APNB ISO 13686

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IBNORCA AANTEPROYECTO DE NORMA BOLIVIANA APNB/ISO 13686

Gas natural - Designación de la calidad 0 INTRODUCCIÓN La necesidad de una norma internacional referente a la designación de la calidad del gas natural ha sido una razón básica para la creación en 1989 del comité ISO/TC 193. La normalización de la designación de la calidad está específicamente enmarcada en el campo de aplicación del comité técnico. El gas natural, que constituye el 20% de la energía primaria en el mundo, está probablemente incrementando su cuota de mercado de forma importante. Todavía no existe una definición generalmente aceptada de la calidad del gas natural. Para responder a esta necesidad, se decidió que debería establecerse una relación general de los parámetros requeridos (es decir, componentes y propiedades) y que la norma internacional resultante no especificaría valores de, o límites para, estos parámetros. Además, se decidió que la primera consideración debería ser las aplicaciones generales del gas natural referidas a los sistemas de distribución local (SDL), denominadas como "gas natural". Por este motivo fue desarrollada esta norma. Se incluyen anexos informativos como ejemplos de especificaciones de calidad del gas natural, existentes en la actualidad. Esta norma internacional no impone ninguna restricción de calidad para el gas sin tratar transportado por los sistemas colectores o de canalizaciones, para las instalaciones de tratamiento o de proceso. Se debería entender que esta norma internacional es de aplicación para el gas natural en el ámbito de las canalizaciones antes de cualquier tratamiento, para la compensación de los picos de demanda, en los sistemas de distribución local (SDL). Esto cubre un amplio porcentaje de los grises naturales que se venden en el mercado internacional para su transporte y comercialización a los sistemas de distribución local. 1 OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN Esta norma define los parámetros requeridos para describir el gas natural procesado, y, cuando sea necesario, la mezcla de gas natural. A partir de aquí, en esta norma a dicho gas le denominaremos simplemente como "gas natural". Esta norma contiene un listado de estos parámetros, sus unidades y referencias para medidas normalizadas. Los anexos informativos incluyen ejemplos de valores característicos para estos parámetros, poniendo especial énfasis en la salud y la seguridad. Al definir los parámetros que regulan la composición, las propiedades físicas, y los componentes traza, se han considerado también los gases naturales existentes para asegurar su continua viabilidad. En el capítulo A.2 del anexo A, se trata el tema de la intercambiabilidad.

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2 NORMAS PARA CONSULTA Las normas que a continuación se relacionan contienen disposiciones válidas para esta norma internacional. En el momento de la publicación estaban en vigor las ediciones indicadas. Para las referencias con fecha" no son aplicables las revisiones o modificaciones posteriores de ninguna de las publicaciones. Sin embargo, las partes que basen sus acuerdos en esta norma internacional deben estudiar la posibilidad de aplicar la edición más reciente de las normas indicadas a continuación. Para las referencias sin fecha, se aplica la edición en vigor del documento normativo al que se haga referencia. Los miembros de IEC y de ISO poseen el registro de las normas internacionales en vigor en cada momento. ISO 6326-1:1989 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte I: Introducción general. ISO 6326-2:1981 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre en el gas natural. Parte 2: Método por cromatografía gaseosa utilizando un detector electroquímico para la determinación de compuestos odoríferos del azufre. ISO 6326-3:1989 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte 3: Determinación de sulfuro de hidrógeno, tioles y sulfuro de carbonilo por potenciometría. ISO 63264:1994 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte 4: Método por cromatografía gaseosa utilizando un detector fotométrico de llama para la determinación del sulfuro de hidrógeno, sulfuro de carbonilo y azufre con contenidos odorantes. ISO 6326-5:1989 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte 5: Método de combustión de Lingener. ISO 6327:1981 - Análisis del gas. Determinación del punto de rocío del gas natural. Higrómetro de condensación por superficie refrigerada. ISO 6568:1981 - Gas natural. Análisis simple por cromatografía de gases. ISO 6570-1:1983 - Gas natural. Determinación del contenido en hidrocarburos líquidos potenciales. Parte 1: Principios y requisitos generales. ISO 6570-2:1984 - Gas natural. Determinación del contenido en hidrocarburos líquidos potenciales. Parte 2: Método gravimétrico. ISO 6570-3:1984 - Gas natural. Determinación del contenido en hidrocarburos líquidos potenciales. Parte 3: Método volumétrico. ISO 6974:1984 - Gas Natural. Determinación de hidrógeno, gases inertes, e hidrocarburos hasta C8. Método por cromatografía de gases. ISO 6975:1997 - Gas Natural. Análisis extendido. Método por cromatografía de gases. ISO 6976:1995 - Gas Natural. Cálculo del poder calorífico, densidad, densidad relativa e índice de Wobbe, a partir de la composición. ISO 10101-1:1993 -Gas natural. Determinación de agua por el método de Karl Fischer. Parte I: Introducción. ISO 10101-2:1993 - Gas natural. Determinación de agua por el método de Karl Fischer. Parte 2: Procedimiento de valoración.

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ISO 10101-3:1993 - Gas natural. Determinación de agua por el método de Karl Fischer. Parte 2: Procedimiento culombimétríco. ISO 10715:1997 - Gas natural. Directrices para la toma de muestras. ISO 1154l:1997 - Gas natural. Determinación del contenido en agua a alta presión. ISO 12213-1:1997 - Gas Natural. Cálculo del factor de compresibilidad. Parte I: Introducción y directrices. ISO 13443:1996 - Gas natural. Condiciones normales de referencia. 3 DEFINICIONES Para cubrir las necesidades de esta norma internacional, se aplican las siguientes definiciones y explicaciones. 3.1 Gas natural Combustible gaseoso obtenido a partir de fuentes subterráneas y que consiste en una mezcla compleja de hidrocarburos, principalmente metano, pero incluyendo también generalmente etano, propano e hidrocarburos de más alto peso molecular pero en cantidades mucho más pequeñas. Normalmente, también incluye algunos gases inertes, como nitrógeno y dióxido de carbono, pero en cantidades inferiores a los componentes traza. El gas natural permanece en estado gaseoso en las condiciones de temperatura y presión de servicio normalmente utilizadas. Se produce al procesar el gas sin tratar o a partir del gas natural licuado, y si se requiere, por mezcla para obtener un gas apropiado para ser utilizado directamente. En realidad el gas natural puede ser transportado a través de un sistema de distribución local dentro de un país o a través de fronteras nacionales. Es por ello objeto de requisitos contractuales entre comprador y vendedor, y en algunos casos de requerimientos nacionales o estatales referentes a su calidad, véase anexo A, capítulo A.1). 3.2 Gas natural licuado Gas natural que, después de ser procesado, ha sido licuado con fines de almacenamiento o transporte. El gas natural licuado se re-gasifica y se introduce en las canalizaciones para su transporte y distribución como gas natural. 3.3 Sustituto del gas natural Gas manufacturado o mezclado cuyas propiedades le hacen intercambiable con el gas natural. En ocasiones el sustituto del gas natural se denomina gas natural sintético. 3.4 Gas sin tratar Gas sin procesar conducido desde la fuente de origen a través de la tubería colectora hasta las instalaciones de procesado.

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3.5 Sistema de distribución local Servicios y tuberías principales de gas que suministran el gas natural directamente a los consumidores. 3.6 Calidad del gas La calidad del gas natural se define mediante su composición y las siguientes propiedades físicas: Componentes principales: poder calorífico, índice de Wobbe Componentes secundaros: densidad, factor de compresión Componentes traza: densidad relativa, punto de rocío 3.7 Condiciones de referencia Estas condiciones de referencia se denominan como condiciones de referencia normalizadas, y se identifican con el subíndice "s" (véase la norma ISO 13443):

= 101,325 kPa

= 288,15 K 3.8 Poderes caloríficos Se distinguen dos tipos: poder calorífico superior y poder calorífico inferior, que se definen a continuación (véase la norma ISO 6976). 3.8.1 Poder calorífico superior Cantidad de calor producido por la combustión completa en aire de una cantidad especificada de gas, de forma que la presión a la que tiene lugar la reacción, permanezca constante, y todos los productos de la combustión se conduzcan a la misma temperatura específica indicada para los reactivos, estando todos estos productos en estado gaseoso, excepto el agua formada por la combustión que está condensada en estado líquido a la temperatura antes indicada. Se deben especificar la presión y la temperatura antes mencionadas. 3.8.2 Poder calorífico inferior Cantidad de calor producido por la combustión completa en aire de una cantidad especificada de gas, de forma que la presión a la que tiene lugar la reacción, permanezca constante, y todos los productos de la combustión se conduzcan a la misma temperatura específica indicada para los reactivos, estando todos estos productos en estado gaseoso. Se deben especificar la presión y la temperatura antes mencionadas. Ambos poderes caloríficos superior e inferior, los cuales difieren en el calor de condensación del agua formado por la combustión, pueden estar especificados en base molar, másica o volumétrica Para la base volumétrica la presión y la temperatura se deben definir en las condiciones de referencia normalizadas.

