2 diseño de redes de distribución - el gas natural

8/19/2019 2 Diseño de Redes de Distribución - El Gas Natural

1/42

Diseño de Redes de Gas

Capítulo 2

M.S.c. Ing. Xavier Vega Márquez

[email protected]


2/42

• Boletín Estadístico - YPFB

• El Gas Natural

• Diferencias del Gas Natural y el GLP

• Usos del Gas Natural


3/42


4/42


5/42


6/42

En la gestión 2014, el 96,73% de la pro

natural fue entregado a ducto con destino

externo.

El 1,48% de la producción fue desti

combustible en las instalaciones de los cam

no se registraron inyecciones en los pozos.

Asimismo, los componentes licuables (GL

presentes en el gas natural que son sepa

representaron el 0,90% de la producción to

El 0,30% de la producción fue destinado a

al venteo, ambas operaciones co

principalmente, de pruebas de produterminación de pozos y por razones

funcionamiento de las instalaciones

producción.


7/42


8/42


9/42

RED DE GASODUCTOS


10/42


11/42

2.1 Gas natural

Existen tres teorías que tratan de explicar el origen del petróleo y el gas natural, estas tpor científicos todavía no han sido comprobadas, por esto el nombre de teorías.Es importante conocerlas porque ninguna de ellas ha sido descartada, aún cuando la más ade origen orgánico.

1. Origen químico: dice que el petróleo y el gas natural smezcla de uno o varios minerales con el agua.

2. Origen volcánico: que el petróleo y el gas natural, seformaron por la actividad de algunos volcanes.

3. Origen orgánico: es la teoría más aceptada por parte de geingenieros petroleros y está respaldada por las investigaciones dEisma, quienes lograron obtener petróleo a partir de materia orEllos sostienen que el origen del petróleo y el gas natural, fue pode restos de plantas y animales especialmente de especies mardepositados en mares y océanos por miles de años.

Durante este tiempo, también se fueron depositando capas de sedimentos sobre los re

esta acumulación hizo que aumentara la temperatura y la presión y los restos se convirtienatural.


12/42

El Gas natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, que forman una mezcla homogénea, en pr

hidrocarburos parafinosos (CnH2n+2), con cantidades menores de gases inorgánicos, como el nitrógeno

y pequeñas porciones compuestos de azufre.

Estos últimos pueden ocasionar verdaderos problemas operacionales, tales como corrosión en tubería

En términos generales, el gas natural es una mezcla en proporciones variables de elementos de natur

(parafinas) como inorgánica, los cuales pueden clasificarse como: Combustibles, diluyentes y contamin

Se obtiene en yacimientos subterráneos de gas o de petróleo y gas o de condensado, es decir queo asociado con el petróleo.

Está constituido principalmente por METANO en proporciones que generalmente oscilan entr

volumen y aún más; el resto son hidrocarburos de orden superior, parafínicos en su casi isoparafínicos.

Según se encuentre junto al petróleo o no, se habla de gas asociado o libre.


13/42

2.1.3 Contaminantes:

Los contaminantes en el gas natural pueden causar daños (por efectos de corrosión) principalmen

metálicas que estén en contacto con el mismo. Para evitar aquello, y además para cumplir con las n

existen internacionalmente, estos deben ser eliminados o mantenidos a muy bajas concentraciones.

Algunos de ellos tienen una acción tóxica y perjudicial para el medio ambiente. Los más comunes son

Vapor de Agua, Sulfuro de Hidrogeno, Disulfuro de Carbono, Sulfuro de Carbonilo, Mercaptanos, Az

Los sólidos que pueden presentarse en el gas se consideran como suciedad y al igual que el con

eliminarse para conformar un gas limpio.

2.1.1 Combustibles:

Son los hidrocarburos que van desde el Metano hasta el Heptano e incluso hidrocarburos más pe

Metano es el constituyente de mayor proporción en la mezcla.

