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IBNORCA ANTEPROYECTO DE NORMA BOLIVIANA APNB/ISO 13443

Gas natural Condiciones de referencia normalizadas0 INTRODUCCIN

La multiplicidad de las denominadas "condiciones de referencia normalizadas" detemperatura, presin y humedad (en estado de saturacin) utilizadas en la medida de lacalidad y cantidad del gas natural, puede originar mucha confusin.

Los errores al considerar condiciones de referencia desconocidas pueden ocasionar seriasconsecuencias, por ejemplo, en aplicaciones de comercializacin y transporte. Con bastantefrecuencia, incluso una ingeniera del gas experimentada, puede no reconocer lasposibilidades de error, puesto que las unidades de medida habitualmente utilizan idnticaterminologa, sin considerar las diferencias en las condiciones de referencia. Toda estaambigedad y sus indeseables consecuencias pueden ser fcilmente eliminadas, por laadopcin de un nico conjunto de condiciones de referencia normalizadas. El conjuntoelegido en esta norma internacional se conoce como condiciones de referencianormalizadas.

1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN

Esta norma internacional define las condiciones de referencia normalizadas de temperatura,presin y humedad, que se utilizarn en las medidas y en los clculos realizados en losgases naturales, sustitutos de gas natural y fluidos similares.

La principal aplicacin se supone que ser en la comercializacin y transporte internacional,donde la reduccin a una base comn de aquellas caractersticas fsicas del gas quedescriben su calidad y cantidad, simplificar la prctica del comercio y mercadointernacional.

2 NORMAS PARA CONSULTA

Las normas que a continuacin se relacionan contienen disposiciones vlidas para estanorma internacional. En el momento de la publicacin estaban en vigor las edicionesindicadas. Toda norma est sujeta a revisin por lo que las partes que basen sus acuerdosen esta norma internacional deben estudiar la posibilidad de aplicar la edicin ms recientede las normas indicadas a continuacin. Los miembros de IEC y de ISO poseen el registrode las normas internacionales en vigor en cada momento.

ISO 6976:1995 - Gas Natural. Clculo del poder calorfico, densidad, densidad relativa endice de Wobbe a partir de Ia composicin.

3 CONDICIONES DE REFERENCIA NORMALIZADAS

Las condiciones de referencia normalizadas (o base) de temperatura, presin y humedad(en estado de saturacin) utilizadas para las medidas y los clculos realizados en los gasesnaturales, sustitutos de gases naturales y fluidos similares en estado gaseoso, son 288,15 Ky 101,325 kPa para los gases secos reales.

Las propiedades fsicas a las que se aplican las condiciones de referencia normalizadas deesta norma ISO incluyen el volumen, la densidad, la densidad relativa, el factor decompresin, el poder calorfico superior, el poder calorfico inferior y el ndice de Wobbe. Ladefinicin completa de estas cantidades se indica en la norma ISO 6976:1995. En el caso

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del poder calorfico y del ndice de Wobbe, tanto el volumen de gas quemado como laenerga emitida por combustin, debe ser referida a las condiciones de referencianormalizadas.

No obstante, se sabe, que en determinadas circunstancias puede no ser factible, o inclusoser inadmisible, utilizar las condiciones de referencia normalizadas ISO. Por ejemplo, lalegislacin nacional o las obligaciones contractuales, pueden requerir la utilizacin decondiciones de referencia alternativas. Por esta razn, el anexo A incluye factores para laconversin entre varios conjuntos de condiciones de referencia mtricas, que se sabe quese pueden utilizar habitualmente, y el anexo B incluye ecuaciones que permiten convertir losvalores de las propiedades (relativos a otras condiciones de referencia conocidas) a losvalores obtenidos en las condiciones de referencia normalizadas. El anexo D incluyealgunos ejemplos de clculo. El anexo E incluye las condiciones de referencia mtricas que,en este momento son conocidas como las ms habitualmente utilizadas en los pasesenumerados.

NOTAS 1 Entre otras consideraciones, las condiciones de referencia normalizadas ISO han sido elegidas para cumplir con las

normalizadas en la norma ISO 5024[1] para su util izacin en la medicin de los gases y lquidos derivados del petrleo.

2 288,15 K= 15 C=59 F

101,325 kPa = 1,013 25 bar = 14,695 9 psia = 1 atmsfera normal (atm)

3 En la norma ISO 6976:1 995, un gas seco se define como aqul en el que la fraccin molar del vapor de agua es inferior a0,000 05, pero este criterio es innecesariamente restrictivo en el contexto de esta norma internacional, en la que se puedeadmitir una fraccin molar superior a 0,001.

