A continuación se presenta algunas terminologías relacionadas con la palabra “Gas Natural” que es necesario conocerlas para evitar confusiones. una mezcl mezcla a de hidr hidroc ocarb arburo uross livi livian anos os,, dond donde e el prin princi cipa pall comp compon onen ente te es el meta metano no en un porce porcent ntaj aje e del del orde orden n del del 80%. 80%. El Gas Natural, atural, es una porcent porcentaje aje restan restante te está está consti constitui tuido do por etano, etano, propan propano, o, butano butano y otros otros hidroc hidrocarb arburo uross más pesado pesadoss tales tales como como pentan pentanos os,, hexano hexanoss y heptan heptanos. os. viene e a ser ser el meta metano no con con pequ pequeñ eñas as cant cantid idad ades es de etan etano. o. Es el gas gas que que se usa usa como como comb combus usti tibl ble e de insu insumo mo en la indu indust stri ria a Gas Natural atural Seco, Seco, vien mezcla a de propa propano, no, butan butanos os,, penta pentanos nos y otros otros hidroc hidrocarb arburo uross más más pesa pesados dos.. Es un produ producto cto interm intermed edio io en el Líqu Líquido idos s del Gas Natural atural,, es una mezcl procesam procesamien iento to del gas natural. natural. mezcla a de propan propano o y butan butano. o. Se trans transpo porta rta en tanqu tanques es y balo balones nes para para utili utilizar zarse se como como combu combust stib ible le Gas Licuad Licuado o de Petró Petróleo leo (GLP) (GLP),, es una mezcl domé domést stic ico o y últi última mame ment nte e se ampl amplió ió su uso uso al parq parque ue auto automo moto tor. r. mezcla a de penta pentano, no, hexano hexano y otros otros hidro hidrocar carbu buros ros más más pesado pesados. s. Se usa en las las refin refinerí erías as para para la prepa preparac ración ión de Gasolina Gasolina Natural, atural, es una mezcl gaso gasolilina nass de uso uso auto automo moto torr y como como mate materi ria a prim prima a para para la petr petroq oquí uími mica ca.. Gas Natu Natura rall Seco Seco comp compri rimi mido do a 2.900 2.900 psi. psi. Se alma almace cena na en cili cilind ndro ross a alta alta pres presiión y se usa usa como como Gas Natural atural Comprimid Comprimido o (GNC) (GNC),, es el Gas combust combustibl ible e alterna alternativ tivo o en reempla reemplazo zo de las gasoli gasolinas nas.. Gas Natu Natura rall Seco Seco que que ha sido sido licue licuefa fact ctad ado o medi median ante te un proce proceso so de enfri enfriam amie ient nto, o, en el cual cual se dism dismin inuy uye e su Gas Natural atural Licuado Licuado (GNL) (GNL),, es el Gas temper temperatu atura ra hasta hasta -160 -160 ºC con con una reducc reducció ión n de su volu volume men n en aproxi aproxima mada dame mente nte seis seiscie cient ntas as veces veces.. De esta esta mane manera ra el gas gas natu natural ral pued puede e ser ser export exportado ado a travé travéss de “barc “barcos os metan metanero eros” s” a los centro centross de consum consumo. o. ECUA ECUACI CION ONES ES PRAC PRACTI TICA CAS S PARA PARA DETER DETERMI MINA NAR R LA RIQUE RIQUEZA ZA EN LICU LICUAB ABLES LES Y EL PODE PODER R CALO CALORi Rifi fico co DEL DEL GAS GAS NATU NATURA RALL Las Las ecuac ecuacio ione ness que que ayud ayudan an a calcul calcular ar la riqu riqueza eza en licu licuab able less y el pode poderr calo calorí rífi fico co del del gas gas natu natura rall son son de gran gran impo import rtan anci cia a a la hora hora de eval evalua uarr el uso uso que que se dará dará al gas gas prod produci ucido do de cual cualqu quier ier campo campo.. A conti continu nuaci ación ón se expon expondrá drán n las las ecuaci ecuacion ones es que que lleg llegan an a dete determi rminar nar esto estoss parám parámetr