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Nuevos y Desafiantes PROPELENTES

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Importante y adecuada transición para el mundo del aerosol y el cuidado del medio ambiente.

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La historia de los propelentes de aerosol ha sido desafiante y caótica, ya que los propelentes antiguos, fueron prohibidos y reemplazados por otros cuyas propiedades no fueron comprendidas en ese momento. En Estados Unidos de América (USA) y Canadá los clorofluorocarbonos (CFC) no flamables, fueron usados casi exclusivamente del año 1946 a 1978, cuando fueron prohibidos debido a sus habilidades para disminuir el ozono en la estratosfera. En ese año la industria perdió más de mil millones de unidades, más o menos un tercio del volumen de su mercado y tomó cerca de 10 años recuperar ese negocio perdido.

Tal vez sea más importante que el mercado tuvo que cambiar hacia los propelentes de hidrocarburos, y esto tuvo como resultado cerca de 20 explosiones en plantas, 28 muertes y muchos más que sufrieron quemaduras; esto sólo en USA, y ante la costosa transición a los cuartos de gasificación resistentes a explosiones y otras sofisticaciones que tomaron lugar.

Incluso ahora, la industria global sufre de fuegos y explosiones (como el reciente desastre en Yakarta, Indonesia; el tercero más grande en la historia). Algunas firmas eligieron usar propelente no flamables, como el dióxido de carbono (CO2), óxido nítrico (N2O), Nitrógeno (N2) y aire comprimido (CAIR), pero estos solo producían un spray áspero, inadecuado para la mayoría de los productos de aerosol.

Científicos ambientalistas y la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de USA han prohibió la mayoría de los usos de los propelentes.

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En 1996 DuPont introdujo su línea de propelentes Dymel; éter dimetílico (DME), HFC-152a y HFC-134a. Los primeros dos todavía eran flamables, pero sólo la mitad de lo peligrosos que son los hidrocarburos, ya que las partes de la molécula con oxígeno y flúor eran no flamables. La industria usó los FC-134a no flamables en los inhaladores con dosificador (MDI), removedores de polvo, producto para despegar teclados, probadoras de tarjetas madre, claxon para barcos, selladores de llantas automotrices, infladores y repuestos de aire acondicionado, a pesar de su alto precio; sin embargo, hace 10 años en la Conferencia Ambiental sobre el Calentamiento Global, científicos condenaron todos los HFCs, y particularmente el HFC-134a, señalándolos como uno de los causantes de este fenómeno climático, prohibiendo así, su uso inmediato. Una década después la Agencia de Protección Ambiental (EPA) de Estados Unidos prohibió la mayoría de los usos del HFC-134a que no están relacionados con la seguridad vital.

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Uno de estos usos es el gas removedor de polvo, que consume menos del 0.1% de la producción mundial de HFC-134a. Afortunadamente el HFC-152a con su baja GWP se ha escapado de la ira de los ambientalistas y por lo tanto ha incrementado su uso en una variedad de productos de aerosol.

Otros productos de aerosol han incluido el cloruro de etilo, HCFC-22, hexafloururo de azufre y cloruro de vinilo monómero (VCM). El cloruro de etilo todavía se usa como un refrescante de la piel.

El HCFC-22, en latas de aerosol de hojalata, se usaba como repuesto para las unidades de aire acondicionado y como un propelente no flamable para algunos cosméticos. Después fue condenado como una toxina reproductiva, por causar reducciones en el orbital del ojo cerca del 0.2% de ratas. Después de que DuPont demostró que estos defectos de origen, sólo eran causados por una inhalación sostenida de muy altas concentraciones, entonces fue reincorporado, y poco tiempo después nuevamente prohibido por la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos en el 2001, argumentando de que podría ser un reductor de la capa de ozono, hasta con 5% de las capacidades de los CFCs prohibidos. El hexafluoruro de azufre se usó en algunos aerosoles automotrices hasta que se encontró que tenía un potencial de calentamiento global 25,000 veces mayor que el dióxido de carbono y después fue prohibido. Finalmente se impidió la comercialización del cloruro de vinilo monómero, esto, después de que se determinó que era un agente cancerígeno suave.

A pesar de que han ocurrido casos en la corte, los abogados aún no han podido relacionar a los usuarios de “sprays” para el cabello y pinturas con propelente de cloruro de vinilo monómero, con algún problema de cáncer en humanos (Un demandante reclamaba que un “spray” de cabello con cloruro de vinilo monómero le provocó cáncer a su perro.)

