Enabling Progress en Reciclaje y sostenibilidad
Biomasa y biocarbón
Captura de CO2
Cemento verde
Reciclaje de baterías
El
reciclaje es un proceso fundamental en la gestión sostenible de los recursos, y contar con el equipo adecuado resulta esencial para garantizar un reciclaje eficiente y eficaz de diversos materiales.
Materiales como la biomasa, los textiles, la madera, las baterías y los residuos generales deben procesarse de manera eficiente para su correcta reutilización. Este paso no solo ayuda a reducir los residuos, sino que también contribuye enormemente a la sostenibilidad del medio ambiente y la conservación de los recursos.
Nuestro equipo de expertos y profesionales le ayudará a encontrar la solución perfecta.
La biomasa y el biocarbón son unos recursos importantes en varios procesos. El primero se refiere a la materia orgánica derivada de plantas y animales como puede ser la madera, los residuos agrícolas y el estiércol animal. Se utiliza a modo de fuente de energía renovable mediante procesos como la combustión, la gasificación y la digestión anaeróbica.
El segundo es un producto rico en carbono que se obtiene al calentar la biomasa en un ambiente con bajo contenido de oxígeno, un proceso conocido como pirólisis. Se utiliza principalmente para sanear el suelo con el fin de mejorar su salud, aumentar la retención de agua y capturar el carbono.
Mientras que la biomasa es la materia prima orgánica, el biocarbón es una forma procesada de la biomasa con aplicaciones específicas en la agricultura y la gestión medioambiental.
Determinar el contenido de azufre, carbono e hidrógeno en la biomasa es indispensable para comprender su composición y el posible valor de este producto. La biomasa se puede utilizar de diferentes formas, un ejemplo es a modo de biocombustible. El analizador ELEMENTRAC CHS-r de ELTRA es la mejor solución con la que se puede determinar el contenido de azufre, carbono e hidrógeno en la biomasa con precisión y fiabilidad.
pirólisis. Se utiliza principalmente para sanear el suelo con el fin de mejorar su salud, aumentar la retención de agua y capturar el carbono.
Con este sistema se garantiza:
Para evaluar el contenido de carbono y nitrógeno en la biomasa o el biocarbón se consiguen unos resultados rápidos, fiables y de alto rendimiento utilizando el método Dumas.
El analizador garantiza la combustión completa de todos los componentes de la muestra gracias al uso de una atmósfera de oxígeno puro y un catalizador sin cromo sumamente eficiente. De este modo se evita la formación de hollín y de estaño líquido, contribuyendo así a la estabilidad y precisión de los resultados.
El analizador está diseñado para ser económico, con funciones inteligentes de ahorro de gas y un uso eficiente de los consumibles, lo que se traduce en un bajo coste por muestra.
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Determinar el contenido de humedad en las muestras de biomasa o biocarbón es esencial por diversas razones. El contenido de humedad afecta directamente al contenido energético de la biomasa. Un nivel alto de humedad reduce el poder calorífico, y eso significa que se produce menos energía al quemar la biomasa.
El contenido de humedad influye en el almacenamiento y la manipulación de la biomasa. Un nivel alto de humedad favorece el crecimiento microbiano, la descomposición y el deterioro, haciendo que la biomasa esté menos indicada para la producción energética. Para una combustión eficiente es igual de importante que la biomasa tenga un contenido de humedad óptimo.
En los procesos industriales, conocer el contenido de humedad optimiza las etapas de secado y procesamiento, consiguinedo así una mayor eficacia y ahorro de costes.
El analizador termogravimétrico TGA Thermostep está diseñado para medir la pérdida de peso de una muestra conforme se calienta, ofreciendo datos útiles sobre varios parámetros como la humedad, los componentes volátiles y el contenido de cenizas en la biomasa y el biocarbón.
El reciclaje de biomasa implica convertir materiales orgánicos como la madera, las hojas y los residuos agrícolas en productos de valor como el biocarbón. Los reactores de pirólisis son esenciales para este proceso, ya que calientan la biomasa a altas temperaturas sin oxígeno para producir biocarbón.