etros os que que poster posterio iorme rment nte e se utili utilizar zaran an para para eval evaluar uar el gas produ producid cido o del del Camp Campo o San San Albe Alberto rto.. LICUAB LICUABLES LES DEL GAS NATURA NATURALL Los Los licu licuab able less del del gas gas natu natura rall tamb tambié ién n se cono conoce cen n con con el nomb nombre re de “Riq “Rique ueza za del del Gas Gas Natu Natura ral” l”.. Se defi define ne como como el núme número ro de galo galone ness de líqu líquid ido o que que puede puede obte obtener nerse se de 1.000 1.000 pies pies cúbic cúbico o norma normale less de gas natur natural al proces procesad ado. o. Se expres expresa a gener general alme ment nte e por el símb símbol olo o GPM. GPM. Como Como se pudo pudo obse observ rvar ar en la Tabl Tablaa-3. 3.1, 1, los los compo compone nent ntes es hidr hidroca ocarbu rburos ros del del gas gas natur natural al a parti partirr del del Propa Propano no en adel adelan ante te confo conforma rman n los los licu licuabl ables es del gas gas natura natural. l. Estos Estos produc productos tos puede pueden n ser ser recup recupera erado doss en una plant planta a separ separado adora ra de gas natura naturall y si estos estos licuab licuables les son proces procesado adoss en una plant planta a fracc fraccio ionad nador ora a se obtie obtienen nen subp subprod roduct uctos os que que son son el GLP GLP y la Gaso Gasolilina na Natu Natural ral.. En la práct práctic ica a es común común recup recupera erarr en esta estado do líqu líquid ido, o, únic únicam amen ente te el prop propan ano o y compu compues esto toss más más pesa pesado doss de un gas, gas, no es común común consi conside derar rar el meta metano no y etan etano o al calc calcul ular ar el conte conteni nido do de líqu líquid ido, o, GPM, GPM, de un gas, gas, a pesa pesarr de ello ello se pued puede e incl inclui uirr en las las mues muestr tras as comerc comercia iale less de gas gas natu natura ral, l, el valo valorr de C2+ C2+ el cual cual pued puede e ser ser un indi indicad cador or útil útil en algu alguna nass ocasi ocasione ones. s. Es bueno bueno record recordar ar que se parte parte de la supo suposi sici ción ón de que que los los compo compone nent ntes es que que inte integr gran an el prop propano ano y elem element entos os más más pesa pesado doss son son tota totalm lmen ente te recup recupera erado doss como como líqu líquid ido, o, aunq aunque ue en la práct práctic ica, a, solo solo se recup recupera era un porce porcent ntaj aje e de esta esta cant cantid idad ad.. En la medi medida da en que que los los sist sistem emas as criog criogén énico icoss (a muy muy bajas bajas temp tempera eratu turas ras)) han han mejo mejorad rado o tecno tecnoló lógi gicam cament ente, e, ese porce porcenta ntaje je recup recupera erado do ha aumen aumentad tado o consi conside derab rablem lemen ente, te, razón razón por por la cual cual se suel suele e habla hablarr de recup recuper eraci ación ón prof profund unda a de los los líqu líquid idos os del del gas gas natu natura rall (más (más del del 98%) 98%).. CALCUL CALCULO O DEL CONTEN CONTENIDO IDO DE LICUaB LICUaBLES LES (GPM) (GPM) EN EL GAS NATUR NATURAL AL El cálcu cálculo lo de GPM GPM se reali realiza za para para conoc conocer er el núme número ro de pies pies cúbic cúbicos os norma normale less de un comp compon onen ente te dado dado en esta estado do gase gaseos oso, o, requer requerid idos os para para produ produci cirr un galó galón n de líqu líquid ido. o. Este Este valo valorr se dete determ rmin ina a a part partir ir de la dens densid idad ad líqu líquid ida a y la frac fracci ción ón mola molarr de cada cada uno uno de los los comp compon onen ente tess de la mezc mezcla la que que conform