TOPICOS DEL CURSO DE TECNOLOGIA DE PROCESOS I

TECNOLOGÍA DEL PETRÓLEO¿QUÉ ES EL PETRÓLEO?La palabra petróleo proviene de 'petro' (piedra) y 'oleo' (aceite), o sea 'aceite de piedra'. Este es una mezcla sumamente compleja de hidrocarburos de distinto peso y contextura molecular, acompañados por impurezas que incluyen cantidades pequeñas de oxígeno, azufre y compuestos nitrogenados. El petróleo es aceitoso, de color que va desde amarillo oscuro hasta el negro; y es siempre menos denso que el agua, por lo que flota en ella.Para entender donde se encuentra el petróleo hay que tener en cuenta que el petróleo es menos denso que el agua, y que al ser un fluído que se forma en condiciones muy especiales bajo la tierra, está enterrado y sometido a grandes presiones, y hace todo lo posible para llegar a la superficie. O sea que si puede escurrirse entre las rocas, se escapa hacia arriba, y una vez en la superficie se evapora, quema, o degrada de manera irreversible. Es por eso que hoy en día el petróleo solamente se encuentra en lo que se denominan trampas de petróleo, donde algún material impermeable (no poroso), tal como la arcilla, ha frenado su marcha hacia la superficie.

COMPOSICIÓNLos crudos de petróleo así como las fracciones del crudo de petróleo de mayor punto de ebullición se componen de muchos miembros de unas relativamente pocas series homologas de hidrocarburos. . el petróleo es sencillamente una mezcla de hidrocarburos y aun los elementos no hidrocarbonados, están generalmente presentes como componentes de moléculas complejas de carácter predominantemente hidrocarbonado, pero conteniendo pequeñas cantidades de oxigeno, azufre, nitrógeno, vanadio, níquel y cromo. Los hidrocarburos presentes en el crudo de petróleo se clasifican en tres tipos generalmente: parafinas, olefinas, naftenos y aromáticosParafinasLa serie parafínica de los hidrocarburos se caracteriza por la regla de que los átomos de carbono se hallan unido mediante enlaces sencillos y los otros están

saturados con átomos de hidrogeno. La formula general para las parafinas es CnH2n+2 la parafina las simple es el metano, seguido por las series homologas del etano, propano, butano normal e iso-, pentano normal iso- y neo etc.

OlefinasLas olefinas no existen de forman natural en el crudo de petróleo pero se forman durante el procesado. Son muy similares en la estructura a las parafinas perno como minimo dos de los atomos de carbono están único por doble enlace. La formula general es CnH2n. generalmente las olefinas son indeseables en los productos acabados debido a que los dobles enlaces son reactivos y los compuestos se oxifan y polimerizan mas fácilmente

NaftenosSe denominan naftenos a los hidrocarburos cicloparafinicos en los que todos los enlaces disponibles de los átomos de carbono están saturados con hidrogeno. Hay muchos tipos de naftenos presentes en el crudo del petróleo pero, excepto para los compuestos de peso molecular mas bajo, no se tratan generalmente como compuestos individuales se clasifican de acuerdo con su intervalo de ebullición y

ETILENO U ETENO

sus propiedades se determinan con la ayuda de los factores de correlación tales como el factor Kw o el ICAromáticosLa serie aromática de los hidrocarburos es química y físicamente muy diferente de las parafinas y naftenos. Los hidrocarburos aromáticos contienen un anillo bencénico el cual no este saturado pero es muy estable comportándose frecuentemente como un compuesto saturado

Métodos de exploraciónLA EXPLORACIÓN 

Para que exista un pozo de petróleo en producción es necesario pasar por distintas etapas, estas son exploración, perforación, terminación y producción. 

La primera etapa, EXPLORACION, es necesaria para ubicar los lugares que por sus características sean factibles de contener trampas de petróleo. Este es el trabajo de los geólogos, que recorren el terreno y usan imágenes satelitales para recoger información acerca de la Cuenca Sedimentaria.LOS MÉTODOS GEOFÍSICOS Otro aspecto de la exploración es la utilización de los métodos geofísicos: el Gravimétrico y el Magneto métrico. Ambos permiten conocer el basamento, el espesor aproximado de la colina sedimentaria y los rasgos estructurales. Si los resultados son "positivos", se aplica un método más costoso que es la PROSPECCION SISMICA O EXPLORACION SISMICA, esta puede ser marina o terrestre.

PROSPECCION SISMICAUna vez ubicado un lugar propicio para la búsqueda del petróleo, se prosigue con el uso de la sísmica para intentar localizar los lugares exactos en los cuales se debería perforar. Para concretar este método es necesario realizar el tendido de la línea sísmica sobre la superficie, a la que se le conectan ristas de geófonos. Se ubica además el camión vibrador, que da golpes en el terreno para emitir ondas sonoras que se propagan en el interior de la tierra. Estas ondas atraviesan diferentes capas del terreno, y cada vez que esas ondas chocan contra diferentes estratos rocosos, se reflejan o regresan a la superficie. En la superficie el geófono registra toda la información y es transmitida por cable hacia cintas especiales ubicadas en el camión sismógrafo. Este camión debidamente equipado proporciona el registro sísmico

Una vez obtenido el Registro Sísmico, a través de este un geofísico interpreta "la forma de sedimentación y sus deformaciones, profundidades de las capas reflectoras, fallas, etc". 