4 Las condiciones 273,15 K 101,325 kPa, y 288,15 K 101,325 kPa se identifican habitualmente como condiciones "normales"y "(mtricas) de referencia", respectivamente, en la prctica de la medicin del gas (vanse IGU/G-64[4], IGU/G-73[5], eIGU/G-76[6]. Este uso no debera confundirse con 'NTP" (presin y temperatura normales) y 'STP" (presin y temperaturade referencia), ambos- convencionalmente referidos a las condiciones anteriores. Las definiciones de normal" y "dereferencia", incluidas en la norma ISO 7504[2] estn en conflicto con el uso indicado anteriormente, y son incorrectas.

5 La buena prctica requiere que las condiciones de referencia apropiadas se incorporen como parte de los smbolos (y node la unidad) para la cantidad fsica representada, donde sea posible la ambigedad. Por ejemplo:

- se utiliza Z (273,15 K, 101,325 kPa) Z (t/ C= 0, p/ atm = 1) en lugar de Zn, para el factor de compresin en lascondiciones normales";

- se utiliza V (273,15 K, 101,325 kPa) m para el volumen de gas en metros cbicos en las condiciones "normales", en lugarde mn, m(n), nm, Nm3, y desde luego no nicamente m;

- se utiliza V (t / C = 15, p/ kPa = 101,325) m para el volumen de gas en metros cbicos en las condiciones "dereferencia", no m (st), sm, mS.

Se admiten versiones abreviadas como Z(0), V(0)/m y V (15)/m, respectivamente, cuandono es posible una mala interpretacin. En el ltimo caso V (ISO)/m3 es probablemente lamejor denominacin.

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Anexo A (Normativo)

Factores para la conversin entre condiciones de referencia

Para obtener el valor de una propiedad en las condiciones de referencia indicadas en la fila[b] de la tabla A.1 a partir de un valor conocido en las mismas unidades en las condicionesde referencia de la fila [a], se multiplica por el factor indicado. Para realizar la conversininversa, se divide por el factor indicado.

Las conversiones para las propiedades de un gas ideal se supone que tienen una exactituddentro del -0,01% para todos los gases naturales. Para las propiedades volumtricas de ungas real (volumen molar, densidad, densidad relativa, factor de compresin), la exactitud sesupone que es de -0,02 %, y para las propiedades de combustin del gas real (poderescalorficos, ndices de Wobbe) de -0,05 %.

Los factores de conversin para las condiciones de referencia no mtricas (por ejemplo:Imperial) no estn previstos, ya que su uso continuado - especialmente en el comerciointernacional - no est recomendado. La mayora de las condiciones de referencia nomtricas utilizan la temperatura base de 6 F, pero pueden utilizarse varios valores depresin base distintos. El anexo B incluye ecuaciones que permitirn convertir los valores delas propiedades, a partir de condiciones de referencia no expuestas en la tabla A.1, a losvalores equivalentes en las condiciones de referencia normalizadas ISO.

En la tabla A.1, la presin base, tanto para la combustin como para la medicin devolumen, es siempre 101,325 kpa, y el gas se considera seco.

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Tabla A.1 - Factores para la conversin entre condiciones de referencia

Medicin2/ C Combustin t1/ C

[a] fi 20 20 15 25 25 25 20 20 15

a a a a a a a a a

[b] fi 15 00 00 20 15 00 15 00 00

1 Volumen ideal.......0,9829 0,9318 0,9479

2 Densidad ideal.......1,0174 1,0732 1,0549

3 Densidad relativa ideal.1,0000 1,0000 1,0000

4 Factor de compresin..0,9999 0,9995 0,9996

5 Volumen real........0,9828 0,9313 0,9476

6 Densidad real1,0175 1,0738 1,0553

7 Densidad relativa real..1,0001 1,0003 1,0002

8 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0005 1,0010 1,0026 1,0005 1,0021 1,00169 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0001 1,0001 1,0003 1,0000 1,0002 1,000210 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0005 1,0010 1,0026 1,0005 1,0021 1,001611 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0001 1,0001 1,0003 1,0000 1,0002 1,0002

12 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0005 1,0010 1,0026 1,0005 1,0021 1,001613 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0001 1,0001 1,0003 1,0000 1,0002 1,000214 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0005 1,0010 1,0026 1,0005 1,0021 1,001615 Poder calorfico superior ideal en base molar1,0001 1,0001 1,0003 1,0000 1,0002 1,0002

Combustin t 1/ C: Medicint 2/ C

[a] fi 25:20 25:20 25:20 25:00 25:00 15:15

[b] fi a a a a a a

25:00 15:15 00:00 15:15 00:00 00:00

16 Poder calorfico superior ideal en base volumtrica 1,0005 1,0010 1,0026 1,0005 1,0021 1,001617 Poder calorfico superior ideal en base volumtrica 1,0001 1,0001 1,0003 1,0000 1,0002 1,000218 ndice de Wobbe ideal... 1,0005 1,0010 1,0026 1,0005 1,0021 1,001619 Poder calorfico superior ideal en base volumtrica 1,0005 1,0010 1,0026 1,0005 1,0021 1,001620 Poder calorfico superior ideal en base volumtrica 1,0001 1,0001 1,0003 1,0000 1,0002 1,000221 ndice de Wobbe real 1,0001 1,0001 1,0003 1,0000 1,0002 1,0002