2.1.2 Diluyentes:

Son compuestos inertes, no combustibles, considerados como agentes que disminuyen el poder calor

más comunes son: Dióxido de Carbono, Nitrógeno, Oxigeno, Vapor de Agua, Helio, Argón, etc. Dependconcentración de estos compuestos, puede ser necesaria su remoción para cumplir con las especifica

de calidad que debe tener el gas natural para su transporte y utilización .


14/42

2.2.1 El Metano

2.2 Composición del Gas Natural

El Carbono tiene valencia 4 (puedeganar 4 electrones ,el Hidrogeno tiene

Valencia 1 con lo cual puede ganar un

electrón así se forma el Metano.


15/42

2.2.1 Hidrocarburos Parafínicos

Responden a la fórmula: Cn H2n+21 átomo de C : Metano CH4

2 átomo de C : Etano C2H63 átomo de C : Propano C3H84 átomo de C : Butano C4H105 átomo de C : Pentano C5H126 átomo de C : Exano y así sucesivamente C6H14 ....

2.2 Composición del Gas Natural

Los primeros 4 mencionados como ejemplos de la serie

parafínica son los que más comúnmente intervienen en la

composición de los gases combustibles.

2 3 C t fí d


16/42

2.3 Cromatografía de gases.

La cromatografía de gases puede utilizarse para la separación y cuantificación de los component

mezclas homogéneas de sustancias en estado gaseoso o líquido, para ello, los componentes en e

evaporarse sin descomponerlos.

Los distintos componentes de una muestra circulan por el sistema de separación a diferentes v

registrando en un detector uno tras otro.


17/42

2.4 Características del Gas Natural.

El gas natural extraído de los yacimientos, es incoloro e inodoro, no tóxico y más ligero que el aire.

Es una energía eficaz, rentable y limpia, de precio competitivo y su eficiencia como combustible,

considerables ganancias económicas.

Es el combustible más limpio de origen fósil.

2.5 Comportamiento del Gas Natural.El estado gaseoso es el único estado de la materia que permite una descripción cuantitativa , relativ

comportamiento, el cual se realiza a través de los parámetros P,V,T.

Para llevar a cabo la descripción, se asume que el sistema se encuentra en equilibrio termodinám

propiedades que definen el sistema, permanecen inalterables.

Un sistema se encuentra en equilibrio termodinámico, cuando los parámetros P,V,T no cambian en

infinitesimal.

Existen dos métodos analíticos para evaluar el comportamiento PVT del gas natural:

Basándose en el factor de Compresibilidad Z.

Sobre la base de la Ecuación de Estado.

2 6 Clasificación del Gas Natural


18/42

2.6 Clasificación del Gas Natural

• Gas Asociado. Es el gas que se encuentra en un yacimiento donde predominan los hidrocar

encontrarse disuelto en el petróleo o formando una capa de gas en la parte alta del yacimiento.

• Gas no Asociado. Llamado también gas libre. Es el producto único o con una proporción baja de

que se encuentra en el yacimiento.

• Gas Condensado. Es el gas que se encuentra en un yacimiento mezclado con Hidrocarburos líquido

2.6.1 De acuerdo a su localización en el subsuelo:

• Gas Rico (húmedo). Es aquel gas natural del cual se puede obtener apreciables cantidades de h

(C3l debido a que contiene alta proporción de componentes pesados. Es bastante utilizado en la

elaboración de gasolina natural.

• Gas Pobre (seco). Es aquel gas natural formado prácticamente por metano (más de 90%). Se utiliza

combustible o en proyectos de mantenimiento de presión de yacimientos, también en la producció

• Gas Agrio. Es aquel gas natural que tiene un bajo contenido de compuestos de azufre, espec

hidrógeno.

• Gas Dulce. Es aquel gas natural que no contiene o contiene muy poco compuestos de azufre, espe

hidrógeno.

