Gases Industriales y Sus Aplicaciones

8/16/2019 Gases Industriales y Sus Aplicaciones

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GASES INDUSTRIALES Y SUS APLICACIONES

QUE SON LOS GASES INDUSTRIALES Y COMO SE PRODUCEN

Los gases industriales son un grupo de gases

manufacturados que se comercializan con usos en diversas aplicaciones.

Principalmente son empleados en procesos industriales, tales como la fabricación de

acero, aplicaciones medicas, fertilizantes, semiconductores, etc. Los gases

industriales de más amplio uso y producción son el Oxígeno, itrógeno, !idrógeno

y los gases inertes tales como el "rgón. #stos gases desempe$an roles tales como

reactivos para procesos, forman parte de ambientes que favorecen reacciones

químicas y sirven como materia prima prima para obtener otros productos.

¿COMO SE PRODUCEN LOS GASES INDUSTRIALES?


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Los gases industriales pueden ser a la vez orgánicos

e inorgánicos y se obtienen del aire mediante un proceso de separación o

producidos por síntesis química. Pueden tomar distintas formas como comprimidos,

en estado liquido, o solido.

Oxígeno, nitrógeno, rgón, !eti"eno # otro$ g$e$ no%"e$

#stos gases se producen a partir del fraccionamiento del aire. #l m%todo criog%nico,

no contaminante para la producción de estos gases fue ideado &ace más de '((

a$os por )arl von Linde. *na vez eliminadas las interferencias del vapor de agua,

las partículas y el dióxido de carbono, el aire se comprime y se refrigera a muy

ba+as temperaturas, licuándose y separándose por destilación fraccionada en

oxígeno, nitrógeno, argón y otros gases nobles.

#n la actualidad se utilizan tambi%n otros m%todos físicos para separar y purificar

los componentes del aire - eparación a trav%s de membranas. - "bsorción varios

componentes del aire son retenidos por materiales específicos, mientras que el

resto fluye, sin ninguna obstrucción.

A!eti"eno

#l acetileno se produce a partir del carburo de calcio. /ambi%n se obtiene como

subproducto a partir de la industria petroquímica0 contribuyendo así a la protección

del medio ambiente.

&i'rógeno

#l &idrógeno puede obtenerse por medio de un reforming, a partir de vapor de agua

y gas natural u otros &idrocarburos ligeros. #n las refinerías y en la electrólisis de la

química del cloro tambi%n se generan gases ricos en &idrógeno, a partir de los

cuales puede obtenerse &idrógeno. /odos estos procedimientos se utilizan, por

e+emplo, en el triángulo químico de Leuna12una12itterfeld 3"lemania del #ste4 y en

la refinería de 5ilazzo, en icilia. !idrógeno líquido #l &idrógeno se licua a 16789) y

se transporta en estado líquido en grandes containers, reduciendo así los costes de

transporte.

Me(!"$ 'e g$e$


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Las mezclas de gases se mezclan in situ a partir de gases puros o se suministran

mezclados previamente en cisternas. "lgunos e+emplos son las mezclas )orgon:,

;"O:, )ronigon:, ampliamente utilizadas en los procesos de soldadura, o

2iogon: en la industria alimentaria.

Dióxi'o 'e !r%ono

#l dióxido de carbono puede obtenerse a partir de yacimientos subterráneos

naturales. #n


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comburente, que es el oxígeno.

P-rg$

=gual que en el caso anterior, el traba+ar con productos sensibles &ace necesario en

muc&os momentos del proceso realizar purgas que permitan garantizar las

condiciones esenciales del producto seguridad, economía y calidad.e distinguen

principalmente, seg@n las características de los recipientes a purgar, tres formas

diferentes de realizar la purga - Purga por desplazamiento. #l caso más simple es

el barrido de una canalización. e inyecta el nitrógeno por un extremo,

produci%ndose un frente móvil de inertización. - Purga por dilución. e realiza en

recintos intermedios con puntos de entrada y salida del gas ale+ados entre sí. #l

volumen de gas a utilizar se corresponde con el volumen del recinto, dependiendo

de los niveles iniciales y finales deseados del gas a purgar. - Purga por ciclos de

compresión1expansión. e emplea cuando la geometría del recinto y la ubicación de

las entradas y salidas no permite un barrido. #l cálculo de los ciclos necesarios

depende de las presiones que puedan obtenerse en el depósito.

