Diseño de un depósito para almacenamiento criogénico de 50 m3 de oxígeno líquido

Abstract

[ES] El presente Trabajo de Fin de Máster parte de la necesidad de mejorar el proceso de combustión de una empresa fabricante de fritas, esmaltes y colores cerámicos de la provincia de Castellón. Una frita es una mezcla de sustancias inorgánicas obtenida mediante un enfriamiento rápido de una masa fundida. Para lograr fundir las sustancias de partida es necesario alcanzar temperaturas de 1600 °C. El proceso de fusión de la frita se lleva a cabo mediante hornos de alimentados con gas natural. La combustión del gas realizada fuera de los parámetros estequiométricos y utilizando aire como comburente produce un aumento de los gastos en combustible y en las emisiones. El aporte controlado de oxígeno mediante una fuente externa permite optimizar el proceso de combustión para ser más eficiente y menos contaminante. Dado que el proceso de fusión se realiza de forma continua, debe garantizarse el suministro de oxígeno. Para ello se debe diseñar e instalar un depósito criogénico de 50 metros cúbicos en el que se almacenará el oxígeno en forma líquida a -185 °C. Desde este depósito, el oxígeno se pasa a un evaporador desde el que se envía en fase gas a los a los quemadores de los hornos. El TFM incluye el diseño mecánico básico del depósito según normativa europea EN y el proyecto de las medidas de seguridad necesarias para su instalación en el emplazamiento de la empresa.

[EN] This Master's Thesis is based on the need to improve the combustion process of the furnaces of a company that manufactures frits, enamels and ceramic colors in the province of Castellón. A frit is a mixture of inorganic substances obtained by rapid cooling of a melt. To melt the starting substances, it is necessary to reach temperatures of 1600 ° C. The frit melting process is carried out by furnaces fired with natural gas. Combustion outside the ideal stoichiometric parameters results in increased fuel consumption and emissions. The controlled supply of oxygen through an external source will allow optimizing the combustion process to be more efficient and less polluting. Since the melting process is carried out continuously, the supply of oxygen must be ensured. For this, a 50 cubic meter cryogenic tank must be designed and installed in which oxygen will be stored in liquid form at -185 ° C. From this tank, the oxygen will be passed to an evaporator from which it will be sent in the gas phase to the burners of the furnaces. The Master's Thesis includes the basic mechanical design of the tank using design codes for pressure equipment and the project of the security measures necessary for its installation at the company's site.