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Los poderes caloríficos se pueden definir también como seco o húmedo, dependiendo del contenido de vapor de agua del gas previo a la combustión. El efecto del vapor de agua en los poderes caloríficos, medido directamente o calculado se describe en el anexo F de la norma ISO 6976. El poder calorífico se expresa normalmente como el superior, valor seco especificado en base volumétrica, en las condiciones de referencia normalizadas. 3.9 Densidad Masa de gas dividida por su volumen en condiciones especificadas de presión y temperatura. 3.10 Densidad relativa Frecuentemente denominado peso específico, es la masa de gas natural, seco o húmedo, por unidad de volumen, dividida por la masa de un volumen igual de aire seco, ambos en las mismas condiciones especificadas de presión y de temperatura (véase la norma ISO 6976). 3.11 Índice de Wobbe El índice de Wobbe es una medida del consumo calorífico de los aparatos de gas obtenida a partir de la ecuación de flujo a través del inyector. Se define como el poder calorífico especificado, siempre en base volumétrica, dividido por la raíz cuadrada de la densidad relativa correspondiente. El consumo calorífico de gases naturales con diferentes composiciones es el mismo si tienen el mismo índice de Wobbe, y se utilizan con la misma presión de gas (véase la norma ISO 6976). 3.12 Factor de compresión El factor de compresión Z es el cociente entre el volumen de una masa arbitraria de gas, a una presión y temperaturas especificadas, y el volumen de la misma masa de gas, en las mismas condiciones, calculado a partir de la ley de gases ideales. Los términos factor de compresibilidad y factor -Z son sinónimos de factor de compresión (véase la norma ISO 12213-1). 3.13 Punto de rocío del agua El punto de rocío define la temperatura por encima de la cual, a una presión determinada el agua no se condensa. Para cualquier presión inferior a la especificada no existe condensación a esta temperatura (véase el apartado A.4.1 y la norma ISO 6327). 3.14 Punto de rocío de los hidrocarburos El punto de rocío define la temperatura por encima de la cual, a una presión determinada no se condensan los hidrocarburos. Para un punto de rocío determinado existe un rango de presión dentro del cual se produce la condensación, excepto en un punto, el punto crítico (véase el apartado A.4.2). 3.15 Composición molar Composición molar de un gas es el término utilizado cuando la proporción de cada componente, se expresa como una fracción molar (o mol) o porcentaje molar (mol) del total.

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Por tanto, la fracción molar del componente í, es el cociente entre el número de moles del componente i y el número total de moles de todos los componentes existentes en el mismo volumen arbitrario de la mezcla. Un mol de cualquier compuesto químico es la cantidad de sustancias que contiene la masa molecular relativ4 en gramos. En la norma ISO 6976 se incluye una tabla de valores recomendados de masas moleculares relativas. Para un gas ideal, la fracción molar (o porcentaje) es idéntica a la fracción volumétrica (o porcentaje), pero en general, esta relación puede no ser aplicable al comportamiento del gas real. 3.16 Composición del gas Concentraciones de los componentes principales, componentes secundarios, y componentes traza determinados en el análisis del gas natural. 3.17 Análisis del gas Procedimientos de ensayo y otras técnicas utilizados para determinar la composición del gas, como se indica en esta norma internacional. 3.18 Intercambiabilidad Es la medida del grado de similitud, en cuanto a características de combustión se refiere, entre dos gases. Se dice que dos gases son intercambiables, cuando un gas puede ser sustituido por el otro, sin que esto afecte al funcionamiento de los aparatos o equipos que utilizan gas como combustible. 3.19 Odorización Normalmente el gas natural es inodoro. Por razones de seguridad es necesario añadir un odorizante al gas suministrado por el sistema de distribución. Esto permite la detección de concentraciones muy pequeñas de gas mediante el olfato. 3.20 Número de metano El número de metano es un índice que indica las características de detonación de un combustible gaseoso. Es comparable al número de octano para el petróleo. El número de metano expresa el porcentaje en volumen de metano en una mezcla de metano e hidrógeno, la cual, en un motor de ensayo en condiciones normalizadas, tiene la misma tendencia a detonar que el combustible gaseoso examinado.

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4 SÍMBOLOS, ABREVIATURAS Y UNIDADES

Símbolo/Abreviatura Significado y unidades

d Densidad relativa

Poder calorífico en base molar (kJ/mol)

Poder calorífico en base másica (MJ/kg)

Poder calorífico en base volumétrica (MJ/m3)

SDL Sistema de distribución local

M Masa por mol (kg/kmol)

GN Gas natural

p Presión (absoluta) (kPa)

SGN Sustituto del gas natural (sintético)

t Temperatura Celsius (oC)

T Temperatura termodinámica (absoluta) (K)

V Volumen (gas) (m')

W Índice de Wobbe (número) (MJ/m3)

Z Factor de compresión

d Densidad (kg/m')

Subíndices

d Seco (volumen de gas)

I Inferior (poder calorífico)

s Saturado (volumen de gas)

S Superior (poder calorífico)

w Húmedo (volumen de gas)

Poder calorífico El poder calorífico superior, se identifica como F/s, el poder calorífico inferior, se identifica como HI. El poder calorífico debe especificarse en las condiciones de combustión. El poder

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calorífico volumétrico debe especificarse en las condiciones de referencia normalizadas. Normalmente el poder calorífico se considera "seco". Ejemplo: Poder calorífico superior especificado en base volumétrica en las condiciones de referencia normalizadas, y establecido como húmedo. Por simplicidad, no se especifican las condiciones de combustión:

Índice de Wobbe El índice de Wobbe, identificado como W, se expresa en base volumétrica, y se mide en MJ/m3, estableciéndose el volumen en las condiciones de referencia normalizadas. El índice de Wobbe, puede ser inferior o superior, dependiendo del poder calorífico considerado, y seco o húmedo dependiendo del poder calorífico considerado y de la densidad correspondiente. Ejemplo: Índice de Wobbe, superior, indicado en base volumétrica, en las condiciones de referencia normalizadas y especificado como "húmedo":

5 PARÁMETROS PARA LA DESIGNACIÓN DE LA CALIDAD Este capítulo trata de los diferentes parámetros referentes a la calidad del gas natural. Realmente los parámetros elegidos dependerán del fin para el que se requiere la designación, y es poco probable que se utilicen todos los parámetros enumerados en esta norma internacional. 5.1 Composición del gas El gas natural está compuesto principalmente de metano, con pequeñas cantidades de hidrocarburos pesados, y gases no combustibles. Los componentes principales y secundarios, y los componentes traza pueden determinarse como se indica a continuación. En esta norma no se indican límites, pero en los contratos y en los códigos estatales y federales de algunos países, se pueden especificar los análisis para determinar las propiedades del gas natural. (véanse los anexos informativos).

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5.1.1 Componentes principales

Componentes Unidades Procedimiento de ensayo Metano

Etano

Propano

Butanos ISO 6568

Pentanos mol% ISO 6974

Hexanos plus ISO 6975

Nitrógeno

Dióxido de carbono 5.1.2 Componentes secundarios

Componentes Unidades Procedimiento de ensayo Hidrógeno

Oxígeno ISO 6975

Monóxido de carbono mol% ISO 6974

Helio

5.1.3 Componentes traza

Componentes Unidades Procedimiento de ensayo

Sulfuro de hidrógeno ISO 6362-1

Tioles ISO 6362-2

Dialquil(di) sulfuro mg/m³ ISO 6362-3

Sulfuro de carbonilo ISO 6362-4

Azufre total ISO 6362-5

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5.2 Propiedades del gas 5.2.1 Propiedades físicas

Propiedades Unidades Procedimiento de ensayo

Poder calorífico molar MJ/mol

Poder calorífico en base másica MJ/kg

Poder calorífico en base volumétrica

MJ/m³ ISO 6976

Densidad d ----

Índice de Wobbe w MJ/m3

Punto de rocío del agua ºC (k) ISO 6327

Contenido líquido en agua mg/m³ ISO 10101-1

ISO 10101-2

ISO 10101-3

ISO 11541

Punto de rocío del hidrocarburo ºC (K)

Contenido líquido en hidrocarburo

mg/m³ ISO 6570-1

ISO 6570-2

ISO 6570-3

5.2.2 Otras propiedades El gas natural debe estar técnicamente libre de: - agua e hidrocarburos en estado líquido;

- partículas sólidas en cantidades nocivas para los materiales normalmente encontrados en

el transporte y la utilización;

- otros gases que podrían afectar adversamente al transporte o la utilización del gas. NOTA Técnicamente libre significa que no hay rastros visibles de los componentes mencionados en las condiciones reales. 6 TOMA DE MUESTRAS La toma de muestra del gas natural se debe realizar en los puntos convenidos, utilizando métodos conformes con la buena práctica establecida, para aplicar los procedimientos de ensayo requeridos. En la norma ISO 10715 se indican directrices para la toma de muestras.

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Anexo A (Informativo)

Introducción a los anexos informativos

A.1 ESPECIFICACIONES DE CALIDAD A.1.1 Reglamentación alemana Código de práctica DVGW G 260/I: 1983;

G 260/II: 1990

(En el anexo B, se incluyen partes significativas relativas a los gases naturales) NOTA Deutsher Verein des Gas-ind Wasserfaches (DVGW) es una asociación científica cuya principal misión es la redacción de códigos de práctica para la industria del agua y del gas. Es un miembro de DIN. A.1.2 Reglamentación francesa relativa a la calidad del gas En Francia la calidad del gas está principalmente definida en dos reglamentos gubernamentales (Arretes Ministeriels) el primero de los cuales establece el poder calorífico superior y el segundo los contenidos de agua y azufre. El resto de especificaciones referentes a la calidad del gas se deberían definir, si es necesario, mediante documentos contractuales firmados entre las compañías involucradas en el transporte del gas, que actualmente son Gaz de France, Elf Aquitaine Production, y Societe Nationale des Gaz du Sud Ouest. Los dos reglamentos gubernamentales pueden resumirse como se indica a continuación: 1. Arrété du 16 septembre 1977 Límites de las variaciones del poder calorífico superior del gas natural. Condiciones de referenci4 denominadas condiciones normales (n) son: P: 1,013 bar T: 0º C El poder calorífico superior del gas natural debe estar entre 10,7 kWtr/m³ (n) y 12,8 kWt/m³ (n), en áreas alimentadas con gas de alto poder calorífico (H Gas), y entre 9,5 kwh/m³(n) y 10,5 kwtr/m³ (n), en áreas alimentadas con gas de bajo poder calorífico (B Gas). En la reglamentación actual los poderes caloríficos están expresados en termia (th)/m³ (n). 2. Arreté du 28 janvier 1981 Azufre y compuestos de azufre en los gases naturales: El gas no debe ser corrosivo para las canalizaciones, es decir, no le permite que el gas natural contenga ningún componente que pueda reaccionar químicamente con los materiales utilizados en la construcción de las canalizaciones o que modifique sus características físicas. Sulfuro de hidrogeno El contenido instantáneo de sulfuro de hidrógeno debe ser inferior a 15 miligramos por metro cúbico (n). El contenido de sulfuro de hidrógeno debe ser inferior a 12 miligramos por metro cúbico (n) para un tiempo superior a 8 horas consecutivas.

