TECNOLOGIA DEL GAS NATURAL
Ing. Alejandro Mayori
http://mecanica.umsa.edu.bo/Libros/TablasGN.xls
http://mecanica.umsa.edu.bo/Libros/TecnologiaGN.pdf
Reservorios
5
5
Esquema de Distribución
TRANSPORTE 40 - 80 Bar
RED PRIMARIA 20 - 49 Bar
RED SECUNDARIA 1 - 4 Bar
CITY GATE
E.D.R.M.
E.D.R.M. E.D.R.M.
E.D.R.M
.
JCNC
EDR Estación Distrital de Regulación
Bajar la presión
del gas de 25 a 4
Bar y la
regulación del
caudal.
Capacidad: 10000
viviendas
Presión de Entrada:
de 6 a 25 Bar
Presión Regulada: 4 Bar
Caudal: 2000 m3 / H (n)
En Armario Paquetizado
8
8
Presiones de Distribución
Baja Presión: 19 mbar
Baja Presión A: 50 mbar
Media Presión A: 400 mbar
Media Presión B: 4 bar
Alta Presión: 25 bar (20 a 49)
International Energy Outlook 2004
Componentes % en volumen
Metano, CH4 93.03
Etano, C2H6 4.63
Propano, C3H8 0.57
Butano, C4H10 0.05
Pentano, C5H12 0.01
Hexano, C6H14 0.01
Heptano, C7H16 y superiores 0.01
Nitrógeno, N2 1.36
Anhídrido carbónico, CO2 0.32
Reservas de GN en Bolivia - Reservas Probadas (P1): Representan la cantidad estimada de hidrocarburos, que de acuerdo con los análisis geológicos y de ingeniería, demuestran que es razonablemente recuperable bajo las condiciones económicas y operativas vigentes.
- Reservas Probables (P2): Son la cantidad estimada de Hidrocarburos que, sobre la base de evidencia geológica que respaldan las proyecciones de las reservas probadas, razonablemente se espera que exista y pueda ser recuperable bajo las condiciones económicas y operativas vigentes.
- Reservas Posibles (P3): Son aquellas calculadas estudiando el tamaño de las cuencas sedimentarias y tienen un alto grado de incertidumbre.
Definiciones contenidas en la Ley de Hidrocarburos
Reservas del GN en Bolivia
P1 + P2 = 12 TCF
P3 = 12 TCF
Exportaciones y consumo
Brasil: 24 Millones m3/día
Argentina 16 Millones m3/día
Consumo interno: 6 Millones m3/día
Mutún: 8 Millones m3/día
Total: 54 Millones m3/día
Para cuanto tiempo tenemos reservas?
Agotamiento
Reservas
12 TCF = 0,339 TCM
Consumo
54 MCM/dia = 19440 MCM/año
Agotamiento
0,339 * 10 ^ 12 / 19440 * 10 ^ 6 = 17 años
Energía “E”
Fuerza vital de sociedad
TRABAJO “W” CALOR “Q”
transporte
mecanización
calefacción
Movimiento Procesos
procesos industriales
ILUMINACION
procesos químicos
Capacidad sistema físico para realizar trabajo
Energía vital sociedad
Hace poco más de un siglo las principales fuentes de
energía eran la fuerza de los animales y la de los
hombres y el calor obtenido al quemar la madera
De ella dependen la iluminación de interiores y
exteriores, el calentamiento y refrigeración de
nuestras casas, el transporte de personas y
mercancías, la obtención de alimento y su
preparación, el funcionamiento de las fábricas, etc..
Formas de la Energía
Energía
mecánica
Energía
Electromagnética
Energía
Térmica
Energía
Química
Energía
Metabólica Energía
nuclear cinética potencial
Fisión Fusión
Obtención de Energía
RENOVABLES
o Energía Hidráulica
o Energía Solar
o Energía Eólica
o Biomasa (etanol, biodiesel)
o Energía Mareomotriz
o El Carbón
NO RENOVABLES
o El Petróleo
o El Gas Natural
o La Energía Geotérmica
o La Energía Nuclear
Consumo mundial energía1990-2010
Previsiones de demanda de energía
IEA; Energy and Poverty, 2003
La energía se conserva
W Q
electromagnética
mecánica nuclear
térmica
química
metabólica
1º Ley de la termodinámica)
Temperatura
En los GASES se mueven con libertad,
ocupando todo el espacio disponible
Los átomos y moléculas de los que está formada
la materia no están en reposo aunque el cuerpo
que constituyen esté quieto
En los SÓLIDOS sus partículas vibran continuamente
alrededor de su posición de equilibrio
En los LÍQUIDOS se mueven con libertad,
aunque confinadas a un determinado volumen
Cambios de estado
GAS
LÍQUIDO
SÓLIDO
Calor de fusión
Calor de vaporización
El calor de transformación
Q = m L
Donde:
“Q” es el calor en [cal], [btu], [J], etc.