Su objetivo es localizar las trampas de petróleo, determinar su tamaño y estructura, y así poder hacer recomendaciones acerca de donde se debería realizar el próximo paso: el primer pozo exploratorio

Definido el lugar donde perforar se inicia otra etapa, la de PERFORACION. Esta etapa consiste en ubicar el lugar donde se va a

perforar. Luego se acondiciona el terreno construyendo las

"planchadas" y los caminos de acceso, ya que el equipo de perforación moviliza herramientas y vehículos voluminosos y pesados. Los primeros pozos son de carácter exploratorio, estos se realizan con el fin de localizar las zonas donde se encuentre hidrocarburo, posteriormente vendrán los pozos de desarrollo. Los pozos exploratorios requieren contar con variada información: Perforación, Perfilaje del Pozo Abierto, Obtención de Muestra y Cementación. Un dato interesante es que hasta que no se perfora no se está seguro que el recurso petróleo o gas existe.

LA TORRE DE PERFORACIÓN Lo que no hay que olvidar es que a medida que se va perforando, y sumando barras para extender la longitud del tramo entre la supercifie y el trépano, se va aumentando el peso que apoya sobre el trépano. Un poco de peso es útil para la perforación, pero si es demasiado éste se puede romper, y hay que pensar que muy rápidamente se llega a tener varias toneladas de peso. Es por eso que es necesario sostener todo el tramo de perforación con una grúa, que es la torre de perforación. El trabajo de perforación consiste en parte en controlar cuanto peso reposa sobre el trépano a medida que este gira.

III. DESCRIPCION DEL PROCESOEl proceso crudo llega a la refinería y es

almacenado en grandes estanques para regular uniformemente la cantidad que ha

de ser tratada, según las posibilidades de las instalaciones y las necesidades del

mercado.

El principio básico que se emplea en la refinación del petróleo crudo es el de la

destilación, es decir, calentar el petróleo en una caldera y hacerlo pasar hirviendo

por altas torres , donde la temperatura en las partes superiores se mantiene más

baja que en el fondo. Las refinerías son muy distintas unas de otras, según las

tecnologías y los esquemas de procesos que se utilicen, así como su capacidad.

Existen refinerías para procesar petróleos suaves, petróleos pesados o mezclados

de ambos. Por consiguiente, los productos que se obtienen varían de una a otra.

La refinación se cumple en varias etapas. Por esto una refinería tiene numerosas

torres, unidades, equipos y tuberías. Es algo así como una ciudad de plantas de

proceso.

De la mezcla de hidrocarburos que componen el petróleo crudo se deduce lo

siguiente mientras más liviano sea, es más volátil y, por lo tanto, mas bajo su

punto de ebullición por ésta razón el hidrocarburo de la gasolina hierve a menos

temperatura que el gasoil, y así sucesivamente facilitando así la selección de los

diferentes grupos o fracciones; el diagrama 1 muestra la secuencia de la refinación

del petróleo.

DESTILACION DEL CRUDOLas columnas de crudo son las unidades de mayor tamaño en la refinería. se

utilizan para separar el crudo de petróleo en fracciones de acuerdo con su punto

de ebullición,

DESTILACIÓN AL VACIO

PETROLEO CRUDO

DESALADO

DESTILACIONATMOSFERICA

DESTILACION AL VACIO

CRAQUEOTERMICO

CRAQUEOCATALITICO

HIDROCRAQUEO

REFORMADO

ALQUILACION

POLIMERIZACION

REFINACION CONSOLVENTES

Pero para aquello se necesita de un calentador (horno) las temperaturas de salida

del horno requeridas para la destilación a presión atmosférica son tan altas que

podrían dar lugar al craqueo térmico, con la consiguiente pérdida de producto y

ensuciamiento del equipo, estas materias se destilan por consiguiente bajo vacio,

ya que la temperatura de ebullición desciende al decrecer la presión, la destilación

se lleva a cabo con presiones en la columna de 25 a 40 mm de Hg

ISOMERIZACION

Es el proceso mediante el cual se modifica la estructura de las moléculas de los

hidrocarburos para obtener productos con diferentes características. La función

principal es la transformación de las parafinas en isoparafinas de alto índice de

octano. Las reacciones de isomerización son promovidas por catalizador de

platino

DESINTEGRADO CATALITICO

Es el proceso de la refinería mas importante y mas ampliamente utilizado para la

conversión de aceites pesados en gasolina mas valiosa y productos mas ligeros,

todos los procesos de craqueo catalítico se utilizan hoy en día se pueden clasificar

en unidades de lecho móvil o de lecho fluidizado. Existen varias modificaciones de

una misma clase la operación básica es muy similar.los catalizadores en ambos

procesos son químicamente similares y difieren solo en su configuración física.