Re!-.er!ión 'e CO/0$

)ada vez son más las operaciones en las que se requiere diluir un producto en un

disolvente 3pinturas, tintas, resinas, etc.4. "demás de las exigencias

medioambientales, que regulan la emisión de estos compuestos, con restricciones

cada vez mayores debido a la carestía y precio de esos disolventes, cada vez

resulta más interesante recuperarlos de las emisiones a la atmósfera mediante

alg@n proceso simple y fiable.La recuperación por vía criog%nica, utilizando el poder

frigorífico del nitrógeno líquido, permite el licuado y recuperación posterior del

disolvente en atmósferas inertes, sin posibilidad de que se formen mezclasexplosivas. "sí se puede llegar al nivel requerido, emitiendo a la atmósfera el resto

sin problemas de contaminación medioambiental. #n la fase de recuperación

aprovec&amos el poder del nitrógeno líquido, que nos proporciona - #l calor latente

de vaporización y el calor sensible del nitrógeno gas para condensar y separar el

disolvente. - La inercia química del nitrógeno vaporizado durante el secado del

producto, que elimina los problemas in&erentes a los límites de inflamabilidad de

los vapores del disolvente. )on esta t%cnica se producen economías sobre el

volumen de gas de tratamiento, ya que la presencia de nitrógeno permite traba+ar

con mayores contenidos de disolvente, disminuyendo las inversiones en el circuito

de secado

Reg-"!ión 'e te1.ert-r # re!!ione$

5uc&as operaciones químicas y fisicoquímicas en fase líquida deben llevarse a cabo

a una temperatura determinada, y controlada. )uando estas operaciones van

acompa$adas de una producción espontánea de calor 3reacción exot%rmica4, el

mantenimiento de la temperatura requerida obliga a poner en +uego alg@n

dispositivo de enfriamiento.#l nitrógeno líquido es un medio de almacenar

importantes cantidades de frigorías y capaz de liberarlas en una amplia gama de

temperaturas, desde la ambiente &asta 1'DE 9). #l poder frigorífico del nitrógeno

líquido permite &acer frente a demandas excepcionales que las instalacionesconvencionales son incapaces de atender. u utilización permite - *na inversión


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modesta. - *n equipo fiable de altas prestaciones y enorme sencillez. - *n

procedimiento de gran flexibilidad. - Fácil adaptación a las instalaciones existentes.

- 5e+ora del rendimiento de la reacción.

De.-r!ión 'e g-$ re$i'-"e$

/odos los procesos biológicos aplicados a depurar aguas requieren oxígeno. #l

inter%s en reducir los parámetros de vertido de las aguas residuales de la industria

química, &a favorecido la utilización de oxígeno en las depuradoras, sobre todo

cuando %stas se encuentran sobrecargadas, o cuando interesa aumentar su

capacidad de depuración.#n algunos casos, la utilización de oxígeno &a permitido

aumentar a más del doble la capacidad de depuración de una #.G.".


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PRA3AIR

#s una compa$ía catalogada dentro de las más rentables del mundo. #s el más

grande proveedor de gases industriales en el orte y ur de "m%rica, así como

tambi%n a nivel mundial. Las ganancias de la empresa en el 6((E fueron de I,8

billones de dolares. Fundada en 'D(J, Praxair está establecida en Ganbury,)onnecticut. Praxair cuenta con 6J.((( empleados y opera en K( países.

AIR LIQUIDE

#s una empresa multinacional

francesa. "ir Liquide nace en 'D(6 al formarse una ociedad "nónima que agrupa

6K accionistas y a sus dos fundadores, >eorges )laudes y Paul Gelorme.

