UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL FACULTAD DE...
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL
FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA
CARRERA DE TECNOLOGÍA DE PETRÓEOS
TEMA:
“DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE LICUEFACCIÓN DEL GAS NATURAL
PARA IMPLEMENTARSE EN LA RECEPCIÓN DEL PRODUCTO EN UNA
PLANTA DE EXTRACCIÓN DE GAS NATURAL”.
TESIS DE GRADO PREVIA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE
TECNÓLOGO DE PETRÓLEOS.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Director de Tesis: Ing. Raúl Baldeón L.
Quito – Ecuador
2011
II
Del contenido del presente presente trabajo se responsabiliza el autor
______________________________________
JOSÉ LUIS MANCHENO NARVÁEZ
III
CERTIFICACIÓN DE TUTOR
Quito DM, del 2011
Ingeniero
JORGE VITERI MOYA MBA.-MSc.
Decano Facultad de Ciencias de la Ingeniería
Universidad Tecnológica Equinoccial
Presente.
Señor Decano:
Por medio del presente me permito informar que la tesis titulada “DESCRIPCIÓN DEL
SISTEMA DE LICUEFACCIÓN DEL GAS NATURAL PARA IMPLEMENTARSE
EN LA RECEPCIÓN DEL PRODUCTO EN UNA PLANTA DE EXTRACCIÓN DE
GAS NATURAL”, desarrollada por el señor JOSÉ MANCHENO previa a la obtención
del título de TECNÓLOGO EN PETRÓLEOS, ha sido concluida bajo mi dirección y
tutoría, por lo que solicito se dé el trámite subsiguiente.
Particular que comunico para los fines pertinentes.
Atentamente
ING. RAÚL BALDEÓN L.
Director de Tesis
IV
DEDICATORIA
Dedico este trabajo, con mucho cariño a mi familia, por apoyarme a lo largo de toda mi
vida. Especialmente a mis padres: José Luis y Mónica por ser ejemplo y modelo a seguir,
quienes nunca dejaron de luchar por mi superación, me han guiado y son el pilar
fundamental en los momentos más álgidos de mi vida.
A Carolina mi novia, que me ha apoyado y motivado a realizar este trabajo, gracias por
todo tu amor, cariño y comprensión.
A mi tío Jorge, por estar, siempre a mi lado, ser mi mejor amigo y un padre más, ¡Gracias
por toda tu ayuda y comprensión!
A mi Papi Jorge y la institución a la cual preside porque me han orientado a crecer como
persona, teniendo experiencias muy enriquecedoras, convirtiéndome en un amigo y mentor
de mis queridos estudiantes que luchan, a mente partida por solucionar sus “graves
problemas”.
A mami Gladys, quien demostró ser un ejemplo de lucha tenaz e incansable a pesar de sus
graves enfermedades, nunca se dejó abatir y siguió adelante, gracias por tus bendiciones,
espero que me sigas cuidando desde el cielo siempre estarás en nuestros corazones.
A mis grandes amigos, de toda la vida: Julio Salazar, Luis Vasco, Galo Trávez, Carlos
Quinchuela, Sebastián Chávez… mil gracias por compartir los momentos más felices de
nuestra juventud, ser incondicionales en lo bueno y en lo malo y, a todos, quienes me han
brindado su amistad durante este largo y difícil camino…
V
AGRADECIMIENTOS
Gracias a Dios.
A mi querida Universidad Tecnológica Equinoccial por guiarnos y cultivar nosotros no solo
conocimiento sino una formación en valores, creando así profesionales con excelencia
académica y ciudadanos comprometidos a crear una mejor sociedad para el futuro.
A mis padres, José Luis Mancheno y Mónica Narváez Álvarez, que siempre me han dado
su apoyo incondicional y a quienes debo este triunfo profesional, por todo su trabajo y
dedicación para darme una formación académica y sobre todo humanista y espiritual. De
ellos es este triunfo y para ellos es todo mi agradecimiento.
Al Ingeniero Raúl Baldeón por el apoyo en la realización y desarrollo de la investigación.
A todos mis amigos, amigas y todas aquellas personas que han sido importantes para mí
durante todo este tiempo. A todos mis maestros que aportaron a mi formación. Para quienes
me enseñaron más que el saber científico, a quienes me enseñaron a ser lo que no se
aprende en salón de clase y a compartir el conocimiento con los demás.
A todos . . .
G R A C I A S
VI
ÍNDICE GENERAL
DECLARACIÓN PERSONAL……………………………….……………...….……...…..II
CERTIFICACIÓN DEL DIRECTOR…...…………...………….………………………....III
DEDICATORIA………………...……………………………….……………….…...…...IV
AGRADECIMIENTO……………..………………………………………………...……...V
ÍNDICE GENERAL……...………………………………………………………..……....VI
ÍNDICE DE CONTENIDOS…………………………………..………………………….VII
ÍNDICE DE GRÁFICOS………………………………………………………………...XIII
ÍNDICE DE TABLAS………………………………………………………..……....….XVI
RESUMEN……………………………………………………………..………………XVIII
SUMMARY…………………………...…………………………………...…….............XIX
VII
ÍNDICE DE CONTENIDOS
Pag.
CAPÍTULO I………………………………………….….………………………………….1
1.-INTRODUCCIÓN…...…………………………………………………………………...1
1.1.-OBJETIVO GENERAL… …………………………………………...…………..…2
1.2.-OBJETIVOS ESPECÍFICOS….…….………………......………..…………………2
1.3.-JUSTIFICACIÓN….………………….……………………...…….……………….3
1.4.-IDEA A DEFENDER …………………………………...………………………….5
1.5.-MARCO DE REFERENCIA….……………………...……………………………..6
1.5.1.-MARCO TEÓRICO ……..…………………..………………….……………..6
1.5.2.-MARCO CONCEPTUAL…………………………………………………….13
1.6.-METODOLOGÍA……….…………………………………………………………14
CAPÍTULO II: …...……………………………………………………………………..…16
2.- GAS NATURAL LICUADO……………………………………………………..........16
2.1- PROPIEDADES DEL GAS NATURAL………………………..............................17
2.2.- COMPOSICIÓN TÍPICA DEL GAS NATURAL………...…………...……...….19
VIII
2.3.-TIPOS DE FLUJO…………………………………………...............................….20
2.3.1. FLUJO SEGREGADO………………………………………………………..21
2.3.2. FLUJO INTERMITENTE………………………………………………...…..21
2.3.3. FLUJO DISTRIBUIDO………………………………………………………22
2.4.- TIPOS DE ALMACENAMIENTO DE GAS NATURAL…………….…….........25
2.4.1.-ALMACENAMIENTO SUBTERRÁNEO.…..……………………...……….26
2.4.1.1. ALMACENAMIENTO EN DOMOS SALINOS…………………..…...27
2.4.1.2. ALMACENAMIENTO EN YACIMIENTOS AGOTADOS……………31
2.4.1.3. ALMACENAMIENTO EN ACUÍFEROS…………………………........35
2.5.- APLICACIONES Y USOS DEL GN……………………………………………..39
2.6.-VENTAJAS DEL GAS NATURAL……….......………………………….…….…41
2.7.-COMPARACIÓN ENTRE GLN Y GLP…………………………………..………44
2.8-TIPOS DE GAS NATURAL…..…………...…………………………………....…46
CAPÍTULO III: ……………………………………………………………………….…...46
3.-LICUEFACCIÓN…………………………………………………………………….…47
3.1.-RESERVAS DE GAS NATURAL EN EL ECUADOR…………………...……...47
3.2.-GLN………………………………………………………………………………...50
IX
3.3. PROCESAMIENTO DE GLN……………………………………………………..50
3.4. PROCESO DE LICUEFACCIÓN…………………………………...…………….51
3.5. PROCESO DE ENFRIAMIENTO…………………………………………………52
3.6.- ALMACENAMIENTO DE GAS EN SUPERFICIE……………………………..53
3.6.1.-TANQUES CRIOGÉNICOS PARA ALMACENAMIENTO DE GAS…..…54
3.6.1.1. CARACTERÍSTICAS DE UN TANQUE CRIOGÉNICO……..……….59
3.6.1.2. SISTEMAS DE UN TANQUE CRIOGÉNICO……………..…………..61
3.7.-VARIABLES QUE INTERVIENEN EN LA MEDICIÓN DEL GAS……………66
3.8.-INSTALACIÓN PARA MEDIR GAS NATURAL………..……………...……....68
3.9.-TIPOS DE MEDIDORES………………………………………………………….69
3.9.1. MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL……………………………….69
3.9.1.1. TIPOS DE PLACA – ORIFICIO………………………..……………….70
3.9.2. MEDIDORES TIPO TURBINA……………………………..…………….…73
3.9.2.1. FACTORES QUE AFECTAN LA PRECISIÓN DEL MEDIDOR TIPO
TURBINA……………………………..………………………………………….75
3.9.3. MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE……………………...………………..76
3.10. TRANSPORTE DE GAS NATURAL..…………………………...……………...77
3.10. 1. TRANSPORTE TERRESTRE DE GAS NATURAL…......………...……...78
X
3.10.2. TRANSPORTE MARÍTIMO DE GAS NATURAL……..…………………81
3.11.-COMBUSTIBLES QUE EL GAS NATURAL PUEDE SUSTITUIR….……..…84
CAPÍTULO IV……………………………………………………………………………..85
4. PLANTA DE GAS NATURAL………………………………………………………....85
4.1. GAS NATURAL DE ANCÓN………………………...…………………………..87
4.1.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS RESERVORIOS…………………………88
4.1.2. PROPIEDADES FÍSICO – QUÍMICAS DE LOS COMPONENTES DEL
GAS NATURAL…………………………………………………………………...88
4.1.3. PERFIL DE PRODUCCIÓN DE GAS……………………………………...92
4.2. PROCESO DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL…………...…………......98
4.3. IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA POBLACIÓN
BENEFICIARIA……………………………………………………...……………….101
4.4. DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DEL SISTEMA DE GASODUCTO
MACHALA – EL CHORRILLO- LA TRONCAL – CUENCA……………………...105
4.4.1. ESTACIÓN COMPRESORA MACHALA……...………………………....105
4.4.2. ESTACIÓN COMPRESORA LA TRONCAL……………………………...107
XI
4.4.3. ESTACIÓN CUENCA………………………………………………………108
4.4.4. ESTACIÓN El CHORRILLO……………………………………………….109
4.5. DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DEL GASODUCTO Y PLANTA DE GAS
NATURAL…………………………...………………………………………………..110
4.5.1 SISTEMAS DE SEGURIDAD…………………………………………...…..110
4.5.2. SISTEMA DE LIMPIEZA INTERIOR DE GASODUCTO………………...111
4.5.3. GENERADOR DE EMERGENCIA…………………………...……………113
4.5.4. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN……………………...……………………..113
4.5.5. CENTRO DE CONTROL DE MOTORES………………………….………114
4.5.6. FUENTE ININTERRUMPIBLE DE ENERGÍA (UPS)…………………….115
4.5.7. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Y
TRANSITORIAS……………………………………………………………..…....115
4.5.8. SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA………………………………..116
4.5.9. ÁREA ELECTRÓNICA Y DE CONTROL…………………………………118
4.5.10. SISTEMA DE MEDICIÓN DE FLUJO……………………………...…….119
4.5.11. SISTEMA DE DESPACHO DE GAS NATURAL A AUTO-TANQUES..120
4.5.12. SISTEMA DE CONTROL DE VÁLVULAS……………………………...121
XII
4.5.13. SISTEMA DE DETECCIÓN Y EXTINCIÓN DE INCENDIOS…………121
4.5.14. SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN……………………………………124
4.5.14.1. VÁLVULAS CONTROL DE PRESIÓN…………………..…………125
4.5.14.2. VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN Y TÉRMICAS……………126
4.5.14.3. VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN EN RECIPIENTES……….126
4.5.14.4. INTERCONEXIÓN CON EQUIPOS PAQUETE……………………126
4.5.14.5. TELECOMUNICACIONES…………………………...………...........127
CAPÍTULO V…………………………………………………………………………….128
5.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………………….128
5.1. CONCLUSIONES………………………………………………………………...128
5.2. RECOMENDACIONES...…………………………………………………..……129
GLOSARIO………………...………………………………………………………….130
BIBLIOGRAFÍA………...…………………………………………………………….132
SIMBOLOGÍA………………………………………………………………………...133
ANEXOS……………...……………………………………………………………….135
XIII
ÍNDICE DE GRÁFICOS
GRÁFICO N°1 PLANTA DE GAS NATURAL..........……………………………………16
GRÁFICO N° 2 COMPOSICIÓN TÍPICA DEL GNL, GNC, LGN, GLP, GAL………..18
GRÁFICO N° 3 COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL………………………………..20
GRÁFICO N° 4 TIPOS DE FLUJO DE GAS EN UN POZO…………………………….23
GRÁFICO N° 5 TIPOS DE FLUJO EN EL INTERIOR DE UNA TUBERÍA…………...24
GRÁFICO N° 6 DIAGRAMA DE FLUJO EN LA TUBERIA EN TRES
DIMENSIONES……………………………………………………………………………25
GRÁFICO N° 7 ALMACENAMIENTO SUBTERRÁNEO…………………………...…26
GRÁFICO N° 8 ALMACENAMIENTO EN DOMOS SALINOS………………………..28
GRÁFICO N° 9 ALMACENAMIENTO EN DOMO SALINO DE GAS NATURAL…...29
GRÁFICO N° 10 DISEÑO CONCEPTUAL DE GAS EN UN DOMO SALINO………..31
GRÁFICO N° 11 ALMACENAMIENTO EN YACIMIENTOS AGOTADOS…………..32
GRÁFICO N° 12 PROCESO DE ALMACENAMIENTO EN POZOS DEPLETADOS Y
ACUÍFEROS……………………………………………………………………………….34
GRÁFICO N° 13 CIERRE ESTRUCTURAL DE UNACUÍFERO………………………35
GRÁFICO N° 14 INSTRUMENTOS DE LABORATORIO PARA LICUEFACCIÓN DE
LÍQUIDOS…………………………………………………………………………………46
XIV
GRÁFICO N° 15 RESERVAS DE GAS NATURAL COMPROBADAS EN EL
ECUADOR………………………………………………………………………………...49
GRÁFICO N° 16 COMPARACIÓN DE VOLUMEN ENTRE EL GAS NATURAL Y EL
GAS NATURAL LICUADO……………………………………………………………....53
GRÁFICO N° 17 ESTRUCTURA DE UN TANQUE CRIOGÉNICO………………...…58
GRÁFICO N° 18 SISTEMAS E INSTRUMENTACIÓN TÍPICA DE UN TANQUE
CRIOGÉNICO…………………………………………………………………………......64
GRÁFICO N° 19 CAÍDA DE PRESIÓN EN UNA PLACA - ORIFICIO……………...70
GRÁFICO N° 20 TIPOS DE PLACA-ORIFICIO…………………………………………71
GRÁFICOS N° 21 EJEMPLOS DE MEDIDORES TIPO TURBINA……....……………74
GRÁFICO N° 22 ROTÁMETRO………………………………………………………….77
GRÁFICO N°23 EJEMPLOS DE TANQUES CISTERNAS CRIOGÉNICOS…………..79
GRÁFICO N° 24 BUQUE GASERO DE GNL……………………………………….......81
GRÁFICO N°25 ELEMENTOS DE UN BUQUE DE GLN…………………………........83
GRÁFICO N° 26 PLANTA DE GAS NATURAL…………………………...……………85
GRÁFICO Nº 27 PERFIL DE PRODUCCIÓN DIARIA EN LOS PRÓXIMOS 9 AÑOS
DE GAS NATURAL………………………………………………………………………97
GRÁFICO N° 28 RASCADOR EN EL INTERIOR DE TUBERÍA…………………….112
XV
GRÁFICO N° 29 SISTEMA DE ÁNODO DE MAGNESIO PARA INHIBIR
CORROSIÓN EXTERNA………………………………………………………………..117
GRÁFICO N° 30 EQUIPOS PRINCIPALES DE UN SISTEMA DE CONTROL……...118
GRÁFICO N° 31 EQUIPOS DE UN SISTEMA DE DETECCIÓN DE INCENDIOS…122
XVI
ÍNDICE DE TABLAS
TABLA N° 1 COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DEL GAS NATURAL……………....17
TABLA N° 2 COMPOSICIÓN TÍPICA DEL GAS NATURAL………………………….19
TABLA N° 3 VENTAJAS DE ALMACENAMIENTOS SUBTERRÁNEOS……………36
TABLA N° 4 COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO
SUBTERRÁNEOS……………………………………………………………………..….37
TABLA N° 5 COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS DE ALMACENAMIENTOS
SUBTERRÁNEOS………………………………………………………………………...38
TABLA N° 6 APLICACIONES DEL GAS NATURAL………………………………….39
TABLA N° 7 COMPARACIÓN DE EMISIONES ENTRE COMBUSTIBLES…………42
TABLA N° 8 EFECTOS DE CONTAMINANTES………………………………………43
TABLA N° 9 RESERVAS DE GAS NATURAL EN ECUADOR……………………….48
TABLA N° 10 ESPECIFICACIONES FÍSICAS DE TANQUES CRIOGÉNICOS……...56
TABLA N° 11 CARACTERÍSTICAS DE UN TANQUE CRIOGÉNICO…………….…60
TABLA N° 12 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PLACA – ORIFICIO…………73
TABLA N° 13 SECTOR A UTILIZAR EL GLN…………………………………………84
XVII
TABLA Nº 14 CROMATOGRAFÍAS DE GASES DE DOS MUESTRAS DE LA
SECCIÓN 67……………………………………………………………………………….89
TABLA Nº 15 CROMATOGRAFÍAS DE GASES DE TRES MUESTRAS DE LA
SECCIÓN TIGRE………………………………………………………………………….90
TABLA Nº 16 CROMATOGRAFÍAS DE GASES DE TRES MUESTRAS DEL ÁREA
NAVARRA………………………………………………………………………………...91
TABLA Nº 17 CAPTACIÓN DE POZOS EN SECCIÓN TIGRE………………………..92
TABLA Nº 18 CAPTACIÓN DE POZOS EN SECCIÓN 67……………………………..94
TABLA Nº 19 CAPTACIÓN DE POZOS ÁREA NAVARRA…………………………95 TABLA Nº20 PRODUCCIONES ANUALES Y DIARIAS DE GAS…………………….96
TABLA N°21 CONSUMO POR SECTORES PROVINCIA DE EL ORO…………..….102
TABLA N°22 CONSUMO POR SECTORES PROVINCIA DE AZUAY……..……….103
TABLA N°23 CONSUMO POR SECTORES PROVINCIA DE GUAYAS……..……..104
TABLA N°24 CONSUMO DE GAS NATURAL EL PRIMER AÑO EN PIES CÚBICOS
DÍA (PCD)………………………………………………………………………………..134
TABLA N° 25 COMPONENTES PLANTA Y GASODUCTO………………………....135
TABLA Nº 26 DIFERENCIA DE COMPOSICIÓN ENTRE GAS ASOCIADO Y GAS
NO ASOCIADO………………………………………………………………………….137
XVIII
RESUMEN
En este trabajo se ha realizado una investigación a los siguientes temas: gas natural,
licuefacción, plantas de licuefacción de gas natural, sus procesos, instrumentación y
equipos utilizados en una planta de gas natural.