En donde se produce una reacción que es endotérmica y la regeneración es una

reacción exotérmica

Una de las reacciones primarias se puede representar:

Parafina -------------------> parafina+ olefina

Alquil nafteno ----------------> nafteno +olefina

Alquil aromático ----------------------> aromático + olefina

DESINTEGRADO CATALITICO CON HIDROGENO

Algunas ventajas del craqueo catalítico con hidrogeno son:

1. Mejor balance en la producción de gasolina y destilados

2. Mejor rendimiento en gasolina

3. Mejoramiento de la calidad y sensibilidad del numero de octano de la

gasolina

4. Producción de cantidades relativamente altas de isobutano en la fracción de

butanos

ALQUILACION La adición de un grupo de alquilo a cualquier compuesto es una reacción de alquilación, pero en de refino de petróleo el termino de alquilación se emplea para la reacción de olefinas de bajo peso molecular con una isoparafina, para dar isoparafinas de mayor peso molecular.En los procesos de alquilación se emplean acido fluorhídrico o sulfúrico como catalizadores, solo reaccionan con las olefinas las isoparafinas con átomos de carbono terciarios, como el isobutano o el isopentano. En la práctica solo se usa el isobutanoEn técnica petrolera, alquilación es la combinación química entre una isoparafina

(isobutano) y una olefina (butileno) para formar hidrocarburos isómeros (isooctano)

que destilan en el rango de la gasolina; por su alto número de octanos, sirven para

preparar gasolina de aviación. En el sgte. cuadro veremos la formación de un

isooctano

Para los catalizadores se utiliza una temperatura adecuadaH2SO4

40 a 50 ºF con un máximo de 70º F y un minimo de 30º (es recomendable un rango de 35 a 45º FHF70 a 100º F

V. PRODUCTOS OBTENIDOS DEL PETRÓLEO

Gasolina motor corriente y extra: Para consumo en los vehículos automotores

de combustión interna, entre otros usos.

Turbo combustible o turbosina: Gasolina para aviones jet, también conocida

como Jet-A.

Gasolina de aviación: Para uso de aviones con motores de combustión interna.

Disolventes alifaticos: Sirven para la extracción de aceites, pinturas, pedantes y

adhesivos, para la producción de thinner", gas para quemadores industriales,

elaboración de tintas, formulación y fabricación de productos agrícolas, de

caucho, ceras, betunes, y para limpieza en general.

Asfaltos: Se utilizan para la producción de asfalto y como materia prima

sellante en la industria de la construcción.

Bases lubricantes: Es la materia prima para la producción de los aceites

lubricantes.

Ceras parafínicas: Es la materia prima para la producción de los aceites

lubricantes.

Polietileno: Materia prima para la industria del plástico en general.

Alquitrán aromático (Aromar): Materia prima para la elaboración de negro de

humo que, a su vez, se usa en la industria de llantas. También es un diluyente.

Acido nafténico: Sirve para preparar sales metálicas tales como de cobalto,

etc., que se aplican en la industria de pinturas, resinas, poliester, detergentes,

tenso activos y fungicidas.

Benceno: Sirve para fabricar el ciclohexano.

Ciclohexano: Es la materia prima para producir caprolactama y ácido atípico

con destino al nylon.

Tolueno: Se usa como disolvente en la fabricación de pinturas, resinas,

adhesivos, pegantes, thinner, tintas, y como materia prima del benceno.

Xilenos mezclados: Se utilizan en la industria de pinturas, de insecticidas y de

thinner.

Ortoxileno: Es la materia prima para la producción de anhídrido ftálico.

Alquilbenceno: Se usa en la industria de todo tipo de detergentes para elaborar

plaguicidas, ácidos sulfónicos y en la industria de la curtientes.

Azufre: Sale de la refinerías; sirve para la vulcanización del caucho, fabricación

de algunos tipo de acero y preparación del ácido sulfúrico, en otros usos.

Gas industrial

Los gases industriales son un grupo de gases manufacturados que se comercializan con usos en diversas aplicaciones. Principalmente son empleados en procesos industriales, tales como la fabricación de acero, aplicaiones medicas, fertilizantes, semiconductores, etc. Pueden ser a la vez orgánicos e inorgánicos y se obtienen del aire mediante un proceso de separación o producidos por sítesis química. Pueden tomar distintas formas como comprimidos, en estado líquido, o sólido.

Clases de gases industriales

acetileno (C2H2) dióxido de carbono (CO2) monóxido de carbono (CO) cloro (Cl2) hidrógeno (H2) cloruro de hidrógeno (HCl) metano (CH4) óxido nitroso (N2O) propano (C3H8) dióxido de azufre (SO2)

Gas natural

El gas natural es una mezcla de gases que se encuentra frecuentemente en yacimientos fósiles, solo o acompañando al petróleo o a los depósitos de carbón. Aunque su composición varía en función del yacimiento del que se extrae, está compuesto principalmente por metano en cantidades que comúnmente pueden superar el 90 o 95%, y suele contener otros gases como nitrógeno, etano, CO2, H2S, butano, propano, mercaptanos y trazas de hidrocarburos más pesados. Como fuentes adicionales de este recurso natural, se

están investigando los yacimientos de hidratos de metano que, según estimaciones, pueden suponer una reserva energética muy superiores a las actuales de gas natural.

Puede obtenerse también con procesos de descomposición de restos orgánicos (basuras, vegetales - gas de pantanos) en las plantas de tratamiento de estos restos (depuradoras de aguas residuales urbanas, plantas de procesado de basuras, de alpechines, etc.). El gas obtenido así se llama biogás.

