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talmente experimental. Se hacenunas series de medidas de la pro-

piedad en cuestión en un rango detrabajo determinado y, con los re-sultados obtenidos, se construyeuna correlación que predice el va-lor de la propiedad válida en el ran-go de trabajo previamente definido.Indudablemente, la fase teórica esimprescindible para conocer y ex-plicar el comportamiento de lassustancias. En ambos casos, si eltrabajo es aceptado, suele formali-zarse el mismo en una norma inter-nacional: ISO, EN, NBS, etc.

El gas natural no es una sustanciapura. Como se ha indicado, es unamezcla de hidrocarburos ligeros,siendo el metano el componentemayoritario, y de componentes iner-tes tales como el nitrógeno (N

2) y el

dióxido de carbono (CO2). La figura

1 presenta una composición típicadel gas natural.

El gas natural se encuentra en ca-vidades porosas del interior de latierra, asociado o no al petróleo. El

tratamiento a que se somete en ca-beza de pozo es mínimo, limitán-dose a la eliminación de algunassustancias tales como agua o azu-fre. El transporte hasta los centrosde consumo se realiza bien por me-dio de gasoductos (en fase gaseo-sa), bien a través de metaneros has-ta los terminales de almacenamien-to y regasificación (en forma degas natural licuado o G.N.L.).

Por consiguiente, nos vamos a en-

contrar al gas natural en dos fases: lí-quida y gaseosa en las cuales sus pro-piedades van a variar drásticamente yserán necesarios procedimientos de

El actual proceso de liberalizacióndel mercado de combustibles, en es-pecial el de gas natural, y la situa-ción de la cogeneración, que resideen un marco económico menos fa-vorable, hace que se intensifiquenlos esfuerzos para controlar y tenerun mayor conocimiento de aquellosfactores que afectan directamente almargen operacional de una centralenergética. Esta central está directa-mente relacionada con el ahorro

energético del centro productivoque abastece (papelera, sector ali-mentación, cerámicas, etc).

Es por ello que Enagás (empresadel Grupo Gas Natural), en colabo-ración con SIGE (empresa perte-neciente al Grupo AESA), ha desa-rrollado una herramienta informáti-ca que ofrece importantes ventajasde uso y aplicación en el cálculo depropiedades y procesos relaciona-dos con el gas natural o combusti-bles gaseosos, que son piezas fun-

damentales de un proceso termodi-námico como es la cogeneración.

Hay dos maneras fundamentales decalcular y conocer las propiedadesde cualquier fluido. La primera,eminentemente teórica, es suponerque se comporta según un determi-nado modelo: termodinámico, de

transporte, etc. y, por lo tanto, suspropiedades relacionadas se calcu-lan siguiendo las conjeturas delmodelo. La segunda es fundamen-

2. Fundamentos

de la aplicación

1. Introducción

Influencia de laspropiedades del gas

natural en cogeneraciónAplicación informática para su determinación

 A. Benito Hernáez y L. C. Gutiérrez PérezEnagás, S.A.

 A. Nin i Lumbiarres y M. Blasco BusquetsSistemas de Información y Gestión Energética, S.A. (SIGE)

Se presenta un programa

informático para el uso de las

 propiedades del gas natural.

 Permite el cálculo de las

 propiedades de mezclas de gases,

 composición de productos de la

 combustión y otros, de interés

 para el diseño y operación de

 plantas de cogeneración.

Cogeneración

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propiedades del gas natural acordecon los procedimientos aceptadospor el sector gasista.

Además, existen determinados pro-

cesos en donde toma parte el gasnatural con diversas propiedades,en los que interesa conocer diver-sos resultados. Citemos, por ejem-plo, la combustión del mismo en unequipo en donde interesa conocerno sólo el poder calorí fico del mis-mo, sino también el rendimientotermodinámico de la combustión,el factor de aire, la composición delos humos, etc. Todo lo anterior es-tá  recogido en la aplicación desa-rrollada, denominada ProGas.