Este documento tiene como finalidad servir de una fuente de consulta para personas afines
a la industria del petróleo y para la sociedad en general, facilitando así la comprensión de
temas que no han sido lo suficientemente analizados.
Aquí se presenta también al gas natural como una solución al problema que presenta
nuestro país con la importación y subsidio de gas licuado de petróleo, ya que el gas natural
puede reemplazar al gas licuado en varios sectores como son: el sector energético,
ambiental, vehicular y otros más.
Se presentan también las condiciones y tipos de almacenamiento del gas natural, ya sea de
forma subterránea mediante la inyección de gas en: domos salinos, pozos depletados y
acuíferos, o también en la superficie por medio de almacenamiento en tanques criogénicos
a una determinada presión y temperatura cumpliendo así con las normas establecidas por
las agencias de control y fiscalización de hidrocarburos.
Para mejorar la comercialización y el transporte del gas natural, por medios terrestres o
marinos por buques – tanques, este debe cumplir con ciertas normas y por esto se debe
comprimirlo mediante el proceso de licuefacción, además en este paso se eliminan
impurezas que el gas natural pueda tener en su composición.
XIX
SUMMARY
This researching has conducted an investigation on the following topics: natural gas
liquefaction plants, natural gas liquefaction, processes, instrumentation and equipment’s
used in a natural gas plant.
This document is intended to serve as a resource for people close to the oil industry and
society in general. It tries to make easier the understanding of topics that have not been
sufficiently analyzed.
Here is also the natural gas as a solution to the problem presented by our country because
our country spend a lot of money importing liquefied petroleum gas and natural gas can
replace liquefied gas in various sectors such as: energy, environmental, vehicular and more.
We also present conditions and types of natural gas storage, either underground by injecting
gas, salt domes, depleted wells and aquifers, or in the surface by means of cryogenic
storage tanks at a certain pressure and temperature thus complying with the standards set by
the agencies of control and supervision of hydrocarbons.
To improve selling and transportation of natural gas, by land or sea by vessels - tanks, it
must meet certain standards and it must be compressed by the liquefaction process, this step
also removes impurities than natural gas may have in their composition.
CAPÍTULO I
1
CAPÍTULO I
1. INTRODUCCIÓN
En la producción de un pozo de petróleo se encuentra una cantidad considerable de gas
natural disuelto o asociado al petróleo. Este gas es un combustible gaseoso, el cual está
formado por una mezcla de hidrocarburos livianos, siendo el componente principal el
metano (CH4).
El gas natural (GN) se denominada así debido a que en su composición química no ha
intervenido ningún proceso y este es limpio y entre sus características no posee color, ni
olor. El gas natural es más ligero que el aire y el GLP, por lo que al producirse una fuga de
gas natural este se elevará y se disipará hacia la atmósfera disminuyendo el riesgo en su
uso, lo cual es una ventaja en comparación con el GLP que es más pesado y no se disipa
fácilmente.
Al extraer el gas natural de los yacimientos, generalmente poseen componentes que deben
ser eliminados antes de que pueda ser licuado para su comercialización, entre los
componentes que deben eliminarse se encuentran: el azufre, mercurio, hidrocarburos
pesados, especialmente benceno, y dióxido de carbono que puede congelarse y producir
bloqueos en el equipo de licuefacción.
Para transformar el gas natural en líquido se utiliza un proceso de licuefacción, el cual es
muy similar al de refrigeración común, este proceso consiste en lo siguiente: los gases
refrigerantes ingresan a una torre llamada caja fría en forma gaseosa y líquida por distintas
cañerías y se convierten en líquidos fríos, tales como propano, etano, etileno, metano,
2
nitrógeno o mezclas de ellos, que luego se evaporan a medida que intercambian calor con
una corriente independiente de gas natural que es el que va a ser licuado al llegar a los -161
°C. A una presión atmosférica normal, si el gas natural se enfría a una temperatura de -
161°C aproximadamente, se condensa bajo la forma de un líquido llamado gas natural
licuado (GLN). Un volumen de este líquido ocupa casi 600 veces menos espacio que el gas
natural y es dos veces menos pesado que el agua (45% aproximadamente). Es inodoro,
incoloro, no es corrosivo ni tóxico. Cuando se evapora se quema solamente en
concentraciones del % al 15% mezclado con el aire. Ni el GLN ni su vapor pueden explotar
al aire libre. Puesto que el gas natural licuado ocupa menos espacio, el gas natural se licúa
para facilitar su transporte y almacenaje.
Este trabajo pretende desarrollar los conceptos y elementos aplicados al proceso de
licuefacción
1.1. OBJETIVO GENERAL
Describir el sistema de licuefacción de gas natural para la recepción de producto dentro de
una planta de almacenamiento y distribución de Gas Natural.
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Describir el proceso de licuefacción.
3
Describir las cualidades y beneficios del GLN natural
Describir los elementos que componen una planta de GLN y sus procesos.
1.3. JUSTIFICACIÓN
Una vez que un pozo de petróleo, o en yacimientos que contienen solamente gas, se pone
en producción se obtiene una cantidad considerable de gas natural, el cual puede
encontrarse de forma disuelta o asociada con el petróleo, el cual para ser aprovechado como
combustible para consumo en la industria debe pasar por un sistema de licuefacción de gas,
para eliminar componentes contaminantes que deben eliminarse, este proceso es muy
importante conocerlo debido a que el gas natural es un tipo de energía que se quema de
manera más limpia y produce menos CO2, y por lo tanto un menor impacto ambiental,
además el gas natural es más ligero y se disipa con mayor facilidad que el gas licuado de
petróleo y así se pueden evitar percances debido a una intoxicación por gases.
1.3.1. IMPACTO SOCIAL
Facilitará la comprensión de los procesos y elementos que participan en el proceso de
licuefacción de gases para la utilización del gas natural licuado como un combustible en la
industria.
4
1.3.2. IMPACTO PRÁCTICO
Este estudio permitirá conocer los equipos existentes en la planta de almacenamiento y
distribución de EP- PETROECUADOR en Machala, su funcionamiento, sus condiciones y
la regulación del proceso de licuefacción por normas, leyes y sus condiciones de seguridad.
1.3.3. IMPACTO METODOLÓGICO
Esta investigación se basará en la recolección de datos proporcionados por EP-
PETROECUADOR y la extracción de información de material bibliográfico existente.
1.3.4. IMPACTO TEÓRICO
El estudio se basará en un marco teórico de nivel universitario, aplicando las leyes y
normativas impuestas en nuestro país para el tratamiento, transporte y consumo del gas
natural.
1.3.5. IMPACTO AMBIENTAL
Minimizar las emisiones contaminantes de CO2, debidas a la utilización del gas licuado de
petróleo hacia la atmósfera, reemplazándolo esta forma de combustible por gas natural, el
5
cual es un producto mucho más limpio y que puede ser utilizado como una fuente de
energía en la industria.
1.4. IDEA A DEFENDER:
Esta investigación se la realiza por la falta de información en el país y la falta de
explotación del gas natural, además conocer las condiciones y reglamentos para su
transporte y almacenamiento. Este estudio se lo realiza con la finalidad de beneficiar a la
industria sirviendo para el personal que lo opera como información en su trabajo y a la
sociedad utilizando una fuente de energía más limpia como lo es el Gas Natural Licuado.
Además permitirá evitar daños en los equipos y pérdidas humanas, sirviendo como una guía
para evitar accidentes.
1.4.1. IDENTIFICACIÓN DE VARIABLES
Las variables a ser consideradas son:
1.4.1.1. VARIABLES INDEPENDIENTES:
La cualidad del gas.
El tipo de gas
La presión y temperatura del gas
6
1.4.1.2. VARIABLES DEPENDIENTES:
Capacidad de uso y comercialización
Las diferentes formas de almacenamiento
Las diferentes formas de manejo, control y seguridad
1.5. MARCO DE REFERENCIA
El marco teórico utilizado en la investigación se regirá a fuentes especializadas en el tema
del gas natural y el proceso de licuefacción.
1.5.1. MARCO TEÓRICO:
CONCEPTO DE GAS NATURAL: Es un combustible gaseoso constituido por una mezcla
de hidrocarburos livianos cuyo componente principal es el metano (CH4). Se denomina con
el término "Natural" porque en su constitución química no interviene ningún proceso; es
limpio, sin color y sin olor. Se le agrega un odorizante para la distribución sólo como
medida de seguridad.
El gas natural es más ligero que el aire, por lo que de producirse un escape de gas, éste
tenderá a elevarse y a disiparse en la atmósfera disminuyendo el riesgo en su uso; a
diferencia del GLP que es más pesado que el aire y no se disipa fácilmente.
7
El gas natural no requiere de almacenamiento en cilindros o tanques, se suministra por
tuberías en forma similar al agua potable.
COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL: El gas natural se puede encontrar en forma
"asociado", cuando en el yacimiento aparece acompañado de petróleo, o gas natural "no
asociado" cuando está acompañado únicamente por pequeñas cantidades de otros
hidrocarburos o gases.
La composición del gas natural incluye variedad de hidrocarburos gaseosos, con
predominio del metano, por sobre el 90%, y en proporciones menores etano, propano,
butano, pentano y pequeñas proporciones de gases inertes como dióxido de carbono y
nitrógeno. La composición del gas varía según el yacimiento.
Composición del Gas Natural
Impurezas como son, el helio, oxígeno, vapor de agua.
Las propiedades del gas natural según la composición del cuadro anterior son:
Densidad Relativa : 0,65
Poder Calorífico : 9.032 Kcal/m3
Cp (Calor específico a presión Cte) : 8.57 cal/mol.ºC
Cv (Calor específico a volumen Cte) : 6.56 cal/mol.ºC
El gas natural se envía a plantas de procesamiento de gas para producir gas natural de
calidad y líquidos del gas. El gas natural se transporta y distribuye hasta los usuarios finales
por medio de ductos de acero de diámetros variables. Para poder comprimir y transportar
grandes distancias es conveniente separar los componentes más pesados, como el hexano,
pentano, butanos y propanos y en ocasiones etano, dando lugar estos últimos a las gasolinas
8
naturales o a los líquidos de gas natural, para lo cual se utilizan los procesos de absorción o
criogénicos. Las estaciones de compresión proveen la energía necesaria para hacer llegar el
gas natural a través del territorio nacional. Para que un consumidor tenga acceso al gas
natural es necesario que interconecte sus instalaciones al sistema de transporte existente, o a
una red de distribución cercana.
PLANTAS DE PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL: Plantas en las cuales se procesa
gas natural para recuperar líquidos así como también azufre y otras impurezas que posea el
gas natural.
El gas natural es incoloro, inodoro, insípido, sin forma particular y más ligero que el aire.
Se presenta en su forma gaseosa por debajo de los -161º C. Por razones de seguridad, se le
añade mercaptano, un agente químico que le da un olor a huevo podrido, con el propósito
de detectar una posible fuga de gas.
La naturaleza de la mezcla de hidrocarburos ligeros compuesta principalmente de metano,
etano, propano, butanos y pentanos y otros componentes tales como el CO2, el helio, el
sulfuro de hidrógeno y el nitrógeno se encuentran también en el gas natural. La
composición del gas natural nunca es constante, sin embargo, se puede decir que su
componente principal es el metano (como mínimo 90%). Posee una estructura de
hidrocarburo simple, compuesto por un átomo de carbono y cuatro átomos de hidrógeno
(CH4). El metano es altamente inflamable, se quema fácilmente y casi totalmente y emite
muy poca contaminación. El gas natural no es ni corrosivo ni tóxico, su temperatura de
combustión es elevada y posee un estrecho intervalo de inflamabilidad, lo que hace de él un
combustible fósil seguro en comparación con otras fuentes de energía. Además, por su
9
densidad de 0,60, inferior a la del aire (1,00), el gas natural tiene tendencia a elevarse y
puede, consecuentemente, desaparecer fácilmente del sitio donde se encuentra por cualquier
grieta.
A una presión atmosférica normal, si el gas natural se enfría a una temperatura de - 161°C
aproximadamente, se condensa bajo la forma de un líquido llamado gas natural licuado
(GNL). Un volumen de este líquido ocupa casi 600 veces menos espacio que el gas natural
y es dos veces menos pesado que el agua (45% aproximadamente). Es inodoro, incoloro, no
es corrosivo ni tóxico. Cuando se evapora se quema solamente en concentraciones del % al
15% mezclado con el aire. Ni el GNL ni su vapor pueden explotar al aire libre. Puesto que
el gas natural licuado ocupa menos espacio, el gas natural se licúa para facilitar su
transporte y almacenaje.
El gas natural es considerado como un combustible limpio. Bajo su forma comercializada,
casi no contiene azufre y virtualmente no genera dióxidos de azufre (SO2). Sus emisiones
de óxidos de nitrógeno.
CALIDAD DEL GAS NATURAL: El gas natural se mide en metros cúbicos a condiciones
estándar 1.013 Bar y 15ºC. El poder calorífico del gas natural es variable y depende de su
composición: cuanto mayor sea la cantidad de gases no combustibles que contenga, menor
será el valor Kcal. Además, la masa volumétrica de los diferentes gases combustibles
influye sobre el valor Kcal de la napa de gas natural. Cuanto mayor sea la masa, mayor será
la cantidad de átomos de carbono para el gas considerado y, por consiguiente, mayor será
su valor en Kcal.
10
Diversos análisis sobre el valor Kcal del gas natural son realizados en cada etapa de la
cadena del producto. Se utilizan para esto analizadores con proceso cromatográfico del gas,
para poder realizar análisis fraccionales de las corrientes de gas natural, separando el gas
natural en sus componentes identificables. Los componentes y sus concentraciones se
convierten en valor calorífico bruto en Kcal /m3.
La composición del gas natural varía según la zona geográfica, la formación o la reserva de
la que es extraído. Los diferentes hidrocarburos que forman el gas natural pueden ser
separados utilizando sus propiedades físicas respectivas (peso, temperatura de ebullición,
presión de vaporización).
Normalmente, el gas natural tal cual se presenta después de su extracción no se puede
transportar, ni tiene una utilización comercial, pues necesita antes una primera
transformación. El gas natural comercializable se compone casi exclusivamente de metano
y de etano, excluyendo las impurezas que como la humedad deben ser removidas del gas
natural bruto. El transporte por gasoductos impone a su vez reglas sobre la calidad del gas
natural. En cualquier caso, el gas natural debe ser tratado con el fin de eliminar el vapor de
agua, los sólidos y los otros contaminantes y separarlo de ciertos hidrocarburos cuyo valor
es más elevado como producto separado que como producto mezclado.
La normatividad peruana vigente especifica que el gas natural deberá ser entregado por el
concesionario en las siguientes condiciones:
Libre de arena, polvo, gomas; aceites, glicoles y otras impurezas indeseables.
No contendrá más de tres miligramos por metro cúbico (3mg/m3 (st)) de sulfuro de
hidrógeno, ni más de quince miligramos por metro cúbico (15mg/m3 (st)) de azufre total.
11
No contendrá dióxido de carbono en más de tres y medio por ciento (3.5%) de su volumen
y una cantidad de gases inertes totales no mayor de seis por ciento (6%) de su volumen;
entendiéndose como gases inertes a la suma del contenido de nitrógeno y otros gases
diferentes al dióxido de carbono.
Estará libre de agua en estado líquido y contendrá como máximo sesenta y cinco
miligramos por metro cúbico (65mg/m3 (st)) de vapor de agua.
No superará una temperatura de cincuenta grados centígrados (50º C).
Con un contenido calorífico bruto comprendido entre 8 450 Kcal/m3 y 10300 Kcal/m
3 (st).
Hoy en día el gas natural es la elección de energía ambiental. El uso del gas natural puede
ayudar a evitar muchas de las preocupaciones a nivel ambiental incluyendo la
contaminación, la lluvia ácida y las emisiones de gas efecto invernadero. Su composición
química simple y natural hace que el gas natural sea un combustible inherentemente limpio
y eficiente: tiene menos emisiones que el carbón o el petróleo, que no se queman del todo y
así son llevadas a la atmósfera. Por el contrario, la combustión del gas natural
prácticamente no tiene emisiones atmosféricas de dióxido, y muchas menos emisiones de
monóxido de carbón, hidrocarburos reactivos, óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono
que la combustión de otros combustibles fósiles.
Además, el gas natural tiene un precio de mercado menor al de cualquier otro combustible
fósil, es seguro, reduce los costos de mantenimiento, y aumenta la eficiencia en el proceso
de generación.
VENTAJAS QUE OFRECE EL GAS NATURAL: La toma de conciencia de la
degradación del medio ambiente causada por las emisiones de gases de escape de origen
12
vehicular, ha inducido a la búsqueda de combustibles más "limpios". El gas natural es el
combustible que menos contamina el ambiente, debido a que en su combustión no se
generan gases tóxicos, cenizas ni residuos. Su transporte y distribución se realiza mediante
tuberías subterráneas por lo que no daña el paisaje ni atenta contra la vida animal o vegetal.
A diferencia del GLP, que en nuestro país es distribuido principalmente en balones
haciendo uso de vehículos pesados que circulan constantemente por la ciudad
incrementando el tráfico, deteriorando el pavimento y contaminando el ambiente. Con el
gas natural usted cuida su salud, la de su familia y también su ciudad.
El GNV posee innumerables beneficios medio ambientales entre los cuales podemos
mencionar:
No contiene Azufre ni plomo.
Reducción de hasta 97% en emisiones de monóxido de carbono (CO) con respecto a los
combustibles líquidos.
Reducción de hasta 100% de emisiones de partículas.
Entre las fuentes de energía, el gas natural se caracteriza por su eficiencia, bajo costo y
limpieza. Es también una energía versátil, que se puede emplear tanto en el hogar como en
diversas actividades comerciales. El gas natural es materia prima de muchos productos
petroquímicos, como plásticos y fertilizantes. No obstante, su aplicación más frecuente es
la generación de calor.