El gas natural que se obtiene debe ser procesado para su uso comercial o doméstico. Algunos de los gases de su composición se extraen porque no tienen capacidad energética (nitrógeno o CO2) o porque pueden depositarse en las tuberías usadas para su distribución debido a su alto punto de ebullición. El propano, butano e hidrocarburos más pesados en comparación con el gas natural son extraídos, puesto que su presencia puede causar accidentes durante la combustión del gas natural. El vapor de agua también se elimina por estos motivos y porque a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente y presiones altas forma hidratos de metano que pueden obstruir los gasoductos. Los compuestos de azufre son eliminados hasta niveles muy bajos para evitar corrosión y olores perniciosos. Para uso doméstico, al igual que al butano, se le añade unas trazas de metil-mercaptano, para que sea fácil detectar una fuga de gas y evitar su ignición espontánea.

Generación de CO2

La combustión del gas natural, al ser un combustible fósil produce un aporte neto de CO2 a la atmósfera. Esto le diferencia de otros combustibles más sostenibles como la biomasa, donde la tasa de producción de carbono orgánico versus emisión de carbono inorgánico durante su combustión es casi igual a uno. Sin embargo, el gas natural produce mucho menos CO2 que otros combustibles como los derivados del petróleo, y sobre todo el carbón. Además es un combustible que se quema más limpia y eficazmente.

La razón por la cual produce poco CO2 es que el principal componente, metano, contiene cuatro átomos de hidrógeno y uno de carbono.

Como ventaja añadida es un combustible más versátil, que puede utilizar en sistemas de generación más eficientes como el ciclo combinado o la pila de combustible y su obtención es más sencilla en comparación con otros combustibles. Sin embargo, su contenido energético es bajo.

Generación de energía

El gas natural puede ser empleado para producir hidrógeno que se puede utilizar en los vehículos de hidrógeno.

1 Nm3 (metro cúbico en condiciones normales: 0ºC de tempereatura y 1 atmósfera de presión) de gas natural produce aprox. 10,4 kwh

Gas natural licuado

Buque gasero para GNL

El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en forma líquida. Es la mejor alternativa para monetizar reservas en sitios apartados, donde no es económico llevar el gas al mercado directamente ya sea por gasoducto o por generación de electricidad. El gas natural es transportado como líquido a presión atmosférica y a -161 °C donde la licuefacción reduce en 600 veces el volumen de gas transportado.

Impacto ambiental

El GNL tiene el menor impacto ambiental de todos los combustibles por su alto contenido de hidrógeno. Los derrames de GNL se disipan en el aire y no contaminan el suelo ni el agua. Como combustible vehicular, reduce las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx ) en un 70%, y no produce compuestos de azufre ni partículas. Para la generación eléctrica las emisiones de dióxido de azufre, SO2 prácticamente quedan eliminadas, y las emisiones de CO2 se reducen en un 40%.

Todos los sistemas de producción y transporte, así como la planta de proceso, están diseñados para evitar fugas y prevenir incendios; es el caso de los sistemas de transferencia de GNL de y hacia los barcos, envío o revaporización (o regasificación) de GNL. Hay algunas diferencias de diseño respecto a las plantas de gas, pero las consideraciones ambientales, de seguridad y de salud son las mismas o más estrictas. Los principales riesgos son su baja temperatura (riesgo criogénico) y su combustibilidad.

Razones para licuar el gas natural

El gas natural se transporta generalmente utilizando gasoductos pero, para grandes distancias, resulta más económico usar buques. Para transportarlo así es necesario licuarlo, dado que a la temperatura ambiente y a la presión atmosférica ocupa un volumen considerable. El proceso de licuefacción reduce el volumen del gas natural 600 veces con respecto a su volumen original. Aproximadamente la mitad de las reservas de hidrocarburos conocidas hoy son yacimientos de gas natural. Con frecuencia se encuentran ubicadas en

regiones con poca demanda de gas. Sin embargo, al licuarlo, puede transportarse con total seguridad hasta su mercado de destino utilizando buques, de manera similar al petróleo crudo.

Historia del GNL

Los orígenes de la tecnología de licuefacción del GNL aparecen alrededor de 1920 cuando se desarrollaron las primeras técnicas de licuefacción del aire. El primer uso de GNL fue para recuperar helio del gas natural. El proceso se basaba en la licuefacción de los hidrocarburos que contenían helio, dejando este último en fase gaseosa; después de la extracción del helio, el GNL se vaporizaba y se vendía como combustible.

En el pasado, el gas natural se consideraba un subproducto sin valor asociado con la extracción petróleo crudo, hasta que en 1920 se hizo evidente que era una valiosa fuente de combustibles como el propano y el butano.

1941 – Primera planta de licuefacción en Cleveland, Ohio. 1959 – Primer envío de GNL por buque. 1960 – Primera planta de licuefacción con carga de base en Argelia. 1964 – Comercio a gran escala entre Argelia y Europa. 1969 – Transporte de GNL de Alaska a Japón.

El GNL en 2002

Las operaciones de GNL están ampliándose rápidamente en todo el mundo, y cada vez hay más plantas en construcción o en vías de desarrollo. Actualmente, existen las siguientes instalaciones:

15 plantas de licuefacción de GNL que operan en 12 países. 38 plantas de regasificación de GNL que operan en 10 países.

