GUÍA GNR-001: CONCEPTOS DEL GAS NATURAL (GN) Y EL GAS LICUADO DEL PETRÓLEO (GLP)

PROPÓSITO: En esta guía se presentan los aspectos básicos del gas natural y del gas licuado de petróleo, tales como su origen, composición química y propiedades físicas. Se ilustra el proceso de producción, transporte y distribución de estos dos importantes hidrocarburos. Se divulgan los usos principales que tienen en la actualidad. Se exponen las magnitudes y unidades de medida de mayor uso en aspectos relacionados con instalaciones de gas combustible. Y, finalmente, se exponen tres herramientas para la solución de problemas.

MÉTODO: Presentación de contenidos – Formulación de actividades de aprendizaje.

COMPETENCIAS ADQUIRIDAS: Al desarrollar la guía, el aprendiz manejará los aspectos básicos del gas natural y del gas licuado de petróleo, podrá explicar cómo se lleva a cabo la cadena productiva de estos dos hidrocarburos, manejará las magnitudes de medida relacionadas estrechamente con instalaciones de gas combustible y usará tres herramientas para resolver problemas.

1. EL GAS NATURAL:

El gas natural es un energético que se extrae del subsuelo. Consiste en una mezcla de hidrocarburos gaseosos ligeros. Se encuentra en depósitos subterráneos profundos en condición libre (cuando proviene de yacimientos independientes) o en condición asociada (cuando proviene de yacimientos petrolíferos o de carbón). Al gas natural se le conoce como energía limpia; dados los bajos impactos que tiene su combustión sobre el medio ambiente.

El gas natural es un gas difícil de detectar por el ser humano a través de los sentidos, ya que, en su forma más pura, es incoloro, insípido, inodoro y sin forma. Por ese motivo es indispensable agregarle un odorizante llamado mercaptano (aquel que tiene un ligero olor a huevos podridos), que le permite ser detectado en caso de vertimiento o fuga.

El gas natural es un gas no tóxico, razón por la cual los decesos humanos que se le adjudican ocurren por incendio, explosión o asfixia. Nunca por intoxicación.

Los depósitos de gas natural pueden ser encontrados en yacimientos en lo profundo de la superficie continental o también en el fondo del mar.

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El gas natural es energía que circula bajo el suelo de la mayor parte de los centros urbanos del mundo civilizado. Aporta comodidad, ya que su distribución puede hacerse por redes; lo que garantiza el suministro continuo. Este energético constituye uno de los más importantes recursos para el desarrollo de los países. Es materia prima fundamental de la industria petroquímica y siderúrgica y es uno de los pilares del comercio en las ciudades.

El gas natural es menos denso que el aire, lo que ocasiona que en caso de fuga ascienda hacia la atmósfera.

Imagen No. 1: Yacimiento de gas natural oceánico.Fuente: http://juancmirre.com/wp-content/uploads/2014/03/extraccion-gas.jpg

HISTORIA

El gas natural es conocido por la humanidad hace miles de años. Los hombres primitivos observaban las llamaradas que se producían en los pantanos cuando caía un rayo o los llamados “fuegos eternos”, encendidos, quizás, mediante un relámpago. Es famoso, por ejemplo, el Oráculo de Delfi, en el que se observaba un fuego incesante al que se le atribuían orígenes divinos.

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Es en Persia (lo que hoy se conoce como Irán) donde se hicieron los primeros descubrimientos de gas natural entre los años 6.000 y 2.000 A.C. Hacia el año 900 A.C. también se reporta en China el uso del gas natural. En este país se realizó la perforación del primer pozo conocido de gas. Constaba de una profundidad de 150 m y fue realizado hacia el año 211 A.C. Aunque el proceso fue muy rudimentario y artesanal, ya que se utilizaron primitivas brocas de percusión para perforar y varas de bambú para el transporte, es el primer antecedente de uso industrial de este energético. Su extracción se hacía con la finalidad de quemar el gas encontrado en los yacimientos de caliza y así poder secar las rocas de sal que se encontraban entre sus capas.