13
1.5.2. MARCO CONCEPTUAL:
G.N.C.: Gas natural comprimido, es el gas natural almacenado a altas presiones
(entre 200 y 250 bar).
G.L.N.: Gas natural licuado, cuando no es rentable la construcción de gasoducto, se
encuentra en forma líquida y es más fácil transportarlo.
G.L.P.: Mezcla de propano, butano y otros hidrocarburos ligeros derivados de la
refinación del petróleo crudo. Esta mezcla de gases puede ser enfriada o sometida a una
presión moderada para ser transformada en un estado líquido y así facilitar su transporte y
almacenamiento.
Aire Puro: El aire puro es una mezcla de varios componentes como nitrógeno,
oxígeno, neón, helio, criptón, bióxido de carbono, metano e hidrógeno; mezcla que se
presenta como una atmósfera terrestre ideal.
Ambiente: Es el conjunto de elementos bióticos y abióticos que interactúan en un
espacio y tiempo determinados.
Autotanques: Se utilizan para el transporte de productos derivados.
Concentración.- La concentración de una solución se refiere a la cantidad
PRODUCTOS LIMPIOS.- Son derivados del petróleo resultado de un proceso de
destilación, con características diferentes tales como: Gasolinas, Diesel 2, Diesel 1, Jet A 1,
Naftas bases etc.
14
1.6. METODOLOGÍA
La metodología a usarse en esta investigación será la siguiente:
1.6.1. DISEÑO O TIPO DE INVESTIGACIÓN
De tipo inductiva deductiva, porque permite la recolección de datos para su tratamiento,
análisis y esquematización con el fin de ofrecer un compendio básico para su entendimiento
por parte de personal involucrado en los procesos de GLP y describirlos adecuadamente.
1.6.2. MÉTODOS DE INVESTIGACIÓN
Para la elaboración de esta tesis se emplea los siguientes métodos:
1.6.2.1. MÉTODO DEDUCTIVO: Recopilando toda la información posible con
respecto al gas natural, la licuefacción y sus procesos de investigación en empresas,
bibliotecas, Internet, realizando un análisis y esquematización en la investigación.
15
1.6.3. TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN:
Se esta investigación se usará las siguientes técnicas:
•Revisión de literatura técnica relacionada con la licuefacción y refinación de gas en una
planta de gas natural de la empresa EP-PETROECUADOR.
•Revisión de bibliografía relacionada con gas natural, sus aplicaciones y funciones en
Internet.
CAPÍTULO II
16
CAPÍTULO II
2. GAS NATURAL LICUADO
El Gas Natural Licuado o GNL es un fluido comprimido a ciertas condiciones de
temperatura, presión, gravedad específica, etc.
GRÁFICO N°1 PLANTA DE GAS NATURAL
Fuente: Gas Natural EMPRESA PYMEX.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
El gas natural licuado es una mezcla de hidrocarburos livianos, el cual proviene junto con el
petróleo de las formaciones productoras, y por una caída de presión desde el fondo del pozo
hasta la superficie y debido a la diferencia de densidades se separa del crudo formando una
fase gaseosa.
17
2.1. PROPIEDADES DEL GAS NATURAL
El gas natural está compuesto por hidrocarburos livianos que van desde el metano (C1)
hasta el hexano (C6), su composición volumétrica básicamente es la siguiente: Ver Tabla
N°1
TABLA N° 1 COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DEL GAS NATURAL
COMPONENTES COMPOSICIÓN
Metano, C1 75% al 98%
Etano, C2 1 al 10%
Propano, C3 0.02 al 5 %
Butano, (isobutano iC4 y normal butano
nC4)
0 al 4 %
Pentano, (isopentano iC5 y normal
pentano nC5)
0 al 3 %
Hexanos, C6 0 al 3 %
Fuente: Medición de gas natural, de PEDRO A. GOMEZ RIVAS
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
18
Además existentes impurezas como por ejemplo las siguientes:
Dióxido de Carbono, CO2
Oxígeno, O2
Nitrógeno, N2
Sulfuro de Hidrógeno, SH2
Cloruros y otros componentes los cuales deben ser eliminados para la comercialización y
consumo del gas natural licuado. La composición de varios gases se puede observar en el
Gráfico N°2.
GRÁFICO N° 2 COMPOSICIÓN TÍPICA DEL GNL, GNC, LGN, GLP, GAL
Fuente: Centrales de gases comprimidos del ING. Alirio Algarra Cárdenas.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
19
2.2. COMPOSICIÓN TÍPICA DEL GAS NATURAL
La composición del gas natural incluye diversos hidrocarburos gaseosos, con predominio
del metano, por sobre el 90%, y en proporciones menores etano, propano, butano, pentano
y pequeñas proporciones de gases inertes como dióxido de carbono y nitrógeno. Ver Tabla
N° 2 y el Gráfico N° 3:
TABLA N° 2 COMPOSICIÓN TÍPICA DEL GAS NATURAL
HIDROCARBURO
COMPOSICIÓN
QUÍMICA
RANGO EN
PORCENTAJE
(%)
Metano CH4 91 – 95
Etano C2H6 2 – 6
Dióxido de Carbono CO2 0 – 2
Propano C3H8 0 – 2
Nitrógeno N2 0 – 1
Fuente: Empresa INNERGY, soluciones energéticas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
20
GRÁFICO N° 3 COMPOSICIÓN DEL GAS NATURAL
Fuente: Empresa INNERGY, Soluciones Energéticas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
2.3. TIPOS DE FLUJO
En un medio bifásico, una fase líquida y una fase gaseosa se pueden tener los siguientes
tipos de flujo:
21
2.3.1. FLUJO SEGREGADO
Flujo Estratificado: La fase líquida fluye por el fondo de la tubería mientras que el gas se
desplaza sobre la interfase gas-líquido.
Flujo Ondulado: Muy similar al flujo estratificado pero su diferencia radica en que la fase
gaseosa se mueve a mayor velocidad que la fase líquida y la interfase gas-líquido se
encuentra formada por ondas que se desplazan en la dirección del flujo.
Flujo Anular: La fase líquida forma una película alrededor del interior de la tubería y el gas
fluye por la parte central a alta velocidad.
2.3.2. FLUJO INTERMITENTE
Flujo Tipo Tapón: En este tipo de flujo se alternan tapones de líquido y de gas en la parte
superior de la tubería.
Flujo Tipo Bache: Este tipo de flujo forma espumas, impulsadas por la mayor velocidad del
gas, formando olas que se elevan periódicamente, hasta la parte superior de la tubería.
22
2.3.3. FLUJO DISTRIBUIDO
Flujo Tipo Burbuja: Las burbujas de gas se transportan por la parte superior de la tubería a
la misma velocidad que el líquido.
Flujo Tipo Niebla: El líquido fluye disperso en forma de niebla.
En el siguiente gráfico se puede observar el flujo de gas en un pozo petrolero, ascendiendo
desde el interior del pozo hacia la superficie, en su ascenso debido a la caída de presión el
gas que se encuentra asociado al petróleo se libera con mayor velocidad, esto hace que se
creen diversos tipos de flujo en el interior de la tubería vertical hacia el cabezal del pozo.
Se puede observar los siguientes flujos: flujo tipo niebla, flujo anular, flujo tipo tapón y
flujo tipo burbuja.
Ver Gráfico N° 4 Tipos de flujo de gas en un pozo petrolero.
23
GRÁFICO N° 4 TIPOS DE FLUJO DE GAS EN UN POZO
Fuente: Natural Gas Engineering; Dr. Boyun Guo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
En un medio de una fase gaseosa, para realizar mediciones del flujo de gas, se deben
considerar dos tipos de flujo en función de las pérdidas de presión debido a la fricción:
Flujo Laminar: Flujo con un número de Reynolds menor a 2300.
24
Flujo Turbulento: Flujo con un número de Reynolds mayor a 2300. Ver Gráfico N°5 y
Gráfico N°6.
GRÁFICO N° 5 TIPOS DE FLUJO EN EL INTERIOR DE UNA TUBERÍA
Fuente: Medición de Gas Natural; Pedro A. Gómez Rivas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
25
GRÁFICO N° 6 DIAGRAMA DE FLUJO EN LA TUBERIA EN TRES
DIMENSIONES
Fuente: Medición de Gas Natural; Pedro A. Gómez Rivas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
2.4. TIPOS DE ALMACENAMIENTO DE GAS NATURAL
Las instalaciones de almacenamiento tienen un papel importante para garantizar la
seguridad y un margen adecuado de capacidad disponible de recepción.
Básicamente existen dos tipos de almacenamiento de gas natural y son:
26
2.4.1. ALMACENAMIENTO SUBTERRÁNEO
Este consiste en depósitos naturales o minados que permiten acumular volúmenes
excedentes de la producción de gas durante un período de bajo consumo y extraerlo en
periodos de alta demanda. Estos se desarrollan cerca de los centros de consumo, y evitando
la formación de cuellos de botella, que constituyen los gasoductos en la estación invernal.
GRÁFICO N° 7 ALMACENAMIENTO SUBTERRÁNEO
Fuente: Schlumberger
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
27
El almacenamiento subterráneo de gas natural se emplea generalmente para cuatro fines:
Manejar variaciones en la operación diaria en las inyecciones y extracciones de los
sistemas de transporte.
Manejar variaciones estacionales en la demanda.
Aprovechar las fluctuaciones de precios.
Almacenamiento estratégico.
2.4.1.1. ALMACENAMIENTO EN DOMOS SALINOS
Cavernas de sal: Las cavernas de sal poseen una menor capacidad de almacenamiento de
gas que los yacimientos agotados, pero su principal ventaja es que ofrecen tasas de
inyección más altas y producción de gas. El almacenamiento subterráneo tiene sus orígenes
cuando geológicamente se observa que se pueden utilizar los domos salinos, que son
formaciones de sal, para almacenar gas una vez que con relativa facilidad se pueden
construir cavernas.
28
GRÁFICO N° 8 ALMACENAMIENTO EN DOMOS SALINOS
Fuente: Schlumberger
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Para obtener la sal por la técnica de minería por disolución en los Domos salinos se
perforan pozos entre 1000 y 15500 metros de profundidad creando cavidades herméticas
dentro de la masa salina.
En el siguiente gráfico se observa el almacenamiento subterráneo de gas natural en un
domo salino. Ver Gráfico N° 9.
29
GRÁFICO N° 9 ALMACENAMIENTO EN DOMO SALINO DE GAS NATURAL
Fuente: Sistemas de Almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
2.4.1.1.1. FUNCIONAMIENTO DEL ALMACENAMIENTO DE GAS EN DOMOS
SALINOS
Un pozo de Salmuera se equipa con varias tuberías concéntricas asentadas a varias
profundidades. El agua disuelve la sal para obtener salmuera saturada con una
concentración de 320 Gramos por litro de Cloruro de Sodio (10 veces mayor al agua de
mar).
30
Las cavidades de mantienen siempre llenas con salmuera con una presión mínima
determinada para:
Asegurar la calidad de la salmuera
Asegurar la estabilidad del domo salino.
Los domos salinos que sirven como almacenamiento de gas natural operan siempre en fase
gaseosa. En este tipo de almacenamiento subterráneo no existe licuación ni condensación
del gas natural. El gas desplaza a la salmuera. En todos los casos, se requiere una cantidad
fija establecida de gas natural, para generar la presión mínima a la cual se debe operar la
caverna. A este gas se le denomina gas base. Este gas base se inyecta al domo salino por
medio de los compresores. El gas natural que se inyecta al domo más el gas base es
denominado gas de trabajo. Sobre esta cantidad de gas se pueden realizar extracciones.
La inyección de gas de trabajo incrementa la presión en el interior del domo. Existe un
límite de gas de trabajo que se puede inyectar, y esto está determinado por las
características de la formación, después de sobrepasar esta cantidad de gas de trabajo, se
puede afectar a la estructura del domo o a las tuberías colocadas dentro de la formación.
La presión de la formación define el flujo de gas que se puede entregar, no se requiere de
compresores para extraer el gas presurizado. Ver Gráfico N°10 de un diseño conceptual de
gas en un domo salino.
31
GRÁFICO N° 10 DISEÑO CONCEPTUAL DE GAS EN UN DOMO SALINO
Fuente: Sistemas de Almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
2.4.1.2. ALMACENAMIENTO EN YACIMIENTOS AGOTADOS
Son los generalmente más utilizados para ser adecuados como unidades de almacenamiento
subterráneo de gas natural.
Está determinado por el número de pozos de inyección y producción, por la capacidad de
producción de los mismos.
32
GRÁFICO N° 11 ALMACENAMIENTO EN YACIMIENTOS AGOTADOS
Fuente: Schlumberger
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
La conversión de un campo depletado en un campo de almacenamiento tiene la ventaja de
que ya existen pozos, sistemas de recolección y conexiones de ductos.
Los yacimientos de gas y crudo son los que más frecuentemente se utilizan para el
almacenamiento subterráneo porque hay una amplia disponibilidad de ellos.
Este tipo de yacimientos representan un particular tipo de almacenaje de hidrocarburos
porque se aprovecha la capacidad de almacenamiento del medio poroso.
33
La roca que tiene una buena porosidad, es fisurada con buena permeabilidad y tiene
formaciones impermeables que la rodean, impidiendo que el gas almacenado escape tanto
vertical como horizontalmente, son los estratos más idóneos para tener almacenamiento en
el subsuelo.
Generalmente hablando, areniscas, dolomitas, limonitas porosas o rocas fracturadas son las
adecuadas para este tipo de almacenamiento.
Para este tipo de almacenamiento se requiere un estudio profundo de ingeniería de
yacimientos y en especial un conocimiento detallado del comportamiento histórico del
yacimiento depletado.
En el Gráfico N° 12 se puede observar el proceso para el almacenamiento en pozos
depletados y acuíferos.
34
GRÁFICO N° 12 PROCESO DE ALMACENAMIENTO EN POZOS DEPLETADOS
Y ACUÍFEROS
Fuente: Sistemas de Almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
35
2.4.1.3. ALMACENAMIENTO EN ACUÍFEROS
En este tipo de almacenamiento subterráneo se debe tener en cuenta la geología y los
parámetros de la formación debido a que son poco conocidos y el yacimiento se encuentra
parcial o totalmente saturado de agua.
En algunas áreas, los acuíferos se han convertido en yacimientos para almacenar gas. Un
acuífero es propicio para almacenar gas si la formación tiene en la parte superior una capa
de roca impermeable. El comportamiento de los acuíferos es similar al de los yacimientos
depletados. El espacio de almacenamiento en un acuífero es creado por inyectar gas a
presión para desplazar el agua libre. En el siguiente Gráfico N° 13 se representa el cierre
estructural de un acuífero en el cual se realiza el almacenamiento de gas.
GRÁFICO N° 13 CIERRE ESTRUCTURAL DE UN ACUÍFERO
Fuente: Sistemas de Almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
36
2.4.1.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ALMACENAMIENTO
SUBTERRÁNEOS
En las siguientes tablas se puede observar las ventajas y desventajas de cada uno de los
tipos de almacenamiento subterráneo de gas natural. Ver Tablas N° 3, N° 4, N° 5.
TABLA N° 3 VENTAJAS DE ALMACENAMIENTOS SUBTERRÁNEOS
YACIMIENTOS
AGOTADOS
ACUÍFEROS
DOMOS
SALINOS
Relación gas de
trabajo/gas de colchón
1:1 0,5 - 1:1 2:1
Capacidad de gas de
trabajo (MMm3)
100 – 4000 100 – 4000 20 – 75
Tiempo de exploración
(años)
Corto (2-3) Largo (4) Corto (1-2)
Tiempo de construcción Corto Corto Largo
Costos de instalación
comparados
Menor (se
incrementan en
yacimientos
offshore)
Mayores costos
de
investigación y
de gas colchón
Mayores que los
otros tipos por la
planta de
lixiviado
Fuente: Sistemas de Almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
37
TABLA N° 4 COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS DE ALMACENAMIENTOS
SUBTERRÁNEOS
YACIMIENTOS
AGOTADOS
ACUÍFEROS
DOMOS
SALINOS
Profundidad (m)
1000 - 1200 800 - 1000 900 – 1500
Tipo de estructura Anticlinal Anticlinal Domo/capa
Potencia (m) 20 – 50 15 – 40 -
Litología Arenisca, caliza Arenisca, caliza -
Permeabilidad (mD) 100 600 -
Porosidad (%) 18 - 25 18 - 25 -
Fuente: Sistemas de Almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
38
TABLA N° 5 COMPARACIÓN ENTRE SISTEMAS DE ALMACENAMIENTOS
SUBTERRÁNEOS
DOMO DE
SAL
YACIMIENTO
AGOTADO
DE GAS
YACIMIENTO
AGOTADO
DE
PETRÓLEO
ACUÍFERO
Exploración
(riesgo)
Moderado a alto Bajo Bajo Moderado a alto
Inversión
(capital)
Alta Baja Moderada Moderada
Gas colchón Bajo
Bajo a
moderado
Moderado Moderado a alto
Gas de
Trabajo
Bajo Alto Moderado a alto Moderado a alto
Capacidad de
Extracción
Alta Moderada a alta Moderada a alta Moderada
Fuente: Sistemas de Almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
39
2.5. APLICACIONES Y USOS DEL GN
El gas natural tiene diversas aplicaciones en la industria, la generación eléctrica, en el
sector residencial y como un combustible para vehículos para el transporte de pasajeros.
Además el gas natural es utilizado como materia prima en diversos procesos químicos e
industriales. Ya que este puede ser convertido a hidrógeno, etileno o metanol, para elaborar
diversos tipos de plásticos y fertilizantes, de una manera relativamente fácil y económica.
En la siguiente tabla se presentan algunas aplicaciones más comunes del gas natural. Ver
Tabla N° 6.
TABLA N° 6 APLICACIONES DEL GAS NATURAL
SECTOR APLICACIONES/PROCESOS
Industrial
Generación de vapor
Industria de alimentos
Secado
Cocción de productos cerámicos
Fundición de metales
Temple y recocido de metales
Generación eléctrica
Producción de petroquímicos
40
TABLA N° 6 CONTINUACIÓN
SECTOR APLICACIONES/PROCESOS
Sistemas de calefacción
Hornos de Fusión
Comercio y Servicios
Calefacción central
Aire acondicionado
Cocción/preparación de alimentos
Energía
Cogeneración eléctrica
Centrales térmicas
Residencial
Cocina
Calefacción
Agua caliente
Transporte de pasajeros Combustible para taxis y buses
Fuente: Empresa INNERGY, Soluciones Energéticas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
41
2.6. VENTAJAS DEL GAS NATURAL
El gas natural es un combustible de menor precio, obteniéndose así un ahorro en
comparación con otro tipo de combustibles.