¿Le gustaría leer nuestro artículo sobre este tema? Aquí puede encontrarlo:
Ashing biomass is a process where organic material is burned to produce ash. This ash contains valuable nutrients and minerals that can be recycled and used in various applications. The temperature at which the biomass is ashed can significantly affect the properties of the resulting ash. Higher temperatures tend to increase the ash’s slagging and fouling tendencies, while lower temperatures may retain more carbon content.
Los molinos de bolas, como la serie PM de Retsch (enlace al instrumento: Molinos de bolas - Aptos para todas las aplicaciones | Retsch), se utilizan ampliamente para moler biocarbón y biomasa y generar partículas finas. La molienda mediante un molino de bolas es especialmente eficaz a la hora de crear biocarbón de tamaño nanométrico, con un área superficial mayor y una mejor capacidad de adsorción. Estas prestaciones lo convierten en un instrumento muy adecuado para aplicaciones medioambientales como la eliminación de contaminantes en el agua y el suelo. Además, la molienda mediante un molino de bolas mejora la reactividad y la estabilidad del biocarbón, haciéndolo más eficiente para su uso en el saneamiento de suelos y la captura de carbono. Los molinos de corte, como la serie SM de Retsch (enlace al instrumento: Molinos de corte de RETSCH - Funcionamiento seguro y práctico), cuentan con cuchillas giratorias de alta velocidad para cortar y cizallar el biocarbón y la biomasa en partículas más pequeñas. En general, este método se utiliza en la trituración inicial y produce partículas más grandes en comparación con el molino de bolas. La molienda en un molino de corte es eficaz a la hora de procesar una amplia gama de materiales de biomasa como virutas de madera, paja y residuos agrícolas. Tanto los molinos de bolas como los de corte ofrecen unas ventajas únicas y se seleccionan en función de los requisitos específicos de la aplicación del biocarbón o la biomasa. Es preferible usar molinos de bolas para obtener partículas finas de tamaño nanométrico, mientras que los molinos de corte son adecuados para la trituración inicial y para conseguir unos tamaños de partícula más grandes. Más información sobre la molienda de residuos
Pore size range and analysis method
La distribución de poros y el área superficial son propiedades fundamentales del biocarbón que afectan considerablemente a su eficacia en diversas aplicaciones. El área superficial mayor del biocarbón se debe principalmente a su estructura porosa, que se desarrolla durante el proceso de pirólisis.
La serie Belsorp de Microtrac está diseñada para medir el área superficial específica y la distribución del tamaño de los poros en materiales como el biocarbón. En estos instrumentos se emplean técnicas de adsorción de gases para ofrecer unos análisis precisos y detallados. Por ejemplo, el BELSORP MINI X es un analizador de alta precisión que mide el área superficial específica, la distribución del tamaño de los poros y el volumen de los poros con una exactitud rigurosa. Está equipado con varios puertos de medición y un software avanzado, lo que lo convirte en el instrumento ideal para caracterizar la estructura porosa del biocarbón.
El tamaño y la forma de las partículas de diferentes tipos de biomasa son factores fundamentales en la evaluación de residuos. Según cuál sea el objetivo final, comprender la forma o el tamaño de las partículas puede ser sumamente importante.
El análisis dinámico de imágenes en 2D es un método de lo más conveniente para caracterizar las partículas, ya que proporciona información detallada sobre su forma y tamaño. Además, la distribución del tamaño es vital para comprender las propiedades físicas de la biomasa, que son cruciales en procesos como la combustión, la gasificación y la producción de biocombustibles.
¿Le interesa el tamaño y la forma de las partículas?
La captura de CO2 es un aspecto decisivo si se quiere llegar a tener una sociedad neutra en carbono. Reduce significativamente las emisiones de gases de efecto invernadero, algo fundamental para mitigar el cambio climático.
Al capturar CO2 de las centrales eléctricas de combustibles fósiles, podemos facilitar la transición hacia fuentes renovables sin interrumpir el suministro energético. Esta tecnología también es vital para industrias productoras como las del cemento y el acero, donde resulta difícil eliminar las emisiones por otros medios.
El CO2 puede almacenarse de forma segura bajo tierra, evitando así que contribuya al calentamiento global durante miles de años. En general, la captura de CO2 es una tecnología primordial para reducir las emisiones y apoyar la transición hacia un futuro sostenible y neutro de carbono.