En el siglo VII en Japón se descubrió la existencia de un pozo de gas. En el siglo X se canalizaba el gas con cañas de bambú para darle usos prácticos (puede asimilarse al primer sistema de distribución por redes). Las civilizaciones griega y romana, durante la Edad Media, conocieron los efectos de la combustión del gas. En el siglo XVI, Paracelso, alquimista y médico suizo, produjo por primera vez gas combustible (hidrógeno) por contacto de ácidos sobre metales y lo llamó “espíritu salvaje”. Juan Bautista Van Helmot lo denominó “ghost” (en inglés, fantasma, espíritu), de donde se derivó el nombre de gas.

En el siglo XVII Robert Boyle, químico y físico irlandés, obtuvo vapor de agua, alquitrán y gas por destilación o carbonización de la hulla (este fue el primer origen del gas manufacturado). Asimismo, en Gran Bretaña, William Murdock consiguió en 1792 alumbrar con gas su casa y sus talleres. El gas lo obtenía en una retorta vertical de hierro estañado y se conducía por tubería a unos veinte metros de distancia. En 1797 se instaló luz de gas en la avenida Pali Mali de Londres y a partir de entonces se desarrolló rápidamente la industria del gas en Inglaterra. En Alemania, en 1811, Guillermo Augusto Lampadius, farmacéutico químico, alumbró con gas un sector de Freiberg, en donde era profesor de química en la Escuela de Minas. También en Alemania, en 1828, se alumbraron las calles de Dresden, en un gran acontecimiento en presencia del rey de Sajonia.

Los Estados Unidos son los pioneros de la exploración y explotación técnica del gas natural. En 1821, los habitantes de Fredonia (cerca de Nueva York), hicieron un pozo de nueve metros de profundidad y condujeron el gas por tuberías de madera y de plomo a diferentes casas para su alumbrado.

En 1891 fue construida la primera red de tuberías para el transporte del gas, la cual llevaba el energético desde un yacimiento de gas en Indiana Central hasta la Ciudad de Chicago.

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La aplicación del gas como fuente de luz y calor se desarrolló aceleradamente por su facilidad de transporte por tuberías y la sencillez de la regulación y control de llama, en una época en que no existía la electricidad.

A partir de 1930, comenzaron a explotarse en los Estados Unidos yacimientos de gas, independientemente de los petrolíferos. Hasta entonces, el gas natural que acompañaba al petróleo era quemado o reinyectado en los pozos para mantener la presión de extracción del petróleo.

A pesar de todos estos acontecimientos, el gran auge en la historia del gas natural no llega, prácticamente, hasta 1960. Los grandes descubrimientos y la explotación de importantes yacimientos en diferentes partes del mundo, especialmente en Europa Occidental, Rusia y Norte de África, dan progresivamente una dimensión mundial a la industria del gas.

Como se ve, el gas natural no es algo nuevo. Éste ha sido expulsado a la superficie terrestre desde hace muchísimos años. Sin embargo, los métodos para obtenerlo, llevarlo hasta la superficie y ponerlo a disposición para su uso son relativamente recientes.

En sus inicios, el gas natural fue utilizado como una fuente de iluminación, pues sin una infraestructura de tuberías era muy difícil transportar el gas por largos trayectos o hasta dentro de los hogares, para ser utilizado como fuente de calefacción o como fuente de cocción de alimentos. Una vez que el transporte de gas fue posible, fueron descubiertos nuevos usos para el gas natural.

Imagen No. 2: Yanar Dag o Montaña de Fuego, situada a las afueras de Bakú, la capital de Azerbaiyán. Fuente: http://farm6.static.flickr.com/5222/5574947523_4a13049f23_b.jpg

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ORIGEN

El gas natural se formó hace millones de años con lodo, arena, piedras, plantas y materia animal, que al acumularse gradualmente en capas, con la presión y el calor de la tierra, se convirtieron en petróleo y gas natural. Las capas sucesivas de microorganismos, mezcladas con partículas arenosas y arcillosas y restos de organismos vegetales terminaron por constituir una masa sólida (la roca madre) en la cual, a través de un proceso anaeróbico de descomposición, extremadamente lento, de las grasas y proteínas orgánicas se formaron los hidrocarburos y el crudo.

