Aspectos generales
1. ¿Qué es el gas natural?
El gas natural es un combustible compuesto por un conjunto de hidrocarburos livianos, el principal componente es el metano (CH4).
Se puede encontrar como "gas natural asociado" cuando esta acompañando de petróleo, o bien como "gas natural no asociado" cuando son yacimientos exclusivos de gas natural.
2. ¿Qué componentes tiene el gas natural?
La composición del gas natural varia según el yacimiento:
Componente Nomenclatura Composición(%) Estado Natural
Metano (CH4) 95,08 gas
Etano (C2H6) 2,14 gas
Propano (C3H8) 0,29 gas licuable
Butano (C4H10) 0,11 gas licuable
Pentano (C5H12) 0,04 líquido
Hexano (C6H14) 0,01 líquido
Nitrógeno (N2) 1,94 gas
Gas carbónico (CO2) 0,39 gas
Impurezas como son, helio, oxigeno, vapor de agua.
Las propiedades del gas natural según la composición del cuadro anterior son:
Densidad relativa: 0,65 Poder calorífico: 9,032 kcal/m³
Cp (presión Cte): 8,57 cal/mol.°C Cv (volumen Cte): 6,56 cal/mol.°C.
GLP
3.- ¿ Dónde se encuentra el gas natural?
Se encuentra en la naturaleza bajo tierra en los denominados reservorios de gas.
Su formación es similar al de la formación de petróleo.
Reservorio de petróleo
Reservorio de petróleo
4.- ¿Cómo se extrae el gas natural?
El gas natural se extrae de los reservorios que se encuentran bajo tierra a profundidades que van desde los 500 m hasta los 3500 m.
5.- ¿Cómo se procesa el gas natural?
El gas natural una vez extraído de los reservorios se somete a un proceso
de separación.
Proceso de separación
Mediante este proceso se obtiene:
Gas natural seco (metano y etano) que se transporta por gasoductos a los centros de consumo.
Líquidos de gas natural (propano, butano, pentano y mas pesados) que se transporta por poliductos hasta una planta de fraccionamiento.
Otros componentes : Agua, azufre y otras impurezas que no tiene valor comercial.
Proceso de fraccionamiento
es un proceso que consiste en separar los líquidos del gas natural (LGN) en gas licuado de petróleo (GLP) y gasolina natural.
6. ¿Cómo se transporta el gas natural?
El gas natural se transporta principalmente a través de gasoductos y como gas natural licuado (GNL) en los llamados buques metaneros y camiones criogénicos, asimismo se puede transportar en cilindros de alta presión (como gas natural comprimido-GNC).
7. ¿Qué es el gas natural licuado (GNL)?
Se trata de gas natural (principalmente metano) reducido o licuado mediante un proceso criogénico donde se disminuye su temperatura a – 160°C, reduciendo su volumen unas seiscientas veces y de esta forma facilitando su almacenamiento y el transporte a través de buques metaneros hasta las plantas de regasificación.
8.- ¿ Es posible almacenar el gas natural?
El gas natural puede ser almacenado reservorios en el subsuelo que generalmente son cavernas de sal y también como gas natural licuado- GNL (en buques metaneros y tanques de gran capacidad). Como otra forma de almacenaje puede considerarse a los cilindros de GNC donde se almacena gas natural a alta presión para uso automotor.
Tanques de almacenamiento de GNC Tanque de almacenamiento de GNL
9.- ¿Que ventajas ofrece el gas natural?
Comodidad: Al ser una energía de suministro continuo esta siempre disponible en la cantidad y en el momento que se le necesite.
Limpieza: El gas natural es menos contaminante que los combustibles sólidos y líquidos.
Por un lado, como cualquier otro combustible gaseoso, no genera partículas sólidas en los gases de la combustión, produce menos CO2 (reduciendo así el efecto invernadero), menos impurezas, como por
ejemplo azufre (disminuye la lluvia ácida), además de no generar humos.
Por otro lado, es el más limpio de los combustibles gaseosos.
Seguridad: El gas natural, a diferencia de otros gases combustibles, es más ligero que el aire, por lo que, de producirse alguna fuga, se disipa rápidamente en la atmósfera. Únicamente, se requiere tener buena ventilación.
Economía: Es la energía de suministro continuo más barata.
