Compuesto principal metano

EL GAS NATURAL COMO FUENTE DE ENERGÍA

INTRODUCCIÓN

• Energía es un concepto esencial de las ciencias.

• La energía no se crea ni se destruye solo se transforma.

• Capacidad que poseen los cuerpos para producir trabajo.

• La cantidad de energía que contienen los cuerpos se mide por el trabajo que realizan.

Cambio de energía = trabajo realizado.

CONCEPCIONES DE ENERGÍA

• Durante mucho tiempo, las únicas fuentes de energía han sido la fuerza muscular del hombre o de animales.

• Usando la fuerza del viento y de las aguas

• En el siglo XVIII se añadió a estas el carbón, y en el siglo XIX el petróleo, el gas natural y la energía hidroeléctrica

• En la segunda mitad del siglo XX, la energía nuclear.

• Así, el abastecimiento de energía se plantea como una necesidad.

• Porque hoy no podemos concebir una sociedad sin energía

• energía significa accionar motores en fábricas, bombear agua para riegos, iluminar ciudades, mover transportes, etc.

HISTORIA• El descubrimiento del gas natural data desde la antigüedad en el Medio Oriente.

• Existían fugas de gas natural que prendían fuego al contacto con alguna chispa o similar, dando lugar a las llamadas fuentes de fuego.

• Fue en China, alrededor del año 900 antes de nuestra era, donde se comprendió la importancia del gas natural.

• Los chinos perforaron el primer pozo de gas natural que se conoce en el año 211 antes de nuestra era.

• En Europa se conoció el gas natural en Gran Bretaña en 1659, , aunque no se empezó a comercializar hasta 1790.

• En 1821, en Estados Unidos observaron burbujas de gas que remontaban hasta la superficie en un arroyo.

• William Hart, considerado como el "Padre del gas natural", excavó el primer pozo norteamericano de gas natural.

• En los años veinte después de la segunda guerra mundial, el uso del gas natural creció rápidamente como consecuencia del desarrollo de las redes de gasoductos y de los sistemas de almacenamiento.

• Desde entonces el gas natural se ha convertido en una importante fuente de energía en el mundo.

GENERALIDADES • El término gas natural se atribuye al gas proveniente del subsuelo, cuya composición varía ampliamente,

se puede extraer solo o acompañado con el petróleo.

• El gas natural está constituido por metano con una pequeña porción de hidrocarburos pesados, como nitrógeno, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, agua y otros materiales.

• El gas natural se formó hace millones de años, cuando plantas y pequeños animales marinos fueron enterrados por arena y piedra.

• hasta que la presión y el calor de la tierra los convirtió en gas natural y petróleo.

• El gas natural ocupa hoy el tercer lugar en el mundo entre las fuentes de energía primaria más utilizadas.

• El gas natural ocupa hoy el tercer lugar en el mundo entre las fuentes de energía primaria más utilizadas.

• El consumo mundial de gas sobrepasará el consumo de carbón en el año 2005.

• Para el 2020, la demanda de gas natural será 11% más alta que la demanda de carbón.

DEFINICIONES • El gas natural es un energético altamente deseable, por ser un combustible relativamente limpio.

• Con menos contaminantes que otros combustibles fósiles.

• El gas natural ocupa hoy el tercer lugar en el mundo entre las fuentes de energía primaria más utilizadas.

• Representa la quinta parte del consumo energético, tanto en Europa como a escala mundial.

• Desde el punto de vista energético, el consumo mundial de gas sobrepasará el consumo de carbón en el año 2005.

• Para el 2020, la demanda de gas natural será 11% más alta que la demanda de carbón.

• Gran parte del incremento en el uso del gas natural será para generación de electricidad.

• En los países industrializados, en los cuales el gas natural reemplazó a otros combustibles fósiles.

ALGUNOS DATOS ESTADÍSTICOS • CONSUMOS DE COMBUSTIBLES FOSILES POR AÑOS

CONSUMOS DE LAS FUENTES ENERGETICAS POR AÑOS

YACIMIENTOS DE GAS NATURAL

• El gas natural puede encontrarse en la naturaleza en yacimientos de diferente tipo.

• En condiciones de explotación del gas natural varían de acuerdo con su origen.

• En un yacimiento, el gas, menos pesado, ocupa la parte superior de la cavidad.

• El petróleo la parte intermedia.