El petróleo y el gas natural que se formaron, cuyas proporciones dependen de la temperatura y presión a las que estuvieron sometidos, ascendieron entre las capas de terreno permeable (poroso), hasta que quedaban atrapados bajo una cúpula de terreno impermeable o contra una falla o hendidura rocosa. Así, al unirse, se formaron los yacimientos, es decir, las bolsas o reservas que se han ido descubriendo progresivamente.

Imagen No. 3: Capas de un yacimiento de gas natural.Fuente: http://k02.kn3.net/taringa/1/1/8/1/7/8/95/denfa_03botero/054.gif?5460

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COMPOSICIÓN

El gas natural es una mezcla de hidrocarburos simples que se encuentra en estado gaseoso en condiciones ambientales normales de presión y temperatura. El gas natural comercial está compuesto de un porcentaje de metano (CH4) superior al 80%, que es la molécula más simple de los hidrocarburos. Además puede contener pequeñas cantidades de etano, propano y otros hidrocarburos más pesados. También se pueden encontrar trazas de nitrógeno, dióxido de carbono, ácido sulfhídrico y agua. Como medida de seguridad, en la regulación técnica se estipula que los distribuidores deben adicionar un odorizante al gas natural para que se pueda percibir su presencia en caso de posibles fugas durante su manejo y distribución al consumidor final.

La siguiente es la composición química aproximada del gas natural:

Constituyente Fórmula químicaComposición por

volumen (%)

Metano CH4 81,86

Etano C2H6 11,61

Propano C3H8 1,92

I – Butano C4H10 0,23

N – Butano C4H10 0,22

Nitrógeno N2 0,9

Dióxido de Carbono CO2 3,18

OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL GAS NATURAL

Es importante mencionar cuatro características del gas natural: el poder calorífico, la densidad relativa, los límites superior e inferior de explosividad y la relación aire-combustible.

El poder calorífico es la cantidad de energía que se encuentra contenida en un determinado volumen. Dicho técnicamente, es la relación que existe entre la energía y el volumen. El poder calorífico del gas natural, para efectos académicos es 1000 BTU/ft3, aunque en la realidad varía entre 900 y 1.400 BTU/ft3.

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La densidad relativa es la tasa o el porcentaje en el cual un gas es más o menos denso que el aire; si suponemos que la densidad del aire tiene valor 1. Por ejemplo, cuando decimos que la densidad relativa del gas natural es 0,67, lo que estamos diciendo es que su densidad absoluta (es decir, la relación entre su masa y el volumen) es el 67% de la densidad absoluta del aire. Valores normales para la densidad relativa del gas natural están entre 0,57 y 0,70.

El límite inferior de explosividad es la concentración de gas combustible por debajo de la cual una explosión no es posible. Dicho técnicamente, es la relación volumétrica de gas o vapor inflamable en el aire por debajo de la cual no se puede formar una atmósfera explosiva gaseosa. El límite inferior de explosividad del gas natural es 5% ó 50.000 ppm.

El límite superior de explosividad es la concentración de gas combustible por sobre la cual una explosión no es posible. Dicho técnicamente, es la relación volumétrica de gas o vapor inflamable en el aire por sobre la cual no se puede formar una atmósfera explosiva gaseosa. El límite superior de explosividad del gas natural es 15% ó 150.000 ppm.

Finalmente, tenemos la relación oxígeno-combustible del gas natural, esto es, la cantidad de metros cúbicos de aire que requiere un metro cúbico de gas natural para que la combustión sea completa. Esta relación es aproximadamente 1:10. Por cada m3 de gas natural se requieren 10 m3 de aire para garantizar una combustión completa. El cálculo de esta relación se hace a partir de la fórmula estequiométrica de la combustión comparando los pesos moleculares de las moléculas participantes.

