CAPACITACION GN Facilitad or :
William Mon tañ a Con treras - Instr uc tor SENA-CTCM
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Material de Form ación : SENA, GAS NATURA L, PROCOBRE, EXTRUCOL,OTRAS .
B o g o tá DC .
o d i
n e t n o C
1. Generalidades 2. Características del gas natural 3. Conceptos básicos 4. Recorrido del gas natural 5. Componentes de la Instalación 6. Usos del Gas 7. Centros de Regulación y Medición 8. Recomendaciones Generales
Generalidades
ORÍGEN DEL GAS NATURAL
En la tierra, hace millones de años, capas de materia orgánica se fueron depositando en los océanos, bajo estratos estra tos de arena. Al mismo tiempo, el mar, evaporado por el sol, se convertía en superficies de sedimentos de sal.
ORÍGEN DEL GAS NATURAL Presión y temperatura Microorganismos Gas Natural
Masa sólida (Roca madre)
Descomposición de las grasas y proteínas (sin aire)
Petróleo
Generalidades Origen del gas natural •
Las materias que se formaron: Petróleo y gas natural, pujaban por ascender entre las capas de terreno permeable (poroso), hasta que quedaban atrapadas bajo una cúpula de terreno impermeable o contra una hendidura hendidura o falla rocosa.
Yacimientos Y acimientos
Roca porosa impregnada 6
Generalidades Origen del GLP •
Puede obtenerse en una planta de procesamiento de gas natural o en una refinería, en las unidades de ruptura catalítica.
En refinerías de petróleo, en donde éste se somete a procesos físico-químicos
Separándolo del gas natural: Existe una variedad de procesos utilizados para separar el gas natural de los hidrocarburos de mayor peso molecular. Entre estos se destacan los de absorción, refrigeración y turboexpansión. 7
Generalidades Sección de un yacimiento de gas natural
Ubicación del gas natural El gas natural se encuentra en el subsuelo acumulado en rocas porosas, aisladas del exterior por rocas impermeables, asociado o no a depósitos de petróleo
8
SECCION DE UN YACIMIENTO DE GAS NATURAL
POZOS DE SUMINISTRO
Apiay y Cusiana
La Guajira
Características del gas natural
QUÉ ES EL GAS NATURAL ? El gas natural es la mezcla inflamable de diversos hidrocarburos gaseosos que se encuentran en el subsuelo. Esta mezcla puede ir asociada con el crudo del petróleo (gas natural asociado) o tan sólo acompañada por pequeñas cantidades de materias condensables (gas natural no asociado).
COMPOSICION COMPOSICIO N DEL GAS NATURAL NATURAL El gas natural es una mezcla gaseosa en donde predomina el metano (más del 90%) y pequeñas dosis de etano, propano, butano y otros compuestos provenientes del subsuelo. (Dióxido de carbono, Sulfuro de Hidrógeno, Helio, Oxígeno, Argón e Inertes).
Características del gas natural Composición media del gas natural, dependiendo del origen CONSTITUYENTE
FÓRMULA
COMPOSICIÓN POR VOLUMEN (%)
QUÍMICA
COGUA
USME
Metano
CH4
79,23%
80,14%
Etano
C2H6
9,84%
11,11%
Propano
C3H8
3,79%
3,12%
I-Butano
C4H10
0,61%
0,48%
N-Butano
C4H10
0,67%
0,49%
Nitrógeno
N2
0,56%
0,71%
CO2
5,03%
3,68%
Dióxido de Carbono
Poder calorífi calorífico: co:
Entre 1122 BTU/ ft3 y 1126 BTU/ft3 BTU/ft3..
Gravedad específica: Entre 0,69 y 0,71.
Características del gas natural Composición media del GLP en Colombia CONSTITUYENTE FÓRMULA QUÍMICA
COMPOSICIÓN POR VOLUMEN (%)
Propano
C3H8
36.3
Propileno
C3H6
17.9
N-Butano
C4H10
25.3
I-Butano
C4H10
20.5
Poder calorífico:
Promedio 2823 BTU/ft3.
Gravedad específica: específica: 0,54 respecto respecto al agua y 1,73 respecto respecto al al aire
Proceso Proceso del Gas Productor Transportador
Distribuidor
PROPIEDADES DEL GAS NATURAL NATURAL •
No es tóxico
•
Incoloro
Inodoro: Se odoriza de modo que se perciba cuando su concentración alcance la quinta parte del Límite inferior de explosividad.
