GAS NATURAL

Características Y Aplicaciones.

PROPIEDADES.

El gas natural es uno de los recursos naturales del subsuelo producido en pozos petrolíferos. ya sea solo 0 en asociación con el Petróleo Crudo u otros productos Líquidos Como la gasolina natural. Los yacimientos de crudo y gas en México se encuentran a profundidades que varían de 3000 a 6000 mts. La relación crudo / gas en nuestros yacimientos de crudo y gas varían de 8OO a 1400 pies cúbicos de gas por barril de crudo extraído, dependiendo del campo productor.

El gas natural es una mezcla de gas es compuesto principalmente por metano con pequeña. Cantidades de hidrocarburos en el rango de 2 a 6 átomos de carbono, como son el etano, Propano, n-butano y mas pesado, así como gases inertes como Dióxido de carbono, Nitrógeno. Argón y compuestos de Azufre.

Cuando el gas se quema con aire u oxigeno, se produce bióxido de carbono, agua y una cantidad de calor conocida como poder calorífico, que es la característica mas Importante del gas natural como combustible para la Industria,

El gas natural se considera como un combustible limpio, y que solo contiene trazas de Azufre, y otras impurezas como agua, Nitrógeno y Anhídrido carbónico quo solo disminuye el poder calorífico del gas, Otras Impurezas son el agua utilizado para las pruebas hidrostáticas y el polvo que se deposita en las tuberías durante la construcción de los Líneas de los gasoductos, entronques y redes industriales y domesticas, eliminándose con rampas de limpieza localizadas en los entradas de las estaciones centrales de control y de redes industriales así como con separadores de polvo y condensables a la entrada del gas en las estaciones de medición y regulación,

CLASIF1GACION DEL GAS,

El gas natural se clasifica como húmedo seco. El gas húmedo tiene una concentración de productos mas volátiles (propano, butano, y mas pesados ) recuperables en forma de gasalina, kerosina y gas LP., en cantidades de 300 o mas galones ( 1135,5 Litros) de hidrocarburo Licuables por codo millón de pies cúbicos de gas; el gas seco es aquel al que puede extraérsele menos de 100 galones ( 878.5 litros ) de hidrocarburos licuables por cada millón de pies cúbicos tiene gas, a condiciones de presión y temperatura de 1 Kg / cm2 y 20 ºC respetivamente, El gas puede ser amargo si contiene productos sulfurosos y si es carente de este, se denomina gas dulce.

Los procesos con los que so extraen los hidrocarburos licuables del gas natural son realizados en plantas criogénicas y de absorción, obteniéndose un gas seco que es utilizado como combustible para la industria.

COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL.

La composición química del gas natural varia de un campo productor o otro, Sin embargo. es el gas metano el principal componente con un rango de 75% 0 99% mol de gas natural.

Así mismo, posee ciertas cualidades específicas que, en mayor o menor grado, pueden conferirle una ventaja sobre el resto da los combustibles alternos con los que entra en competencia. Tales ventajas son debidas en general a Ios cuatro hechos siguiente:

1.- La combustión del Gas Natural en comparación de otros combustibles por medio mejor debido a

que no emiten emisiones valorativas ni partículas suspendidas y es baja la proporción de emisiones contaminantes (CO, HC, Y NOx), esto se debe a que el gas tiene mejores características. De combustión en comparación con el combustóleo, y por lo tanto colabora en menor proporción para la formación del ozono.

2.- Se consigue una mejor regulación del calor, siendo posible tener temperatura y atmosferas controladas.

3. - Su comodidad de utilización es comparable con la electricidad, lo que le hace particularmente apreciado en los sectores comerciales y domésticos.

LAS GASOLlNAS

La gasolina, su obtención, sus características, sus propiedades, su mezclado y los aditivos que se le adicionan así coma su impacto en la operaci6n de los vehículos y el media ambiente.

Las gasolinas son productos obtenidos de la refinaci6n del petróleo crudo constituido esencialmente par hidrocarburos y eventualmente por pequeñas cantidades de productos de sustiluci6n (compuestos oxigenados y aditivos).

Con la tecnología de hay en día es posible sintetizar gasolina empleando el carbón o haciendo una extracción de las arenas pantanosas contaminadas con alquitrán, pera estos procesos son complicados y muy caros, por lo que se sigue empleando la forma mas económica de obtención de la gasolina que es a través de la refinación del petróleo.

Cuando proviene de la extracción de la línea es de aceite crudo puede ser tan espeso y negro coma el alquilaran fundido o con una coloración tan tenue como la que se observa en una sopa de pollo y al mismo tiempo presenta una fluidez muy ligera.

Una gasolina que se surte en las estaciones de servicio esta formulada con mas de un centenar de elementos Distintos.

Los hidrocarburos componentes de una gasolina son de diferentes tipos y formas, químicamente hablando. Las gasolinas pueden formularse con la combinación de cualquiera de los cuatro grupos de hidrocarburos conocidos químicamente, estos son: parafinas, olefinas, naftenicos y aromáticos. La diferencia entre cada uno de estos grupos estriba en su relación de átomos de hidrogeno y carbón présenles en su molécula.

