UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA DE PETRÓLEO,

GAS NATURAL Y PETROQUÍMICA

“ESTUDIO TÉCNICO ECONÓMICO PARA LA SUSTITUCIÓN DE

PETRÓLEO RESIDUAL 5, 6 Y 500 POR GAS NATURAL LICUAD O

EN PLANTAS INDUSTRIALES”

TESIS:

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE:

INGENIERO DE PETRÓLEO

JAVIER LÍNDOLF ALVARADO VILLANUEVA

PROMOCIÓN 2008 - 2

LIMA – PERÚ

2009

ÍNDICE

Pág.

I. OBJETIVOS 1

II. ANTECEDESNTES 1

CAPITULO 1: COMBUSTIBLES INDUSTRIALES LÍQUIDOS 4

1.1 Caracterización y Clasificación de los combustibles Industriales líquidos. 4

1.1.1 Propiedades Físico – Químicos para la Caracterización de 5

Combustibles Residuales Líquidos

1.1.1.1 Gravedad API 5

1.1.1.2 Punto de Inflamación 5

1.1.1.3 Punto de ignición o encendido 5

1.1.1.4 Viscosidad 6

1.1.1.5 Punto de escurrimiento 6

1.1.1.6 Contenido de Cenizas 7

1.1.1.7 Contenidos de agua y sedimentos 7

1.1.1.8 Contenido de azufre 8

1.1.1.9 Residuo de Carbón Conradson 8

1.1.1.10 Poder Calorífico 8

1.1.2 Composición Química de los Combustibles Industriales 9

1.1.3 Clasificación según Uso Nacional de Combustibles Industriales Líquidos 12

1.1.3.1 Residual 5 12

1.1.3.2 Residual 6 13

1.1.3.3 Residual 500 14

1.2 Análisis de mercado de los combustibles Industriales 16

1.2.1 Situación del Mercado y de Calidad de los Combustibles Industriales 17

1.3 tendencias de Refinación y de Calidad de los combustibles 19

Industriales.

1.4 Operaciones, Usos y Procesos de Combustión de los Combustibles 21

Industriales Líquidos.

1.4.1 Transporte. 21

1.4.2 Almacenamiento y Cuidados 22

1.4.3 operaciones de Bombeo y Cuidados 23

1.4.4 Precalentamiento Para Atomización y Quemadores de 24

Combustibles Residuales.

1.4.5 Quemadores de Combustibles Industriales 24

1.4.5.1 Quemadores de combustibles con unidades de 26

Atomización a vapor

1.4.5.2 Quemadores de aceite de alta presión 27

1.4.5.3 Quemadores de aceite de baja presión 27

1.4.5.4 Quemadores por atomización mecánica 27

1.4.5.5 Quemadores de copa giratoria 28

1.4.6 Análisis de los productos de combustión 28

1.4.7 Eficiencia Térmica de la Combustión en Calderos que Usan 30

Combustibles Líquidos.