Posteriormente se expandió a otros países. #n la actualidad posee J7 filiales

repartidas en diferentes continentes, con una cantidad de empleados de K((((,

siendo unas de los principales empresas en la provision de gases industriales y

medicinales. e encuentra dentro del )") K(. "ir Liquide "rgentina .". se funda

en el a$o 'D8I, cuando "ir Liquide compra la empresa La Oxigena .". de la


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">" .". produce y comercializa en

)olombia, desde el a$o 'D8', una amplia gama de gases industriales y medicinales,

los que dan solución a las diferentes necesidades de sus clientes. Gisponen de una

alta tecnología y una extensa experiencia en el campo de los gases, para dar

respuesta a los requerimientos, así como de un servicio de excelencia en el que la

calidad y la orientación al cliente son sus principales ob+etivos. La eguridad y la

preocupación por el 5edio "mbiente tambi%n son para ">" un reto, por el cual

existe el compromiso de potenciar y desarrollar soluciones que me+oren dic&os

aspectos. Las operaciones de gases actualmente están dividas en dos grandes

divisiones que act@an con gran independencia la división de >ases =ndustriales y la

división de >ases 5edicinales 3Linde >as /&erapeutics4. "demás, en lo que &ace a

la organización geográfica, la compa$ía se compone de siete grandes regiones

siendo una de ellas la as -


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• /&e Linde >roup -

• Praxair -

• "dsorptec& =nc. -

• ">" "2

EMPRESAS QUE PRODUCEN GASES INDUSTRIALES EN CARTAGENA

CRYOGAS

)", con más de E( a$os de

experiencia en )olombia, es a&ora una compa$ía filial del grupo empresarial c&ileno

=G*


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de venta directos en las diferentes ciudades del país 2ogotá, 5edellín, )ali, *rabá,

Pasto, 2arranquilla, )artagena, 5ontería, Pereira, 5anizales, 2ucaramanga,

2arrancaberme+a, Guitama, )@cuta, =bagu%, eiva y ;illavicencio.

OTRAS EMPRESAS

#n )artagena existen otras empresas que tambi%n producen y comercializan gases

industriales, entre estas empresas tenemos a Praxair y ">", empresas de las

cuales ya &ablamos anteriormente en las empresas productoras a nivel mundial,

por eso se omite nuevamente la informacion de estas empresas, que sin lugara a

dudas contribuyen enormemente con la industria tanto local como nacional e

internacional. "ctualmente en )artagena el grupo aleman Linde construye una

planta a un costo de 6( millones de euros. La multinacional espera concluir esa

factoría de separación de aire a mediados del 6((D, para sustituir la actual, que es

de 8J a$os. "llí producirá 6.7(( metros c@bicos por &ora 3mc&4 de oxígeno licuado,

8.((( de nitrógeno licuado y D7 de argón licuado para el mercado del norte del

país. La nueva factoría tambi%n le permitirá el suministro de &asta K.((( metrosc@bicos por &ora de nitrógeno gaseoso que usa Polipropileno del )aribe 3Propilco4

en la planta de )artagena, para la producción de plástico propileno. La compa$ía

petroquímica Propilco es el cliente más grande de Linde en el país, a trav%s del

sistema de tubería. La inversión en la nueva planta tambi%n responde a la

necesidad de Linde "> de ampliar su oferta y satisfacer la demanda de otros

clientes en el norte del país, donde regionalmente tiene la mayor participación de

mercado.

PARA CONCLUIR

La utilización de gases industriales en la industria química y petroquímica se realizacada vez más para aumentar la productividad de los procesos, bien basándose en

un me+or control de los mismos 3control de temperatura, parámetros operacionales4

o en un aumento de los niveles de seguridad implicados en dic&os procesos.

"demás, la utilización de tecnologías BverdesC, que impliquen el uso de productos

no agresivos medio1ambientalmente se está viendo favorecido día a día, tanto en el

ámbito de la legislación, que cada vez se endurece más en estos campos, como en

el terreno de la responsabilidad de producción y concienciación ciudadana,

favoreci%ndose por las organizaciones preocupadas por la conservación del medio la

difusión de los productos finales o intermedios fabricados seg@n tecnologías poco

agresivas con la naturaleza.