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El contenido medio de sulfuro de hidrógeno debe ser inferior a 7 miligramos por metro cúbico (n) para cualquier período de 8 días. Azufre El contenido instantáneo de azufre total debe ser inferior a 150 miligramos por metro cúbico (n). Agua El punto de rocío del agua debe ser inferior a - 5º C, a la presión máxima de operación de las canalizaciones de gas. A.1.3 Legislación reglamentaría del Reino Unido relativo a la calidad del gas En el Reino Unido existe una determinada legislación reglamentaria relativa a la calidad del gas. Esta legislación establece normas sobre la pureza y odorización que deben cumplir los suministradores de gas por canalización. Estas normas son las indicadas a continuación. Pureza Nadie debe suministrar a través de canalizaciones ningún gas con un contenido superior a cinco miligramos por metro cúbico de ácido sulfhídrico Odorización Nadie debe suministrar a través de canalizaciones ningún gas que no tenga un olor característico. A.2 Intercambiabilidad La intercambiabilidad de los gases naturales en un sistema de distribución local no depende únicamente de los parámetros importantes del gas, sino que también está estrechamente relacionada con las características de los aparatos utilizados en el sistema de distribución local y de la presión final del gas. La intercambiabilidad se puede definir como la propiedad de un gas natural distribuido para ser sustituido por otro, sin necesidad de realizar reglajes en los equipos de consumo. Los aparatos continuaran funcionando de forma segura y satisfactoria. Los criterios a considerar para la intercambiabilidad de un gas son los indicados a continuación: Consumo calorífico: Flujo de gas a través de un inyector a una presión constante,

en función del índice de Wobbe. Retroceso de llama: Tendencia de la llama a contraerse hacia el inyector de salida

y de la combustión a tener lugar en el interior del quemador. Desprendimiento de llama: Alejamiento de la base de las llamas hacia el exterior del

orificio de salida del quemador de forma que arde por encima de éste.

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Puntas amarillas: Combustión incompleta del gas en la que un exceso de hidrocarburos, podría, aunque no siempre, dar lugar a unos niveles inaceptables de monóxido de carbono. Podría producirse un depósito de hollín y un deterioro continuo de la combustión.

El gas sustituto puede considerarse como intercambiable cuando, sin necesidad de reglaje de los aparatos, se consigue un consumo calorífico equivalente al que se conseguía con el gas previamente distribuido, sin que se produzca retroceso o desprendimiento de llama, o puntas amarillas. Para el examen de la intercambiabilidad pueden seguirse dos caminos, denominados:

Índice de Wobbe o Composición del gas basada en los métodos de predicción A.2.1 Índice de Wobbe (véanse los anexos B y C) Los gases naturales están incluidos en la segunda familia de gas. En la segunda familia se pueden identificar diferentes grupos de gas. Cada grupo de gases está formado por un conjunto de gases que se caracterizan por: - un gas de referencia con el que los aparatos funcionan en las condiciones nominales,

cuando se suministra a la presión normal correspondiente; - gases límites representativos de las variaciones extremas de las características de los

gases utilizados; - presiones de ensayo representativas de las variaciones extremas de las condiciones

normales de alimentación de los aparatos. Los aparatos regulados para el gas de referencia, a la presión normal, y que se considera que funcionan correctamente con los gases límites a las presiones de ensayo, son adecuados para utilizar con los gases dé este grupo. En esta aproximación el índice de Wobbe es el parámetro principal del gas, cuyo rango identifica el grupo de gas. Este método es el que sigue el código de Práctica de la reglamentación alemana DVGW-G260/I: 1983, G260/ll;1990 (véase anexo B), y para los aparatos, la norma europea EN 437 (véase anexo C). En la tabla A.1 se incluyen las definiciones de obligado cumplimiento para el ensayo de aparatos y de calidad del gas.

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Tabla A.1 - Definiciones para los ensayos de aparatos y de calidad del gas

Ensayo de aparatos Calidad de gas Familia de gas: Una familia de gases es un conjunto de gases que tienen componentes principales comunes.

Segunda familia: GN y SGN

Grupo de gas: Un grupo de gas es un conjunto de gases de una familia, con un gas de referencia, que tienen características de combustión similares y determinado por los gases límite y las presiones de ensayo.

Rango de Índice de Wobbe en SDL

Gas de referencia: Un gas con el que los aparatos funcionan en las condiciones nominales cuando están alimentados a la presión normal correspondiente.

Gas en SDL

Gases limites: Gases representativos de las variaciones extremas de tas características de los gases utilizables.

Presión normal: Presión con la cual los aparatos funcionan en las condiciones nominales, cuando están alimentados con el gas de referencia correspondiente.

Presión en SDL

Presiones de ensayo: Presiones representativos de las variaciones extremas de las condiciones de alimentación de los aparatos.

Rango de la presión de gas en SDL

A.2.2 Método del Índice A.G.A. (véase anexo D) En este método de predicción para la intercambiabilidad, se utilizan las características del aparato medidas en el SDL para definir los parámetros significativos del gas, basados en su composición. El índice de Wobbe es básicamente una medida del consumo calorífico del aparato. Es indicativo de la intercambiabilidad, pero no concluyente. Cuando permanece dentro, tanto de los límites establecidos, como de los determinados por los procedimientos de certificación de los aparatos, el control del índice de Wobbe proporciona una medida apropiada. No obstante, donde no existe este sistema de certificación del aparato, o en los casos límite de composición del gas, existen métodos alternativos para determinar la intercambiabilidad del gas.

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A.2.3 Método de Equivalencia de Hidrocarburos British Gas (véase anexo E) El método de British Gas es un método de predicción, basado en la composición y el índice de Wobbe, para determinar la intercambiabilidad del gas en el Reino Unido. A.2.4 Método del Índice de Weaver (véase anexo F) El método del índice de Weaver considera la velocidad de la llama en las ecuaciones, especialmente para el retroceso y el desprendimiento de llama. A.2.5 Método francés para determinar la intercambiabilidad del gas (Método Delbourg) (véase anexo G) El método francés para determinar la intercambiabilidad del gas continúa siendo esencialmente el método Delbourg. El último se basa en la definición de los índices de intercambiabilidad indicando los límites de combustión del gas. En un aparato en las condiciones de referencia, la aparición de un mal funcionamiento (combustión incompleta, desprendimiento de llama" retroceso de llama" deposito de hollín, ignición en el inyector) corresponde a un valor índice concreto. Los rangos considerados apropiados para los diferentes índices fueron propuestos a los operadores en 1963 después del estudio de una muestra de aparatos representativos disponibles en ese momento. El diagrama de intercambiabilidad dibujado en aquel momento muestra, en un sistema de coordenadas (índice de Wobbe corregido, potencial de combustión), el rango dentro del que todos los aparatos funcionaran correctamente. Cualquier gas con una composición diferente está situado en base a los valores de referencia de 1963. En el Anexo G se muestra el método de cálculo y el diagrama de intercambiabilidad. Cuando la conversión del gas sea necesaria, las premisas idóneas pueden determinarse con ayuda de los índices de intercambiabilidad. Deschamps definió de forma general los índices para los gases de la segunda familia. Este nuevo método se utilizó durante la década de los años 70 durante el cambio del gas de Groningen al gas de Lacq. NOTA Existen aproximaciones a la intercambiabilidad basadas esencialmente en la experiencia y en los estudios con quemadores atmosféricos y aparatos de tiro natural. La tecnología de los aparatos y equipos de gas está cambiando rápidamente. Muchas unidades de óptimo rendimiento incorporan potentes quemadores con una tolerancia mucho menor de exceso de aire. Se está incrementando el número de motores de combustión interna utilizados para los sistemas de cogeneración. Los vehículos de gas natural, la pila de combustible, y otras aplicaciones finales están comenzando a utilizarse. Por tanto, los parámetros de intercambiabilidad y las técnicas deben ser revisados y adaptados continuamente en tanto que la utilización del gas natural se hace más compleja y sofisticada con el tiempo. Los procedimientos europeos de los gases de ensayos, como los indicados en la norma EN 437, incluyen ensayos continuos de intercambiabilidad para los equipos, por medio de los aparatos.

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A.3 Gas natural, sistema de distribución local

Después del PROCESADO, el gas es susceptible de ser utilizado en el SDL, después del TRATAMIENTO el gas no es susceptible de ser utilizado en el SDL. En el diagrama, MEZCLADO se refiere a la mezcla de dos gases ambos susceptibles de ser utilizados en el SDL. PREPARADO tiene la finalidad de producir un gas aceptable para la distribución a partir de dos gases, al menos uno de los cuales no es susceptible de ser utilizados para la distribución.

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A.4 Curvas de condensación A.4.1 Agua

A.4.2 Hidrocarburos

A.5 Odorización El gas natural se odoriza al entrar en el sistema de distribución local de forma que los usuarios detecten su presencia. Frecuentemente se indica un nivel de alerta consistente en una intensidad de olor equivalente a 2 grados olfativos medidos cuando la concentración de

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gas en el aire es inferior al 1%. (Wienke, K.; Ermittlung und überprufung der Geruchsintensitátskurven von Gasen und Odoriermitteln. Gas wärme international. Band 18 (1969), Nr. 6. S. 223 - 232, und Nr. 11, S. 418 - 421). En otras zonas se pueden requerir otros niveles. Para odorizar los gases naturales se utilizan generalmente las siguientes cuatro categorías de mezclas odorantes: 1 Mezclas de mercaptanos, consistentes predominantemente de mercaptano butílico

terciario (MBT) con bajas concentraciones de mercaptano iso propílico (MPI) y mercaptano propílico normal (MPN).