conforman an los licuab licuables les.. Por Por ejem ejempl plo, o, la dens densid idad ad del del prop propan ano o líqu líquid ido o a las las cond condic icio ione ness norm normal ales es de 14,69 14,696 6 psia psia y 60 ºF es 10,43 10,433 3 gal/ gal/mo mol. l. Adem Además ás,, 1 lb-m lb-mol ol de gas gas ocupa ocupa un volu volume men n de 379, 379,49 49 pcn. pcn. Por Por tant tanto, o, para para el prop propan ano o su valo valorr de GPM GPM es: es: Simila Similarme rmente nte se hace hace para para cualqu cualquier ier compon component ente e conoci conociend endo o su densid densidad ad liquid liquida a a condic condicion iones es normale normales. s. En la TablaTabla-A.3 A.3.1 .1 de la secci sección ón ANEXO-A ANEXO-A se prese present nta a las propi propied edade adess físi físicas cas de todos todos los compo componen nentes tes del gas gas natura natural. l. La Ecua Ecuaci ción ón-2 -2.1 .1 es util utiliz izad ada a para para calc calcul ular ar de mane manera ra gene genera rall la canti cantida dad d de galo galone ness de líqu líquid ido o que que se obte obtend ndrí rían an de mil mil pies pies cúbi cúbico coss de una una mezc mezcla la de gas natura naturall conoci conociend endo o la compos composici ición ón molar molar del mismo mismo.. (2.1 (2.1)) Donde: = Fracción Fracción molar molar de cada cada compon component ente e “i” “i” = Densi Densidad dad molar molar del compon component ente e “i”, “i”, [gal [gal/m /mol ol]] = Constante Constante de conversió conversión; n; 2,63511554982 2,63511554982 CALC CALCUL ULO O DEL DEL CONT CONTEN ENID IDO O DE GAS GAS LICU LICUAD ADO O DE PETR PETROL OLEO EO (GLP (GLP)) EN EL GAS GAS NATU NATURA RALL Cuan Cuando do el GLP GLP se comer comerci cial aliz iza a en grand grandes es cant cantid idad ades es,, este este es medi medido do en unid unidad ades es de metr metros os cúbic úbicos os (m3) (m3) o tone tonela lada dass métr métric icas as (Tm) (Tm).. Y cuan cuando do este este se dist distri ribu buye ye al cons consum umid idor or mino minori rist sta, a, su vent venta a se reali realiza za en Kilo Kilogra gramo moss (Kg) (Kg).. Una Una modi modifi fica caci ción ón a la Ecuac Ecuació iónn-2. 2.1 1 perm permit ite e conoc conocer er el volu volume men n de GLP GLP que que conti contien ene e la corri corrien ente te de gas gas natu natural ral.. Cabe Cabe acla aclarar rar que que la unida unidad d de (m3) (m3) está está refer referid ida a al volu volume men n de GLP GLP en esta estado do líqu líquid ido. o. (2.2 (2.2)) Donde: = Caud Caudal al de la corri corrient ente e de gas gas medi medido do a cond condic icio ione ness está estánd ndar, ar, [MMp [MMpc/ c/d] d] = Constante Constante de conversió conversión; n; 9,97499754357 9,97499754357 Para Para cono conocer cer la cant cantid idad ad de masa masa,, Kilo Kilogr gram amos os (Kg) (Kg) de GLP, GLP, se tien tiene e que que cambi cambiar ar la dens densid idad ad por por el peso peso mole molecul cular ar y vari variar ar una una const constan ante te en la
Ecuación-2.2. La ecuación resultante sería la siguiente. (2.3) Donde: = Peso Molecular del componente “i” C = Constante de conversión; 1,19526831931 Multiplicando la Ecuación-2.3 por el factor de conversión de kilogramos a toneladas métricas (Tm) se tiene: (2.4) Donde: D = Constante de conversión; 1,19526831931x10-3 CALCULO DEL CONTENIDO DE GASOLINA NATURAL (GN) EN EL GAS NATURAL La gasolina natural generalmente es cuantificada en barriles. Por tanto, adecuando la Ecuació n-2.1 para conocer el volumen de gasolina en la corriente de gas de una mezcla cualquiera tenemos: (2.5) Donde: E = Constante de conversión; 62,7408464242 PODER CALORIFICO DEL GAS NATURAL Muchas negociaciones de venta de gas natural se hacen con base al Poder Calorífico