•
•
Más liviano que el aire
Gas Natural Escape GLP
Conceptos básicos
Definiciones Principales unidades de medida del Gas Natural TIPO Superficie
Volumen
Caudal volumétrico
UN IDAD centímetro centímetro cuadrad o
cm2 cm2
metro cuadra c uadrado do
m2
áreas de recintos
m3
medición consumo consum o gas, volumen de locales
metro cúbico
metro cúbico/hora m3/h
medición del consumo consum o del gas
litro/minuto
l/min
agua suministrada en la unidad de tiempo por los equipos que producen agua caliente
Psig
fuerza por unidad de área en las redes
bares - miliba m ilibares res bar-mbar
presión en las instalaciones residenciales y comerciales
pulgada pulgadas s columnas pulg cda
presión en las instalaciones residenciales y comerciales
btu/hora Potencia
¿PAR A QUE SE UTILIZA? áreas de ventilación (rejillas), entradas y salidas de aire
libras Presión
SIMBOLO
kilovatio/hora kilocaloría/hora
btu/h
kw/h
medida de energía producida por un equipo en la unidad de tiempo
kcal/h 19
Conceptos básicos Gravedad Específica
Densidad: Relación entre el masa de un cuerpo y su volumen.
m V
Gravedad específica (Densidad relativa): Relación entre la densidad del gas y la densidad del aire seco a la misma presión y temperatura
20
Definiciones Potencia Es la cantidad de energía calórica consumida por un equipo en la unidad de tiempo. Esta potencia es fija y viene dada por el fabricante.
Potencia =
Energía Tiempo Se expresa en Btu/h ó Kw/h
21
Potencia de artefactos – Uso residencial Artefacto
Kw
kcal/h
MJ/h
BTU/h
Quemador (estufa)
1,64
1.411
5,91
5.601
Horno
3,51
3.024
12,66
12.000
Calentador de paso 5 L/min
11,60
9.980
41,78
39.608
Calentador de paso 10 L/min
23,44
20.158
84,38
80.000
Calentador de paso 13 L/min
30,76
26.458
110,75
105.000
Calentador de cámara estanca 13 L/min
21,97
18.899
79,11
75.000
Calentador de tanque 15 - 20 galones
7,32
6.301
26,38
25.007
Calentador de tanque 30 - 40 galones
8,79
7.561
31,65
30.007
Calentador de tanque 50 - 60 galones
14,65
12.602
52,75
50.014
Secadora de ropa
10,25
8.819
36,92
35.000
Calefactor de ambiente mediano
18,60
16.003
66,99
63.509 22
Quemadores comerciales (estufas)
Flauta
Tipo Hongo
Anillo Horizontal con aros
Anillo Vertical
Quemadores industriales tipo paquete (calderas, hornos)
24
Potencia de artefactos – Uso comercial e industrial Tipo de Artefacto Quemadores para estufas Comerciales Diámetro. 28.5 cm (de herradura grande y venturi horizontal) Diámetro. 20.5 cm (de anillo y estrella, venturi vertical) Diámetro. 14.5 cm (de anillo grande, venturi horizontal) Diámetro 38 cm (de anillo gigante y venturi vertical) Diámetro 22 cm (de anillo grande, venturi horizontal, vertical) Diámetro 13 cm (de anillo mediano, venturi horizontal) Diámetro 30 cm (de anillo grande liso, venturi vertical) Diámetro 10 cm (quemador tipo hongo liso pequeño, vertical) Diámetro 13 cm (quemador tipo hongo liso grande, vertical) Diámetro 10 cm (de anillo pequeño y venturi horizontal) Diámetro 28 cm (de anillo grande y venturi vertical) Diámetro 11.5 cm (quemador tipo pipa, venturi horizontal) Diámetro 15 cm (quemador tipo pipa, venturi horizontal) Quemadores de soplete pequeño vertical por po r c/u (para restaurante chino y pescadería) Quemador frontal de venturi vertical para maquina freidora c/u *