• En la parte baja encontramos normalmente agua salada (razón por la cual se cree que se originó en el fondo marino).

• A grandes presiones, el gas se mezcla con el petróleo –gas natural asociado– o se disuelve.

YACIMIENTOS DE GAS PURO

• Donde su composición es metano, con propiedades físicas que permiten su utilización sin someterse a mayores procesos de tratamiento y separación.

YACIMIENTOS DONDE EL GAS SE ENCUENTRE CON PETRÓLEO• Existen tres tipos diferentes de estos yacimientos de gas natural:

• En capas.

• Asociado.

• Condensado.

• EN CAPAS

• El gas se encuentra separado del petróleo dentro del mismo yacimiento.

• Primero se extrae el petróleo luego el gas natural.

• Especialmente si las reservas de petróleo son considerables.

• ASOCIADO• El gas se encuentra disuelto en el petróleo.

• En este tipo de yacimiento se producen los dos hidrocarburos.

• Separándose en la superficie.

• CONDENSADO

• El gas natural se encuentra con hidrocarburos livianos sometidos a grandes presiones.

• Se presentan en forma liquida.

• Se produce para extraer las porciones líquidas procediéndose luego a inyectar el gas seco.

• Con el fin de mantener la presión.

COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL

Componente Nomenclatura Composición (%) Estado Natural

Metano CH4 95,08 Gas

Etano C2H4 2,14 Gas

Propano C3H8 0,29 Gas licuable (GLP)

Butano C4H10 0,11 Gas licuable (GLP)

Pentano C5H12 0,04 líquido

Hexano C6H14 0,01 líquido

Nitrógeno N2 1,94 Gas

Gas Carbónico CO2 0,39 Gas

• El metano (CH4) es el principal componente del gas natural, aunque contiene también otros hidrocarburos ligeros como el etano (C2H6).

• El propano (C3H8), el butano (C4H10) o el pentano (C5H12) en mucha menor proporción.

• Mientras que a temperaturas ordinarias los hidrocarburos con 5-10 átomos de carbono son líquidos.

• Estos hidrocarburos de menor peso molecular (menos de 5 carbonos) se presentan en forma de gas o vapor.

• Para extraer la energía contenida en los enlaces químicos C-H se debe producir el proceso de combustión.

• La combustión es una reacción de oxidación (exotérmica) de un cuerpo combustible (gas) con otro cuerpo oxidante (aire).

• Esta transformación va acompañada de desprendimiento de calor.

• Otros elementos que se pueden encontrar en la composición química varía sensiblemente según su procedencia.

• suele ir asociado a otras moléculas o elementos como el ácido sulfhídrico (H 2S), el anhídrido carbónico (CO2), el nitrógeno (N2) o el helio (He ).

PROPIEDADES DEL GAS NATURALDensidad Relativa 0.65

 

Poder calorífico. 9.032 kcal/m3 

Cp. (presión constante) 8.57 cal/mol.ºC

Cv. (volumen constante) 6.56 cal/mol.ºC

• Es incoloro, inodoro, insípido, sin forma particular y más ligero que el aire.• Se presenta en su forma gaseosa por debajo de los -161ºC. • El metano es altamente inflamable, se quema fácilmente.• El gas natural no es ni corrosivo ni tóxico.

• El gas natural tiene tendencia a elevarse y puede, consecuentemente, desaparecer.

• Si el gas natural se enfría a - 161°C aproximadamente, se condensa bajo la forma de un líquido llamado gas natural licuado (GNL).

• Un volumen de este líquido ocupa casi 600 veces menos espacio que el gas natural y es dos veces menos pesado que el agua (45% aproximadamente).

• Cuando se evapora se quema solamente en concentraciones del 1% al 15% mezclado con el aire.

• El gas natural licuado ocupa menos espacio, el gas natural se licúa para facilitar su transporte y almacenamiento.

• No contiene azufre y virtualmente no genera dióxidos de azufre (SO2).

• Sus emisiones de óxidos de nitrógeno (No) son menores a las generadas por el petróleo y el carbón.

DEFINICIONES • El gas natural se mide en metros cúbicos a condiciones estándar 1.013 Bar y 15ºC.

• El poder calorífico del gas natural es variable y depende de su composición.

• cuanto mayor sea la cantidad de gases no combustibles que contenga, menor será el valor de su poder calorífico (Kcal).

• La masa volumétrica de los diferentes gases combustibles influye sobre el valor del poder calorífico (Kcal) de la napa de gas natural.

