seminario gases industriales

8/10/2019 Seminario Gases industriales

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Universidad de Sevilla

Escuela Politcnica Superior

3 de Grado en Ingeniera Qumica Industrial

Grupo 1 Operaciones Bsicas

GASES INDUSTRIALES

Seminario Individual, Operaciones Bsicas.

Nombre:Neyer Joaqun Fernndez Ortiz ([email protected]).

Curso:3.

Titulacin:Grado en Ingeniera Qumica Industrial.

NOTA GLOBAL DE LA EXPOSICIN:

19/10/2014
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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Neyer Joaqun Fernndez Ortiz.

Operaciones Bsicas.

Escuela Politcnica Superior Universidad de Sevilla.

Presentacin de Gases industriales a cargo de Neyer Joaqun Fernndez Ortz. Asignatura: Operaciones Bsicas.Curso: 3.Docente: Mara del Carmen Arnaz Franco.Escuela Politcnica Superior Universidad de Sevilla.


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Diapositiva 2

Es la aplicacin de la ciencia al proceso de

convertir materias primas o productosqumicos en productos ms tiles.

La Ingeniera Qumica

La ingeniera qumica es la aplicacin de la ciencia al proceso de convertir materias primas o productosqumicos en productos ms tiles.


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Las molculas prcticamente libres.

Ocupan el volumen del recipiente, adoptando

la de los recipientes que las contiene. Pueden comprimirse fcilmente.

Gases

Se denomina gas al estado de agregacin de la materia en el cual, bajo ciertas condiciones de temperatura y presin,sus molculas interaccionan solo dbilmente entre s, sin formar enlaces moleculares, adoptando la forma y elvolumen del recipiente que las contiene y tendiendo a separarse, esto es, expandirse, todo lo posible por sualta energa cintica. Los gases son fluidos altamente compresibles, que experimentan grandes cambiosde densidad con la presin y la temperatura. Las molculas que constituyen un gas casi no son atradas unas porotras, por lo que se mueven en el vaco a gran velocidad y muy separadas unas de otras, explicando as laspropiedades: Las molculas de un gas se encuentran prcticamente libres, de modo que son capaces de distribuirse por todo el

espacio en el cual son contenidos. Las fuerzas gravitatorias y de atraccin entre las molculas son despreciables,en comparacin con la velocidad a que se mueven sus molculas.

Los gases ocupan completamente el volumen del recipiente que los contiene.

Los gases no tienen forma definida, adoptando la de los recipientes que las contiene. Pueden comprimirse fcilmente, debido a que existen enormes espacios vacos entre unas molculas y otras.A temperatura y presin ambientales los gases pueden ser elementos como el hidrgeno, el oxgeno, el nitrgeno, elcloro, el flor y los gases nobles, compuestos como el dixido de carbono o el propano, o mezclas como el aire.Los vapores y el plasma comparten propiedades con los gases y pueden formar mezclas homogneas, porejemplo vapor de agua y aire, en conjunto son conocidos como cuerpos gaseosos, estado gaseoso o fase gaseosa.


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Partculas puntuales.

No existe ni atraccin ni repulsin.

Choques perfectamente elsticos

Ley de los gases ideales.

Gases ideales

Laley de los gases idealeses laecuacin de estadodelgas ideal, un gas hipottico formado por partculaspuntuales, sin atraccin ni repulsin entre ellas y cuyos choques son perfectamente elsticos (conservacin

del momentoyenerga cintica). La energa cintica es directamente proporcional a la temperatura en ungas ideal.

Ley de los gases idealesDe laley general de los gasesse obtiene la ley de losgases ideales. Su expresin matemtica es:siendoPlapresin,Velvolumen,nel nmero demoles,Rlacte. Universal de los gases idealesy Tlatemperaturaen Kelvin. Tomando el volumen de un mol a una atmsfera de presin y a 273 K, como 22,4l se obtiene el valor de R, que depende de las unidades que se estn utilizando:

R = 0,082 atmLK

1

mol

1

=8,31451 JK1

mol

1

(SI) = 1,987 calK1

mol

1

= 8,31451 10

10

ergK1mol1=8,317x103(m)(Kpa)/(mol)(K).De estaleyse deduce que un mol (6,022 x 10^23 tomos o molculas) de gas ideal ocupa siempre unvolumen igual a 22,4litrosa 0Cy 1atmsfera.


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Los gases reales no se expanden infinitamente.

Mientras menos reactivo ms ideal.

A mayor tamao, mayor colisin e interaccin. Se pierde la idealidad en condiciones extremas.