3
Btu/h
kW
m /h
70.000 40.000 22.000 70.000 60.000 30.000 60.000 15.000 20.000 15.000 70.000 20.000 30.000
20,52 11,72 6,45 20,52 17,58 8,79 17,58 4,40 5,86 4,40 20,52 5,86 8,79
1,98 1,13 0,62 1,98 1,70 0,85 1,70 0,42 0,57 0,42 1,98 0,57 0,85
3.500
1,03
0,10
30.000
8,79
0,85 25
Potencia de artefactos – Uso comercial e industrial Tipo de Artefacto
3
Btu/h
kW
m /h
22.000 9.000 25.000 30.000
6,45 2,64 7,33 8,79
0,62 0,25 0,71 0,85
300 400 600 700 1.000
0,088 0,117 0,176 0,205 0,293
0,01 0,01 0,02 0,02 0,03
7.000 35.000 70.000
2,05 10,26 20,52
0,20 0,99 1,98
200.000 400.000 1.000.000
58,62 117,23 293,08
5,66 11,33 28,32
Quemadores JoseRRago Diámetro 11.5 cm Diámetro 8 cm Diámetro 23 cm (de anillo) Diámetro 36 cm (de anillo) Quemadores de flauta Diámetro 1/2" 300 Btu/h x long(cm) = Btu/h Btu/h por flauta Diámetro 3/4" 400 Btu/h Btu/h x long(cm) = Btu/h por flauta flauta Diámetro 1" 600 Btu/h x long(cm) long(cm) = Btu/h por flauta 1/4" Diámetro 1" 700 Btu/h x long(cm) = Btu/h por flauta 1/2" Diámetro 1" 1000 Btu/h x long(cm) = Btu/h por flauta flauta Quemadores Infrarrojos para asaderos y secado de pintura para estampados y otros Q. Rectangular de 10 cm x 30 cm c/u Q. Rectangular de 10 cm x 50 cm c/u Q. Rectangular de 10 cm x 100 cm c/u Piscinas Calderin para piscina pequeña Calderin para piscina mediana Caldera para piscina Semiolimpica
26
Potencia de artefactos – Uso comercial e industrial Tipo de Artefacto
3
Btu/h
kW
m /h
134.000 168.000 235.000 335.000 500.000 670.000 1.005.000 1.340.000 1.674.000 2.008.000 2.680.000 3.350.000
39,27 49,24 68,87 98,18 146,54 196,37 294,55 392,73 490,62 588,51 785,46 981,83
3,79 4,76 6,65 9,49 14,16 18,97 28,46 37,94 47,40 56,86 75,89 94,86
Potencias para Calderas
Caldera de 4 BHP Caldera de 5 BHP Caldera de 7 BHP Caldera de 10 BHP Caldera de 15 BHP Caldera de 20 BHP Caldera de 30 BHP Caldera de 40 BHP Caldera de 50 BHP Caldera de 60 BHP Caldera de 80 BHP Caldera de 100 BHP
27
Potencia de artefactos – Uso comercial e industrial Tipo de Artefacto
3
Btu/h
kW
m /h
1 sección
50.000
14,65
1,42
2 secciones
100.000
29,31
2,83
3 secciones
150.000
43,96
4,25
4 secciones
150.000
43,96
4,25
40.000 80.000 44.000 88.000 141.300 275.500
11,72 23,45 12,90 25,79 41,41 80,74
1,13 2,27 1,25 2,49 4,00 7,80
1 sección 2 secciones 3 secciones Horno Rotatorio (quemador de cañón o paquete)
50.000 100.000 150.000
14,65 29,31 43,96
1,42 2,83 4,25
De hasta 40 a 52 latas Hasta 80; 104; 124 latas
150.000 250.000
43,96 73,27
4,25 7,08
Hornos por sección marca (HOBART y VULCAN)
Hornos de Convección 1sección 2 secciones 5 Latas 10 Latas Horno vaporizador Combinado CPCG (pequeño) Horno Vaporizador Combinado CPCG (mediano) Hornos Para Pizza
28
Potencia de artefactos – Uso comercial e industrial Tipo de Artefacto Artefacto
3
Btu/h
kW
m /h
50.000 100.000 120.000 60.000 140.000 140.000 140.000 160.000
14,65 29,31 35,17 17,58 41,03 41,03 41,03 46,89
1,42 2,83 3,40 1,70 3,96 3,96 3,96 4,53