En resumen:

Nombre del gas combustible Gas NaturalPoder Calorífico 900 – 1.400 BTU/pie3

Límite inferior de explosividad (LEL) 5% Vol. – 50.000 ppmLímite superior de explosividad (UEL) 15% Vol. – 150.000 ppmDensidad relativa o gravedad específica (aire = 1) 0,57 – 0,70

CADENA DE PRODUCCIÓN, TRANSPORTE Y SUMINISTRO

La industria del gas natural tiene las siguientes fases:

1.- Producción. Consiste en llevar el gas desde los yacimientos del subsuelo hasta la superficie, a través de pozos productores. En el subsuelo, el gas se encuentra disuelto o en la capa de gas en los yacimientos de condensado –“Gas Asociado”- y en yacimientos de gas libre –“Gas No Asociado”-. Existen dos

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sistemas de producción básicos. El primer sistema se llama empuje por gas disuelto, donde básicamente la misma presión del gas contenido dentro del yacimiento es suficiente para que al ser perforado salga hacia la superficie. El otro sistema que se utiliza es el denominado empuje por agua, donde es el agua contenida en el fondo, lo que proporciona la presión suficiente para garantizar la salida hasta la superficie.

2.- Separación. Una vez en la superficie, el gas natural es sometido a un proceso de separación de líquidos (petróleo, condensado y agua) en recipientes metálicos a presión llamados separadores. Cuando se trata de gas libre, no asociado con el petróleo, este proceso no es necesario, y el gas va directamente al siguiente paso.

3.- Tratamiento. Es un paso previo a la fase de procesamiento, para eliminar las impurezas que trae el gas natural, como agua, dióxido de carbono (CO2), helio y sulfuro de hidrógeno (H2S). El agua se elimina con productos químicos que absorben la humedad. El H2S se trata y elimina en plantas de endulzamiento. Estas impurezas se recuperan y pueden ser comercializadas con otros fines.

4.- Extracción de líquidos. Este proceso es al que se somete el gas natural rico libre de impurezas, con la finalidad de separar el gas metano seco (CH4) de los llamados “Líquidos del Gas Natural”, LGN, integrados por etano, propano, butanos, pentanos (gasolina natural) y nafta residual.

5.- Compresión. Es el proceso al que se somete el Gas Metano Seco, con la finalidad de aumentarle la presión y enviarlo a sistemas de transporte y distribución para su utilización en el sector industrial y doméstico y en las operaciones de producción de la industria petrolera (inyección a los yacimientos y a los pozos).

6.- Fraccionamiento. Los Líquidos del Gas Natural (LGN) se envían a las plantas de fraccionamiento, donde se obtiene por separado etano, propano, butano normal e isobutano, gasolina natural y nafta residual, que se almacenan en forma refrigerada y presurizada en recipientes esféricos.

7.- Transporte. El gas natural se puede transportar de tres maneras. Por gasoductos, como gas natural comprimido o como gas natural licuado. Un gasoducto es un sistema de tuberías por medio de las cuales se transporta el gas aprovechando la diferencia de presiones. La presión del gas se aumenta utilizando compresores. Los gasoductos pueden estar sobre la superficie terrestre, enterrados o bajo el agua. En los gasoductos se cuenta con avanzados sistemas de control que permiten monitorear las condiciones del gas. El gas natural comprimido se comprime a presiones por encima de 200 bares para lograr transportar la mayor cantidad de gas en un volumen reducido. En zonas donde por factores técnicos y/o económicos no es viable la atención por red física, el GNC se utiliza como gasoducto virtual, en el cual se transporta el gas natural en cilindros de compresión, y se descomprime en estaciones cercanas a la zona de interés,

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desde donde se distribuye el gas a los usuarios finales. Finalmente, el gas natural se puede llevar a estado líquido, y se transporta por medio de buques que cuentan con las facilidades de almacenamiento necesarias. Una vez que el buque metanero atraca en la terminal regasificadora, el GNL se descarga, almacena y regasifica. La descarga del GNL se realiza a través de los brazos de descarga de los buques, con los que se bombea el GNL directamente a los tanques criogénicos de almacenamiento. Para su inyección en la red de transporte (gasoducto), el GNL se transforma de nuevo a su estado gaseoso mediante un mero proceso físico de aumento de temperatura (proceso de vaporización, mediante un intercambio de calor con el agua tomada del mar).

8.- Distribución. De los gasoductos a alta presión, el gas natural llega a los puntos de consumo a través de las redes de distribución (conjunto de conducciones de gas de menor diámetro y presión de diseño). Las estaciones de regulación y medida (ERM), situadas en los nodos de conexión de las redes de transporte y las de distribución, adaptan la presión del caudal de gas a la presión requerida para que pueda ser utilizado por los consumidores finales. La presión a la que se suministra el gas dependerá del tipo de cliente, variando desde presiones inferiores a 0,05 bares para los consumidores domésticos hasta presiones superiores a 40 bares en las entregas a las plantas de generación eléctrica y grandes consumidores industriales.