Ley de los gases ideales

Gases reales

Si se quiere afinar ms, o si se quiere medir el comportamiento de algn gas que escapa al comportamiento ideal, habr querecurrir a las ecuaciones de los gases reales, que son variadas y ms complicadas cuanto ms precisas.Los gases reales no se expanden infinitamente, sino que llegara un momento en el que no ocuparan ms volumen. Esto se debea que entre sus partculas, ya sean tomos como en los gases nobles o molculas como en el (O2) y la mayora de los gases, seestablecen unas fuerzas bastante pequeas, debido a los cambios aleatorios de sus cargas electrostticas, a las que sellama fuerzas de Van der Waals.El comportamiento de un gas suele concordar ms con el comportamiento ideal cuanto ms sencilla sea su frmula qumica ycuanto menor sea su reactividad (tendencia a formar enlaces). As, por ejemplo, los gases nobles al ser molculas monoatmicasy tener muy baja reactividad, sobre todo el helio, tendrn un comportamiento bastante cercano al ideal. Les seguirn los gasesdiatmicos, en particular el ms liviano hidrgeno. Menos ideales sern los triatmicos, como el dixido de carbono; el casodel vapor de agua an es peor, ya que la molcula al ser polar tiende a establecer puentes de hidrgeno, lo que an reduce msla idealidad. Dentro de los gases orgnicos, el que tendr un comportamiento ms ideal ser el metano, perdiendo idealidad amedida que se engrosa la cadena de carbono. As, el butano es de esperar que tenga un comportamiento ya bastante alejado dela idealidad. Esto es, porque cuanto ms grande es la partcula constituyente del gas, mayor es la probabilidad de colisin einteraccin entre ellas, factor que hace disminuir la idealidad. Algunos de estos gases se pueden aproximar bastante bienmediante las ecuaciones ideales, mientras que en otros casos har falta recurrir a ecuaciones reales muchas veces deducidasempricamente a partir del ajuste de parmetros.Tambin se pierde la idealidad en condiciones extremas, como altas presiones o bajas temperaturas. Por otra parte, laconcordancia con la idealidad puede aumentar si trabajamos a bajas presiones o altas temperaturas. Tambin por su estabilidadqumica.La ecuacin de Van der Waalses una ecuacin de estado de un fluido compuesto de partculas con un tamao no despreciable ycon fuerzas intermoleculares. La ecuacin (1873) debe su nombre a Johannes Diderik van der Waals, quien recibi el premioNobel en 1910 por su trabajo en la ecuacin de estado para gases y lquidos, la cual est basada en una modificacin de la ley delos gases ideales para que se aproxime de manera ms precisa al comportamiento de los gases reales al tener en cuenta sutamao no nulo y la atraccin entre sus partculas.


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Boyle-Mariotte.

Charles. (Isobaro)

Gay Lussac.(Isocoro)

Ley general de los gases.

Leyes de los Gases

Existen diversas leyes derivadas de modelos simplificados de la realidad que relacionan lapresin,elvolumeny latemperaturade un gas.Ley de Boyle-MariotteLa Ley de Boyle-Mariotte, formulada porRobert BoyleyEdme Mariotte, es una de lasleyes de losgasesque relaciona elvolumeny lapresinde una cierta cantidad de gas mantenidaatemperaturaconstante. La ley dice que a una temperatura constante y para una masa dada de un gas elvolumen del gas varia de manera inversamente proporcional a la presin absoluta del recipiente.Ley de CharlesA una presin dada, el volumen ocupado por una cierta cantidad de un gas es directamente proporcional a

su temperatura.Ley de Gay-Lussac

La presin de una cierta cantidad de gas, que se mantiene a volumen constante, es directamente

proporcional a la temperatura. Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero ha de

enfriarse el volumen de gas deseado, hasta una temperatura caracterstica de cada gas, a fin de poder

someterlo a la presin requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente y eventualmente, explote.Ley general de los gasesSe obtiene combinando las tres leyes anteriores.


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Gases Inflamables.

Gases Inertes.

Oxidantes.

Gases Txicos y Corrosivos.

Riesgos de los Gases

Los gases industriales y especiales son sustancias extremadamente verstiles. No obstante, pueden conllevar adems nuevosriesgos para la seguridad en el entorno laboral. Todo aqul que use gases debe haber completado los cursos de formacincorrespondientes y manipularlos segn lo estipulan los procedimientos de seguridad en vigor. Se pueden eliminar los riesgoscasi por completo si se cuentan con los conocimientos adecuados sobre las propiedades del gas y los procedimientos demanipulacin segura.