Además el gas natural es mucho más seguro, ya que no es tóxico, ni corrosivo y por ser más
liviano se disipa con mayor facilidad hacia la atmósfera en un caso de fuga minimizándose
así los riesgos en su uso.
Se le agrega un odorizante para detectarlo con facilidad mediante un olor característico.
Se lo puede distribuir por medio de tubería directamente si necesidad de almacenarlo en
tanques o cilindros, constituyéndose así en un suministro continuo.
Su combustión es mucho más limpia en comparación con los otros combustibles, lo cual
facilita el cumplimiento de las normas ambientales más exigentes.
Las emisiones de material particulado cumplen con las normas medioambientales más
rigurosas, sin necesidad de invertir en equipos costosos de tratamiento de gases.
Una de las mayores ventajas del gas natural respecto a otros combustibles, son las
emisiones de su combustión, lo cual se puede observar en la siguiente tabla. Ver Tabla N°
7.
42
TABLA N° 7 COMPARACIÓN DE EMISIONES ENTRE COMBUSTIBLES
Combustible
MP
Material
Particulado
SO2
Dióxido de Sulfuro
NO
Óxido de
Nitrógeno
Gas Natural 1 1 1
Gas Licuado 3 61 0,5
Kerosene 3,4 269 1,5
Diesel 3,3 1.209 1,5
Fuel Oil N° 5 15 4.470 4
Fuel Oil N° 6 39,4 4.433 4
Carbón 157 5.283 6
Leña 140 13 2
Fuente: Empresa INNERGY, Soluciones Energéticas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
A continuación se presenta un cuadro que resume los efectos de distintos contaminantes
sobre la salud de las personas y el medioambiente. Ver Tabla N° 8.
43
TABLA N° 8 EFECTOS DE CONTAMINANTES
CONTAMINANTE
EFECTOS SOBRE
PERSONAS MEDIOAMBIENTE
MP
( MATERIAL
PARTICULADO)
Disminución de la
visibilidad.
Aumento de afecciones
respiratorias.
Tos crónica.
Ronquera
Bronquitis
Acceso de asma bronquial
Daño directo a la
vegetación (dificultad en la
fotosíntesis)
SO2
(DIÓXIDO
DE SULFURO)
Altamente nocivo en
presencia de humedad
Lluvia Ácida
NO
(ÓXIDO
DE NITRÓGENO)
Irritante
Potencialmente cancerígeno
Lluvia Ácida
Problemas con el Ozono
Fuente: Empresa INNERGY, Soluciones Energéticas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
44
El gas natural es el combustible que menos contamina al ambiente, debido a su
composición química y a que en su combustión no se generan gases tóxicos, cenizas ni
residuos.
2.7. COMPARACIÓN ENTRE GNL Y GLP
El GLP o gas licuado de petróleo está formado principalmente por propano o mezclas de
butano y propano, este es un gas producido por el hombre, más pesado que el aire, se
almacena en cilindros en forma líquida. El GLP permanece en estado líquido
conservándolo a gran presión.
El GNL o Gas Natural Licuado se licúa a presión atmosférica pero a una muy baja
temperatura (aprox. -161°C). Entre las características del GLN están: el gas natural es más
ligero que el aire así que se dispersa rápidamente y se diluye en el aire, por lo que en caso
de fuga puede ser ventilado fácilmente abriendo puertas y ventanas, en contraste con los
componentes del GLP que son más pesados que el aire. El almacenamiento del GLP bajo
presión, frente al almacenamiento de GNL a muy baja temperatura, requiere el uso de
materiales completamente diferentes y estándares.
El gas natural se extrae directamente del subsuelo, para luego ser transportado a través de
gasoductos hasta los centros de almacenamiento o consumo. Hay algunos procesos que se
45
utilizan para habilitar el gas natural para el consumo, pero son mínimos comparados con el
GLP.
2.8. TIPOS DE GAS NATURAL
Por su procedencia, se clasifican en dos grandes grupos:
Gas Natural Asociado: Se denomina así al gas que viene mezclado junto con el petróleo al
salir del pozo, y posteriormente es separado en los Separadores del CPF.
La medida de cuanto gas viene con el petróleo es el GOR, expresado en miles de pies
cúbicos de gas por cada barril de petróleo.
A este gas se lo denomina Gas Rico o Gas Húmedo, debido a que en su composición existe
una abundante presencia de hidrocarburos líquidos, tales como el propano, butano, pentano,
hexano, etc.
Gas Natural No Asociado: Es el gas producido directamente de pozos gasíferos.
La presión de reservorio del gas es la que hace fluir el gas hacia la superficie con diferentes
presiones. Las diferentes presiones dependen del volumen de gas contenido en la
formación o reservorio.
A este gas se lo denomina Gas Seco, por la ausencia casi en su totalidad de hidrocarburos
líquidos. Se caracteriza por el alto contenido de metano.
CAPÍTULO III
46
CAPÍTULO III
3. LICUEFACCIÓN
Licuefacción de los gases o licuación es el cambio de estado que ocurre cuando una
sustancia pasa del estado gaseoso al líquido, por acción de la temperatura y el aumento de
presión, llegando a una sobrepresión elevada, hecho que diferencia a la licuefacción de la
condensación. En el siguiente gráfico, se muestran los instrumentos de laboratorio para
licuefacción de gases.
GRÁFICO N° 14 INSTRUMENTOS DE LABORATORIO PARA LICUEFACCIÓN
DE GASES
Fuente: http://fisica.usac.edu.gt/public/tesis_lic/waleska_a/node17.html
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
47
La licuefacción de los gases fue descubierta por Michael Faraday en el año 1818.
En este capítulo se describirá el proceso de licuefacción y la relación que este tiene con la
refinación, transporte, almacenamiento de gas natural licuado para su comercialización y
consumo.
3.1. RESERVAS DE GAS NATURAL EN EL ECUADOR
Esta variable es la cantidad total de reservas comprobadas de gas natural en metros cúbicos.
Reservas comprobadas son las cantidades de gas natural que, mediante el análisis de datos
geológicos y de ingeniería, se pueden estimar con un alto grado de confianza que pueden
ser recuperables comercialmente a partir de una fecha determinada, de yacimientos
explorados, y bajo las condiciones económicas actuales.
Las reservas de Gas Natural comprobadas en el Ecuador se muestran a continuación en el
siguiente gráfico. Ver Gráfico N° 15 y en la siguiente tabla. Ver Tabla N° 9:
48
TABLA N° 9 RESERVAS DE GAS NATURAL EN ECUADOR
Fuente: INDEX MUNDI; http://www.indexmundi.com/es/ecuador/gas_natural_reservas_comprobadas.html
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
AÑO
GAS NATURAL –
RESERVAS
COMPROBADAS
POSICIÓN
CAMBIO
PORCENTUAL
FECHA DE LA
INFORMACIÓN
2003 106.500.000.000 48 Enero 2002
2004 106.500.000.000 48 0,00 % 1 Enero 2002
2005 106.500.000.000 49 0,00 % 2004
2006 9.769.000.000 80 -90,83 % 2004
2007 9.769.000.000 80 0,00 % 1 Enero 2005
2008 9.369.000.000 78 -4,09 % 1 Enero 2006
2009 9.369.000.000 79 0,00 % 1 Enero 2006
2010 7.985.000.000 81 -14,77 % 1 Enero 2010
2011 7.985.000.000 81 0,00 % 1 Enero 2010
GRÁFICO N° 15 RESERVAS DE GAS NATURAL COMPROBADAS EN EL ECUADOR
:
Fuente: INDEX MUNDI; http://www.indexmundi.com/es/ecuador/gas_natural_reservas_comprobadas.html
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
50
3.2. GNL
El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido procesado para ser transportado en
forma líquida. El gas natural se transporta utilizando gasoductos, pero en el caso de existir
grandes distancias, resulta más rentable transportarlo por auto – tanques o buques gaseros.
Para transportarlo así es necesario licuarlo, debido que a temperatura ambiente y presión
atmosférica el gas natural ocupa un volumen considerable. El proceso de licuefacción
reduce el volumen del gas natural 600 veces con respecto al volumen que originalmente
poseía. Además la licuefacción permite transportarlo, con más seguridad. El gas natural
debe encontrarse a una presión atmosférica y a -161°C. Por este motivo se requieren plantas
y tuberías con una cantidad grande de aislación.
3.3. PROCESAMIENTO DE GNL
Un proyecto de GNL posee complejidades técnicas muy altas y comerciales. Las etapas de
estos proyectos se pueden resumir en:
1. Explotación del Yacimiento.
2. Tratamiento preliminar en los pozos.
3. Transporte por tubería a la planta de licuefacción.
4. Transporte hacia su destino.
51
3.4. PROCESO DE LICUEFACCIÓN
Cuando se extrae el gas natural de los yacimientos subterráneos, a menudo contiene
materiales y componentes que deben ser eliminados antes de ser licuado para su uso como
por ejemplo:
Helio: Por su alto valor económico y por los problemas que puede ocasionar durante el
licuado.
Azufre: Debido a su carácter corrosivo.
Dióxido de Carbono: Este componente del gas natural se solidifica en las condiciones de
licuefacción.
Mercurio: Este componente puede depositarse en los instrumentos y generar errores en las
mediciones.
Agua: Al entrar en contacto con el gas se congela formando hielo o hidratos que podrían
generar bloqueos en el equipo si no se eliminan.
Condensado: Son hidrocarburos pesados, los cuales pueden congelarse al igual que el agua
generando problemas en la combustión del gas y bloqueos del equipo.
52
3.5. PROCESO DE ENFRIAMIENTO
Para transformar el gas natural en líquido, se enfría el gas tratado hasta aproximadamente -
161°C, que es la temperatura a la cual el metano, el cual es el componente principal, se
convierte a forma líquida.
El proceso de licuefacción es similar al de refrigeración común: se comprimen los gases
refrigerantes produciendo líquidos fríos tales como el propano, etano, metano, nitrógeno o
una mezcla de ellos, que luego se evaporan a medida que intercambian calor con la
corriente de gas natural. De esta manera el gas natural se enfría hasta llegar al punto de
convertirse en líquido. El GNL producido se almacena en tanques especiales para luego
ser transferido a auto – tanques o buques tanques especiales de transporte.
En el diseño de una planta de extracción de gas natural se debe tomar en cuenta las normas
y regulaciones de cada país. En la industria de GNL hay cuatro diseños de plantas
utilizados industrialmente:
Proceso con intercambiadores de tubos en espiral de Air Products.
Cascada optimizada de Philips.
Triple ciclo refrigerante de Linde
Proceso de caja fría de Black and Veatch.
53
Todos estos tipos de procesos son usados en la industria de GNL 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.
3.6. ALMACENAMIENTO DE GAS EN SUPERFICIE
En estado líquido (GNL): El gas natural también puede ser almacenado como gas natural
licuado (GNL), debido a que el gas natural licuado ocupa mucho menos espacio para enviar
o almacenar. Como se puede observar en el siguiente gráfico de comparación de volumen
entre el gas natural y el gas natural licuado. Ver Gráfico N° 10.
GRÁFICO N° 16 COMPARACIÓN DE VOLUMEN ENTRE EL GAS NATURAL Y
EL GAS NATURAL LICUADO
Fuente: Irradia. Gas natural en movimiento
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
54
El GNL se almacena a -161°C y a una presión atmosférica en tanques criogénicos para
mantener una baja temperatura.
El tanque de GNL típico posee una pared doble: 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 condiciones de diseño primarias para la fabricación de
estos tanques, los cuales se diseñan para soportar terremotos y fuertes vientos.
3.6.1. TANQUES CRIOGÉNICOS PARA ALMACENAMIENTO DE GAS
Tanque criogénico es aquel que generalmente consta de dos o más recipientes
concéntricos, los cuales se colocan siempre uno dentro del otro y que se utilizan para
contener líquidos criogénicos.
Los tanques se encuentran aislados mediante vacío y aislante térmico con objeto de
mantener la baja temperatura en su interior.
Un líquido criogénico es aquel que se encuentra a temperaturas inferiores a –73°C a la
presión atmosférica.
Los líquidos criogénicos son gases que se mantienen en su estado líquido a temperaturas
muy bajas.
55
La palabra "criogénico" significa "que produce, o se relaciona a, bajas temperaturas," y
todos los líquidos criogénicos están extremadamente fríos.
Los líquidos criogénicos tienen puntos de ebullición por debajo de los 150°C (-238°F) (El
dióxido de carbono y el óxido nitroso, que tienen puntos de ebullición levemente más altos
a veces se incluyen en esta categoría).
Todos los líquidos criogénicos son gases a temperaturas y presiones normales.
Estos gases se deben enfriar por debajo de la temperatura ambiente antes de hacerlos
líquidos mediante un aumento en la presión. Los diferentes criogenes se hacen líquidos
bajo diferentes condiciones de temperatura y presión, pero todos tienen dos propiedades en
común: son extremadamente fríos y pequeñas cantidades de líquido se pueden expandir a
grandes volúmenes de gas.
Un concepto muy importante es también el espacio anular el cual se encuentra entre los dos
recipientes que constituyen el tanque.
Estos tanques almacenan gases en fase liquida a baja presión, por lo tanto deben mantener
temperaturas muy bajas para reducir la evaporación al mínimo y mantener la fase liquida en
este estado.
Los tanques criogénicos deben cumplir con las especificaciones físicas indicadas en la
siguiente Tabla N° 10:
56
TABLA N° 10 ESPECIFICACIONES FÍSICAS DE TANQUES CRIOGÉNICOS
TIPOS
PRESIÓN DE
TRABAJO,
RECIPIENTE
INTERIOR EN
Kg/cm2
RESISTENCIA
AL COLAPSO,
RECIPIENTE
EXTERIOR EN
Kg/cm2
EVAPORACIÓN
EN
%
TEMPERATURA
EN
°C
1 DE 1.2 A 5 1.033
En función de la
capacidad
Menor de -73
2 Mayor de 5 hasta 14 1.033
En función de la
capacidad
Menor de -73
3 Mayor de 14 1.033
En función de la
capacidad
Menor de -73
Fuente: Centrales de gases comprimidos. Ing. Alirio Algarra Cárdenas.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Otras especificaciones físicas que se deben tomar en cuenta en el diseño y construcción de
un tanque criogénico son:
57
Capacidad.- Esta debe fijarse mediante un acuerdo entre el comprador y el
fabricante.
Soldaduras.- Las soldaduras de los tanques deben cumplir con lo establecido en las
normas industriales para cada país.
Disco de seguridad.- El recipiente exterior del tanque criogénico debe llevar un
disco de seguridad en el cuerpo, con el objeto de evitar que estalle en caso de haber
una falla en el recipiente interior.
Espacio de presurización.- El recipiente interior del tanque criogénico debe tener un
espacio de presurización comprendido entre el 4% y el 10% de su volumen total.
Este espacio debe siempre conservarse sin líquido.
Vaporizador.- Los tanques criogénicos pueden ser suministrados con un
vaporizador, siendo éste de acuerdo con el tipo y tamaño del tanque criogénico.
La estructura básica del tanque criogénico es esencialmente un tanque cilíndrico de pared
doble.
El espacio anular entre el recipiente interior y el recipiente exterior del tanque es llenado
con material aislante sometido a alto vacío para lograr minimizar las pérdidas por
evaporación.
A continuación se puede observar la estructura de un tanque criogénico para
almacenamiento de gas natural líquido. Ver Gráfico N° 17.
58
GRÁFICO N° 17 ESTRUCTURA DE UN TANQUE CRIOGÉNICO
Fuente: Centrales de gases comprimidos. Ing. Alirio Algarra Cárdenas.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
59
3.6.1.1. CARACTERÍSTICAS DE UN TANQUE CRIOGÉNICO
El diseño de un tanque criogénico es un recipiente compacto, robusto y fácil de operar. Para
su operación la carga superior reduce la presión dentro del tanque, mientras que la carga
inferior la incrementa. El sistema de presurización permite al operador incrementar la
presión durante la descarga de líquido a un tanque o a una línea de gas a los evaporadores.
Regulando la apertura de las válvulas de llenado de tope y de fondo, no ocurre ningún
cambio significativo de la presión durante el envío de líquido. Esto resulta en un suministro
de líquido constante a los vaporizadores.
Un tanque criogénico generalmente contiene las siguientes características:
Mínimas pérdidas por evaporación debido al alto grado de vacío y llenado del
espacio anular, el cual contiene polvo aislante expendido.
Instalación simple, costos bajos y fácil mantenimiento.
Construcción robusta, recipiente interior de acero inoxidable y exterior de acero de
carbono.
Equipado con indicador de nivel de líquido, válvulas de seguridad, manómetro,
sensor de vacío, válvula de sobrepresión y otros accesorios.
Instrumentos ubicados adecuadamente para fácil acceso y operación.
Adecuados para facilitar la transferencia ya sea de gas licuado o vapores gaseosos a
la presión prefijada a las líneas de distribución. En la siguiente tabla se pueden
observar las características de un tanque criogénico. Ver Tabla N° 11.
60
TABLA N° 11 CARACTERÍSTICAS DE UN TANQUE CRIOGÉNICO
TYPE
TIPO
MOX **
DIMENSIONES
(mm)
PESO
VACÍO
(KG)
CAPACIDAD
(LT)
BAR INCREMENTO
PRESIÓN
N2 – 24 H
A B C
GEO
MET.
REAL
EFFE
TT.
1380 / 15 1.603 3.330 2.130 1.560 1.390 1.320 15 0,95
3.080 /15 1.900 3.950 2.400 2.750 3.210 3.050 15 0,85
6.080 / 15 1.900 3.950 2.400 2.570 3.210 3.050 15 0,50
12.580/15 2.540 5.450 3.010 6.550 12.437 11.815 15 0,30
22.580/15 2.540 8.450 3.010 10.300 22.291 21.176 15 0,15
32.080/15 2.540 11.500 3.010 15.260 32.145 30.538 15 0,10
50.080/17 3.100 12.600 3.600 25.230 52.900 50.255 17 0,10
**MODELO OXICAR
Fuente: Sistemas de almacenamiento. Dr. Jorge Pazmiño Urquizo
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
61
3.6.1.2. SISTEMAS DE UN TANQUE CRIOGÉNICO
Los sistemas que conforman un tanque criogénico se observan en el gráfico N°18 y son:
Sistema de Llenado.- Es el sistema por el cual se efectúa el llenado del tanque, este
llenado es posible efectuarlo por dos puntos: por el fondo, por encima o por ambos
en conjunto.