72.000 90.000 125.000 130.000 140.000 170.000 180.000
21,10 26,38 36,64 38,10 41,03 49,82 52,75
2,04 2,55 3,54 3,68 3,96 4,81 5,10
Horno asador de Cadena Longitud de 18"x 30"(45.7x76.2 cm aprox.) Longitud de 24"x36"( 60.9x91.4 cm aprox.) Longitud de 32"x36"( 81.2x91.4 cm aprox.) Longitud de 18"x40" (45.7x101.6 cm aprox.) Longitud de 24"x48" ( 60.9x121.9 cm aprox.) Longitud de 32"x48" ( 81.2x60.9x121.9 cm aprox.) Longitud de 24"x60" ( 60.9x152.4 cm aprox.) Longitud de 32"x60" ( 81.2x152.4 cm aprox.) Horno Giratorio De 10 latas De 15 latas de 20 latas De 25 latas De 30 latas De 35 latas De 40 latas
29
Potencia de artefactos – Uso comercial e industrial Tipo de Artefacto
3
Btu/h
kW
m /h
400.000 600.000 1.200.000 12.000 10.000
117,23 175,85 351,70 3,52 2,93
11,33 16,99 33,98 0,34 0,28
2.000
0,59
0,06
60.000 90.000 120.000 150.000 150.000 30.000
17,58 26,38 35,17 43,96 43,96 8,79
1,70 2,55 3,40 4,25 4,25 0,85
Quemadores para fundición y metalmecánica Q. Para crisol pequeño Q. para crisol mediano Q. Para crisol grande Sopletes de oxicorte por c/u Sopletes de aire metanado Mecheros para Laboratorio Mecheros Bunsen para laboratorio laborator io Freidoras Automáticas De 25-30 Lbs de aceite De 35-40 Lbs de aceite De 45-50 Lbs de aceite De 65-70 Lbs de aceite De 70-85 Lbs de aceite Con quemador quemador frontal, venturi vertical verti cal por c/u *
30
Potencia de artefactos – Uso comercial e industrial Tipo de Artefacto
3
Btu/h
kW
m /h
20.000 35.000 30.000 40.000 50.000 60.000
5,86 10,26 8,79 11,72 14,65 17,58
0,57 0,99 0,85 1,13 1,42 1,70
45.000
13,19
1,27
105.000 135.000
30,77 39,57
2,97 3,82
30.000 90.000 120.000
8,79 26,38 35,17
0,85 2,55 3,40
30.000
8,79
0,85
Salamandras Longitud exterior de 24" (60.9 cm aprox.) Longitud exterior de 34" (86.3 cm aprox.) Longitud exterior de 36" (91.9 cm aprox.) Longitud exterior de 48" (121.9 cm aprox.) Longitud exterior de 60" (152.4 cm aprox.) Longitud exterior de 72" (182.8 cm aprox.) Steamers de Convección Longitud exterior de 24" (60.9 cm) Marmitas De 40 galones De 60 galones Sartén Volcable De 16 galones De 30 galones De 40 galones Asador Comidas Rápidas Clanche Asador para Hamburguesa por c/quemador
31
Conceptos básicos Gravedad Específica Valores Típicos
•
Gas Natural: Su grav gravedad edad específica puede variar entre 0,69 a 0,71 (para nuestro caso); y entre entre 0,55 y 0,66 como valores valores teóricos representativos.
•
GLP: Su gravedad específica varía entre 1,5 y 1,72
32
Definiciones Poder Calorífico Cantidad de calor desprendido en la combustión completa de un m3 de gas (en condiciones normales de presión y temperatura).
Poder calorífico =
Energía Volumen
Se expresa en Btu/m3 ó Btu/ft3 ó Kcal/m3 Poder calorífico GN = 35.315 Btu/m3
33
Conceptos básicos Poder Calorífico
Energía que desprende la combustión completa de la unidad de masa o volumen de un combustible.
Gas Natural + Aire
Productos
Poder Calorífico Superior (PCS): Incluye el calor cedido en la condensación del vapor de agua producto de dicha combustión. Poder Calorífico Inferior (PCI): Sin condensación del vapor de agua.