Actualmente se consumen 104 millones de toneladas anuales de GNL en el mundo. Las proyecciones varían pero se espera para 2010 que la producción se pueda duplicar.

Cadena de Procesamiento

Un proyecto de GNL es altamente complejo tanto desde el punto de vista técnico así como del comercial. El proyecto debe de tener en cuenta todos los aspectos de la cadena de producción desde el yacimiento, el tratamiento preliminar en los pozos, el transporte por tubería a la planta de licuefacción, el llenado de barcos, el transporte a las unidades de revaporización y, finalmente, la venta y distribución del gas ya sea como gas natural o en la forma de electricidad.

Los proyectos de GNL son proyectos que representan varios miles de millones de dólares de inversión, por lo que requieren la participación de compañías integradas (que tengan unidades de exploración, producción y distribución de gas) de alta solvencia económica y

entidades financieras que contribuyan el capital de inversión. Todos estos factores han creado una industria en la cual el riesgo de inversión sea bajo y requiere que tanto los contratos de compra y venta de gas sean a largo plazo, en este caso 20 años con reservas mínimas en el orden de 12 billones de pies cúbicos por proyecto (12 TCF en el argot internacional.)

Proceso de licuefacción

Cuando se extrae el gas natural de los yacimientos subterráneos, a menudo contiene otros materiales y componentes que deben ser eliminados antes de que pueda ser licuado para su uso:

Azufre, dióxido de carbono y mercurio, que son corrosivos para el equipo; agua, que al enfriar el gas se congelaría formando hielo o bien hidratos de metano y

provocaría bloqueos en el equipo si no se eliminara; hidrocarburos pesados, especialmente benzeno y dióxido de carbono, que pueden

congelarse al igual que el agua y producir bloqueos del equipo y problemas en la combustión del gas.

El GNL producido debe de ser usado en procesos de combustion y por lo tanto hay que extraer algunos hidrocarburos para controlar su poder calorífico y el índice de Wobbe. Dependiendo del mercado final, la remoción de etano, propano y otros hidrocarburos debe estar controlada mediante una unidad de remocion de líquidos que puede estar integrada en el proceso de licuefacción

Proceso de enfriamiento

Para convertir el gas natural en líquido, se enfría el gas tratado hasta aproximadamente -161 °C, que es la temperatura a la cual el metano —su componente principal— se convierte a forma líquida. El proceso de licuefacción es similar al de refrigeración común: se reduce la presión de los gases refrigerantes produciendo líquidos fríos, tales como propano, etano / etileno, metano, nitrógeno o mezclas de ellos, que luego se evaporan a medida que intercambian calor con la corriente de gas natural. De este modo, el gas natural se enfría hasta el punto en que se convierte en líquido. Una vez que el gas ha sido licuado se somete a un proceso de Joule Thompson o expansión con extracción de trabajo para poderlo almacenar a presión atmosférica. El GNL producido se almacena en tanques especiales para ser luego transferido a buques tanques especiales de transporte.

El diseño de estas plantas está gobernado por normas estrictas, en la industria de GNL hay cuatro diseñadores de plantas que se usan industrialmente: proceso con intercambiados de tubos en espiral de Air Products (APCI y APX), la cascada optimizada de Phillips, el triple ciclo refrigerante de Linde y el proceso de caja fría con mezcla refrigerante de Black and Veatch (PRICO).

Todos estos procesos son usados en la industria y competencias de diseño son realizadas para seleccionar el proceso que va a generar el proyecto más rentable a lo largo de toda su vida útil.

Almacenamiento del GNL

El GNL se almacena a -161 °C y a presión atmosférica en tanques criogénicos especiales para baja temperatura. El típico tanque de GNL tiene doble pared: una pared externa de hormigón armado, recubierto con acero al carbono, y una pared interna de acero niquelado al 9%. La seguridad y la resistencia son las consideraciones de diseño primarias al construir estos tanques, los cuales se diseñan para soportar terremotos y fuertes vientos.

Transporte del GNL

El GNL se transporta a presión atmosférica en buques especialmente construidos con casco doble. El sistema de contención de carga se diseña y construye utilizando materiales especiales para el aislamiento y tanque, para asegurar el transporte seguro de esta carga criogénica.

El GNL en los tanques de carga del buque se mantiene a su temperatura de saturación (-161 °C) a lo largo de toda la navegación, pero se permite que una pequeña cantidad de vapor se disipe por ebullición, en un proceso que se denomina "autorrefrigeración". El gas evaporado se utiliza para impulsar los motores del buque.

Aproximadamente 40% de los buques de GNL actualmente en servicio cuentan con sistemas de contención de carga del tipo de membrana, de modo que tienen un aspecto muy similar al de otros cargueros. El resto de los buques tienen un sistema de contención de carga más particular, que incluye cuatro o más tanques esféricos grandes. Ambos tipos de sistema de contención poseen antecedentes de operación extremadamente seguros y confiables.

Datos sobre buques

Actualmente se encuentran en servicio más de 120 buques de GNL. El transporte de GNL por buque tiene antecedentes de seguridad ejemplares. Límites de capacidad de carga: 19.000 m3 a 138.000 m3 Esloras: 130 m (420 ft) a 300 m (975 ft). Calados: 6,5 m (12 ft) a 12 m (39 ft).