Este sistema está compuesto por la conexión de llenado (Nº22) y las válvulas Nº 2 y
Nº3.
Las válvulas serán usadas según sea el proceso elegido.
Sistema de Aumento de Presión.- Los Tanques Criogénicos deben mantenerse a
una presión a la de trabajo del cliente, es por ello que existe este sistema ya que
permite elevar la presión del tanque cuando esta cae por debajo de lo graduado.
El sistema está compuesto por un vaporizador (Nº 21), un filtro (Nº 12), una válvula de
retención (check) (Nº 9), una válvula criogénica de compuerta (Nº 1) y un regulador (Nº
11).
Sistema de Economizador.- Este sistema permite la salida de gas por el tubo de
líquido (aprovecha el gas de exceso en el tanque), lográndose esto por la mezcla de
gas - líquido en la intersección de los tubos por efecto Venturi.
62
Además, ofrece otra ventaja, ya que no permite que el tanque alcance presiones
superiores a las de trabajo. El sistema economizador está compuesto por el regulador
economizador (Nº 10) la válvula de retención (Nº 23) y la válvula de compuerta (Nº 6).
Sistema de Seguridad.- Este sistema está compuesto por un de alta presión y el
otro de baja presión (vacío).
Sistema Alta Presión: la presión de trabajo del tanque es 15 BAR, si por cualquier
causa la presión se eleva por encima de esta, se disparan dos válvulas de seguridad
calibradas a esta presión y aún para mayor seguridad si la presión sigue aumentando.
Alcanzando los 350 psig, se rompe un disco de ruptura, que permite el desahogo total
del gas en el tanque.
Este sistema está compuesto por dos válvulas de seguridad (Nº 7) y un disco de ruptura
(Nº 24).
Sistema de Vacío: por cualquier causa una sobre - presión interna por pérdida de vacío,
etc. existe una válvula de seguridad de 4'' que permite un desahogo total del tanque.
Sistema compuesto por una válvula de ruptura (Nº 20).
Sistema de Medición de Nivel.- Es el sistema que permite medir el volumen de
líquido existente en el tanque, efectuándose esto por un indicador de nivel
diferencial calibrado en litros y los líquidos en el punto normal de ebullición.
63
Este sistema está compuesto por una válvula de distribución de cuatro vías (Nº 16) y
un indicador de nivel (Nº 14) con un manómetro de presión (Nº 13) que indica la
presión interna del tanque.
Sistema de Descarga de Líquido.- Es el sistema que permite la salida de líquido al
cliente, dependiendo de los requerimientos de este, será líquido o gas, se instalará
un vaporizador (gas) de acuerdo a la capacidad requerida.
Este sistema está compuesto por una válvula de compuerta criogénica (Nº 4).
Sistema de Venteo.- Este sistema es el que permite aliviar la presión del tanque en
cualquier momento, hasta el punto de llevarla a 0 (cero) psig.
Sistema compuesto por una válvula de compuerta criogénica (Nº 5).
Sistema de Nivel Máximo.- Este sistema permite la visualización el llenado,
cuando el tanque ha alcanzado su máximo nivel.
Además, sirve de seguridad ya que se puede controlar el nivel, no sobrepasando la
capacidad criogénica del tanque. Sistema compuesto por una válvula de bola (Nº
17).
Sistema de Vacío.- Este sistema permite medir y efectuar el vacío al tanque.
Está compuesto por una válvula para hacer vacío (Nº 18) y una válvula para
medición (Nº 14).
En el siguiente gráfico se observan todos los sistemas de un tanque criogénico para
almacenamiento de gas para su correcto funcionamiento.
La instrumentación utilizada en el mismo. Ver Gráfico N° 18.
64
GRÁFICO N° 18 SISTEMAS E INSTRUMENTACIÓN TÍPICA DE UN TANQUE
CRIOGÉNICO
Fuente: Centrales de gases comprimidos. Ing. Alirio Algarra Cárdenas.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
65
Descripción de los componentes:
Conexión de Llenado (Nº 22) Conexión de 1 1/2'' de acople a la manguera de
llenado, normalmente con tapa de cierre de 1 1/2''.
Válvula de Llenado de Fondo (Nº 2) Válvula criogénica de compuerta con
prolongación de 1'', normalmente cerrada.
Válvula de Llenado Superior (Nº 3) Válvula criogénica de compuerta con
prolongación de 1'', normalmente cerrada.
Válvula de Aumento de Presión (Nº 1) Válvula criogénica de compuerta con
prolongación de 1/2'' ó 1'' según capacidad, normalmente abierta.
Válvula de Venteo (Nº 5) Válvula criogénica de compuerta con prolongación de 1'',
normalmente cerrada.
Válvula del Economizador (Nº 6) Válvula criogénica de compuerta con
prolongación de 1/2'' ó 1'' según capacidad, normalmente abierta.
Válvula Seguridad Tanque (Nº 7) Son dos válvulas de seguridad de 3/4'' ó 1''
graduadas c/u a 15 BAR.
Válvula Seguridad Líquido (Nº 8) Válvula de seguridad de 3/8'' graduada a 15
BAR.
Economizador (Nº 10) Válvula reguladora de presión de 3/4'', 1'' ó 1 1/4'',
dependiendo de la capacidad del tanque, graduada a 20 psi por encima de la válvula
reguladora de presión.
66
Regulador de Presión (Nº 11) Válvula reguladora de presión de 3/4'', 1'' ó 1 1/4'',
dependiendo de la capacidad del tanque, graduada a 50 psi por encima de la presión
de trabajo del cliente.
Filtro (Nº 12) Filtro para el líquido de entrada al regulador 1/2''.
Manómetro (Nº13) Manómetro indicador de presión de 0 a 400 psi. 4''.
Indicador de Nivel (Nº 14) Indicador de nivel de 0 4'', graduado en litros, desde 0 a
50.000 lt., según la capacidad de los tanques.
Válvula Manómetro (Nº 15) Válvula de aguja de 1/4 NPT, normalmente abierta.
Válvula Indicador (Nº16) Válvula de Aguja de 1 1/4'', normalmente abierta.
Válvula de Vacío Válvula de vacío de 1 1/2'' NPT, normalmente cerrada.
Válvula Medición de Vacío (Nº 19) Válvula de medición de vacío de 1/4'' NPT.
Evaporador de Tanque Evaporador de cobre 3/4'' con el fin de mantener la
presión interna del tanque.
Válvula No Retorno Economizador (Nº 23) Válvula Check 1/2''.
Válvula No Retorno Líquido (Nº 9) Válvula Check 1/2''.
Disco de Rotura (Nº 24) Disco calibrado para su rotura a 350 psi., 3/4''.
3.7. VARIABLES QUE INTERVIENEN EN LA MEDICIÓN DEL GAS
Entre las variables más importantes que se deben tomar en consideración para realizar una
medición de gas se encuentran:
67
Presión: Esta es una variable muy importante debido a que el gas es un fluido muy
compresible, la presión además alcanza diferentes valores, ya sea por la presión natural, es
decir, la presión propia de los pozos o de la formación productora de petróleo o gas, o por
una presión suministrada por equipos de compresión de gas natural.
Temperatura: Esta propiedad del gas varía generalmente con el medio en el que se
encuentre el gas natural. Se manifiesta de manera significativa cuando el gas es
comprimido para elevar su presión, y por el efecto de la compresión o contracción aumenta
la energía cinética entre las partículas internas del gas provocando así un aumento de
temperatura.
En el caso de una caída de presión brusca o descompresión en la tubería, se produce el
efecto contrario, el gas absorbe el calor del medio ambiente y su temperatura desciende.
Gravedad Específica: La gravedad específica para gases es la relación entre la densidad del
gas medido a una temperatura estándar de 60° Fahrenheit y la densidad del aire también a
60°Fahrenheit.
FÓRMULA DE GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LOS GASES
Fuente: Centrales de gases comprimidos. Ing. Alirio Algarra Cárdenas.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
68
Sirve para comparar el peso de cualquier gas respecto al aire.
Un gas pesado o muy húmedo tiene una Gravedad Específica más alta.
El gas natural es más liviano que el aire, debido a esto el gas natural al expandirse asciende
rápidamente, en consecuencia, la gravedad específica de los diversos gases naturales
generalmente será menor que 1.0.
3.8. INSTALACIÓN PARA MEDIR GAS NATURAL
Para realizar una correcta instalación de un medidor de gas natural se debe tener en cuenta
las siguientes consideraciones:
El medidor de gas natural debe tener un elemento básico de cálculo que generalmente es
una placa orificio que mide presión diferencial.
Debe lograrse un flujo laminar en la entrada a la placa orificio.
La tubería será seleccionada en función del máximo y mínimo flujo que circulará durante la
producción de gas natural.
Se debe tomar en cuenta también la medición de temperatura y se debe llevar un registro
que permita calcular la temperatura promedio.
69
3.9. TIPOS DE MEDIDORES
Los tipos de medidores para realizar una medición del caudal gas, generalmente más
utilizados son:
3.9.1. MEDIDORES DE PRESIÓN DIFERENCIAL
El principio fundamental de estos medidores de presión diferencial radica en la caída de
presión provocada en el fluido gaseoso cuando pasa a través del orificio en una placa,
instalada en la línea de flujo.
Al pasar el gas por el orificio sufre una restricción produciendo un cambio en la energía
cinética, es decir una disminución de presión.
Ver Gráfico N° 19. Caída de presión en una placa - orificio.
70
GRÁFICO N° 19 CAÍDA DE PRESIÓN EN UNA PLACA - ORIFICIO
Fuente: Centrales de gases comprimidos. Ing. Alirio Algarra Cárdenas.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
3.9.1.1. TIPOS DE PLACA – ORIFICO
Existen tres tipos de placas orificios y son:
Concéntrica
Excéntrica
Segmentada
71
GRÁFICO N° 20 TIPOS DE PLACA-ORIFICIO
Fuente: "Mecanica de fluidos" de Victor L. Steerter
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Concéntrica: Cuando se coloca en forma concéntrica dentro de una tubería ésta provoca que
el flujo se contraiga bruscamente conforme se aproxima al orificio y se expanda
nuevamente al diámetro total de la tubería luego de atravesarlo.
La corriente que fluye a través del orificio forma una vena contracta y la rápida velocidad
del flujo resulta en una disminución de presión aguas abajo del orificio.
Excéntrica: La excéntrica sirve para los gases donde los cambios de presión implican
condensación, cuando los fluidos contienen un alto porcentaje de gases disueltos.
72
Segmentada: De dos tipos fijo y ajustable.
Orificio segmentado fijo: Se usa para medir flujos pequeños y es una combinación de
orificio excéntrico y una parte segmentada, la parte concéntrica se diseña para obtener un
diámetro del 98% del diámetro interior de la tubería, se usa para en la medición de flujos
como son las pulpas y pastas, no es recomendable para líquidos de alta viscosidad.
Orificio segmentado ajustable:
En este caso la relación entre el diámetro interior y exterior (0.25-0.85), se modifica por
medio de un segmento móvil, el cuerpo de la placa de orificio se fabrica con bridas de
conexión similares a la de una válvula, las guías son de acero al carbón, el material del
segmento es de acero inoxidable, se utiliza en tuberías con variaciones de flujo del 10:1
bajo variaciones de presión y temperatura considerables.
Los medidores de presión diferencial son los elementos primarios habitualmente más
utilizados en las operaciones de medición de Gas Natural.
Estos permiten una exactitud de hasta el 98%.
Básicamente están compuestos por un registrador de presión estática y un registrador de
presión diferencial, ambos conectados a la brida, mediante plumas conectadas a los
registradores.
Las ventajas y desventajas de la placa orificio se encuentran a continuación Ver Tabla N°
12 Ventajas y Desventajas de la placa – orificio.
73
TABLA N° 12 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA PLACA – ORIFICIO
VENTAJAS DESVENTAJAS
Pocas restricciones de instalación Rango limitado de medición
Confiabilidad y facilidad en el diseño No apto para flujos con partículas en
suspensión
Bajo costo Requiere verificación continua
Fácil manejo Deterioro con el tiempo
No contiene piezas móviles Alta pérdida de carga
Buena precisión ( Requiere longitud de tramo recto aguas
arriba
Sensible a la turbulencia aguas arriba
Fuente: Serie autodidáctica de medición del agua; Rivas. A.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
3.9.2. MEDIDORES TIPO TURBINA
Este tipo de medidores relacionan la velocidad con la que gira la turbina con el volumen de
flujo. Miden la velocidad del gas cuando este atraviesa un segmento de tubería denominado
tubo medidor y contiene un rotor.
74
El rotor es un elemento que consta de álabes de alineamiento y paletas que giran con una
velocidad angular que es proporcional a la velocidad del fluido. Las paletas del rotor
generan un voltaje en forma de pulsos que son proporcionales a una unidad de volumen de
manera que la variación de la amplitud del pulso varía con la velocidad del roto. Son
medidores y no registradores. La turbina trata de girar igual de rápido al fluido que pasa.
Las pérdidas por fricción en los rodamientos y demás elementos hacen que la turbina no
gire a la velocidad real del fluido. Al girar la turbina del medidor se registran pulsos
electromagnéticos por cada número determinado de vueltas, esto es, un número de pulsos
por cada barril de fluido contado. El Transductor emite un pulso cada vez que un punto de
estos pasa por debajo. Ver Gráfico N° 21a y 21b.
GRÁFICO N°21a EJEMPLO DE MEDIDOR TIPO TURBINA
Fuente: FUNDAECUADOR. Capacitación
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
75
GRÁFICO N°21b EJEMPLO DE MEDIDOR TIPO TURBINA
Fuente: Medición de gas natural; Pedro A. Gómez Rivas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
3.9.2.1. FACTORES QUE AFECTAN LA PRECISIÓN DEL MEDIDOR TIPO
TURBINA
Básicamente los dos factores que afectan la precisión del medidor tipo turbina son:
Área de Flujo: El medidor de tipo turbina mide el flujo volumétrico por deducción, en
realidad detecta la velocidad de flujo en base a la velocidad de rotación de un rotor de
álabes. Se asume que el flujo volumétrico es proporcional a la velocidad de flujo que se
mide, suponiendo un área de flujo constante.
76
Algunos de los factores que pueden afectar esta supuesta área de flujo constante son:
Depósitos (Parafina)
Espesor de capa límite
Cavitación
Basura
Condiciones de operación ( temperatura y presión)
Velocidad de rotor: La suposición de que la velocidad media del rotor esté directamente
proporcional a la velocidad axial a través del medidor puede verse afectada por los
siguientes factores:
Fricción del rodamiento
Fricción viscosa
Configuración de álabe del rotor
Acondicionamiento de flujo
3.9.3. MEDIDORES DE ÁREA VARIABLE
Denominados también rotámetros, consisten en un tubo vertical con un flotador, que se
desplaza dentro del tubo por variación del flujo. Se utilizan generalmente en flujo con bajo
caudal y bajas presiones de gas. El gas ingresa por la parte inferior, ejerciendo una fuerza
sobre el flotador. El flotador mantiene un equilibrio con las fuerzas hidráulicas que actúan
77
en sentido contrario a su peso. Una escala calibrada se encuentra en la parte exterior del
tubo y permite una lectura directa. Ver Gráfico N°22.
GRÁFICO N° 22 ROTÁMETRO
Fuente: Medición de gas natural; Pedro A. Gómez Rivas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
3.10. TRANSPORTE DE GAS NATURAL
El transporte de gas natural se lo puede realizar de dos formas: de forma terrestre y de
forma marítima.
78
3.10. 1. TRANSPORTE TERRESTRE DE GAS NATURAL
El GNL será transportado en estado líquido a -161°C aprox.
El transporte será a través de tanques cisternas criogénicos que llevarán el GNL producido
en nuestra Planta por vía terrestre hacia las estaciones satélites.
El gas al ser comprimido y enfriado se condensa hasta convertirse en líquido, en cuyo
estado se le transporta y maneja desde las refinerías, a las plantas de almacenamiento y de
estas a los usuarios, ya sea por auto-tanques o recipientes portátiles, en donde el gas sale en
estado de vapor para poder ser utilizado en calderas y aparatos domésticos
Estos equipos consisten en recipientes de doble pared aislados con perlita o súper
aislamiento y vacío siendo el recipiente interno en acero para resistir las bajas temperaturas.
Los Recipientes Criogénicos están diseñados para almacenamiento y transporte de gases
licuados a temperaturas bajo cero.
La capacidad de transporte de un camión es de hasta 15,000 galones de GNL ó su
equivalente de 35,000 Sm3 de Gas Natural.
Ver Gráfico N° 23a y 23b, en donde se muestran ejemplos de tanques cisternas criogénicos
utilizados para el transporte terrestre de gas natural licuado por medio de auto – tanques.
79
GRÁFICO N°23a EJEMPLO DE TANQUE CISTERNA CRIOGÉNICO
Fuente: Metalmecánica Méndez. Sistemas de transporte criogénico.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
80
GRÁFICO N°23b EJEMPLO DE TANQUE CISTERNA CRIOGÉNICO
Fuente: Metalmecánica Méndez. Sistemas de transporte criogénico.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
81
3.10.2. TRANSPORTE MARÍTIMO DE GAS NATURAL
Los buque – tanques están diseñados para transportar metano o butano. Son denominados
como “Buques gaseros”. Son buques de transporte de gas natural o gas licuado. Son muy
sofisticados interiormente y de una alta tecnología que se traduce en un alto costo de
construcción.
GRÁFICO N° 24 BUQUE GASERO DE GNL
Fuente: Repsol – YPF.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
82
Hay dos tipos de gaseros:
Los buques gaseros de GNL y
Los buques gaseros de GLP.
La diferencia consiste en que los primeros transportan el gas en estado líquido a
temperaturas de hasta -170 ºC y los segundos a -50º C y a una presión de 18 Kg/cm2.
Se identifican rápidamente ya que en su cubierta asoman grandes tanques esféricos,
cilíndricos o una elevada cubierta. Básicamente en su construcción están compuestos de un
contenedor primario, uno secundario y mayor cantidad de aislante.
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
83
antecedentes de operación extremadamente seguros y confiables. Ver Gráfico N° 25 de un
ejemplo de buque gasero de GNL.
GRÁFICO N°25 ELEMENTOS DE UN BUQUE DE GLN
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Metanero
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
84
3.11. COMBUSTIBLES QUE EL GAS NATURAL PUEDE SUSTITUIR
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.