2 Mezclas de mercaptanos, con alquil sulfuros, en las que el dimetil sulfuro (DMS) y el metil

etil sulfuro (MES) son los alquil sulfuros utilizados con más frecuencia 3 Tetrahidrotiofeno (THT): Sulfuro cíclico utilizado en la industria del gas como componente

odorante único. 4 Mezclas de tetrahidrotiofeno (THT) con mercaptanos. El odorante utilizado para la odorización del gas natural debe cumplir los requisitos indicados en el proyecto de la norma ISO/DIS 13734. En Alemania la práctica de la odorización, las características técnicas, los requisitos relativos a la seguridad y dosificación de los odorantes, están incluidos en el Código de Práctica DVGW G 2S0 y G 281, mientras que los, productos considerados como odorantes o contenedores de odorantes están regulados en las normas DIN (norma DIN :30650, norma DIN 30651). A.6 Rango nominal de los componentes del gas natural A.6.1 Mercado europeo En lo referente al mercado europeo "el gas natural seco" se determina por los componentes (todas las concentraciones en base másica a base másica) indicados en la tabla A.2:

Tabla A.2 - Componentes del gas natural

metano 70,0 - 98,0 % (w/w)

etano 0,3 - 18,0% (w/w)

propano < 8,0% (w/w)

butano <2,0% (w/w)

pentano <0,5% (w/w)

nitrógeno < 30,0% (w/w)

dióxido de carbono < 15,0% (w/w)

El contenido de cualquier otro componente y constituyente es inferior al 0,1% (w/w). Reglamento de sustancias existentes No. 793/93/CEE de 23 de Marzo de 1993, Gas natural seco, EINECS no 270-085-9, CAS no 68410-63-9.

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A.6.2 Estados Unidos A.6.2.1 Panorama nacional En Estados Unidos la composición del gas natural cuando llega al consumidor final es una cuestión compleja sin una única respuesta "correcta". Existen diferencias tanto en los componentes químicos existentes en el gas natural cómo en los índices clave utilizados para la medida de la calidad del gas natural y el valor del poder calorífico, peso específico, e índice de Wobbe. Las prácticas existentes en la industria del gas, adquiridas a través de los años, nos facilitan una medida del control de autorregulación que se complementa con términos contractuales para la venta del gas, verificación reglamentaria, deseo de un producto de calidad, y la necesidad pragmática de contabilizar el volumen de gas y su valor económico. Estos y otros factores tienden a facilitar las claves para determinan las medidas del gas natural en un nivel común. La abrumadora mayoría de los gases naturales distribuidos en este país son indefinidos; tanto es así, que no se distinguen en estos gases características que pudieran posibilitar una unificación. No obstante, existen casos en los que los servicios de gas suministran un gas natural con una composición diferente de la habitual. Esto ocurre con mayor frecuencia en periodos cortos y en un número limitado de servicios (por ejemplo, picos de demanda en el invierno) o, en todo caso, es característico de los suministros diarios de un servicio de gas. En estos casos el factor clave depende de si tales composiciones representan una variación significativa con respecto a la habitual para una aplicación específica. Se ha realizado un esfuerzo común para incluir en esta base de datos de ciudades tanto los valores "normales" de la industria como los extremos. Para la recogida de datos referentes a la composición del gas fueron estudiadas veintiséis ciudades en diecinueve estados. Las ciudades representan las regiones y estados indicados en la tabla A.3.

Tabla A.3 - Regiones y estados

Región

Estados

Noreste Nueva York, Nueva Jersey, Pensilvania, Rhode Island, Massachusetts, Conneticut

Sudeste Maryland, Georgia, Virginia

Centro Norte lllinois, Ohio, Michigan, Wisconsin

Centro Sur

Texas, Oklatroma, Luisiana

Montaña Colorado

Pacífico California" Washington

La figura A.1 representa la distribución de estas zonas objetivo de Estados Unidos.

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4.6.2.2 Sumario nacional estadístico La metodología utilizada para recoger estos datos se describió en el apartado anterior, incluyendo el método de ponderación basado en los suministros volumétricos del gas, con fines estadísticos, en las veintiséis ciudades. En total, estos datos constituyen más de 6 800 análisis de gas. La columna de los valores medios de la tabla A.4 indica la composición típica y las propiedades físicas para el gas natural suministrado para la utilización final. Las columnas de valores máximos y mínimos representan los extremos absolutos identificados en los datos, mientras que las columnas correspondientes al diez y noventa por ciento representan los extremos relativos. La tabla A.4 indica también que los principales componentes del gas natural son metano, etano, propano, y gases inertes con niveles relativos de traza de butano o hidrocarburos más pesados. Este hecho está claramente ilustrado en la figura 4.2, representando el promedio de niveles porcentuales de componentes distintos del metano encontrados en el gas natural, para cada una de las veintiséis ciudades (en porcentaje molar o básicamente en porcentaje volumétrico equivalente). Los valores de la tabla A.4 representan también algunos valores extremos que fueron conservados para las Composiciones de aire propanado de compensación de los picos de demanda. La consideración de la compensación de los picos de demanda de gas en tres ciudades afecta evidentemente a los valores máximos y mínimos nacionales, como se había observado previamente. No obstante, cuando no se considera el aire propanado de compensación de los picos de demanda de gas, los valores medios y porcentuales, presentan una pequeña o ninguna diferencia.

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Tabla A.4 - Composición y propiedades físicas del gas natural

Media Mínimo con P/A

Mínimo con OP/A

Máximo con P/A

Máximo con OP/A

l0% 90%

Metano (mol %)

93,9

55,8

74,5

98,1

98,1

89,6

96,5

Etano (mol %) 3,2 ,5 ,5 13,3 13,3 1,5 4,8

Propano (mol%) ,7 ,0 ,0 23,7 2,6 ,2 1,2

C4 + (mol %) ,4 ,0 ,0 2,1 2,1 ,1 ,6

CO2 + N2 (mol %) 2,6 ,0 ,0 15,1 10,0 1,0 4,3

Poder calorífico (MJ/m³) 38,46 36,14 36,14 45,00 41,97 37,48 39,03

Poder calorífico (BTU/pie³) 1033 970 970 1208 1127 1006 1048

Peso específico ,598 ,563 ,563 ,883 ,698 ,576 ,623

Índice de Wobbe (MJ/m³) 49,79 44,76 44,76 52,85 52,95 49,59 50,55

Índice de Wobbe (BTU/pie3) 1336 1201 1201 1418 1418 1331 1357

Relación aire/combustible (en masa)

16,4 12,7 13,7 17,1 17,1 15,9 16,8

Relación aire combustible (en volumen)

9,7 9,1 9,1 11,4 10,6 9,4 9,9

Peso molecular 17,3 16,4 16,4 25,5 20,2 16,7 18,0

Relación de compresión crítica 13,8 9,7 12,5 14,2 14,2 13,4 14,0

Número de metano 90,0 34,1 73,1 96,2 96,2 84,9 93,5

Límite inferior de inflamabilidad (%)

5,00 4,30 4,56 5,25 5,25 4,84 5,07

Hidrógeno: Relación de carbono

3,92 3,24 3,68 3,97 3,97 3,82 3,95

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Figura A.1 - Distribución regional de las zonas de estudio de la composición del gas

Figura A.2 - Componentes del gas natural distintos del metano

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Anexo B (Informativo)

REGLAMENTACIÓN ALEMANA, CÓDIGO DE PRÁCTICA DVGW G 2601/I 1983, G 260/II: 1990. EXTRACTO DE LAS PARTES PERTINENTES PARA GASES NATURALES

B.1 Gases básicos, gases sustitutos, gases aditivos Los gases básicos son los gases que se distribuyen habitualmente en una zona. Para poder cumplir los requisitos de los picos de demanda de gas es necesario en algunos casos el tratamiento del gas. Esto puede ser realizado mediante: - Gases sustitutos, que son mezclas de gases que aunque tengan composición diferente del

gas básico, y a veces teniendo características diferentes, tienen un comportamiento equivalente en el quemador al del gas básico, con la misma presión y con la misma regulación del equipo. Pueden ser utilizados en lugar de los gases suministrados sin ninguna limitación.

- Gases aditivos, que son mezclas de gases cuya composición y características técnicas de

combustión difieren considerablemente de las del gas básico. Pueden ser añadidos al gas básico en cantidades limitadas, por lo que el requisito del comportamiento equivalente de la mezcla en el quemador determina el nivel de aditivo.

B.2 Estado normal Para la comparación de los valores que dependen del estado, se deben utilizar las condiciones normales. Esto se indica utilizando la letra n como subíndice. Presión normal pn: 1,01325 bar, temperatura normal Tn:273,15 K (= 0º C) B.3 Valores normales Volumen V; Unidad: m³ Presión p; Unidad: bar, mbar En este caso la presión de vapor de agua se expresa frecuentemente como: PD=ж x ps donde ψ humedad relativa; ps presión de saturación. Temperatura T, t; Unidad: K, ó ºC. La temperatura t se mide en ºC. Entre la temperatura absoluta T en Kelvin y la temperatura t medida en ºC existe la siguiente relación:

t= T - Tn siendo Tn =273,15 K.

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Tn temperatura normal;

T temperatura durante la operación;

Pamb presión del aire;

Pe presión efectiva del gas

Pn presión normal

ψ grado de saturación de la humedad;

Ps Presión de saturación de la humedad;

K Coeficiente de compresibilidad;

n cantidad de sustancia en kmol;

R constante general del gas.

B.4 Familias de gas, grupos En el suministro público del gas los gases combustibles, teniendo de forma general las mismas características de combustión, están divididos en familias. Cuando los requerimientos técnicos del equipo lo requieren, las familias de gas se subdividen en grupos. - La primera familia de gas incluye todos los gases ricos en hidrógeno. De acuerdo con el

índice de Wobbe, se divide en Grupo A "Gas ciudad" y Grupo B "Gas de red". - La segunda familia de gas incluye todos los gases ricos en metano. Estos incluyen gases

naturales sintéticos (GNS) preparados de forma natural tanto a partir de gases naturales como de gases sustitutos. De acuerdo con el índice de Wobbe, la segunda familia de gas se divide en Grupo L "Bajo" y Grupo H “Alto". (Véase tabla B.1 DVGW G260/l:1983, segunda familia de gas, página 35).