El grupo Verder puede abarcar múltiples aspectos analíticos relacionados con la captura de carbono, desde la distribución del tamaño de los poros hasta el tratamiento térmico.
La medición de la curva de ruptura de adsorción (BTC) se utiliza generalmente como un método de ensayo para examinar los parámetros de diseño y las tasas de adsorción en los procesos de adsorción. Con el objetivo de recuperar gas de un solo comoponente en el CO2, uno de los gases de efecto invernadero, la medición de la curva de ruptura de CO2, la purga de helio y la medición de TPD se realizan de manera simultánea para observar el proceso de regeneración en el tratamiento.
El vapor de agua es la materia prima o el subproducto de muchos procesos y, en los de adsorción concretamente, se sabe que el rendimiento de la adsorción del componente en cuestión varía según la presencia o ausencia de vapor de agua. Esto se debe a la adsorción competitiva de cada componente en el adsorbente, pero al evaluar los adsorbentes que coexisten en múltiples componentes también se puede medir su rendimiento con mayor precisión en condiciones prácticas.
Con el analizador BELCAT II es posible medir la curva de ruptura de adsorción de CO2 en presencia de concentraciones bajas y altas de vapor de agua, utilizando sensores de humedad y de CO2 a modo de detectores.
El análisis elemental sirve para medir el carbono total (TC) y el carbono orgánico total (TOC) de las muestras con el fin de evaluar la eficacia de las tecnologías de captura de carbono y comprender mejor las propiedades de los materiales utilizados en la captura de carbono, como los absorbentes y los catalizadores.
Un análisis elemental preciso es un paso básico para optimizar los procesos de captura de carbono, identificando los materiales y las condiciones más eficaces para la adsorción y el almacenamiento de CO2.
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La CCUS consiste en capturar CO2 de centrales eléctricas e instalaciones industriales para después utilizarlo en diversas aplicaciones o almacenarlo en formaciones geológicas profundas. Este proceso ayuda a reducir las emisiones en sectores difíciles de descarbonizar.
La CCU, en cambio, se centra en reutilizar el CO2 capturado en productos como el hormigón, los combustibles y las sustancias químicas. Al incorporar CO2 a estos productos, con la CCU ya no hay necesidad de utilizar más combustibles fósiles y se reducen las emisiones totales. Tanto la CCU como la CCUS son cruciales para lograr cero emisiones de carbono y favorecer la transición hacia un futuro sostenible.
Captura de carbono. El tamaño y la forma de las partículas pueden afectar enormemente a la eficacia de la captura de carbono. Las partículas más pequeñas y uniformes suelen tener un área superficial mayor, lo que mejora la adsorción del dióxido de carbono.
La distribución granulométrica influye en el comportamiento del flujo de los polvos utilizados en la captura de carbono. Un control adecuado del tamaño de las partículas garantiza un flujo uniforme y evita obstrucciones en el sistema. La forma también afecta significativamete a las tasas de impacto de la reacción. Las partículas con formas irregulares pueden tener propiedades superficiales diferentes y eso influye en la rapidez con la que reaccionan al dióxido de carbono.
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El tratamiento térmico desempeña un papel esencial en la activación y regeneración de los materiales adsorbentes utilizados en las tecnologías de captura de carbono.
Los materiales adsorbentes, como las zeolitas y el carbón activado, se someten a la activación térmica para mejorar sus propiedades de adsorción. En este proceso, los materiales se calientan para eliminar la humedad y otros componentes volátiles.
Como ya se ha indicado, en la adsorción por oscilación de temperatura (TSA) y en la adsorción por oscilación de presión (PSA), el tratamiento térmico se emplea para regenerar los materiales adsorbentes.
También existen otros métodos avanzados como la adsorción por oscilación de temperatura y vacío (TVSA), que utilizan el propio CO2 como medio de calentamiento en el lecho adsorbente, lo que mejora la eficacia y produce CO2 de alta pureza.
