Liqüefacció del gas Argó: anàlisi i optimització dels principals cicles criogènics per a l'obtenció d'argó líquid

Abstract

Un dels components majoritaris de l’aire de gran importància a la societat actual és l’argó. L'argó es troba present a l’atmosfera amb una concentració del 0.934% en volum i és un gas inert que té aplicacions tan importants com protegir els aliments en els seus respectius envasos per evitar que es degradin abans d'hora, o crear atmosferes protectores per operar a la metal·lúrgia. Sense aquest element, els acers de construcció estarien oxidats des del seu tractament i perdrien les seves capacitats estructurals. També seria impossible l'electrònica, ja que per a la implementació de circuits impresos cal una atmosfera protectora que protegeixi els metalls semiconductors de possibles contaminacions amb aire. Davant la importància que té l’argó en l'actualitat, en aquest treball es pretén estudiar quins són els cicles més comuns per a liquar el gas argó. S’ha fet una anàlisi energètica i exergètica d’aquests cicles i s’ha determinat quin és el cicle més eficient per a l’obtenció d’1 kg d’argó líquid. També, s’han proposat diverses configuracions d’aquests cicles amb la finalitat d’optimitzar els resultats. L’estudi s’ha realitzat mitjançant el software de resolució de sistemes d’equacions Engineering Equation Solver (EES). A més a més, davant la necessitat de dedicar important atenció al medi ambient, s’ha estudiat quins són els cicles que consumeixen menys energia elèctrica i, per tant, produeixen menys emissions de CO2. I, també, s’ha realitzat un estudi econòmic amb l’objectiu de veure quina és la viabilitat econòmica de la proposta de cicle optimitzat.