Estudio de la intercambiabilidad de gases y comparación de resultados con AGA Bulletin 36
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Análisis de la intercambiabilidad entre G20 y G21 (gas sustituto).
El gas natural proporciona alrededor de una quinta parte de todos los requisitos de energía primaria del mundo. Este notable desarrollo ha tenido lugar en muchos países como resultado de la construcción de tuberías de acero de gran diámetro y larga distancia que han llevado grandes volúmenes de combustible gaseoso a usuarios domésticos, comerciales e industriales a muchos kilómetros de distancia del campo mismo. Para comprender el manejo y la utilización seguros del almacenamiento de cualquier producto, primero es esencial comprender la naturaleza del material en consideración.
El gas natural varía en composición a partir de una mezcla de hidrocarburos casi puros; con impurezas, principalmente nitrógeno (N2), sulfuro de hidrógeno (H2S) y dióxido de carbono (CO2). Los gases que contienen cantidades significativas de H2S o CO2 o ambos se denominan gases ácidos. Estas impurezas deben eliminarse antes de que el gas se utilice como combustible. Los hidrocarburos gaseosos son metano, etano, propano, butanos, pentanos y pequeñas cantidades de hexanos, heptanos y algunas fracciones más pesadas. En el combustible usado a gas, el metano es el componente con mayor presencia, generalmente entre el 85 y el 98%.
Normalmente se considera que el gas es una mezcla de compuestos de hidrocarburos de cadena lineal o de parafina. Sin embargo, ocasionalmente se presentan compuestos cíclicos y aromáticos en el gas natural. Aunque cantidades sustanciales de gas natural descubiertas hasta ahora se encuentran asociadas con el petróleo crudo, la mayor parte, sin embargo, no está asociada. El término gas asociado se aplica al producido por la estabilización del crudo; en otras palabras, es el exceso de gas que puede transportarse en el crudo a la presión atmosférica. Aunque los gases asociados consisten principalmente en metano y etano, contienen cantidades apreciables de C3 e hidrocarburos superiores y son una fuente importante de gas licuado de petróleo. El gas natural no asociado puede estar seco o puede requerir tratamiento para eliminar el condensado antes de su distribución. En ambos casos, los hidrocarburos más predominantes presentes serán el metano y el etano.
Se utilizan el método de índice basado en A.G.A. Boletín de investigación 36 "Intercambiabilidad de otros gases combustibles con gas natural" (1952, 2ª edición), el método del índice de Weaver y las técnicas de la constante de Knoy, entre otros, para determinar la compatibilidad de los gases. Todos los métodos involucran un gas de ajuste y un gas sustituto. La A.G.A. y los métodos Weaver Index requieren un análisis completo de los componentes del gas, pero el método de la constante de Knoy utiliza solo el poder calorífico superior y la densidad relativa.
La intercambiabilidad en el programa A.G.A se determina calculando los índices de levantamiento (IL), retroceso de llama (IF) y punta amarilla (IY, combustión completa), estableciendo límites preferibles y objetivables para cada uno. Las expresiones analíticas utilizadas para los índices individuales fueron derivadas experimentalmente por el trabajo del Boletín 36. Un gas exactamente intercambiable, es decir, si el gas de ajuste y el gas sustituto fueran de la misma composición, daría valores de IL, IF e IY iguales a 1.0. Los límites preferibles están vinculados a este valor. Los límites objetivables son valores que apenas proporcionan un desempeño satisfactorio. Dichos valores se determinan probando una variedad de aparatos, configurándolos con el gas de ajuste y cambiando las mezclas de gases hasta que se cumplan los tres criterios de intercambiabilidad, a saber, levantamiento, retorno de llama y punta amarilla.
El método de índices múltiples se publicó por primera vez en 1946 y ha sido revisado y actualizado continuamente (American Gas Association, 2002; Weaver, 1951). El método evalúa la posibilidad de intercambiabilidad de gases en un contexto más amplio y complejo. Se basa en decenas de miles de experimentos con 500 gases diferentes. Durante estos experimentos, la posibilidad de transición de quemadores de baja presión a otro gas sin pérdida de estabilidad en la combustión y eficiencia fue estudiado.
El método tiene como objetivo determinar un conjunto de características del proceso de combustión y gas para el gas base, y sustituir el gas, así como comparar indicadores con los valores requeridos. Si se cumple el requisito, los gases se consideran intercambiables según este criterio.