En el caso de la zeolita, por ejemplo, el proceso suele darse a temperaturas superiores a 600 °C. Si se trata de carbonato cálcico (CaCO3), el tratamiento térmico, también conocido como calcinación, consiste en calentarlo a altas temperaturas (generalmente entre 900 °C y 1000 °C) para descomponerlo en óxido de calcio (CaO) y en dióxido de carbono (CO2).
¿Le interesa el tratamiento térmico?
El cemento verde representa un enfoque revolucionario en la industria de la construcción, ya que se centra en la sostenibilidad y la responsabilidad medioambiental. En el desarrollo de este material innovador se utilizan materiales reciclados y técnicas avanzadas como el tratamiento térmico, el análisis del área superficial, la molienda y la caracterización del análisis elemental para determinar sus propiedades.
La producción de cemento verde implica sustituir la piedra caliza convencional, rica en carbono, por materiales alternativos como arcillas calcinadas, escorias, arenas premezcladas y cenizas volantes. Estos materiales no solo reducen las emisiones de carbono, sino que también mejoran las propiedades del cemento.
Como empresa comprometida, en Verder apoyamos la investigación y a los laboratorios industriales para permitir el progreso en la producción de materiales innovadores y sostenibles.
La industria de la construcción se centra cada vez más en la sostenibilidad, y una propuesta prometedora es el uso de residuos en la fabricación de cemento.
El cemento endurecido, uno de los principales componentes del hormigón, puede beneficiarse significativamente de la adición de diversos residuos, tanto en términos de impacto medioambiental como de rendimiento.
La evaluación mediante el método de intrusión de mercurio demostró que, a medida que se prolongaba el tiempo de fraguado, disminuía el tamaño de los poros y también su volumen.
Es de suponer que, durante la fase inicial de fraguado del cemento, se formen principalmente huecos (macroesporas) entre las partículas y que, durante las fases posteriores de fraguado, los huecos y las microesporas se rellenen cada vez más, lo que da lugar a un tamaño de poro menor. Además, la densidad real de hidrógeno y el índice de poros también tendieron a disminuir a medida que se prolongaba el tiempo de fraguado.
De este modo, la medición de los huecos entre las partículas de cemento y el tamaño/volumen de los poros mediante el método de intrusión de mercurio y la medición de la densidad por sustitución de gas permite obtener datos importantes para evaluar la resistencia y durabilidad del cemento endurecido.
¿Le interesa? Lea nuestro informe de aplicaciones:
El tratamiento térmico permite utilizar eficazmente los residuos en la fabricación de cemento. Por ejemplo, las cenizas volantes y la escoria granulada de alto horno pueden tratarse a altas temperaturas para mejorar su reactividad y rendimiento como MCS (materiales cementantes suplementarios). Así no solo se reducen los residuos, sino que también se conservan los recursos naturales.
La calcinación es uno de los procesos importantes en la fabricación del cemento, que consiste en calentar una sustancia a altas temperaturas en presencia de aire u oxígeno.
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Si le interesa el control del cumplimiento en los ensayos de cemento, lea nuestro artículo.
La activación mecanoquímica de arcillas es un proceso que implica una molienda intensiva para inducir la alteración estructural y aumentar la reactividad química de los minerales arcillosos. Este método se considera como una alternativa ecológica a la activación térmica tradicional, ya que evita las altas temperaturas de la calcinación.
El proceso comienza con una molienda intensiva para crear la alteración estructural y la amorfización, lo que aumenta su reactividad.
La reactividad de las arcillas puede incrementarse aún más combinando la activación térmica y mecanoquímica. Por ejemplo, la integración de la activación mecanoquímica en un tratamiento térmico previo puede aumentar significativamente el área superficial específica y los niveles de reactividad de las arcillas heterogéneas.
En Verder podemos ofrecer un proceso optimizado que combina diferentes técnicas como los hornos Carbolite, los sistemas de molienda de Retsch y los analizadores del área superficial de Microtrac.
El uso de molinos de bolas para llevar a cabo reacciones mecanoquímicas sin disolventes no solo facilita unas reacciones más rápidas, ahorrando así energía en comparación con los métodos tradicionales basados en disolventes, sino que también resuelve problemas como la escasa solubilidad de los reactivos. Posibilita reacciones que son inviables en disolventes y permite estabilizar y purificar sustancias intermedias.