TABLA N° 13 SECTOR A UTILIZAR EL GLN
SECTOR ENERGÍA Y/O COMBUSTIBLE AL QUE
PUEDE SUSTITUIR
Industrial
Carbón
Diesel
Fuel Oil
Gas Licuado
Gasolina
Electricidad
Leña
Kerosene
Generación Eléctrica
Carbón
Fuel Oil
Transporte de pasajeros Gasolina
Diesel
Fuente: Empresa INNERGY. Soluciones Energéticas
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
CAPÍTULO IV
85
CAPÍTULO IV
4. PLANTA DE GAS NATURAL
La planta de gas natural ayudará a minimizar las importaciones de varios derivados,
sustituyéndolos por GLN, el cual es más barato y se beneficiará al país.
GRÁFICO N° 26 PLANTA DE GAS NATURAL
Fuente: EP-PETROECUADOR
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
86
Específicamente beneficiará a las siguientes provincias:
En la Provincia de El Oro se atenderá a los sectores: residencial y vehicular, se requerirá la
construcción de un gasoducto.
En la Provincia del Azuay se atenderá al sector industrial residencial y vehicular de la
ciudad de Cuenca, para lo cual se deberá construir un gasoducto dimensionado para su
demanda, e inicialmente se transportará el Gas Natural en auto tanques.
En la Provincia del Guayas se atenderá con especial énfasis al sector industrial y de
generación eléctrica para luego extenderse al sector vehicular, para lo cual se construirá un
gasoducto desde el sector de La Troncal, hasta el sector de Los Chorrillos.
El proyecto de abastecimiento de Gas Natural está orientado en su fase inicial hacia el
sector sur y costa sur del territorio nacional, enfocándose principalmente en las provincias
de El Oro, Azuay y Guayas, en función de estas zonas potencialmente beneficiadas, se
realiza una breve descripción de las mismas.
El Ecuador dispone de un importante parque térmico generador de energía eléctrica sobre la
base de combustibles derivados de hidrocarburos, tales como: bunker (fuel oil), residuo,
diesel y nafta, que podría potencialmente reconvertirse para consumir gas natural con
ventajas de costo, disminución de mantenimiento y contaminación ambiental
87
4.1. GAS NATURAL DE ANCÓN
En el Campo Ancón, el gas natural es producido conjuntamente con el petróleo (por estar
disuelto en el) y sus componentes químicos, propiedades y características más importantes
tales como peso específico (molecular), poder calórico, porcentajes molares de los
compuestos que lo conforman, entre otras, serán determinadas en el presente capitulo con el
objeto de analizar su calidad como combustible y además para disponer de los parámetros
básicos que se requieren en el diseño del sistema de captación.
También se analizara la producción en conjunto de petróleo y de gas natural para su
respectiva determinación de GOR de producción; y se estimara la declinación de la
producción del gas natural en las secciones del Campo Ancón donde se llevó a cabo la
captación. Usando la caracterización realizada se establecerá el contenido líquido del gas y
en conjunto con los factores de recobro de los componentes líquidos presentes en el gas,
que se establecen por el proceso de absorción se estimara la producción de gasolina
natural. Finalmente la disponibilidad del gas natural que puede entrar al proceso de
captación a futuro se establecerá.
88
4.1.1. CARACTERIZACIÓN DE LOS RESERVORIOS
Existen dos tipos de yacimientos: uno de gas asociado en las secciones 67 y Tigre y otro de
gas libre en el área Navarra y al este de Tigre. En el caso del gas asociado estos
yacimientos actualmente se encuentran por debajo del punto de burbuja.
Las perforaciones realizadas en el área de Navarra confirman la existencia de un casquete
de gas con una delgada columna de aceite y agua; las correlaciones estratigráficas y las
pruebas de producción demuestran que en la parte sur del anticlinal es gasífera, y en la
parte norte de la estructura es productora de petróleo y gas.
4.1.2. PROPIEDADES FÍSICO – QUÍMICAS DE LOS COMPONENTES DEL GAS
NATURAL
Para comprender en debida forma el comportamiento del gas, es necesario determinar los
componentes que lo conforman y en qué proporción (porcentajes molares) se encuentran.
Por consiguiente se determinan las propiedades físicas – químicas tales como peso
molecular, gravedad específica, factor de compresibilidad y el poder calórico del gas
89
natural. Para esto partiremos de varias composiciones del gas natural de las distintas
secciones donde se captaron las muestras, Tabla Nº14, Tabla Nº15 y Tabla Nº16:
TABLA Nº 14 CROMATOGRAFÍAS DE GASES DE DOS MUESTRAS DE LA
SECCIÓN 67
Muestra ANC-0584 ANC-0604
Presión (psi) 5 7
T(°F) 90 85
Fecha de muestreo 14/8/2008 14/8/2008
Las muestras se analizaron a 50°C. Se obtuvieron los siguientes resultados:
ANC-0584 ANC-0604
COMPONENTE % Moles %
Gas
olin
a N
atu
ral:
14.
8
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
9.4
3
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 5
.37
% Moles
% G
aso
lina
Nat
ura
l: 8
.2
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
5.5
5
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 2
.65
Nitrógeno (N2) 0.08 0.31
Metano (CH4) 78.87 85.72
Dióxido de Carbono (CO2) 0.06 0.00
Etano (C2H6) 6.20 5.77
Propano (C3H8) 4.58 3.30
Isobutano (iC4H10) 2.21 1.19
n-Butano (nC4H10) 2.64 1.06
Isopentano (iC5H12) 1.40 0.61
n-Pentano (nC5H12) 0.68 0.26
Hexano Plus (C6+) 3.29 1.78
ARENISCA PRODUCTORA SANTO TOMAS/PASSAGE BEDS/ATLANTA
SOCORRO/SANTO TOMAS/PASSAGE
BEDS/ATLANTA
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
90
TABLA Nº 15 CROMATOGRAFÍAS DE GASES DE TRES MUESTRAS DE LA
SECCIÓN TIGRE
Muestra TIG-0051 TIG-0035 TIG-0050
Presión (psi) 5 8 3.5
T(°F) 88 84 88
Fecha de muestreo 19/7/2008 11/8/2008 11/8/2008
Las muestras se analizaron a 50°C. Se obtuvieron los siguientes resultados:
TIG-0051 TIG-0035 TIG-0050
COMPONENTE % Moles %
Gas
olin
a N
atu
ral:
15.
14
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
10.
27
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 4
.87
% Moles
% G
aso
lina
Nat
ura
l: 3
.92
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
2.6
9
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 1
.23
% Moles
% G
aso
lina
Nat
ura
l: 1
9.31
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
12.
16
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 7
.15
Nitrógeno (N2) 0.11 0.39 0.00
Metano (CH4) 78.34 91.58 69.84
Dióxido de Carbono (CO2) 1.75 0.00 3.02
Etano (C2H6) 4.65 4.10 7.83
Propano (C3H8) 5.21 1.82 6.58
Isobutano (iC4H10) 2.32 0.47 2.60
n-Butano (nC4H10) 2.74 0.40 2.98
Isopentano (iC5H12) 1.18 0.07 1.61
n-Pentano (nC5H12) 0.32 0.00 0.78
Hexano Plus (C6+) 3.37 1.16 4.76
ARENISCA PRODUCTORA PASSAGE
BEDS/ATLANTA SOCORRO/PASSAGE
BEDS/ATLANTA PASSAGE
BEDS/ATLANTA
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
91
TABLA Nº 16 CROMATOGRAFÍAS DE GASES DE TRES MUESTRAS DEL
ÁREA NAVARRA
Muestra ANC-1648 ANC-0701 ANC-1985
Presión (psi) 10 30 18
T(°F) 80 80 75
Fecha de muestreo 6/8/2008 6/8/2008 9/8/2008
Las muestras se analizaron a 50°C. Se obtuvieron los siguientes resultados:
ANC-1648 ANC-0701 ANC-1985
COMPONENTE % Moles
% G
aso
lina
Nat
ura
l: 3
.05
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
2.1
6
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 0
.89
% Moles
% G
aso
lina
Nat
ura
l: 2
.09
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
1.6
9
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 0
.4
% Moles
% G
aso
lina
Nat
ura
l: 1
.92
% P
rop
ano
s y
Bu
tan
os:
1.4
6
% P
enta
no
s y
Pes
ado
s: 0
.46
Nitrógeno (N2) 0.19 0.17 0.14
Metano (CH4) 92.90 94.27 94.63
Dióxido de Carbono (CO2) 0.00 0.00 0.00
Etano (C2H6) 3.86 3.47 3.31
Propano (C3H8) 1.55 1.24 1.14
Isobutano (iC4H10) 0.32 0.25 0.18
n-Butano (nC4H10) 0.29 0.20 0.14
Isopentano (iC5H12) 0.01 0.00 0.00
n-Pentano (nC5H12) 0.00 0.00 0.00
Hexano Plus (C6+) 0.88 0.40 0.46
ARENISCA PRODUCTORA PASSAGE BEDS/ATLANTA
ATLANTA ATLANTA
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
92
4.1.3. PERFIL DE PRODUCCIÓN DE GAS
En los campos de petróleo y gas natural debido a la continua extracción de los recursos, la
producción de crudo y de gas natural disminuye conforme va pasando el tiempo. Para
realizar la correspondiente declinación del gas que se produce, se estimara cual es el
potencial total del gas que existe en cada una de las secciones, Tabla Nº17, Tabla Nº 18, y
Tabla Nº19:
TABLA Nº 17 CAPTACIÓN DE POZOS EN SECCIÓN TIGRE
No. POZO SISTEMA DE LEV. ART. PRODUCCION
(SCFD)
1 ANC0551 BM 6913
2 ANC-552 BM -
3 ANC0580 SW 12594
4 ANC0770 SW 9206
5 ANC0796 SW 1904
6 ANC1912 BM 6673
7 ANC1913 BM 12501
8 ANC1946 BM 12523
9 ANC1962 BM 1730
10 TIG0011 BM 6435
11 TIG0013 BM 10239
12 TIG0014 BM 14169
13 TIG0019 BM 12647
14 TIG0020 BM 8899
15 TIG0021 BM 7489
16 TIG0022 BM 7071
17 TIG0023 BM -
18 TIG0028 BM 18262
19 TIG0035 SW 33050
21 TIG0039 BM 15801
22 TIG0040 BM 12381
93
CONTINUACIÓN TABLA Nº 17 CAPTACIÓN DE POZOS
EN SECCIÓN TIGRE
No. POZO SISTEMA DE LEV. ART. PRODUCCION (SCFD)
24 TIG0042 BM 2979
25 TIG0043 BM 5924
26 TIG0045 HL 4946
27 TIG0045S BM 1082
28 TIG0046 BM 5521
29 TIG0048S BM -
30 TIG0050 BM 18788
31 TIG0051 BM 22821
32 TIG0057 BM 8342
33 TIG0059 BM 11078
34 TIG0059S BM 3361
35 TIG0062 SW 3840
36 TIG1002 BM -
PROMEDIO POZOS CAPTADOS 9494
CAUDAL TOTAL DE POZOS CAPTADOS 341772
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
94
TABLA Nº 18 CAPTACIÓN DE POZOS EN SECCIÓN 67
No. POZO SISTEMA DE LEV. ART.
PRODUCCION
(SCFD) 1 ANC0584 BM 14433
2 ANC0588 BM 7271
3 ANC0600 SW 9733
4 ANC0602 BM 6356
5 ANC0603 BM 5859
6 ANC0604 BM 34114
7 ANC0609 SW 6339
8 ANC0661 BM 13100
9 ANC0668 BM 8823
10 ANC0702 BM 13895
11 ANC0703 BM 7325
12 ANC0706 BM 16227
13 ANC0708 BM 1979
14 ANC0772 SW 16443
15 ANC1232 BM 20764
16 ANC1236 BM 24151
17 ANC1242 BM 16230
18 ANC1253 BM 26746
19 ANC1254 SW 14163
20 ANC1262 SW 6793
21 ANC1266 SW 8482
22 ANC1273 SW 4391
23 ANC1288 SW 10809
24 ANC1884 SW 6310
25 ANC1890 BM -
26 ANC1894 BM 5193
27 ANC1895 AB -
28 ANC1896 BM -
29 ANC1898 SW -
30 ANC1905 BM 11944
31 ANC1915 BM 37642
32 ANC1928 HL 4587
33 ANC1949 BM 4383
34 ANC2004 AB 29915
PROMEDIO POZOS CAPTADOS 13147
CAUDAL TOTAL DE POZOS CAPTADOS 446985
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
95
TABLA Nº 19 CAPTACIÓN DE POZOS ÁREA NAVARRA
No. POZO SISTEMA DE LEV. ART. PRODUCCION (SCFD)
1 NAV0701 AB 70000
2 NAV1648 SW 45000
3 NAV1985 AB 100000
PROMEDIO POZOS CAPTADOS 71667
CAUDAL TOTAL DE POZOS CAPTADOS 215000
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Por lo tanto de acuerdo a los caudales totales de las secciones se establece que la captación
total será de 1004 MSCFD. Debido al no contar con un historial de producción de gas
natural en las secciones, la declinación anual utilizada es del 4% que es la declinación
histórica del pozo productor de gas ANC0701. Las producciones de gas anuales y diarias
serian, Tabla Nº 20:
96
TABLA Nº20 PRODUCCIONES ANUALES Y DIARIAS DE GAS
AÑO PRODUCCION DIARIA (MSCFD)
PRODUCCION ANUAL (MMSCF)
2007 1004 366
2008 964 352
2009 925 338
2010 888 324
2011 853 311
2012 818 299
2013 786 287
2014 754 275
2015 724 264
2016 695 254
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
97
El perfil de producción en una gráfica en coordenadas cartesianas es el siguiente, Gráfico
Nº27:
GRÁFICO Nº 27 PERFIL DE PRODUCCIÓN DIARIA EN LOS PRÓXIMOS 9
AÑOS DE GAS NATURAL
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Con lo cual queda establecido que la disponibilidad total de gas para el proyecto es de 1264726
SCFD.
0
200.000
400.000
600.000
800.000
1.000.000
1.200.000
2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016
PR
OD
UC
CIÓ
N G
AS
(S
CF
D)
PERFIL DE PRODUCCIÓN DE GAS
98
4.2. PROCESO DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL
La tecnología aplicada en las plantas de licuación de GNC para pequeña escala cambia de
una compañía a otra.
Existen 4 procesos de licuefacción que se están utilizando en el mercado que se enumeran a
continuación:
El proceso con intercambiados de tubos en espiral.
El proceso de la cascada optimizada
El proceso de triple ciclo refrigerante
El proceso de caja fría con refrigerante
Las plantas de mayor escala, tradicionalmente, aplican el llamado ciclo en cascada. Su
diseño se origino en los años 60 y se utiliza tradicionalmente en sistemas muy grandes.
La ventaja de este ciclo es que fue diseñado para plantas "grandes" donde la influencia del
consumo de energía es considerable.
Las amenazas a la seguridad en este tipo de plantas son considerables, y las medidas
tomadas para mantener un nivel aceptable de seguridad son enormes y esto repercute
directamente en los costos.
99
El ciclo mixto de refrigeración (MRC) se desarrolló más tarde para su uso en las plantas
'pequeñas' (menos grandes). Aún así se está hablando de plantas con una producción de
miles de toneladas por día.
Este tipo de plantas son ligeramente menos complicadas y su coste en seguridad es
ligeramente menor que en el caso del ciclo en cascada.
Una desventaja de este tipo de planta es que aumenta el consumo de energía (sobre un
25%) en comparación con el ciclo en cascada. Pero como son plantas de menor tamaño,
esta desventaja es compensada por un costo de inversión menor, menos personal y mayor
fiabilidad. La tendencia principal en el mercado es intentar aplicar el ciclo MRC aún en las
plantas muy pequeñas (menos de 150 TM/día).
Esta aproximación aún mantiene un consumo relativamente bajo de energía, pero continua
implicando un elevado coste de inversión y un sistema complicado con todos los peligros
de seguridad que conlleva.
Todo esto dio como resultado el sistema de "Ciclo de Nitrógeno Cerrado, con doble
expansión" que tiene múltiples ventajas:
1. Simplicidad
2. Gran seguridad
3. Fiabilidad Óptima
4. Bajo coste de inversión
5. Bajo coste de mantenimiento
6. Fácil de operar
100
7. Requiere poco personal
8. Flexibilidad
9. Uso de tecnología en la que se tiene mucha experiencia
El ciclo cerrado de nitrógeno tiene una desventaja, un consumo especifico de energía mayor
que en los procesos con ciclos 'en Cascada' o 'MRC'.
El ciclo cerrado de nitrógeno requiera alrededor del 70% adicional que el consumo de
energía del ciclo 'en Cascada', en comparación con el ciclo MRC se incrementa el consumo
de energía en un 50%. Pero este elevado costo de la energía es compensado por todas las
ventajas descritas anteriormente.
EL Ciclo de Nitrógeno Cerrado, es un sistema simple, seguro y fiable, a un coste bajo. El
costo de la energía continúa siendo importante, pero como se está tratando con pequeñas
plantas con una producción limitada, la importancia de este costo resulta menor.
Si la planta de licuefacción de pequeña escala genera su energía a partir del gas natural (que
obviamente está disponible), la influencia del costo de energía se reduce considerablemente
a unos niveles en que su influencia resulta marginal.
Esta tecnología se deriva del negocio del Gas industrial, donde desde hace décadas, el
oxígeno es licuado utilizando el nitrógeno líquido. Esto se hace en un intercambiador de
calor de dos flujos, con oxígeno gas en un extremo y nitrógeno líquido en el otro. El
oxígeno gas condensa sobre el nitrógeno líquido que se evapora. Entonces el nitrógeno gas
que se genera es recirculado para iniciar el ciclo de nuevo.
101
La mayor ventaja de este sistema, no es solo su simplicidad, es también su seguridad, ya
que el gas natural nunca entra en contacto con ningún elemento rotatorio, ni turbinas de
expansión ni compresores.
La producción de frio se hace completamente en el circuito de nitrógeno, lo que implica un
riesgo bajo utilizando tecnologías tradicionales.
4.3. IDENTIFICACIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE LA POBLACIÓN
BENEFICIARIA
Sector Industrial.- El programa de abastecimiento de Gas Natural está orientado
principalmente hacia el sector sur y costa sur del territorio nacional, enfocándose
principalmente en las provincias de El Oro, Azuay y Guayas, en función de estas zonas
potencialmente beneficiadas, se realiza una breve descripción de las mismas.
La provincia del Guayas posee actualmente 330 industrias, las cuales consumen
actualmente 340 millones de galones de combustible, entre diesel, fuel oil y bunker. Se
estima que 62 empresas podrían ser las que opten a futuro por el uso de gas natural, este
cálculo se realizó considerando aquellas industrias que consumen actualmente más de 99
mil galones de los combustibles mencionados.