Digr1 .r .ro'-!ir 1oni!o

M4to'o 'e re2or1'o !on 5.or

" continuación se explica el proceso de obtención de amoníaco teniendo como

referencia el diagrama de flu+o de bloques del m%todo de reformado con vapor. #ste

m%todo es el más empleado a nive mundial para la producción de amoniaco.

e parte del gas natural constituido por una mezcla de &idrocarburos siendo el D(M

metano 3)!K4 para obtener el !6 necesario para la síntesis de !8.


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De$-"2-r!ión

"ntes del reformado tenemos que eliminar el que contiene el gas natural, dado

que la empresa distribuidora le a$ade compuestos orgánicos de para olorizarlo.

R-SH + H2 RH + H2S hidrogenación

H2S + ZnO H2O + ZnS adsorción

Re2or1'o

*na vez adecuado el gas natural se le somete a un reformado catalítico con vapor

de agua 3craqueo1 rupturas de las mol%culas de )!K4. #l gas natural se mezcla con

vapor en la proporción 3' 8,8413gas vapor4 y se conduce al proceso de

reformado, el cual se lleva a cabo en dos etapas

Re2or1'or .ri1rio #l gas +unto con el vapor se &ace pasar por el interior de

los tubos del equipo donde tiene lugar las reacciones siguientes

CH4 + H2O CO + 3H2 ΔH = 206 kj/o!

CH4 + 2H2O CO2 + 4H2 ΔH = "66 kj/o!

reacciones fuertemente endot%rmicas

#stas reacciones se llevan a cabo a I((9) y están catalizadas por óxido de niquel

3iO4, así se favorece la formación de !6.

Re2or1'or $e!-n'rio #l gas de salida del reformador anterior se mezcla con

una corriente de aire en este 69 equipo, de esta manera aportamos el 6 necesario

para el gas de síntesis estequiom%trico 6 8!6. "demás, tiene lugar la

combustión del metano alcanzándose temperaturas superiores a '(((9).


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CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O ΔH##$

#n resumen, despu%s de estas etapas la composición del gas resultante es aprox.

6 3'6,JM4, !6 38',7M4, )O 3E,7M4, )O6 3I,7M4, )!K 3(,6M4, !6O 3K(,7M4, "r

3(,'M4. → conversión DDM de &idrocarburo.

P-ri2i!!ión

#l proceso de obtención de !8 requiere un gas de síntesis de gran pureza, por ello

se debe eliminar los gases )O y )O6.

Et. 'e !on5er$ión6

/ras enfriar la mezcla se conduce a un convertidor donde el )O se transforma en

)O6 por reacción con vapor de agua,

CO + H2O % CO2 + H2 ΔH = -4" kj/o!

esta reacción requiere de un catalizador que no se desactive con el )O. La reacción

se lleva a cabo en dos pasos,

a4 " aprox. K((9) con Fe8OK.)r6O8 como catalizador → J7M de la conversión.

b4 " aprox. 6679) con un catalizador más activo y más resistente al

envenenamiento )u1QnO → prácticamente la conversión completa.

Et. 'e e"i1in!ión 'e" CO76

eguidamente el )O6 se elimina en una torre con varios lec&os mediante absorción

con R6)O8 a contracorriente, formandose R!)O8 seg@n

& 2CO3 + CO2 + H2O 2&HCO3

este se &ace pasar por dos torres a ba+a presión para desorber el )O6, el

bicarbonato pasa a carbón liberando )O6. 3subproducto1 para fabricación de

bebidas refrescantes4.

Et. 'e 1etni(!ión6

Las trazas de )O 3(,6M4 y )O6 3(,(DM4, que son peligrosas para el catalizador del

reactor de síntesis, se convierten en )!K

CO + 3H2 CH4 + H2O

CO2 + H2 CH4 + 2H2O

Proceso sobre lec&o catalítico de i 38((9)4.


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Sínte$i$ 'e 1oní!o

"sí se obtiene un gas de síntesis con restos de )!K y "r que act@an como inertes.