- La tercera familia de gas incluye todos los gases líquidos conformes con la norma DIN

51622. - La cuarta familia de gas incluye todas las mezclas de hidrocarburo/aire manufacturadas a

partir de gases naturales o líquidos y aire. B.5 Composición del gas Gases contienen componentes principales y sustancias secundarias.

- Los componentes principales de un gas se especifican como proporción volumétrica, másica o molecular, en porcentaje. Se determina también la distribución de los gases combustibles en las familias de gas.

- Las sustancias secundarias del gas se pueden presentar en estado gaseoso, líquido, o

sólido. La concentración se especifica en mg/m³, cm³/m³ (también vppm), mg/kg (también ppm) para la mayoría de las sustancias secundarias, o puede utilizarse una especificación que describa el comportamiento del gas durante el transporte.

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B.5.1 Índice de Wobbe Ws, Wi. Unidad: kWh/m³, MJ/m³ El índice de Wobbe es el valor característico para la potencia calorífica. Los gases combustibles con diferentes composiciones, con el mismo índice de Wobbe, y con la misma presión (presión dinámica), producen casi la misma potencia calorífica en el quemador. Es como una condición relativa al estado normal. El índice de Wobbe superior Ws,n es el cociente entre el poder calorífico superior Hs,n y la raíz cuadrada de la densidad relativa d. El índice de Wobbe inferior Wi,n es el cociente entre el poder calorífico inferior Hi,n y la raíz cuadrada de la densidad relativa d.

B.5.2 Índice de Wobbe extendido Ws,e,. Wi,e Además de los valores antes considerados en el índice de Wobbe, el índice de Wobbe extendido tiene en cuenta la presión dinámica pe (en mbar) en sus efectos en el caudal de gas y, por lo tanto, en la potencia calorífica.

B.5.3 Índice de Wobbe relativo En el índice de Wobbe relativo Ws,rei Wi,rel el índice de Wobbe del gas está relacionado con el del metano. Como número adimensional nos da una comparación directa de varios gases combustibles. El índice de Wobbe relativo del metano es, por lo tanto, por definición, igual a la unidad. B.6 Notas sobre los datos técnicos de combustión B.6.1 Índice de Wobbe, poder calorífico superior Para las diferentes familias o grupos de gas, se definen los rangos totales, los valores nominales y los rangos de variación, que están orientados en primer lugar al comportamiento del gas en la combustión en los aparatos de diseño normal o habitual, y son relativos al Índice de Wobbe o al poder calorífico del gas. - El rango total de una familia o grupo de gas se define mediante el valor límite superior e

inferior. En ningún caso se permite superar el límite superior y, sólo en condiciones determinadas, descender por debajo del límite inferior (véase abajo).

- El valor nominal es una característica del índice de Wobbe o del poder calorífico superior

de acuerdo en cada caso con la familia o grupo de gas. En la segunda familia de gas debería estar basado en la regulación del aparato de gas.

- El rango de variación representa el rango dentro del que el índice de Wobbe o el poder

calorífico superior puede fluctuar normalmente. Está relacionado con el valor nominal o con un valor especificado que en un caso concreto puede desviarse de éste.

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Si los aparatos de gas que utilizan gases de la segunda familia, están regulados de acuerdo con el valor nominal de un grupo, el límite superior del rango total de este grupo y el límite superior del rango de variación son por tanto idénticos. Si se elige una regulación inferior para el aparato de gas, en un caso concreto con razones justificadas, la parte del rango total por encima del límite superior del rango de variación no debe utilizarse para la zona significativa de suministro. El índice de Wobbe o el poder calorífico superior en una zona de suministro puede disminuir por debajo del límite inferior del rango total, siempre que se cumplan las condiciones técnicas previas para que el aparato pueda funcionar sin problemas; en condiciones apropiadas también se permite descender por debajo de este límite en una cantidad limitada. B.7 Notas sobre los componentes y las sustancias secundarias del gas Los principales componentes de los gases combustibles, que se distribuyen en el sistema público de suministro, son, por ejemplo, hidrógeno, metano, o gases líquidos. Adicionalmente, pueden contener una serie de sustancias secundarias que aparecen indistintamente en estado sólido, líquido o gaseoso. Existen las contenidas de forma natural en el gas, las originadas a partir del proceso de producción que se ha utilizado, las añadidas al gas con el fin de conseguir un efecto premeditado o las que surgen durante el transporte del gas. B.7.1 Hidrocarburos La cantidad de insaturados y saturados pesados además de los hidrocarburos aromáticos en los gases, está limitada en función de la distribución del gas y el comportamiento de los gases en la combustión. La concentración admisible para una combustión correcta depende tanto del tipo de hidrocarburos como del contenido de oxígeno e hidrógeno en el gas. El dióxido de carbono también favorece la combustión de insaturados y de hidrocarburos aromáticos en comparación con el nitrógeno, especialmente en los quemadores por difusión. Los gases de la primera familia con concentraciones superiores a l0 g/m3 de hidrocarburos de benceno queman correctamente, si el contenido de hidrógeno en volumen es superior o igual al 50oA. Cuando el contenido de hidrógeno es inferior se debe, o reducir la concentración de hidrocarburos de benceno o incrementar el contenido de oxígeno. Se denomina hidrocarburos de benceno a la suma de hidrocarburos líquidos a temperatura ambiente, determinados mediante una cromatografía gaseosa como hidrocarburos C6+. El naftaleno es la suma de hidrocarburos aromáticos que analíticamente aparecen como picrato. Los gases de la segunda familia pueden contener hidrocarburos condensables, incluyendo hidrocarburos aromáticos, en las condiciones de operación, dependiendo del origen y del método de preparación. Pueden condensarse (condensación regresiva) en determinadas condiciones de operación cuando el gas se expande a la presión del proceso de preparación. Las mezclas de gas/aire que contienen gas líquido tienen que tener una composición invariable, para asegurar que no se produce condensación en las condiciones de temperatura y de presión existentes en los sistemas de distribución. La condensación de los hidrocarburos está determinada por el tipo y la cantidad de componentes condensados contenidos en el gas, y por la presión y la temperatura. La limitación se define habitualmente mediante la determinación del punto de condensación, es

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decir, de la temperatura por encima de la cual no debería producirse condensación de hidrocarburos, a la presión especificada, o en el rango de presión especificado. B.7.2 Agua Los gases sometidos a presiones medias y altas deberían estar lo mas secos posible, es decir, deberían tener una humedad relativa inferior al 60%, para evitar la corrosión y la formación de hidrato de gas. En el caso de los hidrocarburos, como regla, se dan especificaciones definiendo el punto de rocío, es decir, la temperatura por encima de la cual no debería producirse condensación de agua, a la presión especificada. B.7.3 Oxígeno El oxígeno en los gases que contienen vapor de agua es corrosivo. El contenido de oxígeno admisible depende, por lo tanto de la humedad relativa del gas. EI límite superior indicado en la tabla B.1, DVGW G260/I:1983 gases de la segunda familia, puede sobrepasarse si las mezclas de hidrocarburos/aire se utilizan como gases sustitutos o aditivos. B.7.4 Monóxido de carbono El contenido de CO depende de la materia prima a partir de la que se ha producido el gas y de las condiciones de operación durante la producción. El contenido de CO está limitado en los gases de la primera familia. En instalaciones existentes se pueden exceder los valores orientativos. Los gases procedentes de plantas de reformado o de plantas de gasificación del carbón deberían tener un contenido de CO inferior al 3% en volumen. B.7.5 Dióxido de carbono El dióxido de carbono puede, bien estar presente debido al proceso de producción del gas, bien aparecer de forma natural en los gases. En los gases húmedos el dióxido de carbono puede originar corrosión. Es preferible, como medida preventiva, secar el gas para eliminar el H2O. B.7.6 Vapores e impurezas La existencia de vapores (de alquitrán, aceites, glicol, u otros líquidos viscosos) en el gas depende del método de preparación utilizado. Las instalaciones de compresión pueden también, en determinadas circunstancias, originar neblina de aceite en el gas. Si se introducen líquidos pulverizados en los gases para evitar fugas en las juntas de vainas y collarines, y para fijar las impurezas en el sistema de tuberías, este aditivo debe estar adecuadamente limitado para asegurar que no se perjudican las características de combustión de los gases ni el funcionamiento de los aparatos de gas. Las impurezas pueden aparecer durante el proceso de producción del gas. Es más, no se puede evitar totalmente la formación de impurezas en las canalizaciones debida a la reacción química y la corrosión.

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Se deben tomar medidas adecuadas para la subsiguiente separación o fijación. La formación de impurezas en los sistemas de distribución puede reducirse únicamente asegurando que no se sobrepasan los valores orientativos de las sustancias secundarias aceleradoras de la corrosión. Técnicamente libre significa que la condensación, los vapores y las impurezas están suficientemente separados para asegurar el funcionamiento de los aparatos y de los equipos técnicos de gas, de construcción normalizada. En este momento no es posible el control preciso del contenido de vapores e impurezas, y por lo tanto la especificación de límites. B.7.7 Óxidos de nitrógeno, amoniaco, y ácido prúsico Los gases de la primera familia pueden contener óxidos de nitrógeno, amoniaco, y ácido prúsico, la cantidad de los cuales, con una depuración normal del gas, se determina en relación con la composición de la material prima a partir de la que se ha producido el gas y con las condiciones de operación durante la producción. Cuando se utiliza gas de desecho como gas aditivo para el acondicionamiento, se debe poner atención al contenido de óxidos de nitrógeno. B.7.8 Sulfuro de hidrógeno Las sustancias secundarias sulfurosas del gas incluyen sulfuro de hidrógeno, óxidos de carbono, sulfuros, bisulfuros de carbono, disulfuros, mercaptanos y tiofenos. El contenido de sulfuro de hidrógeno en los gases producidos depende de la materia prima utilizada y de la depuración del gas; para los gases naturales depende de los depósitos de gas y del método de preparación. El contenido de azufre de los gases afecta negativamente a la duración de las canalizaciones y aparatos de gas, por lo que está limitado para todos los gases combustibles. B.8 Datos y valores orientativos para la calidad del gas Los gases deben cumplir los valores indicados en la tabla B.1, en cuanto a sus datos técnicos de combustión, sus componentes principales, y el contenido de sustancias secundarias. Todos los gases que se distribuyen a los consumidores domésticos, como parte del sistema público de suministro, deben tener un olor característico como alarma.