La flota de buques está desarrollándose rápidamente, con más de 100 buques pedidos a los astilleros y que entrarán en servicio en los próximos años.

También están naciendo proyectos alternativos para el transporte de GNL en pequeñas cantidades, bien sea en camiones o en barcos mucho menores que los actuales.

Regasificación del GNL

Una vez que el buque-tanque de GNL llega a la terminal de regasificación en la zona de mercado, el GNL es bombeado desde la nave hasta los tanques de almacenamiento. Los tanques de GNL son similares a los utilizados en la terminal de licuefacción. Generalmente, la descarga de un buque requiere unas 12 horas.

Luego, el GNL vuelve a su estado gaseoso original. Para ello, se bombea desde los tanques de almacenamiento y es calentado con vaporizadores hasta las condiciones de entrega especificadas por las empresas de gasoductos y los usuarios finales, ubicados corriente abajo de la tubería. Posteriormente, el gas se distribuye a los usuarios mediante un gasoducto convencional.

Seguridad del GNL y accidentes relacionados

La cadena de producción y distribución de GNL está diseñada para evitar fugas y prevenir incendios. Los riesgos más altos son su baja temperatura (criogénica) y su combustibilidad. Los derrames de GNL se evaporan rápidamente donde la condensación del vapor de agua en el aire crea una neblina. El GNL no se prende fácilmente, la llama no es muy fuerte, no humea y ésta no se extiende. El combate de un fuego de GNL es muy similar a uno de gasolina o gasóleo, no hay peligro de explosión en lugares abiertos.

A continuación se citan varios accidentes relacionados con el GNL:

1944, 20 de octubre. La compañía East Ohio Natural Gas Company tuvo un fallo en un tanque de GNL en Cleveland, Ohio. 128 personas murieron en la explosión. El tanque no tenía un muro de retención, había sido construido durante la Segunda Guerra Mundial, en medio de un estricto racionamiento de metal.

1973, Febrero,Staten Island, New York. Mientras se reparaba el interior de un tanque de almacenamiento vacío, se desató un incendio. La presión aumentó dentro del tanque tan rápido que la cúpula cedió, cayendo dentro del tanque y matando a 37 obreros.

1979, Lusby, Maryland, la instalación de GNL de Cove Point sufrió un fallo de una bomba, que liberó vapor de gas, que se inflitró en los conductos eléctricos. Un trabajador cerró un circuito, provocando la ignición de los gases. El resultado fue un trabajador muerto y grandes daños en el edificio.

2004, 19 January, Skikda, Algeria. Se produjo una explisión en la planta de licuefacción de GNL de Sonatrach. Hubo 27 muertos, 80 heridos, tres trenes de GNL destruidos, la producción del año 2004 se redujo en un 76%.

Riesgos de un proyecto de GNL

Debido a que los proyectos de GNL están basados en contratos de compra y venta a largo plazo, la mayor parte de los riesgos están basados en la disponibilidad de gas al proyecto, la estabilidad de los países donde se ejecuta el proyecto y donde se vende el gas y la habilidad del Grupo que está ejecutando el proyecto para entender todas las complejidades de la cadena de GNL para lograr una rentabilidad que asegure la viabilidad del proyecto durante toda su vida útil. Las características de un buen proyecto de GNL incluyen:

Bajos Costos de Infraestructura y Producción del Gas. Bajos Costos de Transporte del Gas y otros productos líquidos. Buena Estructura del Proyecto y de la Compañía establecida para este efecto. Ambiente Fiscal Atractivo Confianza de los Compradores en la estabilidad del Proyecto Seguridad de Mercado Índice del Precio del Gas con cambios de Mercado Proyecto que sea fácilmente financiable

Gas natural comprimidoSímbolo de uso obligatorio que identifica a los autos propulsados a GNC en Argentina

El Gas Natural Comprimido, más conocido por la sigla GNC, es un combustible para uso vehicular que por ser económico y ambientalmente limpio, es considerado una alternativa sustentable para la sustitución de combustibles líquidos.

Carácterísticas

El GNC es esencialmente gas natural, almacenado a altas presiones según la normativa de cada país.

Gasoducto

Un gasoducto es una conducción que sirve para transportar gases combustibles a gran escala. Es muy importante su función en la actividad económica actual.

Impropiamente, y puede que por analogía con el oleoducto, se le llama con frecuencia gaseoducto.

Construcción

Consiste en una conducción de tuberías de acero, por las que el gas circula a altas presiones, desde el lugar de origen. Donde sea posible, se construyen sobre la superficie. Sin embargo, en áreas que sean más desarrolladas, urbanas o con flora sensible, se entierran a una profundidad típica de 1 metro.

Si la distancia es larga, debe haber estaciones de bombeo a intervalos. Éste puede ser un yacimiento o un puerto de mar al que llegan buques (para el gas natural, se llaman metaneros) que transportan el gas licuado (a muy alta presión).

Para cruzar un río en el trazado de un gasoducto se utilizan principalmente dos técnicas, la perforación horizontal y la perforación dirigida, con ellas se consigue que tanto la flora como la fauna del río y de la ribera no se vean afectadas.

El tendido por mar se hace desde barcos especialmente diseñados, los cuales van depositando en el lecho marino la tubería a partir de una bobina.