“m” es la masa en [g],[lb],[Kg], etc.
“L” es el calor de transformación en [cal/g], [btu / lb], etc.
Calor específico
Q = m c ( T2 – T1)
Donde:
“Q” es el calor en [cal], [btu], [J], etc..
“m” es la masa en [g],[lb],[Kg], etc..
“c” es el calor específico en [cal/gºK],[btu/lbºF], etc..
“T2 – T1” diferencia de temperatura en [ºK],[ºC],[ºF], etc..
Unidades de calor
539 cal/g
79,7 cal/g 1 cal/gºC
0,55 cal/gºK
0,44 cal/gºC
0,33 cal/gºC
551 cal/g
tiempo
Curva de
calentamiento
del agua
COMBUSTIBLES
1. SOLIDOS
2. LIQUIDOS
3. GASEOSOS
Los combustibles
antracita
semiantracita
semibituminoso
bituminoso
lignito
Hidrocarburos
CxHy
grado 6 (Pesados)
grado 5
grado 4
grado 2
grado 1 (Ligeros)
Alcoholes
CxHyOz
Gas natural
GLP
sólidos gaseosos líquidos
carbono
2.- HIDROCARBUROS
Combustible líquido, oleoso, pardo negruzco, formado por una mezcla de hidrocarburos.
Poder calorífico: 9000-11000 Kcal/kg.
Proceden de la transformación en ausencia de aire de grandes masas de plancton debido a la acción de bacterias bajo capas de sedimentos en cuencas marítimas próximas a la costa.
Se encuentra en bolsas, por regla general junto con gases y agua salada.
3.- EL GAS NATURAL
Es una mezcla de gases, incolora y muy inflamable.
Está formado metano principalmente (>70%), etano, propano y butano.
Se obtiene del interior de la tierra, a veces acompañando al petróleo.
Su origen es semejante al petróleo.
Los métodos de prospección son similares a los del petróleo.
La extracción del gas se hace por flujo natural.
Una vez extraído se le purifica (se elimina el agua, el petróleo si lo hay, productos sulfurosos,)
COMBUSTIÓN La combustión es una reacción de oxidación entre combustible y un comburente (oxígeno), provocada por una fuente de energía, normalmente en forma de calor. La reacción es exotérmica (desprende calor).
Combustion total sin dejar más productos residuales que CO2 y vapor de agua, recibe el nombre de combustión completa.
Combustion Incompleta si no se combina totalmente con el oxígeno por ser insuficiente la cantidad de oxígeno en el ambiente, desprende monóxido de carbono (CO).
Combustión completa
CH4 +2O2 CO2 + 2H2O
Combustión incompleta
CH4 + O2 CO + H2O
36
Combustión lenta : Amarilleo del papel con el tiempo
Velocidad Combustión
Combustión rápida: Fuego
Combustión muy rápida en recipiente cerrado : Detonación
Explosión
37
TRIANGULO DE FUEGO
OXIGENO
C
B
U
O
G
E
U
F .
M
T S
O
Productos de la combustión
- CALOR:
- LLAMAS
- HUMOS
- GASES.
Efectos del CO
100 ppm Seguro para exposición continua
200 ppm Ligeros efectos luego de 6 horas
400 ppm Dolor de cabeza luego de 3 horas
900 ppm Dolor de cabeza y náusea luego de 1 hora
1000 ppm Muerte ante extensa exposición
1500 ppm Muerte después de 1 hora
La mayor parte de las normas especifican
concentraciones menores a 50 ppm
40
40
SEGURIDAD
Monóxido de Carbono
Muerte
Peligroso
Dolor de Cabeza
Efectos Perceptibles
Ningún Efecto1 3 420
HORAS DE EXPOSICION
0,02 (200 ppm)
0,04 (400 ppm)
0,08 (800 ppm)
0,06 (600 ppm)
0,10 (1000 ppm)
0,16 (1600 ppm)
0,14 (1400 ppm)
0,12 (1200 ppm)
PODER CALORÍFICO
Es la cantidad de calor producida por el
combustible al combustionarse.
GASOLINA 44.0 MJ/Kg
GLP 46.5 MJ/Kg
GAS NATURAL 37.5 MJ/Kg
Límite de inflamabilidad del gas natural
0 a 4 % de gas natural sin combustión
poco gas
combustión 4 a 14 % de gas natural
sin combustión
poco oxígeno 14 a 100% de gas natural
2.- FLUIDOS - LIQUIDOS Y GASES
1.- Densidad de un fluido
Cociente de la masa entre el volumen.