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Tabla B.1 - DVGW G260tlzl983 gases de la segunda familia. Datos técnicos de combustión

Designación Abrev. Unidad Grupo L Grupo H

Índice de Wobbe

Rango total

Valor nominal

Rango de variación en una zona local de suministro

Wi,n

Ws,n

kWh/m³

MJ/m³

kWh/m³

MJ/m³

kWh/m³

10,5 a 13,0

37,8 a 46,8

12,4

44,6

+0,6

-1,2

12,8 a15,7

46,1a 56,5

15,0

54,0

+0,7

-1,4

Poder calorífico superior

Hs,n

kWh/m³

MJ/m³

8,4 a 13,1

30,2 a 47,2

Densidad relativa d 0,55 a 0,70

Presión de alimentación

ango total

Valor nominal

Pe

mbar

mbar

18 a24

20

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Tabla B.2 - Sustancias secundarias del gas. Valores máximos orientativos

Hidrocarburos condensables Temperatura del suelo )

Punto de condensación ºC ) A la presión real de

Agua ) la tubería

Punto de rocío ºC Temperatura del suelo )

Vapores, impurezas, líquidos Técnicamente exento

Contenido de oxígeno en volumen

en redes de suministro secas

en redes de suministro húmedas

%

%

3

0,5

Azufre total mg/m³ 120

Periodo corto mg/m³ 150

Tioles mg/m³ 6*)

Periodo corto mg/m³ 16

Sulfuro de hidrógeno

mg/m³

5

*) Puede que el valor orientativo del contenido de tioles de 6 mg/m³ no se pueda mantener actualmente para todos los gases naturales.

Anexo C (Informativo)

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NORMA EUROPEA EN 437 "GASES DE ENSAYO, PRESIONES DE ENSAYO,

CATEGORÍAS DE LOS APARATOS" Aparatos que utilizan gases combustibles.

Tabla C.1 - Presiones de ensayo para los grupos de gases de la segunda familia, de acuerdo con la norma EN 437

Grupo de gas

Presiones de ensayo (mbar)

Pnom Pmin. Pmax.

H 20 17 25

E 20 17 25

Es 20 17 25

Ei 25 20 30

L 25 20 30

LL 20 18 25

Figura C.1 - Grupos de gas y gases de ensayo de la segunda familia (GN), de acuerdo

con la norma EN 437

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Tabla C.2 - Gases de ensayo para los grupos de gases de la segunda familia, de acuerdo con la norma EN 437

Designación

Gas

Composición por vol, % Wss

MJ/m³

Hss

MJ/m³

ds Tipo de gas

CH4 H2 C3H8

N2

G20 100 - - - 50,72 37,78 0,555 Gas de referencia Grupo H- E,-Es

G21 87 - 13 - 54,76 45,28 0,684 Límite de combustión incompleta Grupo H-E-Es

G 222 77 23 - - 47,87 31,86 0,443 Límite de retroceso de llama Grupo H-E-LL-Es

G23 92,5 - - 7,5 45,66 34,95 0,586 Límite desprendimiento de llama Grupo H

G231 85 - - 15 40,90 32,11 0,617 Límite desprendimiento de llama Grupo E-Ei

G24 68 20 12 - 52,09 39,55 0,577 Límite sobrecalentamiento Grupo H-E

G25 86 - - 14 41,52 32,49 0,612 Gas de referencia Grupo L-LL-Ei

G26* 80 - 7 13 44,83 36,91 0,678 Límite de combustión incompleta Grupo L, LL, Ei

G27 82 - - 18 39,06 30,98 0,629 Límite desprendimiento de llama Grupo L

G271 74 - - 26 34,36 27,96 0,662 Límite desprendimiento de llama Grupo LL

*) Desprendimiento de llama, grupo Es.

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Anexo D (Informativo)

MÉTODO ÍNDICE DE INTERCAMBIABILIDAD A.G.A. El Programa de Intercambiabilidad A.G.A., catálogo no XH 8810, utiliza el método índice, basado en A.G.A. Boletín de Investigación 36, "Intercambiabilidad del gas natural con otros combustibles gaseosos" (1952, 2ª edición), el método del Índice Weaver y las técnicas Knoy Constant para determinar la compatibilidad de los gases. Todos los métodos implican un gas de ajuste y un gas sustituto. Los métodos del Índice Weaver e índice A.G.A. requieren un análisis completo de los componentes del gas, pero el método de Knoy Constant utiliza solamente el valor del poder calorífico superior, seco, y densidad relativa. Esta explicación es de aplicación únicamente el método de Índice A.G.A. La intercambiabilidad en el programa A.G.A. se determina mediante el cálculo de los índices para el desprendimiento de llama, el retroceso de llama y la aparición de puntas amarillas (combustión completa) y estableciendo los límites preferentes y discutibles para cada uno de ellos. Las ecuaciones utilizadas para los índices individuales se obtuvieron experimentalmente mediante el trabajo del Boletín 36. Un gas completamente intercambiable, es decir, si el gas de ajuste y el gas sustituto fueran de la misma composición, produciría valores de I1, Il e I, igual a 1,0. Los límites preferentes están fijados en este valor. Los límites discutibles son valores que proporcionan un funcionamiento apenas satisfactorio. Tales valores se determinan ensayando una variedad de aparatos, regulándolos de acuerdo con el gas de ajuste y variando las mezclas de gas hasta que aparezcan los tres criterios de intercambiabilidad, concretamente, el desprendimiento de llama, el retroceso de llama y la aparición de puntas amarillas. D.1 Ejemplo de cálculo D.1.1 Gas natural de la segunda familia Las composiciones de los grises de ajuste (referencia) y de los gases límites del grupo H, como se definen en la norma EN 437, están expuestas en el Programa A.G.A. La composición de estos gases se indican con el título de "gases de ensayo". Se han añadido extractos de las hojas de trabajo del programa original y se han destacado los valores límites de los índices. Véase las hojas de trabajo 1, 2 y 3. A partir de cada cálculo de un gas de ajuste determinado - gas límite establecido, se obtienen dos tablas. La tabla I presenta los valores de los índices calculados tanto para el método A.G.A. como para el método Weaver. Cualquier incumplimiento del rango de índices establecido será anotado al lado del índice en cuestión. Se observa que el índice de puntas amarillas se cita como A.G.A. 36, pronosticador de problemas. Este dato no es apropiado para el cálculo de los gases del grupo H, ya que sus criterios estaban basados en diferente gas de ajuste - gas límite de régimen. Una de las características del programa es su capacidad para insertar nuevos valores límite de los índices, lo que sería este caso, ya que el G 21 es el gas límite para la aparición de puntas amarillas. Por lo tanto el dato no debería mostrar más allá de un Iy, de 0,762 (hoja de trabajo 1). La tabla 2 indica valores para varias propiedades de los gases de ajuste y de los gases sustitutos. Estos incluyen el valor del poder calorífico superior, seco, densidad relativa, índice de Wobbe y otros numerosos factores utilizados en los cálculos de intercambiabilidad. Las ecuaciones utilizadas para los cálculos A.G.A. no están aquí incluidos pero pueden conseguirse a través de A.G.A. Para facilidad de comprensión, este concepto está dentro de los límites del formato del Marco Límite de Intercambiabilidad para los gases del grupo H (gráfico 1). Uno construye el

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marco límite tratando los índices A.G.A. como coordenadas utilizando el recíproco de Iy como abcisa. Los valores preferentes forman el marco interior. Los valores discutibles forman los límites. Las composiciones de gas que están dentro de los límites son sustituibles, las que están fuera no lo son. Cada gas tiene dos puntos dibujados, concretamente I1 contra 1/ Iy, e If contra 1/ Iy. Como conclusión al Marco Límite de Intercambiabilidad, es necesario también determinar que el índice de Wobbe del gas sustituto esté dentro de límites. El índice de Wobbe se relaciona directamente con el consumo en BTU/h (MJ/h) de los aparatos de gas. La relación entre los índices de Wobbe de los gases de ajuste y los gases sustitutos, origina un porcentaje de cambio (positivo o negativo) en el consumo. Habitualmente se supone que el índice de Wobbe es una medida de intercambiabilidad, pero en realidad es más indicativa que decisiva. No obstante, es una medida verdadera de la capacidad del aparato para realizar su función, y por lo tanto debe estar limitado. La regla empírica en EE UU es una variación máxima, tanto positiva como negativa, del l0%. Los límites europeos son más estrictos ya que se derivan de las composiciones del gas límite. En el gráfico 2 se representa el Marco Límite del índice de Wobbe para el gas H.

Tabla D.1 - Gases de ensayo utilizados en el ejemplo para explicación del método

A.G.A.

Grupo H. Gas de Referencia y gases límites

Referencia G20 Metano 100%

Puntas amarillas G21 Metano 87%, Propano 13%

Retroceso de llama G 222 Metano 77% Hidrógeno 23%

Desprendimiento de llama G23 Metano 92,5% Nitrógeno 7,5%

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A.G.A. Hoja de trabajo 1

Aparición de puntas amarillas - G 20 (gas de referencia), G 21 (gas sustituto)

Índices de intercambiabilidad

A.G.A. BOLETIN 36

Índice de desprendimiento de llama Il

0,941

Índice de retroceso de llama If

1,034

Índice de aparición de puntas amarillas Iy

0,762

A.G.A 36

PREDICE PROBLEMAS DE APARICIÓN DE PUNTAS AMARILLAS

1/ Iy 1,312

WEAVER

Relación de consumo calorífico

1,078 JH Valor limite

Relación de aire primario 1,078 JA

Desprendimiento de llama 1,118 JL WEAVER JH FUERA DEL RANGO

Retroceso de llama 0,073 JF

Aparición de puntas amarillas 0,314 JY

Combustión incompleta 0,116 JI

WEAVER JY INDICA PUNTASAMARILLAS.