Para llevar el gas hasta los hogares y comercios, require agregarse pequeñas salidas de alimentación hasta las redes de tuberías dentro de dichas edificaciones.

Regulaciones estadales en Estados Unidos y Canadá requieren que los gasoductos enterrados estén protegidos de la corrosión. A menudo, el método más económico es recubrir el gasoducto con protección catódica (por ejemplo aluminio).

Circulación del gas

La presión a la que circula en gas por el gasoducto es normalmente de 72 bar para los de la redes básicas de transporte y 16 bar en las redes de distribución.

El cambio de presiones se hace de forma análoga a las redes eléctricas (alta tensión/baja tensión), en este caso se utilizan estaciones de regulación y medida, por medio de unos reguladores de presión de membrana se regula la presión de salida que se necesite.

APLICACIONES

Entre las fuentes de energía, el gas natural se caracteriza por su eficiencia,limpieza y competitividad. Es también una energía versátil, que se puede emplear tanto en el hogar como en el comercio y la industria. En el hogar, el gas natural calienta con rapidez, no necesita almacenaje previo y es el combustible actualmente disponible que menos contamina. El comercio y la industria se benefician con la calidad de la llama del gas natural, una llama regular y sin impurezas.

En el hogar

El gas natural puede utilizarse en los hogares para cocinar, obtener agua caliente, calefaccionar y climatizar.

Las cocinas, hornos y anafes están equipados con los dispositivos más modernos: encendido electrónico y válvulas de seguridad que cortan el paso del gas si se apaga la llama. Los hornos de gas son programables, autolimpiables y disponen de encendido automático. El vapor de agua de la combustión del gas permite, en estos hornos, que los alimentos no se resequen.

Los calefones a gas natural producen agua caliente al instante y sin límite. Funcionan sólo cuando se necesita agua caliente, lo que permite un máximo ahorro de energía. Los termotanques almacenan agua caliente para cuando se necesite en varios puntos a la vez.

El gas natural también permite calentar los hogares alcanzando el máximo confort. Las calderas de calefacción mixtas (calefacción más agua caliente sanitaria) pueden ser para una sola vivienda (individuales) o para todo un edificio o urbanización (colectivas). Estas calderas son regulables y programables para tener el confort necesario en cualquier momento.

Los radiadores murales autónomos producen un calor instantáneo sólo en la habitación que se desee y no consumen aire interior de la vivienda.

El gas natural ofrece la máxima economía en la climatización de los hogares, con equipos modulares que pueden adaptarse a gran parte de las necesidades existentes.

La calefacción por tubos radiantes genera un ambiente templado que permite aprovechar terrazas y jardines, incluso en épocas frías.

Los climatizadores de piletas optimizan su uso y permiten disfrutarla durante más meses al año.

En el comercio y la industria

En el comercio y en la industria, el gas natural puede utilizarse en cualquier proceso de generación de calor o frío, en la cogeneración de energía térmica y eléctrica, y en la generación de electricidad.

La combustión del gas natural permite regular mejor la temperatura de las cámaras de combustión de una extensa gama de equipos y aplicarla directamente al tratamiento de múltiples productos.

Como combustible, el gas natural se utiliza en los sectores industriales que necesitan energía térmica limpia, eficaz y económica: hornos, fundiciones, tratamientos térmicos, cubas de galvanizado y calefacción de grandes locales (polideportivos y naves industriales o comerciales).

El gas natural también permite climatizar y generar frío para edificios y cámaras industriales o producir hielo para las pistas de patinaje.

Otra aplicación de actualidad y con un gran futuro es la cogeneración con gas natural que produce conjuntamente energía eléctrica (o mecánica) y calor útil para fábricas, centros sanitarios y hoteleros, y grandes complejos urbanísticos, reduciendo en gran medida la emisión de contaminantes.

El gas natural se utiliza cada vez más en la generación de electricidad en centrales térmicas convencionales o de ciclo combinado. Este proceso permite ahorrar energía, y además disminuir los niveles de contaminación.

Por su alto contenido en hidrógeno, el gas natural es la materia prima más utilizada en la producción de amoniaco para fertilizantes, así como en otras aplicaciones petroquímicas.

Gasoducto Almendralejo Villafranca2

USO DEL GAS NATURAL

El gas natural tiene diversas aplicaciones en la industria, el comercio, la generación eléctrica, el sector residencial y el transporte de pasajeros. Ofrece grandes ventajas en procesos industriales donde se requiere de ambientes limpios, procesos controlados y combustibles de alta confiabilidad y eficiencia.

En el siguiente cuadro se presentan algunas de las aplicaciones más comunes de gas natural:

Aplicaciones del Gas Natural

Sector Aplicaciones/ProcesosIndustrial Generación de vapor

Industria de alimentosSecadoCocción de productos cerámicosFundición de metalesTratamientos térmicosTemple y recocido de metalesGeneración eléctricaProducción de petroquímicosSistema de calefacciónHornos de fusión

Comercio y Servicios Calefacción centralAire acondicionadoCocción/preparación de alimentosAgua caliente

Energía Cogeneración eléctricaCentrales térmicas

Residencial CocinaCalefacciónAgua calienteAire acondicionado

Transporte de pasajeros

TaxisBuses

Adicionalmente, el gas natural es utilizado como materia prima en diversos procesos químicos e industriales. De manera relativamente fácil y económica puede ser convertido a hidrógeno, etileno, o metanol; los materiales básicos para diversos tipos de plásticos y fertilizantes.