CAPITULO 2: GAS NATURAL LICUADO 34

2.1 Perspectivas Para las Reservas y Mercado de Gas Natural 35

2.2 Caracterización y Clasificación Del Gas Natural Licuado 38

2.2.1 Propiedades Químicas 39

2.2.1.1 Composición 39

2.2.1.2 Reacciones de Combustión del Gas Natural Licuado 40

2.2.1.3 Explosividad del Gas Natural Licuado 41

2.2.2 Características Físico-Químicas del Gas Natural Licuado 42

2.2.2.1 Análisis Físico-Químicas del Gas Natural Licuado 43

2.2.2.2 La Densidad 44

2.2.2.3 Índice de Inflamabilidad 45

2.2.2.4 La Temperatura de auto Ignición 48

2.2.2.5 Factor de Compresibilidad (Z) 50

2.2.2.6 Índice de Wobbe (W) 50

2.2.2.7 Poder Calorífico (H) 50

2.2.2.8 Viscosidad 51

2.2.3 Clasificación del Gas Natural 51

2.2.3.1 Gas natural Húmedo 52

2.2.3.2 Gas Natural Seco 52

2.2.4 Características del Gas Seco 53

2.2.5 Consideraciones a tener presente para establecer las 54

especificaciones del Gas Natural Seco

2.2.6 Especificaciones de calidad para el gas combustible según 56

normatividad peruana

2.3 Procesos de Combustión del Gas Natural Licuado 57

2.3.1 Suministros y facturación 57

2.3.2 Productos de Combustión del Gas Natural 58

2.3.3 Características de quemadores de gases combustibles 59

2.3.4 Quemadores de Gas Natural 60

2.3.4.1 Requerimientos Generales para la elección de 61

quemadores de gas

2.3.4.2 Mantenimiento de quemadores de gas 62

2.3.4.3 Controles y seguridad de quemadores de gas 63

2.3.4.4 Clasificación de Quemadores de gas 64

a. Quemadores de premezcla 64

b. Quemadores de mezcla en boca salida con aire ↓P resión 65

c. Quemadores de mezcla en la boca de salida y aire a presión 66

d. Quemadores especiales 66

2.3.5 Definiciones en la industria del gas 67

2.4 Ventajas del uso del Gas Natural como combustible 68

2.4.1 Ventajas Técnicas y Económicas 68

2.4.2 Ventajas Medio Ambientales 69

2.4.2.1 Calidad de medio ambiental terrestre y acuático 69

2.4.2.2 Calidad del aire ambiental 70

CAPITULO 3: ESTUDIO TÉCNICO Y ECONÓMICO DEL PROYECTO 76

3.1 Eficiencia de la Combustión 76

3.1.1 Eficiencia Combustible –Vapor 76

3.1.1.1 Método de Entrada – Salida 77

3.1.1.2 Método de Pérdida de Calor 77

3.1.2 Análisis de Gases de Combustión 78

3.2 Mantenimiento del Sistema de Combustión 81

3.3 Inversión Económica para el cambio de Combustible 84

3.4 Ahorro Generado por diferencia de Precios de Combustibles 87

3.5 Ahorro Generado por el Cambio de combustible en relación a las 89

propiedades del Gas

3.5.1 Costos de Operación por servicios Industriales y aditivos 89

3.5.1.1 Cálculo de costos de calentamiento del Residual 6 91

3.5.1.2 Cálculo de costos de calentamiento para facilitar la

Atomización del Combustible R6

3.5.1.3 Calculo del costo de energía de Atomización 92

3.5.1.4 Calculo del Costo por Bombeo del Combustible Liquido 92

3.5.1.5 Costo de Aditivos 92

3.5.2 Costos de Mantenimiento 93

3.5.2.1 Costo de mano de Obra por mantenimiento 93

3.5.2.2 Costo por Manejo de Inventario de Combustibles Líquidos 94

3.5.2.3 Costo por Monitoreo Ambiental 95

CAPITULO 4: PROBABILIDAD DEL USO DEL GAS NATURAL LICUADO 97

COMO COMBUSTIBLES AUTOMOTORES (GASOLINA Y DIESEL N⁰ 2)

4.1 Evaluación Económica para los combustibles líquidos como el 102

Diesel N⁰ 2 Para el Sustituto por el Gas Natural Licuado

CAPITULO 5: ASPECTO AMBIENTAL Y EMISIONES ATMOSFERICAS, 104

EFECTOS Y LÍMITES PERMISIBLES

5.1 Monóxido de Carbono 104

5.2 Óxidos de azufre (SOx, SO2 y SO3) 105

5.3 Óxidos de Nitrógeno 106

5.4 Sulfuro de Hidrogeno 107

5.5 Hidrocarburos 108

5.6 Ozono 108

5.7 Efecto Invernadero 109

CONCLUSIONES 111

LISTA DE TABLAS 114

LISTA DE ANEXOS 115

LISTA DE FIGURAS 116

BIBLIOGRAFIA 131

** PRESENTACIÓN / En CD-R