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