102
En la provincia del Azuay las 43 empresas que funcionan en esta provincia consumen un
total de 19 millones de combustible, de éstas, 14 empresas serían las que entrarían a
beneficiarse del uso del gas natural.
En la provincia de El Oro las 48 empresas existentes consumen 8 millones de galones
actualmente, y las que entrarían al proceso de conversión serían 13, adicionalmente es
necesario considerar que Machala Power sigue siendo consumidora de gas natural y
altamente eficiente.
A continuación se indica los sectores que serán beneficiados en cada una de las provincias,
los valores reflejados corresponden al total de consumo de combustibles líquidos por sector
y provincia en la columna central y en la columna de la derecha, corresponden a los valores
equivalentes en metros cúbicos reemplazados en cada sector y provincia.
TABLA N°21 CONSUMO POR SECTORES PROVINCIA DE EL ORO
SECTOR INDUSTRIAL CONSUMO
(Galones/año) GN CONSUMO (m3/año)
AGROINDUSTRIA ALIMENTICIA 3.037.646 3.159.152
INDUSTRIA DE CONSTRUCCIÓN 530.848 552.082
INDUSTRIA ELÉCTRICA 279.133 290.298
INDUSTRIAS ESTATALES 261.272 271.723
INDUSTRIA CARTONERA 443.344 461.078
PETROLERA 20.000.000 20.800.000
OTRAS (HOTELERA, TEXTILES,
MINERA ETC.) 8.278.872 8.610.027
TOTAL 32.831.115 34.144.360 Fuente: EP-PETROECUADOR
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
103
TABLA N°22 CONSUMO POR SECTORES PROVINCIA DE AZUAY
SECTOR INDUSTRIAL CONSUMO
(Galones/año)
GN CONSUMO (m3/año)
AGROINDUSTRIA ALIMENTICIA 414.016 1.324.851
INDUSTRIA CERÁMICA 17.577.820 56.249.024
INDUSTRIA ELÉCTRICA 8.611.600 27.557.120
INDUSTRIAS ESTATALES 1.014.890 3.247.648
SECTOR METALMECÁNICA 1.039.500 3.326.400
INDUSTRIA CARTONERA 3.168.007 10.137.622
INDUSTRIA DE POLÍMEROS 2.694.087 8.621.078
INDUSTRIA DE QUÍMICOS 326.968 1.046.298
INDUSTRIA DE SALUD 288.00 921.600
OTRAS (HOTELERA, TEXTILES,
MINERÍA, ETC)
16.806.580 53.781.056
TOTAL 51.941.468 166.212.698
Fuente: EP-PETROECUADOR
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
104
TABLA N°23 CONSUMO POR SECTORES PROVINCIA DE GUAYAS
SECTOR INDUSTRIAL CONSUMO
(Galones/año)
GN CONSUMO (m3/año)
AGROINDUSTRIA ALIMENTICIA 38.373.346 39.908.280
INDUSTRIA ADUANERA 1.114.422 1.158.999
INDUSTRIA CERÁMICA 3.055.980 3.178.219
INDUSTRIA DE CONSTRUCCIÓN 3.110.015 3.234.416
INDUSTRIA ELÉCTRICA 358.017.553 268.338.255
INDUSTRIAS ESTATALES 1.612.167 1.676.654
SECTOR METALMECÁNICA 3.987.697 4.147.205
INDUSTRIA CARTONERA 7.787.727 8.099.236
PETROLERA 20.971.323 21.810.176
INDUSTRIA DE POLÍMEROS 634.938 660.336
INDUSTRIA DE QUÍMICOS 3.056.280 3.178.531
INDUSTRIA DE LIMPIEZA 906.626 942.891
SECTOR TRANSPORTE 7.439.451 7.737.029
OTRAS (HOTELERA, TEXTILES,
MINERÍA, ETC) 8.169.211
8.495.979
TOTAL 358.236.736 372.566.205
Fuente: EP-PETROECUADOR
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
105
4.4. DESCRIPCIÓN DE LAS INSTALACIONES DEL SISTEMA DE GASODUCTO
MACHALA – EL CHORRILLO- LA TRONCAL – CUENCA
El Proyecto de Infraestructura y Abastecimiento de Gas Natural para la Región Sur del
País, comprende la Estación Compresora Principal Machala y la Estación Compresora
Principal La Troncal, Estaciones Receptoras en Machala, Cuenca y Guayaquil, y un
tendido de tubería que comprende desde Machala – La Troncal, La Troncal – El Chorrillo,
La Troncal – Cuenca, con una longitud total de 330 Km.
4.4.1. ESTACIÓN COMPRESORA MACHALA
La Estación Machala recibe el Gas Natural proveniente de las instalaciones de EDC
Ecuador Limited en el Bloque 2 del Golfo de Guayaquil y de BPZ Energy en el campo
Corvina frente a Túmbez, luego se enviará a través del gasoducto a la Estación La Troncal.
Adicionalmente se dispondrá de un city gate, el mismo que servirá para la distribución de
gas natural para las estaciones de servicio vehicular; zona industrial y generación térmica
de la Provincia de El Oro.
Las instalaciones que el área mecánica posee son:
Sistema de Compresión
Trampa para lanzadores de marranos/ rascadores.
106
Manifolds de válvulas
Isla de carga de Auto tanques.
Sistema de bombeo de agua. (Sistema contra incendios).
Planta de tratamiento
Planta Reguladora.
Estación para realizar cromatografías.
Sistema de tratamiento de gas: su propósito es asegurar que la calidad del gas natural
recibido
Sistema de medición y control de calidad: El gas una vez deshidratado entra al sistema de
medición, compuesto por dos tubos de medición ultrasónicos como elemento primario y
dos computadores de flujo como elementos secundarios.
Sistema de compresión de gas: Está conformado por tres unidades compresoras 1000 HP,
cada una, impulsadas por turbinas y provistas de todos los equipos auxiliares requeridos
para su normal operación.
Estas unidades reciben el gas procedente de EDC lo comprimen desde 600 psig hasta 900
psig.
Cada unidad está en capacidad de comprimir un volumen de 35 MPCD. Una unidad
compresora estará en stand by.
107
4.4.2. ESTACIÓN COMPRESORA LA TRONCAL
La Estación La Troncal recibe el Gas Natural proveniente de la Estación compresora
Machala, en esta estación se enviará el gas a las Estaciones El Chorrillo y Estación Cuenca
a través de gasoducto de 16” y 12” respectivamente.
Luego se enviará a través del gasoducto a la Estacón La Troncal. Contará con una turbina
que funcionará a gas natural, un sistema de compresión en serie.
Las instalaciones que el área mecánica requiere son:
Sistema de Compresión para enviar gas natural a Cuenca y El Chorrillo.
Trampa para lanzadores de de rascadores.
Manifolds de válvulas
Isla de carga de Autotanques.
Sistema de bombeo de agua. (Sistema contra incendios).
Almacenamiento subterráneo a través de tubería
Sistema de medición y control de calidad: El gas una vez deshidratado entra al sistema de
medición, compuesto por dos tubos de medición ultrasónicos como elemento primario y
dos computadores de flujo como elementos secundarios.
Sistema de compresión de gas: Está conformado por dos grupos que contienen cada uno:
tres unidades compresoras 1000 HP, cada una, impulsadas por turbinas y provistas de todos
los equipos auxiliares requeridos para su normal operación.
108
Estas unidades reciben el gas procedente de EDC lo comprimen desde 600 psig hasta 900
psig. Cada unidad está en capacidad de comprimir un volumen de 35 MPCD. Una unidad
compresora estará en stand by.
4.4.3. ESTACIÓN CUENCA
La Estación Cuenca recibe el gas natural proveniente de la Estación compresora La
Troncal, esta estación servirá para abastecer de del combustible a la zona industrial de
Cuenca. Se debe contemplar el espacio físico para la implantación de un sistema de
compresión, en caso de que se quiera transportar el gas a la zona centro norte del país.
Las instalaciones que el área mecánica requiere son:
Sistema de Compresión (espacio físico).
Trampa para lanzadores de de rascadores.
Manifolds de válvulas
Isla de carga de Autotanques.
Sistema de bombeo de agua. (Sistema contra incendios).
Almacenamiento subterráneo a través de tubería
Planta de tratamiento
Sistema de tratamiento de gas: su propósito es asegurar que la calidad del gas natural
recibido.
109
Sistema de medición y control de calidad: El gas una vez deshidratado entra al sistema de
medición, compuesto por dos tubos de medición ultrasónicos como elemento primario y
dos computadores de flujo como elementos secundarios.
4.4.4. ESTACIÓN El CHORRILLO
La Estación El Chorrillo recibe el gas natural proveniente de la Estación compresora La
Troncal, esta estación servirá para abastecer del combustible a la zona industrial y de
generación de la provincia del Guayas. Se debe contemplar el espacio físico para la
implantación de un sistema de compresión, en caso de que se quiera transportar el gas a la
zona centro norte del país.
Las instalaciones que el área mecánica requiere son:
Sistema de Compresión (espacio físico).
Trampa para lanzadores de de rascadores.
Manifolds de válvulas
Isla de carga de Autotanques.
Sistema de bombeo de agua. (Sistema contra incendios).
Almacenamiento subterráneo a través de tubería
Planta de tratamiento
110
Sistema de tratamiento de gas: su propósito es asegurar que la calidad del gas natural
recibido.
Sistema de medición y control de calidad: El gas una vez deshidratado entra al sistema de
medición, compuesto por dos tubos de medición ultrasónicos como elemento primario y
dos computadores de flujo como elementos secundarios.
4.5. DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DEL GASODUCTO Y PLANTA DE GAS
NATURAL
A continuación se detallarán los sistemas del gasoducto y planta de gas natural.
4.5.1 SISTEMAS DE SEGURIDAD
El sistema de seguridad está compuesto por válvulas de seccionamiento y válvulas de
seguridad.
Con el objeto de proveer de un sistema de seguridad a cada tramo de sus gasoductos.
Se dispondrá dispone de válvulas de seccionamiento equipadas con actuadores
hidroneumáticos y/o electrónicos con cierre automático por alta y baja presión de gas y
corte por velocidad de caída de presión, distribuidas a lo largo de los tramos de gasoducto.
111
Adicionalmente, la mayoría de estos equipos son monitoreados en tiempo real a través del
sistema SCADA del gasoducto, lo que facilita la toma de decisiones de manera inmediata.
Además se contará con válvulas de seguridad en puntos estratégicos del sistema, como son
las estaciones La Troncal, Cuenca y El Chorrillo, que permiten sortear cualquier situación
de sobrepresión del gasoducto, mediante venteo a la atmósfera del gas en exceso que se
encuentre en el sistema.
Cada una de las válvulas de seccionamiento del sistema de transporte cuenta con un
cerramiento que protege la integridad física de las válvulas.
Los cerramientos están dotados de un sistema de alarma sonoro y de aviso de activación
remoto, que al ser activados, se genera la respectiva señal de alarma en todas las estaciones
que forman parte de la infraestructura.
4.5.2. SISTEMA DE LIMPIEZA INTERIOR DE GASODUCTO
La limpieza interna de los gasoductos se realiza con una herramienta llamada Rascador.
Esta herramienta se envía a través del tramo sometido a limpieza y la desplaza la presión
del gas, mientras limpia las paredes internas del tubo.
112
GRÁFICO N° 28 RASCADOR EN EL INTERIOR DE TUBERÍA
Fuente: Programa de entrenamiento para operaciones de ductos.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Para esta labor se dispone de trampas de envío y de recibo ubicadas a lo largo del
gasoducto Machala, La Troncal, Cuenca y El Chorrillo, que también se pueden emplear
para el envío y recibo de "rascadores inteligentes", una herramienta electrónica de
inspección del estado de la tubería.
113
4.5.3. GENERADOR DE EMERGENCIA
El sistema de emergencia deberá constar de un generador eléctrico a un nivel de voltaje de
480 VAC, 3 fases, 60 Hz.
Estará compuesto por un Grupo electrógeno de generación diesel y un tablero de
transferencia automático, a fin de abastecer de manera emergente a las instalaciones, el
mismo que arrancará automáticamente al ocurrir una interrupción del servicio de energía
normal, con sus debidas protecciones y tablero de control digital.
La dimensión del generador se lo realiza en base de un estudio de cargas de emergencia
(Esenciales).
4.5.4. SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN
Se diseñarán los alimentadores para los equipos, transformadores, tableros, edificios y
demás cargas eléctricas con conductores adecuados para el tipo de instalación, serán
llevados a través de bandejas, banco de ductos o directamente enterrados.
El calibre, tipo de conductor, aislamiento, voltaje, potencia nominal, corriente, recorrido,
etc., se determina sobre la base de una memoria de cálculo para los respectivos circuitos.
Los cables deberán ser resistentes a la luz solar, al agua y a los hidrocarburos.
114
4.5.5. CENTRO DE CONTROL DE MOTORES
Los Centros de Control de Motores para suministro normal y emergente deberán ser
dimensionados de acuerdo a los requerimientos de los equipos, incluirá elementos de
protección, luces de señalización, conmutadores de maniobra, transformadores tipo seco,
transformadores de control, etc.
En general los tableros deberán satisfacer los siguientes requerimientos:
Dimensiones y distribución en el interior de las celdas optimizado sin detrimento de la
operatividad, fácil mantenimiento y confiabilidad.
Utilización de componentes estandarizados que simplifiquen las decisiones de
mantenimiento.
Factibilidad de remodulación que facilite los cambios durante el desarrollo del
proyecto.
Disponer de certificación acreditada de pruebas tipo.
Fácil conexionado de salidas-entradas de potencia.
Fácil conexionado de salidas-entradas de control.
Fácil forma de extensión de los tableros que habilite las futuras ampliaciones.
Se proyectará centros de control de motores para servicio normal y emergente, del tipo
modular que alimentará además a motores, los mismos que deberá disponer de los
elementos de seccionamiento, protecciones adecuadas y control de acuerdo a la carga.
115
El equipamiento contenido en estos tableros, será montado en gavetas extraíbles
permitiendo una intervención de mantenimiento rápida y segura, completamente armados y
alambrados en fábrica
4.5.6. FUENTE ININTERRUMPIBLE DE ENERGÍA (UPS)
El sistema UPS deberá ser redundante y diseñado para que pueda suministrar en línea
fuerza eléctrica a cargas críticas bajo condiciones normales y para que pueda continuar
suministrando energía eléctrica a tales cargas en caso de falla de la fuerza normal por un
período de tiempo de 6 horas.
En general las unidades UPS serán diseñadas con tecnología moderna, del tipo “en línea
de doble conversión”, onda sinusoidal, inteligentes y construcción compacta, además de
corrección del factor de potencia a la entrada, by pass automático y comunicación a red.
4.5.7. SISTEMA DE PROTECCIÓN CONTRA DESCARGAS ATMOSFÉRICAS Y
TRANSITORIAS
La ingeniería conceptual de este sistema toma en cuenta las recomendaciones de la norma
NFPA 780, En la ingeniería de básica y de detalle se deberá hacer un análisis del nivel
116
isoceraúnico de la zona para recomendar el tipo de para-rayos más adecuado a instalarse, y
deberá tomar en cuenta las recomendaciones de la norma NFPA 780.
El área de protección incluye los cuartos de control, cuartos de máquinas de la Estación de
Bombeo y Terminal, tanques, islas de carga y todas las áreas circundantes dentro de los
radios de cobertura que brinde el sistema a instalarse.
Como complemento a la protección por los efectos de las descargas atmosféricas se deberá
instalar supresores de transientes en los tableros principales y de control.
4.5.8. SISTEMA DE PROTECCIÓN CATÓDICA
La protección catódica de los tanques de almacenamiento y tuberías enterradas, podrá ser
del tipo mixto, con corriente impresa y ánodos de sacrificio.
La protección con corriente impresa constará de rectificadores enfriados por aceite, aire y a
prueba de explosión según las condiciones específicas de cada planta, ubicados
estratégicamente a fin de disminuir la excavación para enterramiento directo de cables y
utilizar al máximo las canalizaciones eléctricas desde los puntos de alimentación de las
unidades
Se identificarán los ánodos con marcadores.
117
GRÁFICO N° 29 SISTEMA DE ÁNODO DE MAGNESIO PARA INHIBIR
CORROSIÓN EXTERNA
Fuente: Programa de entrenamiento para operaciones de ductos
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
118
4.5.9. ÁREA ELECTRÓNICA Y DE CONTROL
Implementar un Sistema de Control y Supervisión en el gasoducto Machala Troncal El
Chorrillo, y Troncal Cuenca que permita monitorear, controlar y supervisar todas las
operaciones de recepción, transporte, almacenamiento y despacho de gas natural, de manera
rápida, eficiente y segura.
GRÁFICO N° 30 EQUIPOS PRINCIPALES DE UN SISTEMA DE CONTROL
Fuente: Programa de entrenamiento para operaciones de ductos
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
119
El sistema SCADA dispondrá de estaciones de trabajo, estaciones de visualización,
servidores de datos redundantes, servidores de visualización, impresoras y red de
comunicaciones –redundante si aplica- con todos los equipos periféricos.
Los sistemas de medición, control, seguridad e instrumentación estarán basados en equipos
con tecnología de punta (state of the art) y de amplia utilización en la industria petrolera y
en todas las fases del proceso de movimiento de productos a fin de lograr total
confiabilidad en las mediciones de nivel, volumen y masa, que garanticen la detección y
control de pérdidas y/o diferencias en el balance de volumen y masa de gas.
4.5.10. SISTEMA DE MEDICIÓN DE FLUJO
Se deberá especificar un sistema de medición y calibración de flujo para transferencia de
custodia, con trenes de medición suficientes que permita un adecuado manejo de los
caudales máximos y mínimos.
Deberá contar con válvulas motorizadas de alineamiento de los trenes y del calibrador,
medidores de flujo ultrasónico/másico, transmisores de presión y temperatura,
cromatógrafo de línea, válvulas de alivio térmico y de drenaje, válvulas controladoras de
flujo, cajas de conexiones para cables de fuerza, control e instrumentación, manómetros y
termómetros.
El sistema de medición y calibración deberá estar montado en patines.
120
Todas las señales de los instrumentos, transmisores, válvulas deberán ser llevadas a un
panel de medición y calibración ubicado en el cuarto de control.
Un computador de flujo recibirá las señales y las procesará para ser presentadas en
unidades acordes con el manejo y manipulación de gas natural.
Deberá emitir reportes diarios ó ha pedido del operador. Deberá contener otro computador
para calibración de los trenes de medición, y emitir reportes de calibración.
Estará interconectado con el Sistema SCADA, para transferencia de información, o para
control de las unidades de medición y calibración.
