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.