9.- Líneas de distribución del gas natural. El sistema de distribución consiste en diferentes categorías de tuberías que transportan y entregan el gas. Para que pueda fluir el gas, cada uno de los diferentes tipos de tuberías tienen diferente presión. A continuación se describen las líneas de distribución usadas en los centros urbanos de Colombia:

Líneas de acero: Que transportan el gas desde los ERM o City Gates hasta las estaciones de distribución o distritales.

Líneas de troncal: Que transportan el gas desde las estaciones de distrito por las calles o avenidas principales.

Líneas de anillo: Que transportan el gas desde las líneas troncales hasta los usuarios finales.

Los reguladores de presión en las estaciones de distrito aseguran que la presión del gas no esté por encima de la máxima presión de operación permitida en distribución.

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Imagen No. 4: Cadena del gas natural.Fuente:https://encryptedtbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcTAEfQBoZDHZAQv2_wHS4ORHes-

OkNBUfrJUeEX9vmPuU_whX66

USOS DEL GAS NATURAL

Las aplicaciones y los procesos en los que se usa gas natural son: en el hogar, comercios y servicios, e industria.

En el hogar se utiliza principalmente para la cocción de alimentos (estufas y hornos), servicio de agua caliente y calefacción. Adicionalmente se usa para el funcionamiento de artefactos como lavadoras y secadoras de ropa, equipos de refrigeración, neveras, incineradores de basuras, etc.

En comercio y servicios se incluyen usos en hospitales, colegios, hoteles, restaurantes (tales como calefacción y aire acondicionado) y otros servicios como lavanderías y climatización de piscinas.

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En la industria se utiliza como elemento productor de calor debido, principalmente, a su capacidad de regulación y ausencia de cenizas y azufres. Sus aplicaciones más importantes son: para la generación de vapor (centrales eléctricas), producción de abonos nitrogenados y ureas (industria química en general), la industria de alimentos, la cocción de productos cerámicos, la fundición de metales, producción de petroquímicos, industria del vidrio, industria del cemento (con notable disminución de la polución atmosférica), para los sistemas de calefacción y para hornos de fusión.

2. EL GAS LICUADO DE PETRÓLEO (GLP):

El gas licuado de petróleo (GLP), más conocido como gas propano y comúnmente como gas en cilindro o pipetas, es una mezcla de hidrocarburos livianos (compuestos orgánicos formados únicamente por carbono e hidrógeno) conformados por butano y propano. Esta mezcla de gases licuados está presente en el gas natural o disuelta en el petróleo.

Estos componentes pueden permanecer gaseosos en condiciones ambientales y líquidos cuando se envasan o almacenan a bajas presiones. Por esto se les denomina licuados o licuables.

El propano y butano están presentes en el petróleo crudo y el gas natural, aunque una parte se obtiene durante el refinado de petróleo.

COMPOSICIÓN:

El GLP es un gas más denso que el aire, debido a que los hidrocarburos que lo componen tienen estructuras moleculares más pesadas. Una consecuencia de este hecho es que en caso de una fuga, el gas tiende a concentrarse en las partes bajas de las edificaciones.

La composición química aproximada del GLP es la siguiente:

Constituyente Fórmula químicaComposición por

volumen (%)

Propano C3H8 36,33

Propileno C3H6 17,87

I – Butano C4H10 20,50

N – Butano C4H10 25,30

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OTRAS CARACTERÍSTICAS DEL GAS LICUADO DE PETRÓLEO

Nombre del gas combustible GLPPoder Calorífico 2.823 BTU/pie3

Límite inferior de explosividad (LEL) Propano 2,1% Vol. – 21.000 ppmLímite superior de explosividad (UEL) Propano 9,5% Vol. – 95.000 ppmLímite inferior de explosividad (LEL) Butano 1,8% Vol. – 18.000 ppmLímite superior de explosividad (UEL) Butano 8,4% Vol. – 84.000 ppmDensidad relativa o gravedad específica (aire = 1) 1,73

CADENA DE PRODUCCIÓN DEL GLP

GLP OBTENIDO DEL GAS NATURAL

El gas natural de propano y butano que pueden ser extraídos por procesos consistentes en la reducción de la temperatura del gas natural hasta que estos componentes y otros más pesados se condensen. Los procesos usan refrigeración o turboexpansores para lograr temperaturas menores de -40 º C necesarias para recuperar el propano. Subsecuentemente estos líquidos son sometidos a un proceso de purificación usando trenes de destilación para producir propano y butano líquido o directamente GLP.