del mismo, ya que el precio total de la negociación dependerá de la cantidad de energía total que se venda, en BTU. Esta misma equivalencia se utiliza en el contrato de compra-venta de gas natural firmado con el Brasil. Este Poder Calorífico está directamente relacionado con la riqueza del gas, por tanto cuanto mayor sea la cantidad de elementos licuables que contenga el gas mayor será el Poder Calorífico. Al Poder Calorífico también se lo denomina “Potencia Calorífica”. El Poder Calorífico de un gas natural es la cantidad de calor producido cuando el gas es quemado completamente. Este valor generalmente es expresado en Unidad Térmica Británica por pié cúbico de gas, BTU/pc. La industria petrolera utiliza cuatro adjetivos para describir el Poder Calorífico: húmedo (wet), seco (dry), superior (gross), e inferior (net). Cuando se utiliza con el Poder Calorífico la palabra húmedo o seco se refiere a las condiciones del gas antes de su combustión. “Húmedo” significa que el gas está saturado con vapor de agua, aproximadamente 1,75% volumen. Y “Seco” significa que el gas no contiene vapor de agua. Algunas veces, el término totalmente seco es utilizado. Las palabras superior e inferior se refieren a la condición del agua de combustión después de producida la quema. El Poder Calorífico Superior, también llamado Poder Calorífico Total, es el calor desprendido por la combustión completa a presión constante, condensando el vapor de agua producto de dicha combustión. El Poder Calorífico Inferior es definido similarmente, excepto que el agua de combustión permanece en fase vapor a condiciones estándar. La diferencia entre el Poder Calorífico Superior e Inferior es el calor de vaporización del agua de combustión. El valor frecuentemente utilizado en la industria petrolera es el poder calorífico superior (seco). Esto se refiere a la combustión completa de un gas totalmente seco con el agua producida durante la combustión condensada hasta alcanzar el estado líquido. Las constantes físicas: Poder Calorífico Superior y Poder Calorífico Inferior, se presentan en la Tabla-A.3.1 de la sección ANEXO-A para los componentes característicos del gas natural en términos de BTU/pc de gas ideal a condiciones estándar. Los valores de dicha tabla están dados en “base seca”. El Poder Calorífico de un gas ideal es calculado mediante la siguiente ecuación: (2.6) Donde: = Poder calorífico del componente “i”, [BTU/pc] La anterior ecuación puede ser utilizada para calcular el Poder Calorífico Superior o el Poder Calorífico Inferior. En cualquiera de los casos, el valor debe ser convertido de un gas ideal hacia gas real a condiciones estándar. Esto se realiza dividiendo el poder calorífico ideal por el factor de compresibilidad del gas a condiciones estándar. (2.7) Donde: = Factor de compresibilidad del gas El factor de compresibilidad de una mezcla gaseosa, a condiciones estándar (14.696 psi y 60 ºF), puede ser calculado utilizando el factor “z” que corresponde a los componentes que intervienen en la mezcla. Los mismos se encuentran en la Tabla-A.3.1 de la sección ANEXO-A. Aplicando la siguiente ecuación se determina este factor. (2.8) Donde: = Factor de compresibilidad del componente “i” El cambio del Poder Calorífico del gas ideal al gas real generalmente es menos de 0,5% y normalmente es ignorado. El Poder Calorífico Inferior Seco puede ser convertido a Poder Calorífico Inferior Húmedo aplicando (2.9) Donde 0,0175 es la fracción molar del vapor de agua saturado en el gas a condiciones estándar. El Poder Calorífico Superior Seco puede ser
convertido a Poder Calorífico Superior Húmedo mediante: (2.10) Donde 0,9 da cuenta del calor liberado (BTU/pcn) durante la condensació n del vapor de agua, el cual estaba en el gas antes de la combustión.