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La distribución granulométrica del cemento verde Portland es un factor crucial que afecta a su rendimiento y sus propiedades. La precisión en la medición y el control del tamaño de las partículas es esencial para optimizar la reactividad, la resistencia y la durabilidad del cemento.
El tamaño de las partículas puede influir en la eficacia del proceso de molienda y en la calidad del producto final. Aunque los avances en el control automatizado del proceso son constantes, muchas plantas de todo el mundo controlan la molienda de forma manual y miden el tamaño de las partículas mediante los métodos de permeabilidad del aire de Blaine, la fotosedimentación de Wagner y la determinación del tamaño de las partículas por tamizado.
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El análisis del área superficial, en particular mediante las mediciones BET (Brunauer-Emmett-Teller) del área superficial específica, desempeña un papel fundamental en la comprensión de la reactividad y la resistencia del cemento verde. Este análisis ayuda a optimizar el diseño de la mezcla y a garantizar las propiedades deseadas del producto final.
El análisis BET ofrece unas mediciones precisas del área superficial específica de los materiales cementantes. Un área superficial mayor indica más puntos reactivos, lo que puede potenciar el proceso de hidratación y mejorar la resistencia y durabilidad del hormigón.
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El contenido de azufre influye mucho en el envejecimiento del ladrillo clínker, ya que la producción de ácido (en combinación con el agua) degenera el material.El horno de inducción de alto rendimiento del analizador de azufre y carbono CS-I funde todo tipo de materiales de construcción en una atmósfera de oxígeno puro a temperaturas superiores a 2000 °C, mientras que hasta cuatro células de infrarrojos independientes con rangos de medición flexibles determinan con precisión el contenido de azufre (y, opcionalmente, también de carbono).
La combinación eficiente de un horno de inducción y un horno de resistencia en un solo analizador (tecnología de horno dual de ELTRA) da como resultado una solución económica para el análisis elemental de carbono y azufre en materiales de construcción.
Además del horno de inducción para el análisis elemental de materiales de construcción ecológicos, el CS-d también está equipado con un horno de resistencia que permite alcanzar temperaturas de hasta 1550 °C. El horno de resistencia es ideal para analizar materiales combustibles como el carbón, el coque o los combustibles secundarios.
Que el poder calorífico sea eficaz depende de su respectivo contenido de carbono y, en particular, de hidrógeno. Cuando se incineran residuos secundarios, por ejemplo, se genera una cantidad considerable de agua a partir del contenido de hidrógeno, que debe vaporizarse a través de un horno tubular rotatorio. Este procedimiento reduce considerablemente el poder calorífico.
Por lo tanto, el análisis elemental y la determinación fiable del contenido de carbono, hidrógeno y azufre son esenciales: el CHS-r con su horno de resistencia es el analizador ideal para esta tarea. Para conseguir un alto procesamiento de muestras, el CHS-580A dispone de un cargador automático para 36 o 130 crisoles.
La determinación convencional de los parámetros termogravimétricos como la humedad, las cenizas o la LOI (pérdida por ignición) mediante hornos de mufla y una balanza externa a menudo requiere mucho tiempo e implica elevados costes operativos de personal.
El TGA Thermostep es un analizador termogravimétrico programable con una balanza integrada que determina los diversos parámetros como la humedad, las sustancias volátiles y las cenizas en combustibles o la LOI en el cemento a temperaturas y atmósferas definidas por el usuario en un único análisis.
El reciclaje de baterías y residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE) es esencial para la sostenibilidad. El reciclaje de baterías y de RAEE no solo minimiza el impacto medioambiental de los residuos, sino que también conserva los recursos naturales y reduce la necesidad de extraer materias primas. Al recuperar materiales de valor como el litio, el cobalto, el níquel y el cobre, el reciclaje favorece la economía circular y contribuye a la sostenibilidad del sector tecnológico.
Fiel a su principio rector bajo el lema FACILITAR EL PROGRESO, Verder Scientific le ayuda en el desarrollo, la producción y el reciclaje de baterías.