Imagen No. 5: GLP obtenido a partir de la destilación del gas natural.Fuente: http://www.osinerg.gob.pe/newweb/images/GFH/GLP_Ref_Fracc_GN.gif

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GLP OBTENIDO EN REFINERÍAS

Se inicia cuando el petróleo crudo procedente de los pozos petroleros llega a una

refinación primaria, donde se obtienen diferentes destilados, entre los cuales se

tienen gas húmedo, naftas o gasolinas, queroseno, gasóleos atmosféricos o diésel

y gasóleos de vacío.

Estos últimos (gasóleos de vacío) son la materia prima para la producción de

gasolinas en los procesos de craqueo catalítico. El proceso se inicia cuando estos

se llevan a una planta FCC y, mediante un reactor primario a base de un

catalizador a alta temperatura, se obtiene el GLP, gasolinas y otros productos más

pesados. Esa mezcla luego se separa en trenes de destilación.

Imagen No. 6: GLP obtenido por refinación del petróleoFuente: http://www.osinerg.gob.pe/newweb/images/GFH/GLP_Ref_Petroleo.gif

USOS DEL GLP

El GLP tiene importantes usos petroquímicos y combustibles. Se usa para la

obtención de olefinas, las cuales son utilizadas para la producción de numerosos

productos, entre ellos, la mayoría de los plásticos. Como combustible se utiliza en

procesos industriales (producción de vapor, sistemas de enfriamiento y

calentamiento, combustible para motores, refinerías, calentar y secar productos

agrícolas) y en procesos comerciales y domiciliarios mediante garrafas, cilindros,

pipas, bombonas o tanques estacionarios (cocción, calentamiento de agua y

calefacción, entre otros).

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3. UNIDADES DE MEDIDA:

Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física, definida y adoptada por convención o por ley. Por su parte, una magnitud física es una propiedad o cualidad medible de un sistema físico a la que se le pueden asignar distintos valores como resultado de una medición o una relación de medidas.

A continuación se mencionan las más importantes magnitudes que se utilizan en las labores asociadas a las instalaciones internas de gas combustible. Se presentan las unidades de medida más importantes y su relación entre ellas.

Longitud: Se refiere a la distancia recorrida. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el metro (m).

Superficie: Expresa la extensión de un cuerpo en dos dimensiones: largo y ancho. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el metro cuadrado (m2).

Volumen: Expresa la extensión de un cuerpo en tres dimensiones: largo, ancho y alto. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el metro cúbico (m3).

Energía: Es la capacidad para realizar un trabajo, obrar, transformar o poner en movimiento. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el julio (J).

Tiempo: Se refiere a la duración de una acción o un evento. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el segundo (s).

Poder calorífico: Es la relación que existe entre la energía y el volumen. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el julio sobre metro cúbico (J/m3).

Potencia: Es la relación que existe entre la energía y el tiempo. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el julio sobre segundo o también llamado vatio o watt (W).

Presión: Es la fuerza que se hace sobre una superficie. La unidad de medida básica en el sistema internacional es el newton sobre metro cuadrado, también conocido como pascal (Pa).