Las características de una gasolina en particular están fuertemente influenciadas por el tipo de hidrocarburos que la constituyen eventualmente por pequeñas cantidades de productos de sustitución (compuestos oxigenados y aditivos).

La combustión del carburante llamado gasolina, en un motor de combustión interna proporcionara la energía necesaria para su desplazamiento. Par tanto, el rendimiento del combustible será función. Directa de la calidad del carburante utilizado, teniendo una Intima relación con la especificaci6n del producto, las que deben ser bien definidas y a su vez garantizadas por la empresa productora del energético.

Ahora bien, veremos coma las propiedades de una gasolina afectan el buen desempeño de un vehículo.

Las especificaciones de las gasolinas contemplan tanto sus características físicas coma químicas, ambas están definidas para garantizar su manejo, distribución y su buen funcionamiento en el automóvil así como el de minimizar el deterioro del medio ambiente.

Entre las características físicas de las gasolinas se puede citar: la densidad o su peso especifico y la volatilidad, dentro de las químicas podernos citar el octanaje, las gomas preformadas, el periodo de inducción, el contenido de azufre, la corrosión así como otras propiedades que en la actualidad se establecen con el objeto de medir las emisiones contaminantes a la atmosfera coma son: el contenido de benceno, aromáticos y olefinas. .

Con relación alas características físicas, estas se definen para garantizar un manejo seguro del producto en las instalaciones donde se almacena y se distribuye, así mismo indica la facilidad de su usa en cualquier tipo de circunstancias dentro del motor del vehículo, esto es, arranque, puesta en operación y comportamiento en caliente.

La densidad de una gasolina nos indica su cantidad en masa par unidad de volumen, nos permite saber si esta formulada por compuestos ligeros o pesados. Por otro lado, su volatilidad es la tendencia a vaporizarse y es una de las propiedades físicas más importantes. La volatilidad afecta a la economía del combustible, el fácil arranque y la manejabilidad del vehículo.

Una gasolina debe ser lo suficientemente volátil para quemarse, pero no tan volátil que ocasione problernas como el llamado sello de vapor (vapor lock) y la formación de hielo en el del carburador bajo condiciones ambientales adversas. Por otro lado si es poco volátil puede provocar la dilución del aceite del motor, al adelgazar la película del aceite lubricante en el motor provocando desgaste excesivo y fricción entre los metales.

Para determinar el parámetro de la volatilidad se utiliza la curva de puntos de ebullición contra los volúmenes destilados del producto (curva de ebullición de una gasolina), y esta dividida en tres partes: volatilidad inicial, intermedia y final. Cada una de estas divisiones de la curva de destilación afecta ciertos comportamientos del automóvil.

Para Lograr Esta curva se lleva a cabo de la manera siguiente: Se coloca un volumen preestablecido de producto en un matraz de destilación, se aplica calor a través de una resistencia eléctrica o mechero los vapores generados se condensan y este condensado se mide y se registra la temperatura a la cuál se alcanza cada volumen de condensado. Para lograr el objetivo se registra la temperatura a la que cae la primera gota de producto condensado en el matraz de recepción, también se anotara la temperatura al obtener el 10%,5O% y 90% en volumen de la muestra manejada, así como cuando deja de detenerse destilado. Otra de las variables que se registra es el volumen de producto que no destilo y se conoce como residuo de destilación,

COMBUSTIBLE DIESEL

Agua y sedimento O.05%

Numero de Cetano 45-48

Poder calorífico 19700 btu/Ib

EL COMBUSTIBLE DIESEL ES UN DERIVADO DEL PETROLEO MAS PESADO QUE LA GASOLINA.

Diesel .- Rudolf Diesel invento una maquina en Paris Francia que se llamo motor diesel, por haberse utilizado como combustible un producto intermedio de la destilación del petróleo, el gasóleo. El combustible se utiliza en vehículos como: tractores, tráiler, autobuses, automóviles, buques tanque, motores de propulsión marina, barcos , chalanes, locomotoras, plantas de fuerza industrial, generadores de vapor.

El diesel es un recurso importante de energía. El motor de combustión interna reciprocarte a base de diesel es el mas eficiente que se utiliza en la actualidad, mecánicamente es Igual o similar al de combustión interna de gasolina. La principal característica del diesel es el principio de ignición por compresión.

En el motor de gasolina la ignición es causada por una chispa, generada en un punto predeterminado originando una compresión en una mezcla homogénea de aire gasolina en la siguiente relación:

15 Ib aire / Ib de gasolina.

El diesel opera en una carga heterogénea de aire comprimido previamente y el combustible finamente inyectado en forma atomizada, que es Inyectado al final de la compresión mezclándose con el aire caliente comprimido, originando la combustión y por lo tanto el desplazamiento del pistón usando una relación:

16-100 partes de aire /1 de combustible

Inyección directa: Se inyecta directamente a la cámara del cilindro de aire comprimido y causa la ignicion, se requieren altas presiones:

Inyección 2000 - 30,000 psi para tener buen contacto.