Sustancia
Densidad
(g/cm3)
Sustancia
Densidad
(g/cm3)
Aceite
0.8-0.9
Bromo
3.12
Ácido
sulfúrico
1.83
Gasolina
0.68-0.72
Agua
1.0
Glicerina
1.26
Agua de mar
1.01-1.03
Mercurio
13.55
Alcohol
etílico
0.79
Tolueno
0.866
2.- Viscosidad de un fluido
- Viscosidad Resistencia de un fluido a fluir.
- Viscosidad baja = Fluido mueve con facilidad
- Viscosidad alta = Fluido mueve con dificultad
- Tabla Viscosidades - Sociedad de Ingenieros
Automotrices (SAE)
SAE 5W-30 SAE 10W-30 SAE 15W-40 SAE 20W-50
Viscosidad cSt a 40°C 62.5 69.8 116 175
Viscosidad cSt a 100°C 10.4 10.4 15.6 18.8
3.- Presión de un fluido
Es la fuerza x unidad área que ejerce un fluido en
equilibrio sobre un cuerpo sumergido.
- Fluido ejerce fuerza perpendicular a la superficie
de los cuerpos
- La presión magnitud escalar y es una
característica del punto del fluido en equilibrio.
3.1.- Presión en un Liquido
Peso de la columna del fluido sobre una superficie
dividida entre el área de la superficie.
h h
b
A1 A2 A2A1
Peso 1=(g A1 h)
Peso 2=(g A2 h)
Presión=(g h)
Peso 1= {(g1 h) + (g2 b)} A1
Peso 2= {(g1 h) + (g2 b)} A2
Presión= (g1 h) + (g2 b)
3.2 Presión de un Gas
Número de choques por segundo de las partículas
sobre la pared de un recipiente
- A diferencia de los líquidos la presión no se debe al
peso del Gas
- Gas ocupa todo el volumen que se le ofrece
En (1) el gas ejerce una
fuerza mayor sobre la
pared del deposito (a)
3.4 Ley de Boyle y Mariotte
La presión a la que se encuentra un gas
varía de manera inversa al volumen
P1 V1 = P2 V2 = cte
3.6 Unidades de presión
bar
N/mm²
kp/m²
kp/cm²
(=1 at)
atm
Torr
1 Pa
(N/m²)
10-5
10-6
0102
0.102×1
0-4
0.987×1
0-5
0.0075
Presión atmosférica desciende un milímetro cada 11 metros.
En la azotea de una casa de 55 metros, la presión descendería 5
mm.
4.- FLUJO DE FLUIDOS EN TUBERIAS
1.- Velocidad
Distancia que recorre una partícula de
fluido en la unidad de tiempo
El hombre alcanza V = 11 m / s
Los líquidos alcanzan V = 10 m / s
Los gases alcanzan V = 20 m / s
2.- Distribución de Velocidades
Los fluidos en contacto con un sólido V = 0
3.- Velocidad media
Es un valor medio de la velocidad
4.- Caudal
Es la cantidad de volumen o masa que atraviesa una
sección en la unidad de tiempo
Q = VA (m3/hr)
Q = VA (Kg/hr)
5.- Tipos de flujo
5.1 Flujo Laminar
• Ocurre a bajas velocidades
• Re = VD / < 2000
•Las partículas se mueven ordenadamente en
trayectorias paralelas
•Ecuaciones son analíticas
5.2 Flujo Turbulento
•Ocurre a altas velocidades
• Re = VD / > 4000
•Las partículas se mueven desordenadamente en
trayectorias erráticas e irregulares
•Ecuaciones no son analíticas sino experimentales
• La presión varía con una potencia que oscila entre
1.7 y 2 de la velocidad
82,482,123200 DQLp erpara p<=100 mbar
82,482,12
2
2
1 6,48 DQLpp er para p>100 mbar
p Perdida de presión mbar
Le Longitud equivalente de la Tubería m
r Densidad relativa del gas
D Diámetro tubería mm
Q Caudal m3/h
6.- Perdida de carga
Darcy Weisbach (Cualquier Fluido)
Ec de Hazen Williams (Solo Agua)
Ec de Renouard (Solo Gas Natural)
5 REDES INTERNAS DE GAS
NATURAL
ESQUEMA DE ACOMETIDA E
INSTALACION INTERNA
INSTALACION INTERNA
ACOMETIDA
$us. 50.-
MEDIDOR
VEREDA UN PUNTO
$us 150.-
DOS PUNTOS
$us 230.-
TRES PUNTOS
$us 300.-
PARED
DOMICILIO
CRUCETA
FACILIDAD PARA EXTRAER
EL MEDIDOR SIN PELIGRO
DE TUBERÍAS
COCINANR
NR
BAa
N.R. NIVEL DE REFERENCIA
Aa AGUAS ABAJO
AA AGUAS ARRIBA
Ejemplo
El calefón esta Aa del medidor
El medidor (B) esta AA de la cocina
CALEFÓN
AA
NIVELES DE UBICACIÓN
Gabinete: Alojan elementos de regulación
y/o medición
Extensión Red Secundaria
Extensión Red Secundaria
Relleno de la zanja con tierra cernida.