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CONVERSIONES INDISPENSABLES

Longitud:

Para convertir: A: Acción:Metro (m) Centímetro (cm) Multiplicar por 100

Centímetro (cm) Pulgada (in) Dividir entre 2,54Centímetro (cm) Pie (ft) Dividir entre 30,48Centímetro (cm) Metro (m) Dividir entre 100

Pulgada (in) Centímetro (cm) Multiplicar por 2,54Pie (ft) Centímetro (cm) Multiplicar por 30,48

Superficie:

Para convertir: A: Acción:Metro cuadrado (m2) Centímetro cuadrado (cm2) Multiplicar por 10.000

Centímetro cuadrado (cm2) Metro cuadrado (m2) Dividir entre 10.000

Volumen:

Para convertir: A: Acción:Metro cúbico (m3) Pie cúbico (ft3) Multiplicar por 35,315

Pie cúbico (ft3) Metro cúbico (m3) Dividir entre 35,315

Energía:

Para convertir: A: Acción:BTU Megajulios (MJ) Dividir entre 947,817

Megajulios (MJ) BTU Multiplicar por 947,817

Tiempo:

Para convertir: A: Acción:Segundo (s) Minuto (min) Dividir entre 60Minuto (min) Hora (h) Dividir entre 60Minuto (min) Segundo (s) Multiplicar por 60

Hora (h) Minuto (min) Multiplicar por 60

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Poder calorífico:

Para convertir: A: Acción:BTU sobre pie cúbico

(BTU/ft3)Megajulio sobre metro

cúbico (MJ/m3)Dividir entre 26,839

Megajulio sobre metro cúbico (MJ/m3)

BTU sobre pie cúbico (BTU/ft3)

Multiplicar por 26,839

Megajulio sobre metro cúbico (MJ/m3)

Kilovatio por hora sobre metro cúbico (kW*h/m3)

Dividir entre 3,6

Kilovatio por hora sobre metro cúbico (kW*h/m3)

Megajulio sobre metro cúbico (MJ/m3)

Multiplicar por 3,6

Potencia:

Para convertir: A: Acción:Megajulio sobre hora

(MJ/h)Kilovatio (kW) Divido entre 3,6

BTU sobre hora (BTU/h) Kilovatio (kW) Dividir entre 3.412,14Kilovatio (kW) Megajulio sobre hora

(MJ/h)Multiplico por 3,6

Kilovatio (kW) BTU sobre hora (BTU/h) Multiplicar por 3.412,14

Presión:

Para convertir: A: Acción:Psi Milibar (mbar) Multiplicar por 68,947Psi Pulgada de agua (in H2O) Multiplicar por 27,720Psi Pascal (Pa) Multiplicar por 6.895Psi Kilopascal (kPa) Multiplicar por 6,895

4. HERRAMIENTAS PARA LA SOLUCIÓN DE PROBLEMAS

Hay tres herramientas fundamentales para la solución de problemas que se utilizan en aspectos relacionados con instalaciones de gas combustible: el despeje de ecuaciones, la regla de tres y el porcentaje.

DESPEJE DE ECUACIONES: Una ecuación es una igualdad en la que hay una o varias cantidades desconocidas llamadas incógnitas y que sólo es verdadera para determinados valores de las incógnitas. Despejar significa dejar sola a la incógnita

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de la cual se desea conocer el valor. Dejar sola la incógnita es pasar todos los números o demás términos que se encuentran cerca de la incógnita de interés al otro lado de la igualdad. Pasan al otro lado realizando la operación contraria que realizaban mientras acompañaban a la incógnita: si sumaban, pasan a restar; si multiplicaban, pasan a dividir.

Nota: primero se resuelven sumas y restas y finalmente multiplicaciones y divisiones.

Ejemplos:

1.- Despeje a X en la ecuación X + 5 = 8

Para dejar sola a la X debo mover el 5 al otro lado, pero como está sumando, pasa a restar:

X = 8 – 5 = 3

2.- Despeje a X en la ecuación X – 20 = 35

Para dejar sola a la X debo mover el 20 al otro lado, pero como está restando, pasa a sumar:

X = 20 + 35 = 55

3.- Despeje a X en la ecuación X * 18 = 36

Para dejar sola a X debo mover el 18 al otro lado, pero como está multiplicando, pasa a dividir:

X=3618

=2

4.- Despeje a X en la ecuación X13

=25

Para dejar sola a la X debo mover el 13 al otro lado, pero como está dividiendo, pasa a multiplicar:

X = 25 * 13 = 325

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5.- Despeje a X en la ecuación X5

+3−8=12

Para dejar sola a la X primero llevo a cabo sumas y restas, es decir, el 3 que suma pasa a restar y el 8 que resta pasa a sumar.