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Anexo B (Informativo)

Ecuaciones para conversin entre condiciones de referencia

Las ecuaciones B.1 a B.21 permiten convertir los valores de las propiedades enumeradas apartir de las condiciones de referencia T1/K, T2/K, p 1/kPa, y p 2/kPa a los valores equivalentesobtenidos, en las mismas unidades de medida, en las condiciones de referencianormalizadas ISO. Las ecuaciones indicadas son vlidas para los rangos: 270 < T/K < 300 y95< p /kPa

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Volumen real V

, 288,15 101,325 1 0,000 020 101,325 1 0,000025 288,15 .. B.5

Densidad real

, 101,325 288,15 1 0,000 025 288,15 1 0,000 020 101,325 .. B.6

Densidad relativa real d

, 1 0,000 014 288,15 1 0,000 020 101,325 .. B.7

Poder calorfico superior i deal en base molar

ISO , 1 0,000 10 288,15 . . . B.8

Poder calorfico inferior ideal en base molar,

ISO , 1 0,000 01 288,15 . . . B.9

Poder calorfico superior ideal en base msica H ISO , 1 0,000 10 288,15 ... B.10

Poder calorfico inferior ideal en base msica

H ISO , 1 0,00001 288,15 ... B.11

Poder calorfico superior real en base molar

H ISO , 1 0,000 10 288,15 ... B.12

Poder calorfico inferior real en base molar

H ISO , 1 0,000 01 288,15 ... B.13

Poder calorfico superior real en base msica

ISO , 1 0,000 10 288,15 ... B.14

Poder calorfico inferior real en base msica

ISO , 1 0,000 01 288,15 ... B.15

Poder calorfico superior ideal en base volumtrica

ISO , , , 101,325 288,15 1 0,000 10 288,15 B.16

Poder calorfico inferior ideal en base volumtrica

ISO , , , 101,325 288,15 1 0,00001 288,15 B.17

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ndice de Wobbe ideal W

ISO , , , 101,325 288,15 1 0,000 10 288,15 B.18

Poder calorfico superior real en base volumtrica H

H ISO H , , , 101,325 288,15 1 0,000 10 288,15

1 0,000 025 288,15 1 0,000020 101,325 B. 19

Poder calorfico inferior real en base volumtrica H

H ISO H , , , 101,325 288,15 1 0,00001 288,15

1 0,000 025 288,15 1 0,000 020 101,325 B.20

ndice de Wobbe real W

ISO , , , 101,325 288,15 1 0,000 10 288,151 0,000 020 101,325 1 0,000 036 288,15 B.21

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Anexo C (Normativo)

SMBOLOS

Smbolo Significado Unidades SI(o mltiplos)

d Densidad relativa -

Poder calorfico inferior en base molar kJ mol-1

Poder calorfico inferior en base msica MJ kg -1

Poder calorfico inferior en base volumtrica MJ m-3

Poder calorfico superior en base molar kJ mol-1

Poder calorfico superior en base msica MJ kg -1

Poder calorfico superior en base volumtrica MJ m-3

p Presin (absoluta) kPa

T Temperatura (absoluta) K

t Temperatura centgrada (Celsius)=T-273,15 C

V Volumen m3

W ndice de Wobbe M Jm-3

Z Factor de compresin -

densidad k g m-3

Subndices

1 Para las condiciones de referencia de combustin

2 Para las condiciones de referencia volumtricas o demedida

Superndices0 Para gases ideales (sin superndice indica los gases

reales)

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Anexo D (Informativo)

Ejemplo de clculo

Los ejemplos incluidos a continuacin son todos ellos para gases naturales reales secos,compuestos mayoritariamente de metano (contenido superior al 70% molar).

EJEMPLO 1:

Cul es el factor de compresin en condiciones de referencia normalizadas ISO, de un gasnatural que tiene un factor de compresin de 0,997 1, a una temperatura de 273,15 K y unapresin de 101,325 kPa?

De la tabla A.1, lnea 4, columna 3 (utilizando su valor inverso):

Z(ISO) = 0,997 1 x (1/0,999 6)= 0,997 5

Este mismo valor (para cuatro dgitos significativos) se obtiene a partir de la ecuacin (B.4).

EJEMPLO 2:

Cul es el volumen que ocupa un gas natural en condiciones de referencia normalizadasISO, que ocupa 1 000 m3 en condiciones normales?