2.6.2 De acuerdo a su composición:


19/42

El Gas Metano es un producto refinado, proveniente del procesamiento del gas natural, compuesto

metano (C14), además de etano, propano, butano y otros en menor cuantía, el gas metano es separ

comercializa vía gasoductos.

2.7 Gas Metano (Comercial)

Tabla 2.6 Análisis Cromatográfico del Gas Natural

Componente Intervalo %

Metano 81,64 – 82,21

Etano 7,81 – 8,49

Propano 0,68 – 0,7

Iso-Butano 0,08 – 0,1

Normal Butano 0,10 – 0,15

Iso-Pentano 0,04 – 0,07

Normal-Pentano 0,04 – 0,06

Hexano 0,04 – 0,06

Heptano y más pesados 0,05 – 0,09

Dióxido de Carbono 1 – 8

Sulfuro de Hidrogeno 0 – 1

Nitrógeno 0 – 3

En la tabla 2.6 se muestra el porcentaje de los componentes del Gas Metano (Comercial), Entre los

Gas Metano está el de combustible para la generación de electricidad, en la fabricación de aluminio, cemento y materiales de construcción, papel, cartón, textiles, vidrio, alimentos, etc.


20/42

PLANILLA DE ANALISIS CROMATOGRAFICO DE GAS NATURAL (LA PAZ - ORURO)

FRACCION MOLAR (ENERO-1996)

CARACTERISTICAS DEL GAS NATURAL

COMPONENTEFRACCION

MOLAR

MASAMOLECULAR

(Kg/Kmol)

GRAVEDADESPECIFICA

PODER

CALORIFICO DELCOMPONENTE

BTU/PCS

PODERCALORIFICO

BTU/PCS

FACTOR DECOMPRESIBILIDAD

DEL COMPONENTE

FCOM

L M N=L(i)xM(i)/28,97 P Q=L(i)Xp(I) S

METANO 0,906520 16,04 0,5019 1.009,7 915,31 0,0436

ETANO 0,055354 30,07 0,0575 1.769,7 97,96 0,0917

PROPANO 0,005868 44,09 0,0089 2.516,1 14,76 0,1342

i-BUTANO 0,000032 58,12 0,0001 3.552,8 0,11 0,1744

n-BUTANO 0,000112 58,12 0,0002 3.262,5 0,37 0,1825

i-PENTANO 0,000038 72,15 0,0001 4.001,9 0,15 0,2276n-PENTANO 0,000048 72,15 0,0001 4.008,9 0,19 0,2377

HEXANO Y SUP. 0,000170 86,17 0,0005 4.755,9 0,81 0,2830

N2 0,014550 28,02 0,0141 0,0 0,00 0,0164

CO2 0,017308 44,01 0,0263 0,0 0,00 0,0640TOTAL 1,000000 0,6097 1.029,67

FACTOR DE COMPRESIBILIDAD FC=1-T2= 0,9978

GRAVEDAD ESPECIFICA CORREGIDA GE=N/FC= 0,6110

PODER CALORIFICO CORREGIDO (BTU/PCS) PC=Q/FC= 1.032

M aire = 76% M(N2) + 24%M(O2)

M aire = 0,76x28,02 + 0,24 x 32 = 28,97 Kg/Kmol

1 BTU/PCS = 9,547 Kcal/m3

2.7.1 Análisis del Gas Natural


21/42

2.8 Gas Natural Licuado (GNL)

Es el gas residual formado por metano en estado líquido. Esto se logra a -162 ºC y presión

condiciones el metano ocupa un volumen seiscientas (600) veces menor que en forma gaseosa, lo cu

en barcos especialmente acondicionados llamados "metaneros".

El gas natural licuado se regasifica en los puertos de recepción mediante la aplicación de calor en

posterior transporte hacia los centros de consumo industrial, comercial y doméstico.

2.9 Gas Natural Comprimido (GNC)

Otra de las formas de comercialización del gas natural es por vía de su almacenamiento, una vez c

especiales bajo presiones de alrededor de 250 bar. Esta modalidad permite transportar con may

requiere sistemas de vaporización.