Como se ha comentado, los cálcu-los de las propiedades del gas natu-ral, o están bajo la forma de norma-tiva -de hecho o de derecho-, o exis-ten diversos procedimientos a losque los técnicos recurren para cono-cerlas. Fundamentalmente, la dife-rencia de ambas reside en la riguro-sidad y fiabilidad de sus resultados,

fruto de la investigación experi-mental que se ha realizado. Ade-más, cuando no existe normativa,suele haber diversos procedimien-tos en función del rango de aplica-ción, número de componentes, etc.

En este apartado se presentan unaspropiedades muy comunes del gasnatural que tienen unas implicacio-nes directas en aspectos económi-cos, de seguridad industrial y de im-pacto medioambiental, y se exponesu aplicación, normativa, incerti-

dumbre, etc. Todas ellas recogidas,entre otras, en la herramienta infor-mática presentada en este artí culo.

3.1. Propiedad calorí fica:

Poder calorí fico (PCS o Hs)

–––––––––––––––––––––––––––––––

Es una propiedad fundamental decualquier combustible y, por lotanto, del gas natural. Se aplicafundamentalmente en las transac-ciones económicas entre las com-

pañí as distribuidoras y los clientes.Se observa, por lo tanto, que suaplicación tiene repercusiones eco-nómicas importantes e inmediatas.

3. Propiedades

del gas naturalcálculo distintos. La caracterí stica deque el gas natural sea una mezcla yno una sustancia pura repercute en elcálculo de sus propiedades de dosmaneras fundamentales:

1ª. No sometiéndose a ningún mo-delo teórico. Efectivamente, la di-versidad de componentes del gasnatural, abarcando tanto hidrocar-buros como sustancias inertes,

componentes polares como no po-lares, etc., hace que el mismo nosiga las leyes de componentes indi-viduales ni que se puedan aplicarreglas de mezclas desarrolladas pa-ra determinados modelos teóricos,por lo que hay que recurrir a la ex-perimentación para conocer elcomportamiento de determinadas

propiedades (factor de compresibi-lidad, punto de rocí o de agua, etc.).

2ª. Complejidad de cálculo. El ele-vado número de componentes delgas natural, su diversidad, etc. ha-ce que los cálculos usados en lascorrelaciones para el conocimientode sus propiedades no sean facti-bles realizarlos manualmente ni si-quiera con calculadora, por lo que

hay que recurrir a ordenadores. Es-to obliga a seguir escrupulosamen-te los procedimientos de cálculo ya presentar los resultados con la in-certidumbre exigida.

De lo precedente se deduce que esnecesaria una herramienta fiable,rigurosa y potente que calcule las

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Figura 1.

Composición 

del gas 

natural 

Figura 2.

Poder calorífico 

y otras

propiedades

del gas natural 

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una determinada presión (P) y tem-peratura (T). En 1997 se desarrollóuna correlación experimental -GergWater- que mejora las existen-tes: Bukacek y ASTM para la deter-minación del punto de rocí o deagua en función de la composicióndel gas natural y de las condicionesde operación. Actualmente se estáelaborando la norma ISO corres-pondiente. Además, se están llevan-

do a cabo trabajos en la determina-ción del PHLC en función del aná-lisis extendido del gas natural (has-ta el C16+) y de las condiciones deoperación.

El procedimiento GergWater de-termina el punto de rocí o de aguacon una incertidumbre de ±2°C.

La normativa a aplicar es una normaISO, concretamente la ISO 6976. Laúltima edición de esta norma y, porlo tanto, la vigente es la ISO6976:1995. En resumen, especifica

que, a partir del conocimiento de lacomposición del gas natural, se pue-de conocer el poder calorí fico delmismo con una determinada incerti-dumbre. Para ello, la norma propor-ciona unos determinados datos depoderes calorí ficos de los compo-nentes puros y coeficientes usadosposteriormente en los cálculos.

La normativa define también losconceptos de temperatura de hu-mos y temperatura del gas natural,poder calorí fico superior e inferior,

í ndice de Wobbe, etc. proporcio-nando, en función de los umbralesque se consideren, el resultado.

Además se efectúa las correccionesvolumétricas por el cambio de condi-ciones de emplazamiento con condi-ciones normales (0ºC y presión at-mosf érica) o condiciones estándar(15ºC y presión atmosf érica). (Fig.2).