X5

=12−3+8=17, o sea X5

=17

Ahora, el 5 que está dividiendo, pasa a multiplicar:

X = 17 * 5 = 85

LA REGLA DE TRES: La regla de tres siempre se llama así porque conociendo tres datos, tenemos que hallar un cuarto que desconocemos. Ejemplo: Dos personas se alimentan con 8 manzanas. ¿Cuántas personas se alimentarán con 96 manzanas?

Respuesta: 24 personas.

Solución:

Los tres datos que se conocen son: 2 personas, 8 manzanas y 96 manzanas. El cuarto dato (desconocido), llamado “X”, se debe calcular.

Los datos se escriben así:

Personas Manzanas2 8X 96

Se lee de la siguiente manera: 2 es a 8, como x es a 96. De esta forma queda establecida una igualdad, es decir, una ecuación:

28= x96

Si se despeja X, queda:

x=96∗28

=24 personas

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EL PORCENTAJE: Es una regla de tres en la que la totalidad de la cantidad representa el 100. Cualquier otra cantidad, se debe calcular.

Ejemplo: Calcule el 23% de 50.000

Respuesta: 11.500

Solución:

Se plantea la regla de tres: 50.000 (la totalidad) es a 100, como X es a 23:

Cantidad Porcentaje (%)50.000 100

X 23

50.000100

= x23

Si se despeja X, queda:

x=50.000∗23100

=11.500

TALLER EN CASA

1. Explique por qué se considera que el gas natural es una mezcla.

2. Explique qué es gas natural en condición libre y en condición asociada.

3. Explique por qué el gas natural es difícil de detectar por medio de los sentidos. ¿Qué se hace para que los humanos lo puedan detectar?

4. Si el gas natural no es un gas tóxico, ¿Por qué es peligroso?

5. El gas natural es conocido por la humanidad desde el año 6.000 A.C., pero su industrialización apenas comenzó hacia mediados del siglo XX. ¿Cuál fue el hecho que causó el auge del gas natural en el mundo?

6. ¿Cuál es el constituyente más importante del gas natural y cuál es su fórmula química?

7. Defina: a. Poder calorífico b. Límite inferior de explosividad

Material diseñado por el ing. Juan Sebastián Motoa G. para Café Redes Ltda. Página 19

8. Mencione las 9 fases de producción, transporte y suministro del gas natural.

9. ¿Cuál es una desventaja de que el GLP sea más denso que el aire?

10. Entre el GLP y el gas natural, ¿cuál tiene mayor poder calorífico?

11. Mencione los dos métodos de obtención de GLP.

12. De acuerdo a la guía y a su concepto personal, explique la importancia de la distribución de gas por redes (mínimo 10 renglones).

13. Según lo que dice la guía, explique por qué el gas natural sí se puede transportar por redes a lo largo de tramos extensos, mientras que el GLP solamente se puede distribuir en cilindros o en tanques.

14. Determine cuál es el área o la superficie de la residencia en la que usted vive. Haga un dibujo aproximado sobre cómo están distribuidos los recintos de la casa.

15. Determine cuál es el volumen de los recintos que contienen artefactos en su residencia.

16. Haga las siguientes conversiones:

a. 25 kW a BTU/h.

b. 100 MJ/h a kW.

c. 140.000 BTU/h a MJ/h

d. 340 mbar a psi

e. 500 Pa a psi

f. 90 in H2O a kPa

17. Despeje P en la siguiente ecuación V = P * C

18. Resuelva el siguiente problema con regla de tres: Para conseguir que una estufa de potencia 4kW gaste todo el gas en la combustión se requieren 13,2 m3

de aire. ¿Una estufa de 25 kW cuántos m3 de aire necesitará?

19. Resuelva el siguiente problema con regla de tres: 1100 BTU es la energía que hay contenida en un volumen de 1 ft3 de gas natural. ¿Cuántos ft3 se requieren para acumular una energía de 6.050 BTU?

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20. Un recinto tiene 60 m3 y ha alcanzado el límite inferior de explosividad por fuga. Si el LIE (LEL) es el 5%, ¿cuántos m3 de gas hay en este momento?

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