Deberá instalar un muestreador en línea de gas natural, para análisis diarios de la calidad
del gas natural recibido.
4.5.11. SISTEMA DE DESPACHO DE GAS NATURAL A AUTO-TANQUES
Se considerará el despacho de gas natural a los auto-tanques a través de brazos de carga a
un caudal de a una presión de 200 a 250 bar (3000 psi).
Cada brazo de carga estará compuesto de medidor de flujo ultrasónico/másico, sensor de
temperatura, válvula de arranque-parada y computador e impresor. Se completará con un
interruptor de puesta a tierra del auto-tanque. Se medirá también la fase vapor de gas
natural. Incluirá una impresora de tickets
121
Podrá funcionar localmente en forma manual o en forma remota.
Todas las transacciones serán transmitidas al sistema de control y supervisión y a la oficina
de comercialización.
4.5.12. SISTEMA DE CONTROL DE VÁLVULAS
Se especificarán actuadores eléctricos y/o electro-hidráulicos para las válvulas que según
los requerimientos de seguridad y facilidad operativa de automatización del Terminal se
requiera. Se permitirá que los procesos sean ejecutados de manera automatizada, a fin de
evitar fallas humanas, sin embargo se deberá llegar a un nivel de control manual y local.
Se comunicarán mediante un lazo de comunicaciones, con la estación central.
4.5.13. SISTEMA DE DETECCIÓN Y EXTINCIÓN DE INCENDIOS
Se dispondrá de un sistema de detección de gas y de incendio, y contra incendios de
incendios que permita realizar el monitoreo continuo de las instalaciones a través de
detectores de ionización, térmicos, flama, de gas y estaciones manuales ubicados en los
sitios de riesgo que se determinen en la ingeniería y HAZOP.
122
GRÁFICO N° 31 EQUIPOS DE UN SISTEMA DE DETECCIÓN DE INCENDIOS
Fuente: EP -PETROECUADOR
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
Todas las estaciones y Terminales deberán estar zonificados, lo cual permitirá detectar el
sitio del siniestro y tomar las acciones inmediatas que se requieran.
Se podrá visualizar también el porcentaje de nivel de explosividad, en caso de existir fuga
de gas.
Al Panel de Control de Fuego llegarán todas las señales de los detectores de humo, gas,
fuego, etc., señalización de las válvulas de agua de enfriamiento, y se generará comandos
123
de apertura/cierre de las válvulas y arranque/parada de las bombas de agua de contra
incendio.
Se implementará un sistema de parada de emergencia (ESD). Se dispondrá de alarmas
audio/visuales interior y exterior.
El sistema debe estar incorporado en el SCADA, y se tendrá pantallas de visualización para
monitoreo y control.
Este sistema es el que orientara la seguridad de todas las instalaciones este sistema será
mandatorio para los paros de emergencia.
El siguiente esquema es la arquitectura del sistema, que se integrara a la arquitectura del
SCADA de manera plug and play. Y detecta lo siguiente:
• Flama
• Gas hidrocarburo
• Gas tóxico
• Humo
• Pulsadores de campo
La actuación es parte integral del sistema de detección no se lo debe considerar
aisladamente ni en otro rubro, se integrará en un solo sistema.
124
4.5.14. SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN
Se considerará toda la instrumentación de campo necesaria para medir presión, densidad,
flujo, masa, vibración, temperatura, velocidad (RPM), así como actuadores de válvulas que
permitan la funcionalidad segura de los equipos, como compresores y, válvulas del proceso.
Toda la instrumentación, actuación de campo debe estar en bus de campo Foundation
Fieldbus.
El sistema deberá presentar una solución con tecnología de punta y que sea compatible con
los instrumentos de campo que deberán utilizar el mismo protocolo de comunicación
digital. Todos los instrumentos, válvulas de control, actuadores, transmisores, y switchs
podrán ser calibrados, configurados y diagnosticados desde un software de administración
de dispositivos instalado en la estación de ingeniería.
Los controladores, fuentes de poder, UPS y la red de comunicación entre los controladores
y las estaciones de trabajo del sistema deberán ser redundantes.
Todos los instrumentos deberán estar interconectados con el Sistema de Control para
Supervisión mediante una red de datos.
Todos los equipos e instrumentos estarán protegidos contra transientes ocasionados por
descargas atmosféricas, funcionamiento de equipos eléctricos, ó por los harmónicos
generados por el funcionamiento de los variadores de velocidad.
125
Toda la instrumentación debe tener conexión a tierra, esta tierra debe ser distinta de la tierra
de fuerza, o tierra de descargas atmosféricas donde se anclan las estructuras grandes. La
impedancia de tierra debe ser menor a 4 ohmios.
4.5.14.1. VÁLVULAS CONTROL DE PRESIÓN
Se dimensionará y especificará las válvulas controladoras de presión con su
correspondiente lazo de control flujo-presión a la entrada del Terminal y estación de
compresión. El actuador de la válvula será tipo electro-hidráulico.
Se instalarán válvulas controladoras de presión, para retornar el producto en caso de cierre
de las Envasadoras.
4.5.14.2. VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN Y TÉRMICAS
Se especificará válvulas de alivio de sobrepresiones para aliviar cualquier sobrepresión
ocasionada por arranque, parada de los compresores ó cierre rápido de las válvulas.
Igualmente se especificarán válvulas de alivio térmico para proteger los accesorios e
instrumentos de sobrepresiones.
126
4.5.14.3. VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN EN RECIPIENTES
Cada recipiente estará protegido de sobrepresiones por válvulas de alivio en caso de
sobrellenado o por incendio.
Protección de compresoras de producto
Se incluirá interruptores de bajo flujo, baja presión, alta presión, temperatura de cojinetes,
vibraciones, para protección de las compresoras.
4.5.14.4. INTERCONEXIÓN CON EQUIPOS PAQUETE
La Unidad de Compresión y Envasadora suministradas como unidades paquete, deberán
contener su propia instrumentación de preferencia la recomendada por los fabricantes; a la
cual deberá interconectarse al Sistema de Control y Supervisión para su monitoreo y
supervisión, esta instrumentación estará conectada a un PLC y se enlazara al sistema
SCADA con una conexión en fibra óptica y en protocolo TCP/IP.
127
4.5.14.5. TELECOMUNICACIONES
El propósito de las Telecomunicaciones es dotar de los medios de comunicación necesarios
para facilitar los procesos administrativos, operativos y de mantenimiento mediante canales
de voz y datos en el interior de las Estaciones, Válvulas de Bloqueo y hacia las oficinas de
PETROCOMERCIAL a través de una red de fibra óptica y/ó de micro-onda.
El sistema de microondas ó satelital actuará como respaldo del sistema de fibra óptica.
Se deberá especificar equipos de telecomunicación de última tecnología que sean
ampliamente reconocidos y utilizados a nivel internacional, en cumplimiento los
requerimientos, normas y estándares aplicables.
CAPÍTULO V
128
CAPÍTULO V
5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1. CONCLUSIONES
• Con el consumo de gas natural se logra reducir el consumo de combustibles fósiles
tradicionales (diesel, bunker, fuel-oil, GLP, gasolina) disminuyendo así las
importaciones de estos combustibles y generando así menos gasto en el presupuesto
estatal.
• Además se logra incrementar el uso de gas natural para diferentes sectores como: el
sector residencial de las provincias de El Oro y Azuay el sector industrial perteneciente
a las provincias de Azuay y Guayas.
• De la misma manera se incrementará el uso de gas natural para el sector vehicular de
las provincias de El Oro, Azuay y Guayas, disminuyendo así el gasto del país en los
subsidios en gasolinas y diesel.
• El gas natural contribuye al desarrollo económico del país, la generación de empleo y
la protección ambiental, mejorando en consecuencia la calidad de vida general de la
población.
• Se conseguirá reducir la emisión de contaminantes atmosféricos generados por los
procesos de combustión actuales aportando a tener un medio ambiente con menor
contaminación, por el bien no sólo de las personas sino también de la flora y de la
fauna.
129
• No existe un claro conocimiento de lo que es GLN por parte de técnicos
especializados, ni tampoco por el público en general.
• En este sector de la industria petrolera se trabaja exclusivamente con técnicos
extranjeros o empresas transnacionales que manejan GLN
5.2. RECOMENDACIONES
• Capacitar sobre el tema de manejo de GLN a los operadores, transportistas y de igual
manera al consumidor final, el cual será el beneficiario.
• Elegir al gas natural como principal combustible o fuente de energía para los próximos
años, ameritando esta condición de políticas de precios y tarifas del gas natural justas y
razonables a largo plazo.
• Para contribuir a la diversificación y mejoramiento de la composición actual de las
reservas de hidrocarburos, debido a la alta vulnerabilidad en las variaciones de
producción de crudo por el carácter asociado de las reservas desarrolladas; es
indispensable que se le dé prioridad al proceso de otorgamiento de licencias para la
exploración y producción de gas libre.
• Invertir y proporcionar mayor información a los asuntos relacionados con el gas, ya
que existe una falta de explotación y conocimiento de este recurso, el cual debería ser
mejor aprovechado por nuestro país debido a que es un recurso más barato y existente
en gran cantidad en nuestro país.
130
• Capacitar continuamente a todo el personal encargado y así poder tomar ya sea
medidas preventivas o correctivas adecuadas y efectivas para evitar accidentes y
pérdidas económicas y humanas.
• Se debe realizar un mantenimiento periódico de todo el equipo y materiales para así
evitar accidentes y fugas del gas natural hacia el medio ambiente.
• Convertir a la mayor parte de la distribución de GLN en procesos centralizados,
logrando así eliminar el envase en cilindros y distribuirlo por autotaques a edificios,
empresas, etc.
GLOSARIO
• Campo de gas: Un campo o grupo de yacimientos de hidrocarburos que contienen gas
natural y cantidades insignificantes de aceite.
• Campo de gas condensado: El proceso de producción, mantenimiento y utilización a
muy bajas temperaturas (abajo de -46°C).
• Gas asociado: Gas natural encontrado en asociación con aceite en un yacimiento, ya sea
disuelto en el aceite o como una capa arriba del aceite.
• Gas combustible: Se refiere a combustibles gaseosos, capaces de ser distribuidos
mediante tubería, tales como gas natural, gas líquido de petróleo, gas de hulla y gas de
refinería.
• Gas en solución: Gas natural disuelto en el crudo dentro del yacimiento.
131
• Gas natural licuado: Gas natural que para facilidad de transportarlo ha sido licuado
mediante enfriamiento a aproximadamente menos 161°C a presión atmosférica. El gas
natural es 600 veces más voluminoso que el gas natural licuado.
• Licuefacción del gas: El proceso de enfriamiento del gas natural a una temperatura de -
162°C, con lo cual se reduce su volumen por un factor de 600, convirtiéndose en líquido.
El gas natural licuado resultante es entonces transportable en buques diseñados para tal
propósito, o puede ser almacenado en tanques.
• Líquidos del gas natural: No existe definición precisa. Los líquidos del gas natural son
esencialmente los hidrocarburos que se pueden extraer en forma líquida del gas natural
tal como se produce. Típicamente, los componentes predominantes son etano, GLP y
pentanos, aunque habrá también algunos hidrocarburos pesados.
• Protección catódica: Un método empleado para minimizar la corrosión electroquímica
de estructuras tales como las plataformas de perforación, tuberías y tanques de
almacenamiento.
• Reservas probadas: La cantidad de aceite y gas que se estima recuperable de campos
conocidos, bajo condiciones económicas y operativas existentes.
• Transportador de GLN: Un buque tanque especialmente diseñado para transportar gas
natural licuado, dotado con recipientes para presión, con aislamiento, fabricados con
acero inoxidable o con aluminio. La carga es refrigerada a -162°C.
• Tratamiento del gas: Remoción de impurezas, condensado, ácido sulfhídrico y
cualesquier otros líquidos provenientes del gas natural crudo, contenidos en el campo de
gas.
132
BIBLIOGRAFÍA
• Alcántara A, “Economía De Los Almacenamientos Subterráneos De Gas”,2006.
• Algarra C, “Centrales De Gases Comprimidos”.
• Argonne National Laboratory, “Preliminary Technical and Legal Evaluation of
Disposing of Nonhazardous Oil Field Waste into Salt Caverns”, Washington, DC.1996.
• Brown, L.W., 1978, “Abandoned coal mine stores gas for Colorado peak-day
demands”, Pipe Line Industry, September 1978
• Dennis A, “Cook Inlet Gas Storage”, State of Alaska Dept. of Natural Resources
Division of Oil and Gas, 2008.
• Gómez Rivas P, “Medición de Gas Natural”; Piura-Perú.
• González A. J, “Clasificación de Buques Modernos”.
• Hooker, W.K., 1990, “Leyden Mine Storage”. American Gas Association GEOP Book
S-1, Underground Storage, p. 77-95.
• Irradia, “Gas Natural Líquido”, Gas en Movimiento, 2006.
• Pazmiño J, “Sistemas de Almacenamiento”, 2008.
• Universidad de Santiago de Chile, “Terminal de Descarga de Gas Natural Licuado”
Santiago-Chile. 2008
• http://www.indexmundi.com/es/ecuador/gas_natural_reservas_comprobadas.html
133
SIMBOLOGÍA
G.N.C.: Gas natural comprimido, es el gas natural almacenado a altas presiones
(entre 200 y 250 bar).
G.L.N.: Gas natural licuado, cuando no es rentable la construcción de gasoducto, se
encuentra en forma líquida y es más fácil transportarlo.
G.L.P.: Mezcla de propano, butano y otros hidrocarburos ligeros derivados de la
refinación del petróleo crudo. Esta mezcla de gases puede ser enfriada o sometida a una
presión moderada para ser transformada en un estado líquido y así facilitar su transporte y
almacenamiento.
G.N.V.: Gas natural vehicular, gas natural utilizado como combustible para
vehículos.
C.P.F.: Centro de facilidades de producción, es donde se realizan el tratamiento del
crudo que viene de las áreas o campos de explotación.
G.O.R.: Relación gas / petróleo. Puede referirse a una solución o G.O.R. total.
M.R.C.: Ciclo mixto de refrigeración, proceso de licuefacción para plantas de gas
natural.
M.P.C.D.: Millones de pies cúbicos por día, unidad de volumen utilizada en la
producción de gas.
MSCFD: Miles de pies cúbicos estándar por día, unidad de volumen utilizada en la
producción de gas natural de un pozo.
134
S.C.A.D.A.: Control Supervisorio y Adquisición de Datos, es un sistema basado en
computadores que permite supervisar y controlar variables de proceso a distancia,
proporcionando comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos) y
controlando el proceso de forma automática por medio de un software especializado.
E.S.D.: Sistema de parada de emergencia.
H.A.Z.O.P.: es una técnica de identificación de riesgos inductiva basada en la
premisa de que los riesgos, los accidentes o los problemas de operatividad, se producen
como consecuencia de una desviación de las variables de proceso con respecto a los
parámetros normales de operación en un sistema dado y en una etapa determinada.
ANEXOS
135
ANEXOS
ANEXO N° 1
TABLA N°. 24 CONSUMO DE GAS NATURAL EL PRIMER AÑO EN PIES
CÚBICOS DÍA (PCD)
CUADRO DE SUSTITUCIÓN A GN EN
PCD
TOTAL
GENERACIÓN TÉRMICA 19.207.439
SECTOR INDUSTRIAL 9.864.937
CONSUMIDORES FUEL OIL LIVIANO 4.810.810
CONSUMIDORES RESIDUOS 1.690.065
AUTOGENERACIÓN 10.000.000
CONSUMO (GLP) INDUSTRIAL,
GUAYAS, AZUAY
8.000.000
TOTAL 53.573.251
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP- PETROECUADOR
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
136
ANEXO N°2
TABLA N° 25 COMPONENTES PLANTA Y GASODUCTO
PETROCOMERCIAL
Filial de PETROECUADOR
UNIDAD DE PROYECTOS
FECHA:
PROVISIÓN, INSTALACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE UNA PLANTA Octubre-2008
DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL CON CAPACIDAD DE 200 TMD
PRESUPUESTO REFERENCIAL
ITEM DESCRIPCION VALOR (US$)
1.- PROCURA EQUIPOS Y SISTEMAS DE IMPORTACION
PLANTA DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL LICUADO DE 200 TMD, 1200 M3 DE ALMACENAMIENTO, INCLUIRÁ SISTEMA DE PRETRATAMIENTO, SISTEMA DE REFRIGERACIÓN, SISTEMA DE INSTRUMENTACIÓN, CONTROL Y SUPERVISIÓN, SISTEMA ELÉCTRICO Y ACCESORIOS
24.491.220,00
1.12 SISTEMA DE GENERACION ELECTRICA 4.839.900,00
1.14 ISLAS DE CARGA PARA CISTERNAS 331.500,00
1.15 SISTEMA CONTRA INCENDIOS 795.600,00
SUBTOTAL PROCURA (FOB) 30.458.220,00
FLETE 800.000,00
SUBTOTAL PROCURA (CFR) 31.258.220,00
2.- INSTALACIÓN
2.1 INSTALACION PLANTA DE LICUEFACCIÓN, SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA, ISLAS DE CARGA PARA CISTERNAS Y ACCESORIOS.
2.500.000,00
2.2 INSTALACION DEL SISTEMA CONTRA INCENDIOS 200.000,00
SUBTOTAL INSTALACION 2.700.000,00
3.- OBRAS COMPLEMENTARIAS
3.1 OBRAS CIVILES 2.500.000,00
137
PETROCOMERCIAL
Filial de PETROECUADOR
UNIDAD DE PROYECTOS
PROYECTO: FECHA:
PROVISIÓN, INSTALACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DE UNA PLANTA Octubre-2008
DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL CON CAPACIDAD DE 200 TMD
PRESUPUESTO REFERENCIAL
ITEM DESCRIPCION VALOR (US$)
3.2 OBRAS COMPLEMENTARIAS 200.000,00
3.3 PRE-COMISIONADO, COMISIONADO Y PUESTA EN MARCHA 400.000,00
3.4 CAPACITACION Y ASISTENCIA EN OPERACIONES 800.000,00
SUBTOTAL OBRAS COMPLEMENTARIAS 3.900.000,00
SUBTOTAL PROYECTO 37.858.220,00
IVA 12% 4.542.986,40
TOTAL PROYECTO 42.401.206,40
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez
138
ANEXO N°3
TABLA Nº 26 DIFERENCIA DE COMPOSICIÓN ENTRE GAS ASOCIADO Y GAS
NO ASOCIADO
Fuente: Equipo Técnico Unidad de Proyectos. EP-PETROECUADOR.
Elaborado por: José Luis Mancheno Narváez