Su mercado varía desde el uso automotriz, hasta clientes industriales con el uso de tanques estac

moderados y que no tengan acceso a redes de gas.

El gas licuado de petróleo es una mezcla de hidrocarburos en estado líquido formado esencialmen

del gas natural, propano y butano, los cuales permanecen en estado líquido a presiones moderadas

El GLP se almacena y transporta en forma líquida.

Posee mayor poder calórico que el GNL, siendo sus vapores más pesados que el aire, por lo que tien

zonas más bajas, contrario a lo ocurre con el gas natural o metano que es más liviano que el aire.

2.10 Gas Licuado de Petróleo (GLP)


22/42

VENTAJAS MEDIOAMBIENTALES DEL GAS NATURA

MP SOX NOX

Material

Particulado

Oxido de

Sulfuro

Oxido de

Nitrógeno

Gas Natural 1 1 1

Gas de

Ciudad 3 61 0,5

Gas

Licuado 1,4 23 2

Kerosene 3,4 269 1,5

Diesel 3,3 1.209 1,5

Fuel Oil N°

5 15 4.47 4

Fuel Oil N°6 39,4 4.433, 4

Carbón 157 5.283 6

Leña 140 13 2

Combustibl

e

(Emisiones a la atmósfera por cantidad de combustible)


23/42


24/42

COMODIDAD

SEGUPr

Ex

De

PRECIO

CONTINUIDAD

DEL SERVICIO

COMBUSTION

MAS LIMPIA


25/42

2 11 Usos del Gas Natural


26/42

2.11 Usos del Gas Natural

Entre las fuentes de energía, el gas natural se caracteriza por su eficiencia, limpieza y competit

también una energía versátil, que se puede emplear tanto en el hogar como en el comercio y la indu

EN EL HOGAR:

El gas natural puede utilizarse en los hogares para cocinar, lavar y secar, y obtener agua caliente, cale

Y en el jardín, el gas natural permite cocinar en parrilladas y calentar patios y terrazas.

El gas natural ofrece la máxima economía en la climatización de los hogares, con equipos modulares

gran parte de las necesidades existentes.

EN EL COMERCIO Y LA INDUSTRIA:

El gas natural puede utilizarse en cualquier proceso de generación de calor o frío, en la cogeneraci

eléctrica, y en la generación de electricidad.

La combustión del gas natural permite regular mejor la temperatura de las cámaras de combustión

equipos y aplicarla directamente al tratamiento de múltiples productos.

Como combustible, el gas natural se utiliza en los sectores industriales que necesitan energía t

económica: hornos, fundiciones, tratamientos térmicos, cubas de galvanizado y calefacción d

deportivos y naves industriales o comerciales).

El gas natural también permite climatizar y generar frío para edificios y cámaras industriales o prod

de patinaje.


27/42

SECTOR TRANSPORTE:

El gas natural sufre un proceso de compresión a 200 bar para reducir su volumen. El GNC es guardalta presión y es utilizado como combustible para el transporte automotor. El Gas Natural VeNatural Comprimido.

VENTAJAS DESVENTAJAS

Sustituto de carburantes líquidos tales como lagasolina y diesel y también al GLP.

Mucho más económico siendo actualmente

50% del precio de la gasolina.

Permite al sector del transporte optimizar sus

costos de operación.

La emisión de monóxido de carbono baja en

una proporción mayor al 70%.El GNC no provoca desechos de carbono en

las partes internas de los motores aumentando

la vida útil del motor y reduce cambios de

aceite.

Más liviano que el aire, en caso de derrames

no se tienen acumulaciones peligrosas como

con los combustibles líquidos.

Sin redes de conexión primarias no es pgas. Actualmente suple el Transporte Vir

Necesita infraestructura adecuada para

transporte y distribución.

El GNV grava menos que la gasolina pa

TGN.