Los gases comprimidos pueden clasificarse en las siguientes categoras:

Gases InflamablesLos gases inflamables, en la concentracin adecuada en el aire u oxgeno pueden arder o explotar si se prende un fuego. Si lamezcla es demasiado pobre o demasiado rica, la ignicin no tiene lugar. Las mezclas abundantes, no obstante, son peligrosasdado que podran formar mezclas explosivas en el borde exterior de una zona.

Gases InertesLos gases inertes reducen los niveles de oxgeno y limitan la combustin cuando se introducen en una habitacin o espacioconfinado. Se utilizan en los sistemas extintores de zonas donde el agua podra causar demasiados daos, por ejemplo en salascon equipos electrnicos.

OxidantesLos oxidantes no son inflamables, pero contribuyen a la combustin de otros materiales al producir oxgeno. Los oxidantes en unestado concentrado y/o presurizado no deberan entrar en contacto con lubricantes, aceite o cualquier material orgnico.

Gases Txicos y CorrosivosGas o vapor que tiene una concentracin letal media (LC50) en el aire de 200 partes por milln (ppm) en volumen, o 2miligramos por litro o menos en niebla, humo o polvo, cuando se administra por inhalacin continua durante una hora (omenos, si la muerte ocurre antes de la hora) en ratas albinas de entre 200 y 300 gramos cada una.


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Riesgos de los Gases

Azul: Nivel de Riesgo; Rojo: Inflamabilidad; Amarillo: Reactividad; Blanco: Riesgo Especfico.


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Gases manufacturados que se comercializan conusos en diversas aplicaciones.

Sector Metalrgico. (Produccin de aceros)

Sector Sanitario. (Aplicaciones mdicas)

Sector Agrcola. (Fertilizantes)

Sector Alimentario. ( de las gaseosas)

Gases Industriales

Losgases industrialesson un grupo de gasesmanufacturadosque secomercializancon usos en diversasaplicaciones. Pueden ser orgnicosoinorgnicosy se obtienen del aire mediante un proceso de separacino producidos por sntesis qumica. Pueden tomar distintas formas como comprimidos, en estado lquido,oslido.

Empleados en procesos industriales: Sector Metalrgico. la fabricacin deacero,semiconductores Sector Sanitario. aplicacionesmdicas Sector Agrcola.Fertilizantes Sector alimentario


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La Asociacin de Fabricantes de Gases

Industriales y Medicinales (AFGIM). GRUPO PRAXAIR.

GRUPO ABELL LINDE. AIR LIQUID IBERICA DE GASES. GRUPO CARBUROS METLICOS.OXIMAGAS GASES MEDICINALES.ANDALUZA DE GASES S.A.ACAIL GAS.

Gases Industriales enEspaa

Algunas de las empresas que producen gases industriales.


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Gases Industriales enEspaa

Se representa los viaductos de gas natural a travs de toda la pennsula ibrica, adems de los principales centros dealmacenamiento y produccin.


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Gases Industriales enEspaa (Andaluca)

Se representa el consumo de energa de gas natural en Andaluca en Ktep (Kilo Toneladas de equivalente enpetrleo). Aproximadamente 1ktep=12000kWh(kilo Vatios hora).


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Pueden comprimirse fcilmente.

Ley de Gay Lussac

Obtencin de GasesIndustriales

Como dijimos anteriormente, los gases pueden tomar distintas formas como comprimidos, enestadolquido, oslido. Adems mencionamos la Ley de Gay-Lussac en donde se vea que la presin deuna cierta cantidad de gas, que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a la

temperatura. Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero ha de enfriarse el

volumen de gas deseado, hasta una temperatura caracterstica de cada gas, a fin de poder someterlo a la

presin requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente y eventualmente, explote.


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Proceso de separacin.

Argn (Ar).

Nitrgeno (). Oxgeno ().

Dixido de Carbono ().

Sntesis Qumica.

Alcanos, Alquenos y Alquinos.

Obtencin de GasesIndustriales

Como dijimos anteriormente, se obtienen del aire mediante un proceso de separacin o producidos porsntesis qumica. Pueden tomar distintas formas como comprimidos, en estadolquido, oslido.


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O. G. I. Mediante Procesos deSeparacin (a partir del aire)

Los gases del aire: nitrgeno (N2), oxgeno (O2) y argn (Ar) se producen por el mtodo de destilacinfraccionada del aire, cuando el dixido de carbono (CO2) se obtiene a partir de fuentes naturales

(hidrocarburos) o bajo la forma de subproducto de las industrias qumicas y petroqumicas.

Aunque el aire se encuentra en todos sitios, por razones econmicas, tcnicas y medio ambientales, resulta

interesante construir fbricas de produccin de gases (ASU: Air Separation Unit) en determinados lugares.

