Análisis 128: Intercambiabilidad de gases - AGA Bulletin 36

Estudio de la intercambiabilidad de gases y comparación de resultados con AGA Bulletin 36

Análisis de la intercambiabilidad entre G20 y G23 (gas sustituto).

La composición natural del gas natural puede variar en un amplio rango. Incluso dos pozos que producen en el mismo yacimiento pueden tener composiciones diferentes. La composición del gas producido en un yacimiento determinado puede cambiar con el tiempo si los líquidos se condensan en el yacimiento a medida que disminuye la presión. Aunque los gases naturales contienen pequeñas fracciones de componentes de hidrocarburos mucho más pesados que el heptano, la mayoría de los análisis agrupan los componentes más pesados en una categoría llamada heptanos más o C7+.

El oxígeno generalmente no está presente en cantidades significativas en los campos de producción de gas. Su presencia en el gas natural generalmente se atribuye a la contaminación durante el transporte, el procesamiento, el almacenamiento y la distribución, o al aire comprimido como medio para moderar el Índice Wobbe.

El oxígeno en presencia de vapor de agua puede causar corrosión dentro de las tuberías y, en niveles muy altos, tiene el potencial de formar mezclas explosivas. La contribución de la presencia de trazas de oxígeno en el suministro de gas al proceso de combustión es insignificante. Más bien, la relación aire-combustible durante la combustión, que determina la mayor parte del comportamiento de las emisiones asociadas, se rige por el arrastre de aire primario y secundario a medida que el gas sale de la boquilla del inyector del aparato. También se cree que la contribución del oxígeno en el suministro de gas a la eficiencia del combustible de los aparatos de gas en el proceso de combustión es insignificante. Los productos de corrosión de la oxidación en tuberías de acero tienen el efecto de eliminar el olor inyectado del gas.

Muchas fuentes de gas natural contienen cantidades y tipos variables de compuestos de azufre, que son olorosos, corrosivos para los equipos y pueden inhibir o destruir el catalizador en el procesamiento del gas. Su cantidad exacta es esencial para el procesamiento, operación y utilización del gas. Este parámetro es la cantidad de azufre total contenido en los compuestos que contienen azufre que están presentes en el gas natural. La limitación está relacionada con la contaminación del aire y el control de la calidad del aire interior. Además, el contenido de azufre de los gases afecta negativamente a la vida útil de las tuberías y los aparatos de consumo, por lo que está limitado para todos los gases combustibles.

El gas natural y el condensado asociado a menudo se producen a partir del yacimiento saturado (en equilibrio) con agua. El agua en fase líquida puede causar corrosión y la formación de hidratos de gas y condensación de agua libre en los sistemas de transmisión. En combinación con el sulfuro de hidrógeno y el dióxido de carbono, el agua también puede provocar agrietamiento por corrosión bajo tensión y fragilización por hidrógeno.

El dióxido de carbono (CO2) se clasifica como "inerte" junto con otros gases inertes, principalmente nitrógeno (N2) y, en menor medida, helio (He) y argón (Ar) que pueden estar presentes en la corriente de gas. Los gases inertes por sí mismos no crean un peligro para la seguridad y el límite de especificación es un método para controlar los niveles de hidrocarburos distintos del metano (etano, propano, butano, etc.) para no exceder los límites especificados del índice Wobbe. Las plantas de fabricación que utilizan gas natural como materia prima pueden sufrir impactos adversos en sus procesos donde hay altos niveles de dióxido de carbono o nitrógeno. Los altos niveles de CO2 en particular podrían tener implicaciones significativas para algunos consumidores de gas que tienen necesidades específicas, sin embargo, este es un problema comercial y, cuando sea necesario, se especificaría en los contratos de suministro.

Prácticamente todos los aparatos domésticos y comerciales a gas y muchas unidades industriales a gas emplean quemadores atmosféricos. Sin duda, se utilizan más quemadores de este tipo que de cualquier otro tipo. En un quemador de gas atmosférico, el impulso del chorro de gas arrastra desde la atmósfera una parte o todo el aire necesario para la combustión. El aire premezclado con el gas se designa como aire primario y el resto se suministra alrededor de la llama como aire secundario. El gas a baja presión fluye a través del inyector (orificio de gas) a una velocidad bastante alta. La corriente de gas que sale del inyector aspira aire a través de las aberturas de aire primarias hacia el tubo mezclador. El gas y el aire se mezclan en este tubo mezclador y la mezcla de gas y aire pasa a través de los puertos del quemador en la cabeza del quemador, donde se quema al encenderse.

Numerosos criterios de intercambiabilidad de gas se utilizan en diferentes países. Cabe señalar que todos ellos se derivaron para condiciones de prueba específicas que no son necesariamente aplicables a las condiciones actuales.

Por ejemplo, los conocidos criterios de Weaver se derivaron para el gas de prueba con un poder calorífico superior de 800 Btu/ft3 (aprox. 29.8 MJ/m3). Baste decir que el gas natural del grupo E se caracteriza por un valor de este parámetro de más de 1000 Btu/ft3. Además, siempre se realizan pruebas con determinados quemadores. Sin embargo, los quemadores del mismo tipo (p. ej., quemadores de inyección) pueden tener una variedad de diferencias, lo que conduce a diferentes indicadores de JL y JF. Lo mismo se puede observar en dispositivos aparentemente idénticos. La precisión del diseño de las boquillas y los puertos de los quemadores, su profundidad y ángulo, las diferencias en la distancia entre ellos, todo esto es importante. Incluso ligeras diferencias en el material del dispositivo pueden resultar en un efecto catalítico o, por el contrario, inhibidor en el proceso de combustión.