La capacidad de carga es menor, por lo

se necesita cargarse más de una vez pahacer la misma cantidad de kilómetros.

La ubicación del tanque quita espacio út

(200 bar de presión).


28/42

El gas natural = materia prima para síntesis químicas industriales:

• La síntesis del amoníaco de la cual se deriva la industria de los abonos nitrogenados y de la u(Fertilizantes-Explosivos).

• La síntesis del alcohol metílico o metanol (para producir aditivos de combustible, formaldehído, vinilo, textiles y otros productos).

• La síntesis del acetileno, que es la primera materia de productos plásticos corrientes.• La preparación del hidrógeno puro empleado en numerosas fabricaciones de química orgánica.• Cuando el gas natural contiene cantidades apreciables de hidrocarburos insaturados (Etano), pue

de desarrollo de diversas olefinas: etileno, polietileno, propileno, etc.• El moderno método de reducción directa del hierro para producir acero directamente elimina el mineral con un gas rico en hidrógeno y CO ricos-producido por catalizar metano derivado del gas n

SECTOR PETROQUIMICO:

Por su alto contenido en hidrógeno, el gas natural es la materia prima más utilizada en la produc

fertilizantes, así como en otras aplicaciones petroquímicas. Materia prima, fertilizantes, plásticos, M

ether - aditivo oxigenado para gasolina), alcoholes, aldehídos (plastificantes para resinas de cloruro de

SECTOR ELECTRICO:


29/42

El gran desarrollo de la Cogeneración durante los últimos años sedebió sobre todo al mérito de esta tecnología de lograr un ahorro deenergía primaria próximo al 35%, con un evidente reflejo en la facturaenergética de los usuarios.

Cogeneración

SECTOR ELECTRICO:

Turbogeneradores, turbinas a vapor, plantas de cogeneración y ciclos combinados.

Otra aplicación de actualidad y con un gran futuro es la cogeneración:

La cogeneración con gas natural produce conjuntamente energía eléctrica (o mecánica) y calor útisanitarios y hoteleros, y grandes complejos urbanísticos.

La cogeneración con gas natural reduce en gran medida la emisión de contaminantes.

Sistema de producción de energía eléctrica en el que se aproveche la energía térmica (calor).

El gas natural se utiliza cada vez más en la generación de electricidad

en centrales térmicas convencionales o de ciclo combinado. Este

proceso permite ahorrar energía, y además disminuir los niveles de

contaminación.


30/42


31/42


32/42


33/42

Caldero


34/42

Quemador a gas


35/42


36/42


37/42


38/42

Bomba de calor de absorción de gas

enfriada por aireEs un enfriador de agua a gas para el

servicio de aire acondicionado a nivel

residencial y comercial.


39/42


40/42

La novedad del desarrollo se basa en la ubicació

que va colocado en el lugar del tanque de nafta

http://www.clarin.com/http://www.clarin.com/


41/42

SÁBADO08DICIEMBRE2007

Ahora venden equipos de GNC para motos

Con un equipo de GNC, la moto reduce su consumo de combustible hasta seis veces. El cilindro tienmetros cúbicos. Con esa carga, tiene una autonomía de entre 90 y 100 kilómetros.

q g q

que se reemplaza. "Es el mismo anclaje, pero tie

de GNC y un pequeño tanque de 3,5 litros para

indica la normativa, que exige que el vehículo se

bicombustible", explicaron voceros de Gometal,

que desarrolló el kit Ecopos.

Zanella, uno de los principales fabricantes de motocicletas del

país, tiene previsto lanzar al mercado la primer moto a Gas

Natural Comprimido equipada de fábrica. La iniciativa es parte

de un acuerdo sellado entre la firma italiana y Ecopos, el

fabricante del único equipo de GNC homologado para este tipo

de vehículos.

“Perú y Colombia están muy interesados.

http://www.clarin.com/http://www.clarin.com/http://www.clarin.com/


42/42

2 diseño de redes de distribución - el gas natural

Documents