El trmino "condiciones normales" corresponde a 273,15 K (0 C) a 101,325 kPa.

De la tabla A.1, lnea 5, columna 3 (utilizando su valor inverso):

V(ISO) = 1 000 x (1/0,947 6) = I 055,3 m

Este mismo valor (para cinco dgitos significativos) se obtiene a partir de la ecuacin (B.5).

EJEMPLO 3:Cul es el poder calorfico superior en base msica, en las condiciones de referencianormalizadas ISO, de un gas natural que tiene un poder calorfico de 54,21 MJ-kg- a 25 Cy a la presin de 100 kPa?

Los poderes calorficos en base molar y en base msica se toman, independientemente dela presin dentro del rango de presin indicado en el anexo B (que cubre el rango de lavariacin atmosfrica normal); la presin asignada es por lo tanto, en este caso, irrelevante.

De la tabla A.1, lnea 14, columna 2:

ISO 54,21 1,001 0 54,26 MJ g

Este mismo valor (exactamente) se obtiene a partir de la ecuacin (B.14).

EJEMPLO 4:

Cul es el poder calorfico superior en base volumtrica, en las condiciones de referencianormalizadas ISO, de un gas natural que tiene un poder calorfico de 38,57 MJm- a 60 F ya la presin de 101,560 kPa?

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Este ejemplo no se puede resolver utilizando la tabla A.1, porque dicha tabla es vlidanicamente para una presin de 101,325 kPa, y no incluye la temperatura Fahrenheit antesmencionada.

En primer lugar se convierten los 60 F en grados Kelvin:

60 F = [(60 - 32) x 5/9]+ 273,15 = 288,706 K

A continuacin, mediante la ecuacin (B.19):

ISO 38,57 101,325 288,706 1 0,000 10 288,706 288,15 1 0,000 025 288,706 288,15 288,15 101,560

1 0,000 020 101,560 101,325

= 38,56 MJm- para cuatro dgitos significativos.

EJEMPLO 5:

Cul es el poder calorfico inferior en base volumtrica, en las condiciones de referencia

normalizadas ISO, de un gas natural que tiene un poder calorfico de 37,35 MJ.m-

, cuandoel volumen del gas quemado se mide a 0 C, la combustin tiene lugar a 25 C y la presinde referencia, en ambos casos, es de una atmsfera normalizada?

El trmino "una atmsfera normalizada se considera que significa 101,325 kPa.

De la tabla A.1, lnea 20, columna 4:

(ISO) = 37,35 x 0,947 7 = 35,40 MJm-

Este mismo valor (para cuatro dgitos significativos) se obtiene a partir de la ecuacin (B.20).

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Anexo E (Informativo)

Condiciones de referencia utilizadas en cada pas

Para aquellos pases en los que todava se utilizan unidades de medida y condiciones dereferencia no mtricas (por ejemplo: Imperial) junto con las condiciones de referencia yunidades mtricas, nicamente se enumeran las condiciones de referencia mtricas:

En la tabla E.1, incluida a continuacin:

t 1/ C= temperatura de referencia de combustint 2 / C = temperatura de referencia volumtrica o de medida

En todos los casos, la presin de referencia es 101,325 kPa.

Tabla E.1 - Condic iones de referencia uti lizadas en cada pas

t 1 / C t 1 / C t 1 / C t 2 / CArgentina 15 Indonesia 0Australia 15 15 Irn 15Austria 25 0 Irlanda 15 15Blgica 25 0 Italia 25 0Brasil 0 Japn 0 0Canad 15 15 Holanda 25 0

China 20 20 Nueva Zelanda 15Checoslovaquia 25 20 y 10 Noruega 15Dinamarca 25 0 Pakistn 15Egipto 15 Rumana 25 15 y 0Finlandia 15 Rusia 25 20 y 0Francia 0 0 Espaa 0 0Alemania 25 0 Suecia 0Hong Kong 15 Reino Unido 15 15Hungra 0 EEUU 15 15India 0 Yugoslavia 0 0

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Anexo F (Informativo)

Bibliografa

ISO 5024:1976 - Gases y lquidos derivados del petrleo. Medidas. Condiciones dereferencia normalizadas.

ISO 7504:1984 - Anlisis del gas natural. Vocabulario.

BS 350:Parte l:1974 - Tablas y factores de conversin. Parte l: Bases de las tablas. Factoresde conversin.

IGU/G-64 (1964) - Informe del comit sobre documentacin y cuestiones varias. Informe delsubcomit sobre unidades, Pgs. 24-38.

IGU/G-73 (1973) - Informe del comit sobre documentacin y cuestiones varias. Informe delsubcomit sobre unidades, Pgs. 83- 101

IGU/G-76 (1976) - Informe del comit sobre estadsticas, documentacin y cuestionesvarias. Informe del subcomit sobre unidades, Pgs. 36-43.