WEAVER JI INDICA COMBUSTIÓN INCOMPLETA.

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Valores del gas

Gas de ajuste

Gas sustituto

Compresibilidad 0,99801 0,99678

Poder calorífico 1014,0 1212,2

Peso molecular índice 19,690

Densidad relativa 0,5547 0,6817

índice de Wobbe 1361,4 1468,2 Valores límites

Factor Knoy 1126,5 1256,2

Aire primario (pies cúbicos) 9,52 11,38

Relación H/C 4,00 3,59

N (C por ciento) 26

Velocidad de llama, S 14,06 14,59

Constante de desprendimiento de llama

0,670 0,834

Constante de puntas amarillas 218 317

Límite de desprendimiento de llama K 1,208 1,223

Aire primario f (nº 36) 0,7345 0,6811

Aire por 100 BTU 0,9392 0,9389

Límite de puntas amarillas, Y 22,89 27,86

APNB/ISO 13686

37


Retroceso de llama - G 20 (gas de referencia), G 222 (gas sustituto)

Índices de intercambiabilidad

A.G.A. BOLETIN 36

Índice de desprendimiento de llama Il

0,868 Valor Limite

Índice de retroceso de llama If

1,198

WEAVER JH FUERA DEL RANGO


1,160

1/Iy 0,862

WEAVER

Relación de consumo calorífico

0,944 JH


Desprendimiento de llama

1,423 JL

Retroceso de llama 0,640 JF WEAVER JF INDICA RETROCESODE LLAMA

Aparición de puntas amarillas

-0,074 JY

Combustión incompleta -0,128 JI

APNB/ISO 13686

38

Valores del gas

Gas de ajuste

Gas sustituto



Peso molecular 16,043 12,817


Índice de Wobbe 1361,4 1284,7 Valor límite



Relación FVC 4,00 4,60

N (C por ciento)

Velocidad de llama, S 14,06 21,61

Constante de desprendimiento de llama 0,670 0,654



Aire primario f (n" 36) 0,7345 0,7794

Aire por 100 BTU 0,9392 0,9219


APNB/ISO 13686

39


Desprendimiento de llama - G 20 (gas de referencia), G 23 (gas sustituto)

Índices de intercambiabilidad.

A.G.A. BOLETIN 36

Índice de desprendimiento de llama Iy

1,126 A.G.A. 36 PREDICE PROBLEMAS DEDESPRENDIMIENTO

índice de retroceso de llama Iy 1,021 DE LLAMA. VALOR LIMITE


1,177

1/ Iy 0,850

WEAVER

Relación de consumo calorífico 0,900 JH WEAVER JH FUERA DEL RANGO


Desprendimiento de llama 0,860 JL

Retroceso de llama 0,095 JF

Aparición de puntas amarillas -0,100 JY

Combustión incompleta -0,100 JI

APNB/ISO 13686

40

Valores del gas

Gas de ajuste Gas sustituto



Peso molecular 16,043 16,941


Índice de Wobbe 1361,4 1225,4 Valor límite



Relación H/C 4,00 4,00

N (C por ciento)

Velocidad de llama" S 14,06 13,44

Constante de desprendimiento de llama 0,670 0,671



Aire primario f (n" 36) 0,7345 0,8161

Aire por 100 BTU 0,9392 0,9394


APNB/ISO 13686

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A.G.A Método Índice de intercambiabilidad A.G.A. Marco Límite.

Aplicado a los gases europeos de ensayo del grupo H (anexo B).

A.G.A Método Índice - Índice de Wobbe Marco Límite.

Aplicado a los gases europeos de ensayo del grupo H (anexo B).

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Anexo E (Informativo)

MÉTODO BRITISH GAS DE EQUIVALENCIA DE HIDROCARBUROS

E.1 Predicción basada en la composición

En el Reino Unido después de un amplio estudio se clarifico que la aparición de fenómenos de combustión incompleta y de depósito de hollín con gas natural, no puede predecirse satisfactoriamente utilizando únicamente las siguientes dos variables, el índice de Wobbe y el factor Weaver de velocidad de llama. Este problema se puede incrementarse considerablemente si se relaciona el mal funcionamiento de los aparatos, tal como el depósito de hollín, con la composición del gas. Dutton*) ha desarrollado un sistema de predicción basado en la composición, en el British Gas Watson House Research Station, que actualmente se utiliza ampliamente en el Reino Unido para la predicción de la intercambiabilidad del gas. Para ilustrar las características básicas del sistema de predicción basado en la composición, se examina una composición típica de gas, tal como se indica en la tabla E.1

Tabla E.1

Composición y propiedades físicas

Componente Metano Etano Propano Butano Pentano Nitrógeno

Dióxido de carbono

Composición (mol %)

93,76 3,14 0,62 0,20 0,07 2,03 0,18

Poder calorífico superior: 38,58 MJ/m3 Densidad relativa: 0,593

El sistema de predicción asume que el gas puede considerarse como una mezcla de cuatro componentes, consistente en: - metano; - otros hidrocarburos (es decir, los hidrocarburos más pesados etano, propano, etc.); - hidrógeno; - inertes (nitrógeno y dióxido de carbono).

Para expresar las cantidades de los otros hidrocarburos en el mismo componente, es necesario utilizar el concepto de gas equivalente. Las proporciones de componentes individuales del gas equivalente se eligen de forma que se obtengan las mismas propiedades fundamentales del propio gas. Los otros hidrocarburos se expresan como una cantidad equivalente de propano y de metano. Los inertes se expresan como una cantidad equivalente de un inerte normalizado, es decir, nitrógeno.

E.1.1 Gas equivalente para los otros hidrocarburos

El gas equivalente para los otros hidrocarburos es el volumen de propano y metano que tiene el mismo volumen ideal y el mismo número medio de átomos de carbono por molécula que el gas considerado.

Por ejemplo, el equivalente del etano es:

APNB/ISO 13686

43

C2H6: C3H8 + CH4

Los factores de equivalencia para el etano, en términos de propano y de metano son, por tanto, 0,5 y 0,5 respectivamente.

En la tabla E.2 se expresan los factores de equivalencia de otros hidrocarburos. Obsérvese que se acepta la utilización de signos negativos si es apropiado.

Tabla E.2 - Factores de equivalencia para los hidrocarburos

Hidrocarburo

Equivalencia

Metano Propano

Metano 1,0

Etano 0,5 0,5

Propano 1,0

Butano - 0,5 1,5

Pentano -1,0 2,0

Hexano -1,5 2,5

E.1.2 Los gases inertes

Los gases inertes se expresan como una cantidad equivalente de nitrógeno basada en su efecto relativo en las propiedades de combustión. Entonces se requiere un pequeño ajuste adicional del componente N2 para que el índice de Wobbe de la mezcla equivalente se equipare al de la composición completa.

E.2 Predicción de intercambiabilidad

Para predecir la intercambiabilidad del gas en la tabla E.1, se requiere:

- calcular su índice de Wobbe;

- expresar la composición del gas A en términos de una mezcla de cuatro componentes;

- evaluar su intercambiabilidad dibujándolo en un diagrama de predicción.

El índice de Wobbe del gas se expresa por el cociente entre el poder calorífico superior y la raíz cuadrada de la densidad relativa:

W=50,10 MJ/m³

La tabla E.3 muestra el método utilizado para la determinación de la mezcla equivalente de cuatro componentes.

Tabla E.3 - Mezcla equivalente de cuatro componentes para el gas

APNB/ISO 13686

44

Composición A (Southern North Sea)

Metano equivalente Propano equivalente

Factor de equivalencia

% Metano equivalente

Factor de equivalencia

% Propano equivalente

Metano 1,0 93,76

93,76 - 93,76

Etano 0,5 3,14 1,57 0,5 3,14 1,57

Propano 0,62 1,0 0,62 0,62

Butano -0,5 0,20 -0,10 1,5 0,20 0,30

Pentanos más -1,0 0,07 -0,07 2,0 0,07 0,14

Total 95,16 Total 2,63

Aplicando la corrección referida anteriormente para el contenido de nitrógeno y de dióxido de carbono, y normalizando la composición al l00%, el ejemplo da un total de propano más nitrógeno equivalente de 4,90%.

E.3 Diagrama tridimensional de predicción

Ahora que el gas se expresa como una mezcla equivalente de cuatro componentes (metano, propano, nitrógeno, e hidrógeno) la intercambiabilidad se puede evaluar representándola como un punto dentro de un diagrama tridimensional de predicción (figura E.1). El diagrama de predicción representa el índice de Wobbe opuesto a la suma de propano equivalente más nitrógeno frente al contenido de hidrógeno. El dibujo de las medidas obtenidas experimentalmente del desprendimiento de llama depósito de hollín, etc. da como resultado un volumen tridimensional de intercambiabilidad. La superficie exterior del volumen representa los límites de emergencia para la utilización de los gases; los representados fuera del volumen son siempre inadecuados.

APNB/ISO 13686

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Figura E-1 Volumen de intercambiabilidad con representación de los límites interiores y exteriores

Figura E.2 - Diagrama bidimensional de intercambiabilidad

APNB/ISO 13686

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Anexo F (Informativo) Método del índice Weaver

Hacia l95l E. R. Weaver desarrolló otro índice para predecir la intercambiabilidad del gas. Un nuevo aspecto de este trabajo fue la introducción de la velocidad de llama en las ecuaciones, especialmente para el desprendimiento y el retroceso de llama. Asignando factores de velocidad de llama a los diferentes componentes de los gases de ajuste y de los gases sustitutos, el sumatorio de los porcentajes en volumen de cada componente determina los factores de velocidad de llama de cada gas. El resultado es una serie para los siguientes seis índices:

- Relación del consumo calorífico. JH: La relación de los Índices de Wobbe para los gases sustitutos y de ajuste determina cómo afecta la variación de la composición del gas en el consumo calorífico del aparato.