Gas Natural para la Generación Eléctrica
El gas natural se ha constituido en el combustible mas económico para la generación de electricidad, ofrece las mejores oportunidades en términos de economía, aumento de rendimiento y reducción del impacto ambiental.
Estas ventajas pueden conseguirse tanto en las grandes centrales termoeléctricas así como en las pequeñas.
1.-¿Qué es una central de ciclo combinado de gas?
Se basa en la producción de energía a través de ciclos diferentes, una turbina de gas y otra turbina de vapor. El calor no utilizado por uno de los ciclos se emplea como fuente de calor del otro. De esta forma los gases calientes de escape del ciclo de turbinas de gas entregan la energía necesaria para el funcionamiento del ciclo de vapor acoplado. Esta configuración permite un muy eficiente empleo del gas natural.
2.-¿Cómo es una instalación de ciclo combinado?
En la Figura se muestra un esquema simplificado de un circuito típico de un ciclo combinado para generación de energía eléctrica. El aire aspirado desde el ambiente ingresa al turbogrupo del ciclo de gas, es comprimido por un compresor, a continuación se mezcla con el combustible en la cámara de combustión para su quemado. En esta cámara el combustible ingresa atomizado. Los gases de combustión calientes se expanden luego, en la turbina de gas proporcionando el trabajo para la operación del compresor y del generador eléctrico asociado al ciclo de gas.
Los gases de escape calientes salientes de la turbina de gas ingresan a la caldera de recuperación. En esta caldera de recuperación se produce el intercambio de calor entre los gases calientes de escape y el agua a alta presión del ciclo de vapor; es decir, el aprovechamiento del calor de los gases de escape llevando su temperatura al valor más bajo posible. Los gases enfriados son descargados a la atmósfera a través de una
chimenea.
En relación con el ciclo de vapor, el agua proveniente del condensador ingresa a un tanque de alimentación desde donde se envía a distintos bancos de alimentación de intercambiadores de calor de la caldera de
recuperación, según se trate de ciclos combinados de una o más presiones. En la caldera de recuperación el agua pasa por tres sectores:
???El economizador.
???El sector de evaporación.
???El sector de recalentamiento.
En el primer sector el agua se calienta hasta la temperatura de vaporización y en el último se sobrecalienta hasta temperaturas máximas del orden de los 540°C aprovechando las altas temperaturas a las que
ingresan los gases de escape de la turbina de gas a la caldera de recuperación.
3.-¿Qué es la cogeneración?
La cogeneración es la producción simultánea de energía eléctrica y energía térmica utilizando un único combustible como el gas natural.
Las plantas de Cogeneración producen electricidad y calor para aplicaciones descentralizadas y donde se requieran. Estas plantas tienen una óptima eficiencia en las transformaciones energéticas y con mínimas contaminaciones ambientales.
Una planta de cogeneración está compuesta por un motor de combustión interna de ciclo Otto (o turbina de gas) que acciona un alternador (generador eléctrico).
A este conjunto generador se le puede aprovechar la energía térmica liberada a través de la combustión de los gases, mediante intercambiadores de calor instalados en los circuitos de refrigeración de camisas, de aceite lubricante, más un aprovechamiento extra en una caldera de recuperación de gases de escape.
Usualmente la ubicación de estas plantas es próxima a los consumidores, con lo cual las pérdidas por distribución son menores que las de una central eléctrica y un generador de calor convencional.
4.-¿ Qué ventajas ofrecen las centrales térmicas de gas con respecto a la que operan a carbón o diesel?
La sustitución de centrales convencionales de carbón y diesel por centrales de ciclo combinado que utilizan gas natural es una manera efectiva de contribuir a la reducción del efecto invernadero. Por otro lado, la tecnología de ciclo combinado consume un 35% menos de combustible fósil que las convencionales, lo que aporta, de hecho, la mejor solución para reducir las emisiones de CO2 a la atmósfera y, por tanto, contribuir a preservar el entorno medioambiental. Respecto al resto de contaminantes, la emisión unitaria por kWh producido a través de plantas de ciclo combinado es, en general, sensiblemente menor, aunque destaca especialmente la reducción de emisión de dióxido de azufre, que es despreciable frente a la de una central alimentada por carbón o fuel.