" continuación el gas se comprime a la presión de 6(( atm. "proximadamente

3compresor centrífugo con turbina de vapor4 y se lleva al reactor donde tiene lugar

la producción del amoníaco, sobre un lec&o catalítico de Fe.

'2 (g) + 3 H2 (g) 2 'H3 (g)

en un solo paso por el reactor la reacción es muy incompleta con un

rendimiento del 14-15%. Por tanto, el gas de síntesis que no ha

reaccionado se recircula al reactor pasando antes por dos operaciones,

'. extracción del amoníaco mediante una condensación.

6. eliminación de inertes mediante una purga, la acumulación de inertes es mala

para el proceso. El gas de purga se conduce a la unidad de recuperación

"r para comercializarse

)!K se utiliza como fuente de energía

6 y !6 se introducen de nuevo en el bucle de síntesis

#l amoníaco se almacena en un tanque criog%nico a 1889), el amoníaco que se

evapora 3necesario para mantener la temperatura4 se vuelve a introducir en el

tanque.

U$o$ 'e" 1oni!o

La mayor parte del amoniaco 3I(M4 se destina a la fabricación de fertilizantes,como

• nitrato amónico !KO8

• sales amónicas 3!K46OK , 3!K48POK

• urea 3!646)SO

Otros usos del amoníaco incluyen


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• Fabricación de !O8. #xplosivos y otros usos.

• )aprolactama, nylon

• Poliuretanos

• >as criog%nico por su elevado poder de vaporización.

• Productos de limpieza dom%sticos tales como limpiacristales

TIPOS DE GASES UTILI)ADOS EN LAS EMPRESAS CARTAGENERAS

#n las empresa cartageneras se utilizan distintos tipos de gases como lo son los

GASES ATMOSFERICOS

Oxígeno: Se utiliza para facilitar la respiración, en Combustión en lugar del

aire, en la Producción de Vidrio, Productos Químicos y Farmacéuticos y etales

incluido el !cero, en el "lan#ueo de Papel y para potenciar el rendimiento de las

$epuradoras de !guas %esiduales y de las Piscifactorías&

Argón: Se utiliza para !islamiento de Ventanas, 'ndustria (lectrónica,

'ndustria !eroespacial, )*ser, etalurgia y !leaciones especiales,

Semiconductores, Soldadura&

Nitrógeno: Su car*cter de gas casi inerte lo +ace ideal en diersas aplicaciones

en la 'ndustria (lectrónica, Petro#uímica y Farmacéutica, así como en el

-ratamiento -érmico de etales, la Conseración de !limentos y en la )impieza

de -uberías& (n forma lí#uida se utiliza para congelar alimentos y en los

.ospitales para Conseración de aterial "iológico y en Criocirugía

GASES DE PROCESO

)os /ases de Proceso son gases inodoros e incoloros&

Acetileno: Se utiliza principalmente en (spectrometría óptica, Procesos deSíntesis Química, %eestimientos, Soldadura y Corte&

Monóxido de Carbono: Se emplea en Fabricación de semiconductores,

'ndustria Química&

Dióxido de Carbono: Se utiliza para producir bebidas carbonatadas, para

conserar, congelar, enasar y transportar alimentos, -ratamiento de !guas,

(0tracción de Petróleo, (lectrónica, 'ndustria Química, 'nertizaciones etales,

Pasta y Papel, Pruebas edioambientales, Siderurgia, Soldadura y adem*s

ayuda a las plantas en su crecimiento&


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ielo Seco !Dióxido de Carbono "ólido# : !l e0pansionarse a la atmósfera,

el C12 lí#uido se solidifica en forma de niee carbónica& (sta niee se sublima

3pasa a estado gaseoso directamente4 a 567,89C& )a niee carbónica comprimida

con pistones +idr*ulicos a alta presión se conierte en .'()1 S(C1, compacto,

traslcido y de gran capacidad frigorífica 3;82 g&4&elio: Se utiliza en Soldadura, %efrigeración de (#uipos de 'm*genes por