- Relación de aire primario. JA: Determina la variación del aire primario entre los gases sustitutos de los gases de ajuste, requerida para la combustión completa.

- Índice de desprendimiento de llama Jk: Evalúa la tendencia al desprendimiento de llama de los orificios del quemador. Vinculado con la relación del aire primario y con las velocidades de llama de los grises sustitutos de los gases de ajuste.

- Índice de retroceso de llama. JF: Evalúa la tendencia a la aparición del retroceso de llama. Vinculado también con JA y con las velocidades de llama de los gases sustitutos de los gases de ajuste.

- Índice de puntas amarillas. Jy: Evalúa la tendencia a la aparición de llamas amarillas y de carbono libre. Relacionado con JA y con el contenido de carbono en el combustible.

- Índice de combustión incompleta Jr: Evalúa la tendencia a generar monóxido de carbono. Relacionado con JA y con la relación entre el hidrógeno y los átomos de carbono en el sustituto de los gases de ajuste.

Las ecuaciones utilizadas para los cálculos del índice Weaver no están aquí incluidas pero, si se desea, están disponibles a través de A.G.A.

Weaver, en su trabajo original, estableció los límites para los diferentes índices. Estos se utilizan para identificar problemas en las hojas de trabajo A.G.A. (véanse las hojas de trabajo A.G.A. 1,2, y 3) como parte del Programa de Intercambiabilidad A.G.A. (véase anexo D). Se observa que muchos de los gases límites del grupo H manifiestan indicios de problemas con estos criterios. Obviamente, ya que los aparatos superan los procedimientos de certificación requeridos en la norma EN 437, los límites de Weaver son demasiado restrictivos para este protocolo.

En los EE UU al menos una compañía ha realizado un trabajo de envergadura con el método del índice de Weaver, aplicado con éxito a un sistema que utiliza mezclas GN/refinería mezclas GN/metano de vertedero refinería, compensación de los picos de demanda de aire propanado con GN, y almacenamiento de GNL regasificado como compensación de los picos de demanda. Su experiencia dio como resultado un conjunto de valores límites revisados. Los cálculos en las correspondientes hojas de trabajo establecen un conjunto de límites de índices de Weaver aplicable al grupo H. Los diferentes conjuntos de criterios figuran en la tabla F.1.

APNB/ISO 13686

47

Tabla F.1 - Límites del índice Weaver

INDICE WEAVER APLICACION GRUPO H

Jh 0, 95 - 1,05 0,95 - 1,03 0,90 - 1,08

Ja - - 0,89- 1,08

Jl > 0,64 > 0,64 > 0,86

Jf < 0,08 <0,26 < 1,06

Jy < 0,14 < 0,05 < 0,12

Jz <0 < 0,05 < 0.12

A partir de estos resultados se establecen dos conclusiones: 1 El mejor aseguramiento de la intercambiabilidad es aplicar una rutina de gas de

ensayo normalizado para la certificación de todos los aparatos, y mantener la calidad del gas dentro de los parámetros de los gases de ensayo.

2 Si no, Ia intercambiabilidad requiere ensayos exhaustivos y conocimiento de los aparatos en un sistema de distribución local. La aparición de composiciones de gas nuevas o modificadas, siempre será un problema para la compañía para comprobar su aceptabilidad.

Anexo G (Informativo)

APNB/ISO 13686

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MÉTODO FRANCÉS PARA DETERMINAR LA INTERCAMBIABILIDAD DEL GAS

(MÉTODO DELBOURG) Guía para determinar la intercambiabilidad de la segunda familia de gases Cálculo de índices y diagrama para aparatos suministrados con gas de Lacq a 20 mbar. G.1 Cálculo de los índices de intercambiabilidad en base a la composición química del gas G.1.1 Índices primarios Para tratar de los tradicionales fenómenos de combustión incompleta (producción de CO), desprendimiento y retroceso de llama, se utilizan simultáneamente los siguientes índices: - Índice de Wobbe corregido - Potencial de combustión G.1.1.1 Índice de Wobbe corregido

K1: obtenido de la curva de la figura G.1, como función de la proporción de hidrocarburos (excepto metano) en el poder calorífico superior; K2: obtenido de la curva de la figura G.2, como función del parámetro:

gcv: poder calorífico superior en kilocalorías por metro cúbico (kcal/m³), el m³ se mide en condiciones secas a 0º C y con 760 mm de columna de mercurio; d: densidad relativa (aire=1). G.1.1.2 Potencial de combustión

u: coeficiente de corrección función del contenido en oxígeno y del gcv (obtenido de la figura G.3); H2, CO, CH4, CnHm contenido de cada componente combustible (en %) (CnHm: todos los hidrocarburos excepto CH4); v: coeficiente de corrección que depende del valor del índice de Wobbe corregido expresado en kilocalorías por metro cúbico (kcal/m³ (n)), (obtenido de la figura G.4); a: coeficiente específico de cada hidrocarburo que figura en la tabla G.1. G.1.2 Índices secundarios

APNB/ISO 13686

49

G.1.2.1 Índice de puntas amarillas. Este índice permite determinar la aparición de puntas amarillas en las llamas aireadas, y por lo tanto evitar el depósito de hollín.

A: contenido de gas, en % (CH4 y CnHm); O2: contenido de oxígeno en el gas, en % j: coeficiente específico de cada hidrocarburo que figura en la tabla G.1; d: densidad relativa G.1.2.2 Índice de ignición indirecta en el inyector Este índice permite predecir una forma especial de ignición en el inyector que tiene lugar en determinados tipos de aparatos de producción de agua caliente, que se origina por el aire primario arrastrado en los orificios del quemador cuando se acciona la válvula del agua caliente. Este índice tiene un valor equivalente al contenido de hidrógeno del gas expresado en %. G.2 Límites de intercambiabilidad de la segunda familia de gases para aparatos de uso doméstico a 20 mbar G.2.1 Combustión completa y estabilidad de llama La zona común para todos los aparatos se representa como una línea continua en la figura G.5. No obstante, se recomienda considerar las variaciones de la presión de suministro y las fluctuaciones en la regulación del aparato para limitar el rango de intercambiabilidad a la parte tramada que aparece en la figura G.5. Si el punto K está situado dentro de esta zona la combustión será completa y la llama estable. G.2.2 Variaciones del consumo calorífico El consumo calorífico es proporcional al índice de wobbe semi-corregido K, W. Este último es igual a la ordenada w del punto asegurado en el diagrama, si el gas no contiene nada de oxigeno y contiene únicamente un poco CO o CO2. En este caso, para limitar las variaciones en el consumo calorífico al 10% del valor nominal obtenido con el gas de referencia, el rango de intercambiabilidad de la figura G.5 se limita a la zona inferior. G.2.3 Índice de puntas amarillas El índice Ij debería ser inferior de 230 y preferiblemente inferior a 210. G.2.4 Índice de ignición indirecta en el inyector El contenido de hidrógeno en la mezcla debe ser inferior al l0%.

Tabla G.1 - Propiedades del gas

APNB/ISO 13686

50

gcv Kcal/m³

d

densidad

a

Potencial de combustión

j

Índice de puntas

amarillas

monóxido de carbono

hidrógeno

CO

H2

3 020

3 050

0,967

0,070

-

-

0

0

metano CH4 9 530 0,554 - 1

etano C2H6 16 860 1,049 0,95 2,85

propano C3H8 24 350 1,562 0,95 4,80

n-butano n-C4H10 32 060 2,091 1,10 6,80

i-butano i-C4H10 31 570 2,064 1,10 6,80

pentano C5H12 40 600 2,675 1,15 8,80

hexano C6H14 45 600 2,97 1,15 12

heptano C7H10 52 900 3,45 1,15 15

acetileno C2H2 13 980 0,906 3 2,40

etileno C2H4 15 180 0,975 1,75 2,65

propileno C3H6 22 430 1,481 1,25 4,80

n-buteno n-C4H8 29 050 1,937 1,50 6,80

i-buteno i-C4H8 28 880 1,937 1,50 6,80

butadieno C4H6 26 500 1,87 2,70 6,10

benceno C6H6 35 250 2,697 0,90 20

tolueno C7H8 - - 0,9 16

nitrógeno N2 0 0,967 0 0

dióxido de carbono CO2 0 1,529 0 0

oxígeno O2 0 1,105 0 0

APNB/ISO 13686

51

Figura G.1- Coeficiente de corrección

“K1” para el Índice de Wobbe (segunda familia de gas)

Figura G.2 – Coeficiente de corrección “K2” para el índice de Wobbe (segunda

familia de gas)

Figura G.3 – Coeficiente de corrección “U” para el potencial de combustión

(segunda familia de gas)

Figura G.4 - Coeficiente medio de corrección para hidrocarburos

superiores al metano (segunda familia de gas)

APNB/ISO 13686

52

Figura G.5 - Diagrama de intercambiabilidad del gas (segunda familia de gas)

APNB/ISO 13686

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Anexo H (Informativo)

BIBLIOGRAFÍA [1] ISO 1000:1992 - Unidades SI y recomendaciones para la utilización de sus múltiplos y de

otras unidades. [2] ISO 6978:1992 - Gas natural. Determinación del mercurio. [3] ISO 7504:1984 - Análisis del gas. Vocabulario. [4] ISO 10723:1995 - Gas natural. Evaluación de las prestaciones. [5] ISO 13275 - Gas natural. Preparación de la calibración de las mezclas de gas. Método gravimétrico. [6] ISO 13734 t) -Gas natural. Compuestos orgánicos de azufre utilizados como odorizantes. Requisitos y métodos de ensayo. [7] ISO 14111:1997 - Gas natural. Guía para la trazabilidad en el análisis. [8] ISO 14532: -Gas natural. Terminología.

Documents

APNB ISO 13686