Las inversiones necesarias son muy importantes y los consumos de energa muy grandes, de tal forma que

el nmero de fbricas, sus ubicaciones y sus capacidades de produccin son la base de la competitividad de

las empresas gasistas.


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Como saben, el aire es una mezcla de gases formada por aproximadamente un 78% de nitrgeno, un 21%de oxgeno, un 0,9% de argn y un 0,1% de gases nobles.


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Estos gases se obtienen especialmente por destilacin criognica, pues se opera a temperaturas bajo cero;Una de las facilidades que ofrece el aire al ser destilado es que ninguno de sus componentes son

azetropos (dos o ms compuestos qumicos que al juntarse presentan un punto de ebullicin constante y

se comportan como una sola sustancia) Para efectuar la destilacin del aire se debe llegar a la licuacin del

aire, por lo menos parcial, mediante una combinacin de compresiones, enfriamientos y expansiones.


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Primero se debe Filtrar el Aire mediante un Tamiz Molecular para eliminar las molculas de Dixido deCarbono (CO2) y, aprovechando la complejidad de sus molculas, tambin eliminar los hidrocarburos Para

eliminar totalmente cualquier residuo de CO2y, adems, quitar el vapor de agua que contiene el aire

atmosfrico.


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Este se hace pasar por un proceso de Adsorcin simple que consiste en dos Torres de Adsorcin Empacadas(generalmente con Slice Gel) a travs de las cuales pasa el aire sucio Enfriar el aire a una temperatura

muy baja usando un intercambiador de calor que aprovecha el fro del Nitrgeno producido al final del

proceso de Destilacin hacindolo pasar a contra corriente de la tubera que transporta el aire seco

previamente obtenido.


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Una vez que tenemos el Aire en estado Lquido podemos proceder a realizar la Destilacin Fraccionada delmismo.


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Para poder separarlos se recurre al mtodo de destilacin fraccionada, a travs del cual la mezcla gaseosase licua mediante la disminucin de la temperatura y el aumento de la presin.

Generalmente se usan dos Columnas de Destilacin para llevar a cabo este proceso. La primera de ellas

contiene una presin mayor (5 atm) y la segunda una presin menor (1 atm). El proceso a seguir es

conducir la mezcla de Aire Lquido que se obtuvo previamente hacia la Primer Columna, que es la de mayor

presin. En esta se lleva a cabo el proceso de Destilacin y se obtiene el Nitrgeno deseado a su

temperatura de ebullicin.


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En la Segunda Columna, a menor presin, se separa y obtiene el Oxgeno con un alto nivel de pureza y seenva a travs de tuberas a un tanque de almacenamiento.


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El nitrgeno y el oxgeno se envan a los beneficiarios por canalizaciones o se almacenan en estado lquido o gaseoso.


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Los gases obtenidos tienen aplicacin en los ms variados sectores de actividad, desde la salud a laalimentacin, pasando por la electricidad, metalurgia, qumica, petroqumica, pasta y papel, medio

ambiente, etc.


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O. G. I. Mediante Procesos deSeparacin (a partir de combustible)

Planta de Produccin de CO2El combustible se quema bajo condiciones cuidadosamente controladas. Despus depurar el agua y las

ceniza, el CO2de los gases de combustin se absorbe en una solucin basada en 2 -aminoetanol (MEA) quese calienta posteriormente por el proceso de combustin para volver a liberar el gas CO2bruto. El CO2se

lleva luego a dos etapas en vertical en funcionamiento en seco (sin aceite): compresor a la alta presin,

purificador de permanganato de potasio.

Despus de secar a fondo en una torre gemela tamiz molecular seco automtico, el CO 2recibe purificacin

final de un filtro de carbn activado antes de la alimentacin en un bucle de refrigeracin en la licuadora. El

CO2 licuado (puro) puede ser alimentado a un tanque de almacenamiento de CO2a granel.

Este proceso continuo es eficiente, fiable y seguro.

El CO2cumple con los estndares internacionales de calidad alimentaria de calidad y es utilizado

diariamente por las compaas de gas superiores, refrescos y cerveza marcas del mundo en ms de 100

pases.


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En el esquema se muestra la disposicin de una planta de produccin de CO 2tpica de la marca ASCO.


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Se muestra la Plataforma de Compresin y la unidad de Licuefaccin de CO 2


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Purificador de alta presin y la unidad de proceso.


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Purificador de alta presin y la unidad de proceso.