Está prohibido
NO colocar en cofres y fundas de
protección los equipos y material de
las acometidas de gas.
Está prohibido
El NO colocar fundas aislantes, si atraviesan
cables eléctricos cerca de las tuberías de gas
Está prohibido NO realizar correctamente el reglaje y cambio de gas.
Colocar válvulas para agua en lugar de válvulas para gas
Está prohibido NO cumplir con las dimensiones que el reglamento exige.
REGLAMENTO DE DISEÑO, CONSTRUCCION,
OPERACIÓN DE REDES DE GAS NATURAL E
INSTALACIONES INTERNAS
TITULO I
ASPECTOS GENERALES
Artículo 1. Objeto.- Condiciones mínimas para el diseño,
construcción, operación de redes de distribución de gas natural e
instalaciones internas de consumo del gas natural, y requisitos que
deben cumplir las empresas encargadas de estos trabajos,
Artículo 2. Cumplimiento.- Cumplimiento reglamento es
obligatorio, la ANH encargada de velar y fiscalizar cumplimiento.
Artículo 3.- El Diseño y Construcción de redes primarias y
secundarias estará a cargo de las Empresas Distribuidoras
Artículo 4.- La ANH abrirá un libro de Registro Nacional de
Empresas Instaladoras de Gas Natural para las categorías
Domiciliaria, Comercial e Industrial,
Artículo 5.- La ANH aprobara construcción y ampliación de redes
de distribución de gas natural
TITULO II
EMPRESAS INSTALADORAS Y CONSTRUCCION DE
REDES
Artículo 6.- Las Empresas Instaladoras de Gas Natural cumplir
con los siguientes requisitos Legales y Técnicos.
Artículo 7.- Presentar a la ANH los siguientes Requisitos Legales.
a) Memorial ANH, solicitando Inscripción en registro Nacional de
Empresas Instaladoras de GN en la categoría respectiva.
b) Testimonio de Constitución de la Empresa, debidamente
registrado en FUNDEMPRESA. No empresas unipersonales.
c) Balance de Apertura o Balance de última gestión.
d) Poder del representante legal. No empresas unipersonales.
e) Certificado del NIT (número de identificación tributaria).
f) Domicilio actual de la empresa.
Artículo 8.- Presentar ANH siguientes Requisitos Técnicos, en
función de la categoría:
Categoría Domestica y Comercial
a) Certificado de INFOCAL u otro instituto con autorización del
Ministerio de Educación o el CEUB que acredite el vencimiento
del curso “Técnico de Proyectos II” de por lo menos una persona,
adjuntando fotocopia del carnet de identidad firmada por el titular.
b) Certificado de INFOCAL u otro instituto con autorización del
Ministerio de Educación o el CEUB que acredite el vencimiento
del curso “Instalador II” de por lo menos una persona.
c) Curriculum Vitae de la empresa.
d) Contratos suscritos entre el propietario de la empresa y el
personal de la misma, con vigencia mínima de dos años.
e) Curriculum Vitae del personal técnico de la empresa.
Categoría Industrial.
a) Certificado SIB indicando el número de registro profesional, y
fotocopia CI firmada por el titular, de por lo menos un profesional
ingeniero Petrolero, Mecánico, Civil, Químico, Industrial.
b) Certificado de INFOCAL u otro instituto con autorización del
Ministerio de Educación o el CEUB que acredite el vencimiento
del curso “Técnico de Proyectos I” de por lo menos una persona,
c) Certificado de INFOCAL u otro instituto con autorización del
Ministerio de Educación o el CEUB que acredite el vencimiento
del curso “Instalador I” de por lo menos una persona.
d) Copia legalizada del Certificado de aprobación de soldador, en
el nivel requerido (6-G) otorgado por IBNORCA
e) Curriculum Vitae de la empresa.
f) Contratos suscritos entre el propietario de la empresa y el
personal de la misma, con vigencia mínima de dos años.
g) Curriculum Vitae del personal técnico de la empresa.