Inyección indirecta. - se Inyecta en una pre-cámara conectada a través de un ducto estrecho donde se encuentra la mitad del aire comprimido, y es donde se inicia la combustión pasando una mezcla al cilindro para completar la ignición. En una garganta donde hay flujo de alta velocidad, la presión es baja: 1500-5000 psi.

El diesel es producido en las diferentes refinerías y proviene de las corrientes de proceso tales como:

Diesel Primario (gasóleo ligero atmosférico).

Querosina (corte ligero de la destilaci6n primaria).

Aceite cíclico ligero (proceso de desintegraci6n catalítica FCC o TCC).

Nafta pesada catalítica (proceso de desintegración catalítica FCC o TCC).

Un barril de petróleo presenta aprox. los siguientes. Porcentajes de hidrocarburos:

15% de ligeros gas y gasolina., 35% de intermedios turbosina, querosina, diesel, 50% de pesados combustóleo, asfalto, coque.

De la misma forma el diesel proviene de los siguientes procesos de la refinación: Destilación primaria (atmosférica).

Desintegración térmica (reductora de viscosidad, alto vacio). Desintegración catalítica (FCC 0 TCC)

Hidro-craking (desintegración en presencia de hidrogeno). Coquización (desintegración hasta carbón).

Hidrotratamiento (interacción de destilados intermedios con hidrogeno).

Propiedades especiales del DIESEL

Gravedad API 39-45

Punto de ignición 39-54 ºC

Viscosidad 1.3-1.7 cst

Azufre 0.05-0.5 %peso

Agua y sedimento 0.05%

Numero de Cetano 45-48

Poder calorífico 19700 btu/lb

El número de cetano del diesel es la cualidad de ignición.

Cuando se inyecta el combustible a la cámara no se prende inmediatamente hay un intervalo de entre la inyección y la ignición que se le llama periodo de ignición que depende del diseño del motor, condiciones de operación, composición del combustible y de los inyectores.

Si el periodo de ignición es grande se dificulta el arranque, habiendo detonaciones por acumulación de combustibles con gran desprendimiento de energía, cuando es pequeño la combustión es pareja.

La revisión constante de las especificaciones con objeto de abatir los índices de contaminación ambiental ha traído como consecuencia la implantación de nuevas tecnologías en los procesos, para reducir las emisiones contaminantes a la atmosfera tales como: azufre, nitr6geno, aromáticos, olefinas, etc. y así poder cumplir con las normas nacionales de protección al ambiente.

El principal contaminante que es el azufre, ocasiona degradación en el equipo e instalaciones debido a la corrosión. Representa un veneno para los catalizadores.

Aumentando los costos en la producción.

El azufre en la combustión provoca emisiones a la atmosfera de SO2, SO3, SOx, produciéndose así la lluvia acide de efectos desastrosos en los ecosistemas, algunos irreversibles en las áreas agrícolas.

Las principales características del funcionamiento de DIESEL: Limpieza.- Residuos carbonosos, agua y sedimentos y azufre. Características de Ignición.- No de Cetano o Índice de Diesel. Fluidez y atomización.- viscosidad, punto de fluidez.

Volatilidad.- punto de inflamación y residuos carbonosos. Especificaciones y características fisicoquímicas del diesel. Gravedad API. Existen diferentes formas de la densidad La gravedad API (Inslituto Americana del Petroleo).

La gravedad especifica sg:

Es la relación= 141.5/sg -131.5)

Entre mayor sea la gravedad especifica menor será el valor de gravedad API

API agua = 10 porque Sg agua =1 Punto de ebullición media MeABP se obtiene gráficamente a partir de los datos de la destilación ASTM. Y con la temperatura de ebullición media volumétrica: VABP

VABP= (T1O+T30+T50+T70+T90) /5

Peso molecular.- representa e! valor promedio de los pesos moleculares de los componentes presentes, se utiliza para saber balances de materia y energía.

Factor de caracterización (K).- es un numero que indica si la fracción del petróleo tiene naturaleza parafinica, naftenica o aromática.

Temperatura de anilina. - se determina la calidad de ignición, del poder de dilución de un producto del petro1eo mezclado con anilina pura, tomando en consideración el principio d solubilidad a una cierta temperatura. La prueba utiliza esta característica determinando la temperatura a la cual la mezcla se enturbia.

Calidad de ignición se mide experimentalmente mediante el número de ceetano.

No de Cetano.- Se basa en una escala de las características de ignici6n de dos hidrocarburos: Cetano normal o hexadecano de valor 100, con un periodo de ignición corto, C16 H34.

Y el alfa metil naftaleno: No de Cetano valor 0, periodo de ignición largo, pobre en ignicion.

El No de Cetano de una muestra de combustible comparada con la mezcla patrones cuando la ignición es similar a la comparado con determinado % de hexadecano. Si tiene 50 % de este el No de celano será de 50.

En una maquina de prueba:

N de C. alto, tiene buena ignid6n (periodo de ignición corto).

N de C. bajo, tiene mala ignici6n (periodo de ignición largo).