Debido a que el gas natural puede ser utilizado con grandes beneficios en un amplio número de aplicaciones, puede sustituir a los energéticos alternativos que se señalan a continuación:

Combustibles que el Gas Natural puede sustituir

SectorEnergía y/o combustible que puede sustituir

Industrial CarbónElectricidadDHMDieselFuel OilGas licuadoGasolinaKerosene

Leña

Generación eléctrica Carbón

Fuel Oil

Comercio CarbónElectricidadFuel OilGas de ciudadGas licuadoKerosene

Residencial ElectricidadGas de ciudadGas licuadoKeroseneLeña

Transporte de pasajeros

GasolinaPetróleo Diesel

Uno de los usos del gas natural que ha tomado mayor importancia en el último tiempo en nuestro país, dada la disminución en el recurso hídrico, es la generación eléctrica.

RESERVAS DEL GAS NATURAL

Antes de hablar de las reservas actualmente existentes en el mundo, es indispensable aclarar como se efectúa el proceso de búsqueda de gas natural además de algunos conceptos relacionados con este tema. La búsqueda de gas natural se inicia con exploraciones, que consisten básicamente en realizar perforaciones en zonas donde existen indicios de la existencia de gas. Una vez que algún yacimiento de gas natural es encontrado, el próximo paso es analizarlo de manera de determinar tanto la cantidad como la calidad del gas natural contenido en ese yacimiento, calculándose así la duración de ese yacimiento de acuerdo a la cantidad de gas que tenga y a una estimación del consumo. Una vez que estos análisis son efectuados, el gas natural de ese yacimiento pasa a ser una "reserva probada" de gas natural.

Pero, dado el alto costo que este proceso implica, no todos los yacimientos son analizados. Lo que si se realiza constantemente son perforaciones para localizar yacimientos, de manera de que en el momento que se necesiten probar las reservas, se tengan ubicadas y lo único necesario por realizar sea un análisis de manera de determinar la calidad y la duración del gas natural.

Como norma, las empresas productoras de gas natural deben mantener reservas probadas por lo menos como para cumplir con los contratos de extracción o de suministro que mantenga vigentes.

Respecto a las reservas mundiales de gas natural, éstas son aproximadamente 145 trillones de metros cúbicos estándar, las que están principalmente concentradas en la ex Unión Soviética y en el Medio Oriente. Y dentro de la ex Unión Soviética, Rusia tiene el 85% de esas reservas. En el caso del Medio Oriente, es Irán el país que tiene la mayor cantidad de reservas de esa zona, con un 47%.

En el esquema que se presenta a continuación se muestra la distribución por zonas de estas reservas.

En el siguiente gráfico se esquematiza la distribución mundial de las reservas de gas natural.

CONSUMO DEL GAS NATURAL

Ventajas para el Medio Ambiente

La combustión del gas natural está clasificada mundialmente como la más limpia entre los combustibles industriales tradicionales. De hecho, las emisiones de material particulado cumplen con las normas chilenas e internacionales más exigentes, sin necesidad de invertir en equipos de tratamiento de gases. Una de las grandes ventajas del gas natural respecto a otros combustibles, son las bajas emisiones de su combustión, lo cual se puede ver en el siguiente cuadro.

Emisión de distintos Combustibles(en términos del consumo energético)

CombustibleMP

Material Particulado

SOXOxido de Sulfuro

NOXOxido de Nitrógeno

Gas Natural 1 1 1Gas de Ciudad 3 61 0,5Gas Licuado 1,4 23 2Kerosene 3,4 269 1,5Diesel 3,3 1.209 1,5Fuel Oil N° 5 15 4.470 4

Fuel Oil N° 6 39,4 4.433, 4

Carbón 157 5.283 6Leña 140 13 2

Cuadro resumen de efectos de distintos contaminantes sobre la salud de las personas y en el medioambiente

CONTAMINANTEEFECTOS SOBRE

las personas el medioambiente

MP(Material

Particulado)

Disminución de la visibilidadAumento de afecciones respiratoriasTos crónicaRonqueraSíntomas respiratorios nocturnosBronquitisAcceso de asma bronquial

Daño directo a la vegetación (dificultad en la fotosíntesis)

SO2(Dióxido

de Sulfuro)

No se le puede atribuir ningún efecto específico, pero si resulta claro que es altamente nocivo en presencia de humedad

Lluvia Acida

NOX(Oxido de Nitrógeno)

IrritantePotencialmente cancerígeno

Lluvia Ácida Problemas con el Ozono

"Es posible relacionar la presencia de altos niveles de material particulado respirable en ciudades desarrolladas, hasta con un 5% de las muertes."

Al comparar las emisiones producto de la combustión del gas natural con las del carbón y del petróleo, se deduce que las del gas natural son bastante menores, ya que su estructura molecular es bastante más simple que la de los otros dos combustibles, lo que facilita que se queme limpiamente. Entre otros, el carbón y el petróleo tienen una combustión que produce cenizas que no se queman completamente, y se pueden ir a la atmósfera.