%esonancia agnética, la Producción de Componentes (lectrónicos, el "uceo a

grandes profundidades, para inflar globos y en muc+os procesos industriales&

idrógeno: Se utiliza en el -ratamiento -érmico de etales, en la Fabricación

de !ceites y argarinas, y en un buen nmero de operaciones en %efinerías y

Petro#uímicas& Por sus características como combustible, se utiliza en la

'ndustria (spacial, y se est* estudiando su posible utilización en !utomóiles&

GASES DE SO$DAD%RA

*raair o,rece !a ejor so!ción en .rocesos de so!dadra core de

ea!es1 a ras de !a ,ai!ia de gases ec!as S5R7S1 !os ca!es

garanian8

• 5ayor productividad y calidad

•

5enor costo en su proceso de soldadura o corte

• "mbiente de traba+o más limpio y seguro

• "sistencia /%cnica de personal altamente cualificado

de9s1 .ara o,recer na ejor co!a:oración con !os c!ienes1 *raair ha

desarro!!ado e! S5RSO;e

.erian o:ener !as ejoras :scadas?

GASES ESPECIALES

;os 7ases s.ecia!es se caracerian .or s a!a .rea1 as@ coo .or ss

a.!icaciones1 disinas de !as indsria!es? ;os 7ases s.ecia!es >i.os de

*raair o,recen na !@nea de .rodcos de a!a ca!idad1 >e inc!e gases de

a!a .rea .ara insrenación1 gases de .roceso1 criognicos1 de

eracción s.ercr@ica1 ec!as de ca!i:ración racea:!es de a!a .recisión

ec!as acrediadas con,ore a !a nora ASO "B02

Son 7ases s.ecia!es8


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• Los que están formados por todo tipo de gases con diferentes grados de

pureza y un sinn@mero de mezclas

• Las mezclas de gases no normalizadas que se preparan especialmente a

petición de los clientes

• Los gases y mezclas de gases de consumo reducido

• Los gases que presentan riesgos característicos por sus propiedades de

toxicidad, corrosividad o inflamabilidad

• Los gases envasados en botellas de características especiales, ya sea por su

tama$o, válvula u otras características

#stos productos son además complementados por una extensa gama de opciones

de equipos para utilización de los gases, como son los equipos 3reguladores,válvulas, manómetros4 y los sistemas 3centrales automáticas, paneles de

descompresión, paneles de puesto de traba+o, generadores, instalaciones completas

Tllave en manoT4, así como toda una amplia gama de servicios asociados

3mantenimiento, televigilancia, gestión de gases4.

*raair sire a na a.!ia ariedad de Andsrias1 inc!endo !a

*ero>@ica1 Dedioa:iene1 Seicondcores1 Eioecno!og@a

Faracica? Se i!ian en ;a:oraorios de Anesigación .ara ca!i:rar

Ansrenos Cien@Gcos Ddicos? 5a:in se i!ian gases de !a 9s a!a

.rea en !a Fa:ricación de Seicondcores .ara !a Andsria !ecrónica?

.!icaciones 9s cones8

"limentación

"nalítica y /%cnicas de Laboratorio

"utomoción

)auc&o 3Fabricación de4

)emento 3Fabricación de4

)entrales ucleares

)entrales /%rmicas

)entros de =G

Getección Fugas A Pruebas #stanqueidad

#lectrónica

#nergía #l%ctrica 3>eneración y /ransformación de4

Farmac%utica

!elio

!ospitales y )entros de alud

=nstrumentación y )ontrol de Procesos

Láser =ndustrial y de =G

5edio "mbiente

5etalurgia F%rrea

5etalurgia no F%rrea

Papeleras

Plásticos


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se.aración de! aire? Coo esos gases eien na ! de co!or cando se

soeen a na carga e!crica1 son i!iados en !9.aras1 !9ser siseas

de i9genes dicas? 5a:in son i!iados en !os ;a:oraorios de

Anesigación?

;os gases raros son gases ineres1 inco!oros1 inodoros no inIaa:!es?

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