34
Conceptos básicos Presión Fuerza por unidad de área P = F/A
Presión manométrica Manómetro Presión absoluta Presión atmosférica Barómetro
35
Definiciones Caudal •
•
Cantidad de una sustancia que en la unidad de tiempo pasa por una superficie o sección dada. En aplicaciones de consumo de gas natural, el caudal depende de la potencia del equipo que se esté alimentando, alimentando, y se obtiene de:
Caudal =
Caudal =
Potencia Poder calorífico
Volumen Tiempo
= m3 de gas natural
Conceptos básicos Concentración en volumen
% Vol Vo l
Volumen gas ga s Volumenaire Volumengas ga s
* 100 10 0
Recipiente de 100 cm3 Volumen de gas: 5 cm3 % Vol Vol gas = (5 / 100)*100 % Vol gas = 5%
37
Conceptos básicos Límites de inflamabilidad •
Son aquellos límites de composición de la mezcla gas-aire entre los cuales la combustión puede iniciarse y propagarse. Se expresa en tanto por ciento de GAS COMBUSTIBLE en la mezcla. mezcla.
Gas Natural GLP GLP %
0
50
Gas Natural: LIE: 5% GLP: 2,4%
100
LSE: 15% 9,6% 38
CONCEPTOS BÁSICOS
Familia de gas: Gases de diferentes familias
no se deben mezclar entre sí para su uso. El gas natural y el GLP pertenecen a familias distintas.
Conceptos básicos Familia de gases combustibles Indice de Wobbe
Primera familia: 4 809 kcal / m3 - 6 462 kcal / m3 Gas manufacturado (Gas combustible generado por reacciones químicas, por ejemplo del carbón, de la nafta, del coque u otros derivados del crudo ) Segunda familia: 8 278 kcal / m3 Gas natural y aire propanado
11 721 kcal / m3
Tercera familia: 16 109 kcal / m3 - 19 080 kcal / m3 Propano, butano y sus mezclas
40
Conceptos básicos Conversiones Unidades de presión psi 1 psi pulg cda 0,0361 pulg Hg 0,4911 14,5 bar
kPa 6,895 0,2491 3,386 100
pulg cda pulg Hg 27,68 27,68 2,036 1 0,07355 13,6 1 401,5 29,53
bar 0,06895 0,00249 0,03386 1
kg/cm2 0,0703 0,00254 0,03453 1,02
41
Tipos de Combustibles Cuadro comparativo para convertir el consumo de diferentes energéticos a volumen de gas natural MULTIPLICAR CONSUMO EN PARA OBTENER M3 VOLUMEN DE DE GAS NATURAL
PODER CALORIFICO
PROPANO/GALON
2,56
92.000 btu/h galón
ACPM/GALON
3,90
138.000 btu/h galón
CRUDO DE C./GALON
4,30
150.000 btu/h galón
KEROSENE/GALON
3,79
130.000 btu/h galón
FUEL OIL 6/GALON
4,24
152.000 btu/h galón
CARBON MINERAL/Kg.
0,68
24.000 btu/h Kg.
ENERGIA 0,09661 ELECTRICA/KWATT Poder calorífico gas natural: 35.315 btu/h m3
3.412 btu/Kwatt h 42
Tipos de Combustibles Cuadro comparativo de los costos de Gas Natural y otros combustibles COMPARA COMPA RATIVO TIVO COSTOS GAS NATURAL NATURAL VS. ACPM, GLP Y EE CONSUMO (mes)
CONSUMO GN
COSTO CON
(m3/mes)
GN $
AHORRO $
%
5.729.000
3.900
2.831.205
2.897.795
45
12.080.000
10.240
7.433.728
4.646.272
40
300.060
96.61
70.134
229.925
71
COSTO $
AHORRO
1.000 galones ACPM 4.000 galones GLP 1.000 kwatt de energía eléctrica
Valor m3 de GN comercial hasta 85.000 m3 = $ 666.62 + 59.33 = 725.95
Valor m3 de GN comercial de 85.000 a 175.000 m3 = $ 652.80 + 58.10 = 710.90 Valor m3 de GN comercial mas de 175.000 m3 = $ 604.56 + 53.81 = 658.37
43
Normas Relacionadas
NTC- NORMAS TECNICAS COLOMBIANA SIC, DISTRIBUIDOR, MINISTERIOS, ASTM, ASTM, ASME, API, IDU, ( ASPECTOS)
44
Recorrido del gas natural
RECORRIDO DEL GAS NATURAL Yacimiento
Tubería de Acero (subterránea)
Recorrido del gas natural Yacimiento Y acimiento Apiay y Cusiana
La Guajira
47