En la década de 1990 a 2000 se consideró el uso de otros propelentes. Uno era el trans-1.2,-diloroeteno (CIHC=CHCl, presión 0.66 bar a 21ºC.). Otro era el HFC-245fa (CHF2-CH2-CF3, presión 0.27 bar a 21ºC. y GWP=950). Finalmente había Fluoroisopropilico (HFC- 281 ea, CH3-CHF-CH3, presión 2.14 bares a 21ºC. y teniendo un muy bajo GWP). Un solvente volátil, bromuro de etilo, hirviendo a 38.4ºC, también fue considerado y recientemente prohibido como un reductor estratosférico de la capa de ozono.

Los nuevos propelentes con flúor permiten una reducción del impacto climático, son compatibles con las nuevas regulaciones ambientales.

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En 2010 la industria se volvió consciente de los rumores que decían, que DuPont estaba desarrollando uno o más propelentes identificados sólo como “1, 2, 3, 4”. Finalmente a través de las publicaciones aprendimos que tanto Honeywell Fluorine Products y DuPont (actualmente The Chemours Company) habían desarrollado propano no saturado basado en un compuesto con flúor. El producto DuPont fue identificado como HFO-1234yf y diseñado principalmente como un sustituto del HFC- 134a en los aires acondicionados.

Cualquiera de los usos en aerosol sería principalmente como unidades de repuesto. El producto era de alguna manera difícil de sintetizar y supuestamente se producía en China; mientras técnicamente era flamable, este atributo fue minimizado por la presencia de los cuatro átomos de flúor: (Vea HFO-1234yf(Z) en la tabla uno).

Por el otro lado, el compuesto isomérico de Honeywell: Solstice C HFO-1234ze(E) era particularmente adecuado para las aplicaciones de aerosol; el producto estaba disponible desde una planta piloto en Buffalo, Nueva York (USA) mientras las instalaciones de una planta más grande estaban siendo construidas en el complejo industrial Honeywell en Baton Rouge, Lousiana (USA). El propelente es no flamable a temperaturas debajo de los 22 a 26 grados centígrados. De acuerdo con la humedad relativa y las condiciones de energía para el encendido en el aparato de prueba del método ASTM E-682. En las temperaturas más altas se hace flamable, desarrollando Límites de Explosivos Bajos (LEL) y Límites de Explosivos Altos (UEL) que se ampliaban mientras incrementaba la temperatura.

Entre la Federación de Aerosoles de Europa y la de Estados Unidos de América, cerca de 10 oficiales y 5 no oficiales pruebas de flamabilidad, se han descrito. Como ejemplos tenemos la prueba de proyección de flama de USA, la prueba del barril cerrado del mercado europeo común y la prueba en un barril cerrado de la Federación Europea de Aerosoles.

Solstice C no es flamable de acuerdo a cada uno de estos tres métodos. (Vea la Tabla 1 para más propiedades). Honeywell proveía su Solstice C propelente HFO-1234ze (E) para el uso en aerosoles removedores de polvo desde el 2008 en Europa. Los productos típicos son DUSTAIR elaborado por His Fire & Safety Group (tamaños de 142 y 284 gramos en las latas de ITW Sexton); DUSTOFF Eco Duster elaborado por Falcon Safety Products (225 ml, en una lata de aluminio de 532 ml, etc ); Chemtronic TYPHOON BLAST 70 (en una lata de ITW Sexton); y el European BIG BLAST por MicroCare Ltd. (en una lata de hojalata de dos piezas).

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TABLA #1 Propelentes Florados

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El producto de MicroCare es típico, refiere menciones tales como “Aire enlatado a alta presión”, “Nueva fórmula SEGURA PARA LA CAPA DE OZONO”, “De manera segura remueve pelusa, polvo y arenilla”, “Filtrado doblemente para alta pureza”, y “No flamable”. Para citar, se utilizan tres diferentes propelentes para removedores de polvo, estos son el HFC-134a (limitado a productos utilizados en locaciones que son flamables o presencia de chispa); HFC-152a (moderadamente flamable, de preferencia en lugares no flamables), y Solstice C HFO-1234 (muy poco flamable, puede ser utilizado en todas las locaciones).

En la siguiente entrega de este artículo, mencionaremos los alcances que se lograron en una reunión reciente entre la industria y la EPA, acerca de las prohibiciones HFC-134a que fueron consideradas.

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