• El GNV (gas natural vehicular) posee innumerables beneficios medio ambientales entre los cuales podemos mencionar:• No contiene Azufre ni plomo.

• Reducción de hasta 97% en emisiones de monóxido de carbono (CO) con respecto a los combustibles líquidos.

• Reducción de hasta 100% de emisiones al medio ambiente.

DISTRIBUCIÓN DEL GAS NATURAL.

• El gas natural se envía a plantas de procesamiento de gas para producir gas natural de calidad y líquidos del gas.

• El transporte del gas es mediante conductos cilíndricos llamados gasoductos.

• Para poder comprimir y transportar grandes distancias es conveniente separar los componentes más pesados.

• Como el hexano, pentano, butanos y propanos.

• El gas natural debe ser tratado con el fin de eliminar el vapor de agua.

TRANSPORTE SEGÚN LA NORMA PERUANA• Libre de arena, polvo, gomas; aceites, glicoles y otras impurezas indeseables.

• No contendrá más de tres miligramos por metro cúbico (3mg/m3 (st)) de sulfuro de hidrógeno, ni más de quince miligramos por metro cúbico (15mg/m3 (st)) de azufre total.

• No contendrá dióxido de carbono en más de tres y medio por ciento (3.5%) de su volumen y una cantidad de gases inertes totales no mayor de seis por ciento (6%) de su volumen; entendiéndose como gases inertes a la suma del contenido de nitrógeno y otros gases diferentes al dióxido de carbono.

• Estará libre de agua en estado líquido y contendrá como máximo sesenta y cinco miligramos por metro cúbico (65mg/m3 (st)) de vapor de agua.

• No superará una temperatura de cincuenta grados centígrados (50º C).

• Con un contenido calorífico bruto comprendido entre 8 450 Kcal. /m3 y 10300 Kcal. /m3 (st)

Propiedad Temperatura (º C) Presión (1 atm)Condición normal (n) 0ºC 1.033 kg/cm2Condición estándar (st) 15º C 1.033 kg/cm2

• Condición normal (n) = 0.948 Condición estándar (st)

GLP

• GLP: El gas licuado de petróleo es un combustible integrado por una mezcla esencialmente de propano y butano.

• Las fuentes de obtención de este combustible son de refinerías y de plantas de proceso de gas natural.

• El GLP se encuentra en estado gaseoso a condiciones normales.

• Se licúa y se maneja bajo presión para mantenerla en este estado.

PROCESO DE LICUEFACCIÓN DEL GAS LICUADO DEL PETRÓLEO

• La corriente de gas natural pasa a una planta endulzadora, donde se elimina el azufre.

• En un proceso posterior de fraccionamiento, la fase líquida se separa en diversos componentes: etano, GLP y gasolinas naturales.

ALGUNOS USOS DEL GAS NATURAL

• EN EL COMERCIO Y LA INDUSTRIA

• Utilizarse en cualquier proceso de generación de calor o frío.

• En la cogeneración de energía térmica y eléctrica, y en la generación de electricidad.

• El gas natural se utiliza en los sectores industriales que necesitan energía térmica limpia.

• En la generación de electricidad en centrales térmicas convencionales o de ciclo combinado.

• GAS NATURAL EN LOS HOGARES

• El gas natural puede utilizarse para cocinar, obtener agua caliente, secar y en la calefacción de ambientes.

DISTRIBUCIÓN DEL GAS NATURAL EN EL HOGAR

• El gas natural llega a las viviendas por medio de tuberías.

• Pasando por un regulador donde se reduce la presión para adecuarla al uso en los aparatos de consumo.• La "presión de uso domiciliario" es del orden de 20 milibares

• SECTOR PETROQUÍMICO

• Materia prima, fertilizantes, plásticos, alcoholes, aldehídos, acetileno, etc.

ESQUEMA DE OBTENCIÓN DE LOS PRODUCTOS PETROQUÍMICOS

• SECTOR TRANSPORTE (Sustitución gasolina y diesel)• Los vehículos de gas no emiten partículas sólidas en suspensión ni dióxido de azufre, plomo o metales pesados.

• Las emisiones de óxidos de nitrógeno así como las de monóxido de carbono son menos de la mitad que las del diesel.