Aquí encontrará un resumen de nuestras aplicaciones para baterías:
Las baterías a base de litio pueden incorporar nitruro de silicio como parte de un electrodo. El contenido de nitrógeno se mide para indicar la pureza del nitruro de silicio, mientras que el contenido de oxígeno se determina para evaluar las propiedades eléctricas. El reciclaje de estos componentes es fundamental y con el instrumento ONH-p2 obtendrá resultados precisos y fiables.
La medición del azufre mediante el análisis de combustión se utiliza en el control de la calidad final de las baterías de plomo cargadas. La determinación de estos dos componentes también es realmente importante en el proceso de reciclaje. Los electrodos están formados por plomo y óxido de plomo y no deben contener azufre. Las propiedades de la pasta de batería influyen en el rendimiento y la vida útil de la batería, y el sulfato de plomo que contiene determina sus cualidades.
Uno de los primeros pasos en el proceso de reciclaje es la trituración de las baterías desmontadas o completas. Los molinos de corte de RETSCH sirven para triturar baterías o componentes a escala de laboratorio, lo que ayuda a los investigadores a desarrollar nuevas formas de reciclaje. Las tamizadoras de RETSCH se emplean para separar las diferentes fracciones de material, por ejemplo, la masa negra de las partes poliméricas y metálicas.
En un proceso de reciclaje de baterías, las baterías gastadas se clasifican en diferentes fracciones de material. Las muestras se homogeneizan y se analizan para evaluar la eficacia del proceso de reciclado y examinar la pureza de cada una de las fracciones. El valor de mercado de la masa negra depende, por ejemplo, de su contenido en metales valiosos como el litio o el cobalto. La masa negra puede homogeneizarse en un molino de bolas. Para evitar la contaminación cruzada, deben seleccionarse herramientas de molienda metálicas o cerámicas. La fracción de material polimérico y las láminas metálicas se someten primero a una trituración previa en un molino de corte y después se pulverizan, normalmente a temperaturas criogénicas, por ejemplo, en el CryoMill de RETSCH.
El material carbonoso se convierte en capas uniformes y apiladas mediante un procesamiento a alta temperatura. Las nanoestructuras resultantes se mantienen unidas por las fuerzas de Van der Waals, es decir, fuerzas intermoleculares débiles que se producen entre moléculas o átomos. Los hornos de las series HTK y GLO se han diseñado específicamente para optimizar el control de la temperatura con el fin de producir materiales consistentes y uniformes, y también pueden utilizarse en caso de materiales reciclados.
El tratamiento térmico es un paso del proceso que puede emplearse en aplicaciones de investigación para recuperar elementos reciclables y metales preciosos de lotes de material en atmósfera modificada y en aire. Existen sistemas de tratamiento de los gases de escape para minimizar el impacto medioambiental. Según la Directiva Europea 2013/56/UE, el 50 % de la masa de los materiales de las baterías debe reciclarse.
La densidad (g/cm³) es un factor decisivo en la caracterización y evaluación de los materiales activos de las baterías. Un picnómetro de gas determina la densidad de los materiales de los electrodos midiendo la cantidad de gas desplazado (helio).
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El tamaño de las partículas del ánodo, el cátodo y el material separador afecta al rendimiento electroquímico de las baterías. Un menor tamaño de partícula dará lugar a patrones más cortos en los materiales sólidos y a una disminución del sobrepotencial, lo que se traducirá en mejoras en la velocidad de carga y descarga.
La caracterización de las partículas es también uno de los factores más importantes en el proceso de recuperación de los componentes de la batería.
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El área superficial específica y la distribución del tamaño de los poros de los materiales de los electrodos pueden obtenerse a partir de la isoterma de adsorción de gas que se haya medido. El área superficial relacionada con la masa como área superficial específica (m²/g) es un parámetro importante en la caracterización y evaluación de los materiales activos de las baterías, ya que su morfología afecta directamente al rendimiento de la batería.
Con equipos especializados de expertos repartidos por todo el mundo, estamos a su disposición en cualquier momento y en cualquier lugar.
Para prestarle un servicio de alta calidad, Verder Scientific cuenta con una amplia red de filiales y puntos de venta locales. Nos complace ofrecerle demostraciones de productos, asistencia en aplicaciones y servicios integrales.
