Normatividad aplicada al estudio técnico de un sistema de producción de hidrógeno

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SECRETARIA DE EDUCACION PÚBLICA

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA DE MEXICO

INGENIERIA EN  ENERGIAS RENOVABLES

SEMINARIO DE HIDROGENO Y BIONERGIA

EVIDENCIA DE APRENDIZAJE  UNIDAD 2

Normatividad aplicada al estudio técnico de un sistema de producción de hidrógeno

ALUMNO: Manuel Romero Lozano  

AL12525347

 DOCENTE EN LINEA: LUIS EDUARDO SALCEDO SÁNCHEZ

AL12525347@unadmexico.mx, wolfynewa.wlym@gmail.com

Para el almacenamiento y distribución del hidrógeno  se requiere de condiciones especiales,  de acuerdo con su aplicación éste puede   llevarse como líquido, gas o hidruro sólido; entre  los factores determinantes se encuentra la capacidad por unidad de volumen o masa, el tiempo de vida y el costo del proceso; también necesita de condiciones de alta presión y/o bajas temperaturas de acuerdo con la técnica seleccionada. Las técnicas  más empleadas son: Hidrógeno comprimido, Hidrógeno líquido criogénico, Hidruros metálicos, y Adsorción en nanoestructuras de carbono. Las tecnologías para el almacenamiento sobresalientes son la compresión, la licuefacción, adsorción en sólidos porosos a presiones relativamente bajas y la formación de hidruros complejos. Los tanques de almacenamiento de hidrógeno comprimido someten  el gas a presiones muy altas a través de la compresión por trabajo mecánico. Esto requiere de un tanque que soporte altas presión (desde 150 bar hasta 800 bar según la aplicación) y la necesidad de alcanzar una mayor densidad (hasta de 36 kg/m3).  Finalmente debe considerarse la seguridad, ya que el aumento de la presión es proporcional al nivel de riesgo.

En el  almacenamiento sólido en nanoestructuras de carbono, los átomos de hidrógeno son atraídos a las estructuras de carbono quedando fijos a su estructura pero sin formar compuestos o uniones químicas.  Este método requiere de la nanotecnología, en este rubro, la adsorción de hidrógeno se ha adentrado en sólidos porosos como los carbones activados, nanotubos de carbono, fibras de carbono activadas, entre otros, además de polímeros. Este proceso necesita de sistemas de enfriamiento y aislantes térmicos para un óptimo almacenamiento La intención de este método es aumentar el número de partículas pequeñas con una alta porosidad, reducir los costos de los materiales y para su empleo en equipos generalizados, se debe realizar el proceso de adsorción desorción (en condiciones normales de presión y temperatura).

Las vías de distribución se deben definir de acuerdo al tipo de consumidor final, lo cual lo vuelve algo complejo debido a las enormes posibilidades. Estos medios incluyen desde redes de tuberías de hidrógeno gas, pero limitadas a distancias muy cortas. Entre mayor distancia de recorrido del hidrógeno, mayor presión, por lo cual se vuelve una instalación peligrosa. Para el desarrollo de sistemas de distribución es trascendental el equipo de almacenamiento (hidrógeno comprimido, licuado, hidruros metálicos o nanoestructuras de sólidos porosos). Además es imperativo que por ejemplo, los camiones, trenes, barcos, etc. cuenten con sistemas de regulación y monitoreo de presión y temperatura, aislantes térmicos y estrictas medidas de seguridad. Una de las alternativa para el uso del hidrógeno son las celdas de combustible, que funcionan por medio de una membrana polimérica en la cual el hidrógeno se suministra por el ánodo y el oxígeno entra por el cátodo, llevándose a cabo un intercambio de protones que generan un flujo de electrones y en donde el residuo de esta reacción es agua. Estas celdas de combustible pueden utilizarse en dispositivos electrónicos, vehículos, autobuses, centrales de generación de energía en una industria, etc. La adquisición podría llevarse a cabo en una estación de servicio para vehículos particulares, flotillas de autobuses y distribuidores por algún medio de almacenamiento.​

En cuanto a la seguridad en el manejo del hidrógeno, se puede decir que con base a sus características físicas como gas, resulta ser principalmente una sustancia inflamable, en cuanto daños a la salud no es tóxico y sólo puede provocar asfixia en grandes cantidades. El hidrógeno tampoco está catalogado como agente cancerígeno, por consiguiente su manejo o  manipulación no afecta directamente al estar en contacto con él ;sin embargo se debe tener cuidado de mezclarlo con gases como el flúor, cloro, entre otros materiales oxidantes, ya que puede reaccionar y formar un compuesto ácido. Para que haya una explosión por hidrógeno, las concentraciones deben estar dentro del rango de 18.3 a 59% de volumen en una mezcla con aire y se debe encontrar en presencia de un oxidante como el oxígeno puro en concentraciones de al menos 10%, o 41% de aire.
En la prevención y el control del riesgo de accidentes en el manejo del hidrógeno, se consideran todas las posibilidades de accidentes desde la producción, la distribución, almacenaje y uso final del hidrógeno, en las cuales el principal peligro es cuando el hidrógeno se encuentra en estado gaseoso.  Se debe tener un estricto control de tráfico en el área, debido a que pueden existir accidentes, como golpes, choques, caídas y dañar el contenedor de hidrógeno, el área debe estar plenamente identificada. Se debe tener un estricto cuidado en la manipulación del contenedor y su transportación, con  anuncios de que hay material catalogado como peligroso, debido a su inflamabilidad, es por esto, que cada contenedor y la unidad que lo transporta, deben mostrar la etiqueta de transporte de material peligroso. Así como su rombo de seguridad y la hoja de datos de seguridad de la sustancia. Hay algunos datos que avalan la seguridad asociada al hidrógeno, siendo principalmente que tanto su producción y uso industrial son una tecnología relativamente madura, que puede presumir de un pequeño índice de accidentes y siniestros en casi 100 años de producción industrial.  Es conveniente preparar y capacitar constantemente a todo el personal que interviene en cualquier etapa del uso del hidrógeno, ya sea, producción, distribución, almacenamiento y consumo.

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