• SECTOR ELÉCTRICO • Turbogeneradores

• Turbinas a vapor

• Plantas de cogeneración

• Ciclo combinado

FORMAS DE OBTENCIÓN DE ENERGÍA

COGENERACIÓN• Se utiliza para definir aquellos procesos en los que se produce simultáneamente energía

eléctrica o mecánica y energía calorífica útil a partir de un sólo combustible

• Los sistemas de cogeneración son una alternativa eficiente frente a los sistemas tradicionales de utilización de la red eléctrica.

• La cogeneración es una tecnología ampliamente desarrollada e introducida en el sector industrial.

• La generación simultánea de electricidad y calor en las plantas de cogeneración permite un incomparable grado de aprovechamiento de la energía del combustible.

• El potencial ahorro de energía primaria que ofrecen las plantas de cogeneración con motores de gas resulta evidente al compararlo con la generación separada de electricidad y calor.

• La cogeneración puede ahorrar un tercio de la energía primaria.

UNA PLANTA CON COGENERACIÓN CONSTA DE LOS COMPONENTES:

• Generador térmico (Motor a gas o turbina a gas)

• Alternador

• Sistema de recuperación de calor

• Equipamiento eléctrico e

• Interconexión Hidráulica para uso final.

• La energía primaria puede ser gas natural

• también biogases, gases residuales, gas de vertederos, gas de coque, GLP y gases de industrias químicas.

• Siendo transformados por el generador en energía mecánica y térmica.

VENTAJAS DE LA COGENERACIÓN

• Mayor protección del medio ambiente, al reducirse considerablemente las emisiones nocivas para la flora y la fauna.

• Mayor eficiencia en la generación, transporte y distribución de la electricidad y del calor, ya que la energía se genera allí donde es consumida.

• Mejor adecuación entre oferta y demanda energética, lo que tiene como consecuencia la reducción y el equilibrio en los precios de la energía.

• Ahorro energético debido a una mayor eficiencia.

• Ahorro económico derivado del energético.

• Mejora del medio ambiente:

• Menor consumo de energía primaria para producir la misma cantidad de energía útil.

• Los combustibles usados normalmente en sistemas de cogeneración son menos contaminantes que los usados en sistemas convencionales.

• Menor impacto causado por el transporte, refinado y extracción de la energía.

• Posibilita la industrialización de zonas alejadas de las redes de alta tensión

LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA CON GAS NATURAL

• El desarrollo y mejora de las turbinas de gas permite conseguir ahorros de hasta un 40%.

• Hay tres sistemas de producción de energía eléctrica que tienen el gas natural como combustible.• Las centrales térmicas convencionales. que generan electricidad mediante un sistema caldera-turbina de vapor con

un rendimiento global de un 33%.

• Las centrales de cogeneración termoeléctrica, en las que se obtiene calor y electricidad, aprovechando el calor residual de los motores y las turbinas.

• Las centrales de ciclo combinado que combinan una turbina de gas y una turbina de vapor, tienen un rendimiento global de un 57% respecto a la energía primaria.

ESQUEMA DEL SISTEMA DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD

• Mediante centrales de ciclo combinado a gas natural.• Del 100% de energía primaria (gas) que alimenta la central, un 40% se pierde en el proceso de

producción de la electricidad, y un 3% durante el transporte a través de la red.

CALEFACCIÓN CON GAS NATURAL

• TEMPERATURAS RECOMENDADAS PARA ESPACIOS INTERIORES CON CALEFACCIÓN

• Para evitar el consumo excesivo del gas natural y reducir el gasto energético, es recomendable controlar la temperatura de los espacios habitados.

• bajar un grado la temperatura ambiental, comporta un ahorro de energía de un 8%

Habitación Temperatura (°C)

Comedor y sala de estar 20

Dormitorios 18

Cocina 18

Pasillos 15

Lavado 22

BOMBAS DE CALOR • Hay diferentes tipos de bomba de calor:

• La bomba de calor de gas por absorción.

• La bomba de calor por compresión con motor de gas.

CONCLUSIONES

• La combustión del gas natural prácticamente no resulta en emisiones de bióxido de sulfuro.

• El gas natural emite cantidades menores de monóxido de carbono, hidrocarburos reactivos.

• Contiene un bajo costo de mercado.

• Se pude generar energía eléctrica y mecánica.

• El gas natural sea un combustible inherentemente limpio y eficiente.

• Reduce los costos de mantenimiento, y aumenta la eficiencia en el proceso de generación.

• Reduce la contaminación.

GRACIAS