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ANÁLISIS DE PROCESOS TERMODINÁMICOS PARA HIDROGENO REINALDO CALDERÓN SUPELANO EYLEEN VANESSA FERNÁNDEZ CRISTANCHO OBJETIVO: Estudiar los depósitos de Hidrógeno con el fin de que sean fiables y seguros y poder prevenir cualquier imprevisto como incendios teniendo en cuenta los siguientes procesos termodinámicos: calentamiento isocórico, expansión isentálpica y expansión isentrópica. DES ARR OLLO DEL OBJE TIVO: El análisis se basa en los cálculos realizados utilizando la base de datos del NIST REFPROP “Instituto Nacional de Estándares y Tecnología, Referencia de fluido termodinámico y propiedades de transporte”, que proporciona una corriente (provisional) de la formulación estándar para las propiedades del hidrógeno. El estado de referencia utilizado en los cálculos es la convención normal de ebullición, en donde la ent alp ía y la ent rop ía del líq uido saturado son cero. La ecuación de estado (EOS), es implementada en REFPROP y el libro del web de Química de NIST. Para el cálculo de datos fue utilizada una mezcla en equilibrio de 75% orto-hidrógeno (molécula de hidrógeno con espines nucleares alineados en la misma dirección) y un 25% para-hidrógeno (molécula de hidrógeno con espines nucleares en la dirección opuesta) a temperatura ambiente. ANALISIS Calentamiento isocórico para sistema de gas comprimido: Por el aumento de densidad de carga habrá un aumento de la presión durante el calentamiento. Calentamiento isocórico para sistema de líquido-vapor: Dependiendo de la densidad de carga, la presión en el recipiente bien aumentará abr up tamen te o gradualmente a medida que la temperatura del contenedor se eleva. Si la densidad de carga es menor que la densidad crítica de hidrógeno ( c =31,26 kg / ρ m 3), la presión aumentará lentamente a medida que el hidrógeno líquido se calienta y se convierte en vapo r. Por otra parte , si la densidad de car ga es may or que la densidad crítica de hidrógeno, el aumento de presión es muy exagerado. Expansión isoentálpica: Una expansión isoentálpica se traducirá en un aumento de la temperatura. Si el recipiente de alm acenamiento es primero precalentado a temperatura elevada, antes de la expansión isentálpica, la situación será menos conveniente en comparación a la condición de la temperatura ambiente ya que puede ocurrir un incendio. Expansión isoentrópica: Mayor es la presión inicial antes de la expansión y menor es la temperatura después de la expansión.
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ANÁLISIS DE PROCESOS TERMODINÁMICOS PARA HIDROGENO
REINALDO CALDERÓN SUPELANOEYLEEN VANESSA FERNÁNDEZ CRISTANCHO
OBJETIVO: Estudiar los depósitos de Hidrógeno con el fin de que sean fiables y
seguros y poder prevenir cualquier imprevisto como incendios teniendo en cuenta lossiguientes procesos termodinámicos: calentamiento isocórico, expansión isentálpica yexpansión isentrópica.
DESARROLLO DEL OBJETIVO: El análisis se basa en los cálculos realizadosutilizando la base de datos del NIST REFPROP “Instituto Nacional de Estándares y
Tecnología, Referencia de fluido termodinámico y propiedades de transporte”, queproporciona una corriente (provisional) de la formulación estándar para laspropiedades del hidrógeno. El estado de referencia utilizado en los cálculos es laconvención normal de ebullición, en donde la entalpía y la entropía del líquidosaturado son cero. La ecuación de estado (EOS), es implementada en REFPROP y el
libro del web de Química de NIST.
Para el cálculo de datos fue utilizada una mezcla en equilibrio de 75% orto-hidrógeno(molécula de hidrógeno con espines nucleares alineados en la misma dirección) y un25% para-hidrógeno (molécula de hidrógeno con espines nucleares en la direcciónopuesta) a temperatura ambiente.
ANALISISCalentamiento isocórico para sistema de gas comprimido: Por el aumento dedensidad de carga habrá un aumento de la presión durante el calentamiento.
Calentamiento isocórico para sistema de líquido-vapor: Dependiendo de ladensidad de carga, la presión en el recipiente bien aumentará abruptamente ogradualmente a medida que la temperatura del contenedor se eleva.
Si la densidad de carga es menor que la densidad crítica de hidrógeno ( c =31,26 kg /ρ m 3), la presión aumentará lentamente a medida que el hidrógeno líquido se calientay se convierte en vapor. Por otra parte, si la densidad de carga es mayor que ladensidad crítica de hidrógeno, el aumento de presión es muy exagerado.
Expansión isoentálpica: Una expansión isoentálpica se traducirá en un aumento dela temperatura.
Si el recipiente de almacenamiento es primero precalentado a temperatura elevada,antes de la expansión isentálpica, la situación será menos conveniente encomparación a la condición de la temperatura ambiente ya que puede ocurrir unincendio.
Expansión isoentrópica: Mayor es la presión inicial antes de la expansión y menores la temperatura después de la expansión.
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CONCLUSIONES: La densidad de carga es un parámetro importante para el diseñode recipiente de almacenamiento. Varios esquemas de diseño se han propuesto conalgunas restricciones dadas. Desde un punto de vista de la seguridad contraincendios, la exposición térmica antes de una expansión isoentálpica aumentaría elriesgo de incendio, especialmente cuando la temperatura de la exposición está muy
cerca de la temperatura de auto-ignición del hidrógeno.
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