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O. G. I. Mediante SntesisQumica (Acetileno)

Proceso Wulff (pirlisis de gas natural)

1 min, 1300 C

4 min hasta 400 C

Mezcla acetileno-etileno (1:2)

Descarga elctrica sobre gas natural

Arco elctrico de hasta 20.000 K

T media de 1500 K

T = 3000 K, Xacetileno = 0.1

Adicin de H2 para finalizar el proceso

Obtencin de Gases Industriales Mediante Sntesis Qumica, Produccin de Acetileno;

Mediante dos Procesos: Procesos de Wulff y mediante Descarga Elctrica sobre el Gas Natural.


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Transporte de GasesIndustriales

Viaductos especficos. Butano Domiciliario.

Dixido de Carbono (Uso Industrial). A granel.Dixido de Carbono (Alimentario).

Tanques.

Acetileno.

Gases Medicinales.

Transporte de Gases Industriales:

Viaductos especficos: Butano Domiciliario, Dixido de Carbono (Uso Industrial).

A granel: Dixido de Carbono (Alimentario).

Tanques: Acetileno, Gases Medicinales.


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T. G. I. MedianteViaductos especficos

Se muestra la red de suministro de Butano existente y planificado en Andaluca.


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T. G. I. MedianteViaductos especficos

Se muestra una instalacin de Tuberas, destinados a abastecer la demanda particular de gas. (Instalacin enviviendas)


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T. G. I. A Granel

Se muestra un esquema de llenado de un Camin Cisterna, transportador de CO2.


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T. G. I. A Granel

Camin-Cisterna a la entrega del producto en una Planta de llenado (Nave Industrial).


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Plantas de llenado Venta de Tanques

T. G. I. Tanques

Se muestra Tanques destinados a la contencin de CO2licuado, Gas Alimentario.


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Diapositiva 37

Planta de llenado

Se muestra la Distribucin real de una Planta de llenado de Gas Butano.


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Aplicaciones de losGases Industriales

Industria Qumica, Soldaduras, Proteccin medioambiental, Comida, Aire para respirar, Seguridad y gases inerte,Cristales, cermicas, otros minerales, Gases medicinales, Metalurgia, Cauchos, plsticos, pinturas, Industria desemiconductores, Tratamiento de aguas, entre otros.


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Diapositiva 39

Se muestra una planta de produccin de gases industriales (hidrgeno) ms concretamente en Francia,Moissy-Cramayel, regin de Pars. (Cortesa de Air Liquide)


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http://es.wikipedia.org

https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/ciudadania/transporte-de-gas

https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/ciudadania/consumo-de-gas

https://www.eiga.eu/

http://www.es.airliquide.com/es/productos-y-servicios-1/suministro-liquido.html#.VF1RSvmG-So

http://www.abellolinde.es/es/products_and_supply/food_grade_gases/index.html

Bibliografa

TODAS LOS PORTALES WEB REVISADOS POR LTIMA VEZ EL DIA 18 DE NOVIEMBRE DEL 2014.

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Gay-Lussac

http://es.wikipedia.org/wiki/Ecuaci%C3%B3n_de_Van_der_Waals

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_industrial

https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/ciudadania/transporte-de-gas

https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/ciudadania/aprovisionamiento

https://www.agenciaandaluzadelaenergia.es/ciudadania/consumo-de-gas

https://www.eiga.eu/

https://www.eiga.eu/index.php?id=267 (ESPAA)

http://tierra.rediris.es/TASYO/gases_hidratados.htm (ACTUALIDAD)

http://www.es.airliquide.com/es/oferta-air-liquide/laboratorios-y-centros-de-investigacion-1.html#.VF1VAfmG-So (LAB Y CENTROS DE INVESTAGACION)

http://www.es.airliquide.com/es/productos-y-servicios-1/suministro-canalizacion/produccion-gases-del-aire-asu/separacion-de-los-gases-del-aire.html#.VF1QRfmG-So (PROCESO DE SEPARACION DE GASES)

http://www.es.airliquide.com/es/productos-y-servicios-1/suministro-de-botellas.html#.VF1RA_mG-So (SUMINISTRO DE BOTELLAS)

http://www.es.airliquide.com/es/productos-y-servicios-1/suministro-liquido.html#.VF1RSvmG-So (SUMINISTRO DE LIQUIDO)

http://www.abellolinde.es/es/processes/process_chemistry_and_refining/recovery_of_volatile_organic_compounds/index.html

http://www.abellolinde.es/es/products_and_supply/food_grade_gases/index.html


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TIEMPO UTILIZADO EN LA EXPOSICIN:

HORAS OCUPADAS PARA LA FINALIZACIN DEL SEMINARIO 18-20

OBSERVACIONES POR PARTE DE LA DOCENTE:

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