En cuanto a los costos; en una planta de ciclo combinado, la inversión necesaria para instalar un módulo es del orden de 50% en relación a la inversión en una planta con carbón importado; el tiempo de construcción es, aproximadamente, 30 % menor. La repercusión, en términos de costos de capital, sobre el precio final del kWh producido en una planta de ciclo combinado es la tercera parte que en el caso de utilizar carbón de importación. También resulta significativa la menor cantidad de agua que se utiliza en el proceso, ya que la turbina de gas no precisa de refrigeración alguna y únicamente se requiere agua para el ciclo de vapor, lo que supone que una central de ciclo combinado con gas natural necesita tan sólo un tercio del agua que se precisa en un ciclo simple de fuel o de carbón.
Gas Natural para la Industria
Reemplaza ventajosamente a otros combustibles. Ideal para procesos industriales, como la industria de la cerámica, del cemento y la fabricación de vidrio. En la fabricación del acero puede ser usado como reductor siderúrgico en lugar del coque (Hierro esponja). Es también utilizado como materia prima en la industria petroquímica y para la producción de amoníaco, urea en la industria del fertilizante
1. ¿ En que industrias se puede usar el gas natural?
Cerámica
El gas natural ofrece a la industria cerámica ventajas, cuyo provecho viene determinado por el tipo de producto de que se trate y el equipo usado. En la fabricación de azulejos, porcelana, gres o refractarios, su utilización se traduce en un importante aumento de la producción, la mejora en la calidad de los productos y la optimización en la economía de la empresa.
El gas natural disminuye la formación de manchas y decoloraciones de los artículos durante la cocción y secado; mejorando la calidad de los productos.
Metalúrgia
El gas natural tiene un gran número de aplicaciones en este sector de la industria; sus características lo hacen apto para todos los procesos de calentamiento de metales, tanto en la fusión como en el recalentamiento y tratamientos térmicos.
Vidrio
El gas natural se utiliza en la industria del vidrio, infusión, feeders, arcas de recogido y decoración, máquinas automáticas, etc. El estudio conjunto de las propiedades físico-químicas del gas natural y de las condiciones de funcionamiento que requiere el perfecto calentamiento del horno de fusión de cristal, ha permitido la construcción de quemadores para gas natural con unas características de la llama que le permiten obtener la luminosidad y la radiación necesarias para conseguir una óptima penetración y transmisión de la energía desprendida en la masa de cristal
Textil
Además de los beneficios que reporta a la industria textil el uso del gas natural como combustible en las calderas de vapor, son múltiples los procesos donde el gas encuentra aplicaciones tan específicas que lo convierten en prácticamente imprescindible: aplicaciones de acción directa de la llama (chamuscado de hilos, chamuscado de tejidos); aplicaciones de calentamiento por contacto (abrasado, calandrado); aplicaciones de calentamiento por radiación (presecado, polimerización); aplicaciones de calentamiento directo por convección en secadores y rames, en sustitución del tradicional sistema de calentamiento mediante fluidos intermedios, con el consiguiente ahorro energético (entre el 20 y el 30%); la posibilidad de calentamiento directo de los baños líquidos mediante tubos sumergidos o por combustión sumergida.
Química
El gas natural encuentra uno de los campos más amplios de utilización en la industria química. El gas natural como fuente de energía, tanto para la producción de vapor como para el calentamiento de las unidades de cracking y de reforming, permite una perfecta regulación de la temperatura; por el ajuste de la relación aire-gas y la uniformidad de composición del gas natural, presenta una nula corrosión de los haces tubulares gracias a la ausencia de impurezas, y facilita la posibilidad de utilización del gas natural con mezcla variable de otros gases residuales disponibles en la industria gracias a la ductibilidad de los quemadores.
El metano y etano constituyen la materia base en procesos fundamentales de la petroquímica, tan importantes como por ejemplo la producción de hidrógeno, de metanol, de amoniaco, de acetileno, de ácido cianhídrico, etc. Todos estos fabricados se consideran punto de partida para la obtención de una amplia gama de productos comerciales.
Otras actividades industriales
Además de las aplicaciones ya mencionadas, el gas natural es una energía muy usada en todos los procesos de fabricación que requieren calor, como por ejemplo la industria del papel, alimentaria, etc.
Autor:
Shirley