continuación. Eliminar todas las fuentes potenciales de ignición. Trasladar los cilindro de gases comprimidos al aire libre si la fuga es pequeña.
INFORMACIÓN SOBRE ECOLOGÍA: El hidrógeno no genera efectos adversos a la ecología, no contiene ningún químico de clase I o II que afecten la capa de ozono, el hidrógeno no esta catalogado como contaminante marino. El hidrógeno por sus características se encuentra dentro del listado de los productos que si se almacenan, producen o transportan en cantidades iguales o mayores a la de reporte se considera la actividad como de alto riesgo, la cantidad de reporte para el hidrógeno es de 500 kg.
MÉTODO DE ELIMINACIÓN DE DESECHOS: No intentar desechar el hidrógeno residual en cilindros. Regresar los cilindros a la compañia con una presión residual positiva, las válvulas de los cilindros cerradas y el capuchón colocado en su lugar.
INFORMACIÓN SOBRE TRANSPORTACIÓN: El hidrógeno gas comprimido esta catalogado como un material peligroso, la unidad que lo transporte se rotula con la etiqueta de transporte de material peligroso. Además debe portar el rombo de señalamiento de seguridad (gas inflamable) con elnúmero de naciones unidas ubicando en la unidad según NOM-004-STC/1999. Cada envase requiere una etiqueta de identificación con información de riesgos primarios y secundarios.La unidad deberá contar con su hoja de emergencia en transportación con la información necesaria para atender una emergencia según NOM-005-STC/1999.Para este tipo de producto no existe ninguna restricción por incompatibilidad para el transporte con otro producto según NOM-010-STC/1999.Los cilindros deberán ser transportados en posición vertical y en unidades bien ventiladas, nunca transporte en el compartimento de pasajeros del vehículo.
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