3.2. Propiedad

termodinámica: Factor

de compresibilidad (Z)–––––––––––––––––––––––––––––––

Es una propiedad usada también enlas transacciones económicas. Fí si-camente proporciona la diferenciaentre el gas real, como es el gas na-tural, y el gas ideal. Es tambiénuno de los factores que afectan alas transacciones económicas entredistribuidoras y clientes, siendouna magnitud sin unidades.

La normativa a aplicar es la ISO

12213. Esta propiedad es un ejem-plo claro de lo expuesto anterior-mente: es demasiado compleja co-mo para poder calcularla con calcu-ladoras manuales y es también unapropiedad cuya correlación se haobtenido mediante investigacionesexperimentales y que, después deun proceso de aceptación, ha llega-do a ser una norma internacional.

La incertidumbre que establece esdel 0,1% para los rangos especifica-

dos. Ha dejado obsoletos otros pro-cedimientos de cálculo del factor decompresibilidad: GERG 88, AGA8, AGA NX-19 modificada, etc.

3.3. Propiedad de

transporte: punto de rocí o

–––––––––––––––––––––––––––––––

El conocimiento de cuándo existecondensación en el gas natural seade agua o de hidrocarburos es fun-damental para prevenir obturacio-nes en tuberí as, mal funcionamien-to en equipos, etc.

Modernamente se está  trabajandomás que en el punto de rocí o (°C),es decir, la temperatura a la cual seforma la primera gota de lí quido, enotro concepto denominado poten-cial de condensación de hidrocarbu-ros lí quidos (PHLC de sus palabrasinglesas). Representa la cantidad dehidrocarburo licuado (mg/m3 (n)) a

Cogeneración

145 

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Figura 3.

N ú mero

de octano

y de metano 

Figura 4.

Resultados

de combusti ó n 

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mediante enlace dinámico su apli-cación en hojas de cálculo externasy, de esta forma, aprovechar el po-tencial de la misma.

Como se ha visto anteriormente,las propiedades del gas natural in-tervienen en todas las actividadestécnicas de las empresas relaciona-das con combustibles gaseosos yGNL, desde el usuario final hastala distribuidora, pasando por la in-genierí a que realiza el diseño deuna central térmica o de cogenera-ción. Afecta concretamente a loscálculos para el diseño, seguridad,

emisiones al medio ambiente, fac-turación energética, e incluso, alcumplimiento de í ndices legislati-vos como el rendimiento eléctricoequivalente, de ahí   la importanciade calcularlas correctamente.

5. Conclusión

Desde el punto de vista de diseñode lí neas y cálculo de estacionesreguladoras de gas, es uno de losfactores a controlar.

3.4. Otras propiedadesde interés

–––––––––––––––––––––––––––––––

- Lí mites de inflamabilidad.

Los lí mites de inflamabilidad delgas natural o gases residuales per-miten conocer aspectos relaciona-dos con los parámetros de diseñode equipos a efectos, incluso, deseguridad industrial.

- Números de metano y octano.

El número de metano es una medi-da de la resistencia a la detonacióndel combustible gaseoso. Una apli-cación con el método de número demetano es la de probar una mezclade gas combustible con respecto auna mezcla conocida de hidrógenode metano con un motor estándar.Cuando tanto la mezcla como la

mezcla estándar tienen las mismaspropiedades de detonación, el gasde muestra tiene un número de me-tano correspondiente al porcentajede metano de la mezcla de compa-

ración. Esta es una aplicación quese usa para determinar la adecua-ción del gas combustible para mo-togeneradores, siendo requeridapor sus fabricantes en sus especifi-caciones un valor mí nimo (Fig.3).

La aplicación presentada ofrece laposibilidad de realizar mezclas degases, calcular procesos de com-

bustión estequiométrica y realespara la obtención de la composi-ción de los productos resultantes,que afectan directamente a aspec-tos de cumplimiento de normativasmedioambientales (lí mites de COy de CO

2) (Fig. 4).

Además, la herramienta ProGaspermite la posibilidad de integrar

4. Utilidades

de la aplicación

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