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• Vania Baradi

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ESPECIFICACIONES DEL GAS NATURAL OBJETIVO. Tiene como objetivo establecer todos los parámetros de calidad que debe cumplir el gas natural, describir cómo se verifica, en la práctica, el cumplimiento de dichos parámetros así como, enseñar las tecnologías y procesos a los que se debe someter el gas natural para que pueda cumplir las especificaciones de calidad estipuladas en los contratos y en las regulaciones propias de cada país.

La necesidad de una norma internacional referente a la designación de la calidad del gas natural ha sido una razón básica para la creación en 1989 del comité ISO/TC 193. La normalización de la designación de la calidad está específicamente enmarcada en el campo de aplicación del comité técnico. El gas natural, que constituye el 20% de la energía primaria en el mundo, está probablemente incrementando su cuota de mercado de forma importante. Todavía no existe una definición generalmente aceptada de la calidad del gas natural. Esta norma define los parámetros requeridos para describir el gas natural procesado, y, cuando sea necesario, la mezcla de gas natural. Esta norma contiene un listado de estos parámetros, sus unidades y referencias para medidas normalizadas. NORMAS PARA CONSULTA: Las normas que a continuación se relacionan contienen disposiciones válidas para esta norma internacional. En el momento de la publicación estaban en vigor las ediciones indicadas. Para las referencias con fecha" no son aplicables las revisiones o modificaciones posteriores de ninguna de las publicaciones. Sin embargo, las partes que basen sus acuerdos en esta norma internacional deben estudiar la posibilidad de aplicar la edición más reciente de las normas indicadas a continuación. Para las referencias sin fecha, se aplica la edición en vigor del documento normativo al que se haga referencia. Los miembros de IEC y de ISO poseen el registro de las normas internacionales en vigor en cada momento. ISO 6326-1:1989 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte I: Introducción general. ISO 6326-2:1981 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre en el gas natural. Parte 2: Método por cromatografía gaseosa utilizando un detector electroquímico para la determinación de compuestos odoríferos del azufre. ISO 6326-3:1989 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte 3: Determinación de sulfuro de hidrógeno, tioles y sulfuro de carbonilo por potenciometría. ISO 63264:1994 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte 4: Método por cromatografía gaseosa utilizando un detector fotométrico de

llama para la determinación del sulfuro de hidrógeno, sulfuro de carbonilo y azufre con contenidos odorantes. ISO 6326-5:1989 - Gas natural. Determinación de compuestos de azufre. Parte 5: Método de combustión de Lingener. ISO 6327:1981 - Análisis del gas. Determinación del punto de rocío del gas natural. Higrómetro de condensación por superficie refrigerada. ISO 6568:1981 - Gas natural. Análisis simple por cromatografía de gases. ISO 6570-1:1983 - Gas natural. Determinación del contenido en hidrocarburos líquidos potenciales. Parte 1: Principios y requisitos generales. ISO 6570-2:1984 - Gas natural. Determinación del contenido en hidrocarburos líquidos potenciales. Parte 2: Método gravimétrico. ISO 6570-3:1984 - Gas natural. Determinación del contenido en hidrocarburos líquidos potenciales. Parte 3: Método volumétrico. ISO 6974:1984 - Gas Natural. Determinación de hidrógeno, gases inertes, e hidrocarburos hasta C8. Método por cromatografía de gases. ISO 6975:1997 - Gas Natural. Análisis extendido. Método por cromatografía de gases. ISO 6976:1995 - Gas Natural. Cálculo del poder calorífico, densidad, densidad relativa e índice de Wobbe, a partir de la composición. ISO 10101-1:1993 -Gas natural. Determinación de agua por el método de Karl Fischer. Parte I: Introducción. ISO 10101-2:1993 - Gas natural. Determinación de agua por el método de Karl Fischer. Parte 2: Procedimiento de valoración. APNB/ISO 13686 3 ISO 10101-3:1993 - Gas natural. Determinación de agua por el método de Karl Fischer. Parte 2: Procedimiento culombimétríco. ISO 10715:1997 - Gas natural. Directrices para la toma de muestras. ISO 1154l: 1997 - Gas natural. Determinación del contenido en agua a alta presión. ISO 12213-1:1997 - Gas Natural. Cálculo del factor de compresibilidad. Parte I: Introducción y directrices. ISO 13443:1996 - Gas natural. Condiciones normales de referencia. DEFINICIONES Gas natural Combustible gaseoso obtenido a partir de fuentes subterráneas y que consiste en una mezcla compleja de hidrocarburos, principalmente metano, pero incluyendo también generalmente etano, propano e hidrocarburos de más alto peso molecular pero en cantidades mucho más pequeñas. Normalmente, también incluye algunos gases inertes, como nitrógeno y dióxido de carbono, pero en cantidades inferiores a los componentes traza. El gas natural permanece en estado gaseoso en las condiciones de temperatura y presión de servicio normalmente utilizadas. Gas natural licuado Gas natural que, después de ser procesado, ha sido licuado con fines de almacenamiento o transporte. El gas natural licuado se re-gasifica y se

introduce en las canalizaciones para su transporte y distribución como gas natural. Sustituto del gas natural Gas manufacturado o mezclado cuyas propiedades le hacen intercambiable con el gas natural. En ocasiones el sustituto del gas natural se denomina gas natural sintético. Gas sin tratar Gas sin procesar conducido desde la fuente de origen a través de la tubería colectora hasta las instalaciones de procesado. Sistema de distribución local Servicios y tuberías principales de gas que suministran el gas natural directamente a los consumidores. Calidad del gas La calidad del gas natural se define mediante su composición y las siguientes propiedades físicas: Componentes principales: poder calorífico, índice de Wobbe Componentes secundaros: densidad, factor de compresión Componentes traza: densidad relativa, punto de rocío Condiciones de referencia Estas condiciones de referencia se denominan como condiciones de referencia Normalizadas, y se identifican con el subíndice "s" (véase la norma ISO 13443): = 101,325 kPa = 288,15 K Poderes caloríficos Se distinguen dos tipos: poder calorífico superior y poder calorífico inferior, que se definen a continuación (véase la norma ISO 6976). Poder calorífico superior Cantidad de calor producido por la combustión completa en aire de una cantidad especificada de gas, de forma que la presión a la que tiene lugar la reacción, permanezca constante, y todos los productos de la combustión se conduzcan a la misma temperatura específica indicada para los reactivos, estando todos estos productos en estado gaseoso, excepto el agua formada por la combustión que está condensada en estado líquido a la temperatura antes indicada. Se deben especificar la presión y la temperatura antes mencionadas. Poder calorífico inferior Cantidad de calor producido por la combustión completa en aire de una cantidad especificada de gas, de forma que la presión a la que tiene lugar la reacción, permanezca constante, y todos los productos de la combustión se conduzcan a la misma temperatura específica indicada para los reactivos, estando todos estos productos en estado gaseoso. Se deben especificar la presión y la temperatura antes mencionadas. Ambos poderes caloríficos superior e inferior, los cuales difieren en el calor de condensación del agua formado por la combustión, pueden estar especificados en base molar, másica o volumétrica Para la base volumétrica la presión y la temperatura se deben definir en las condiciones de referencia normalizadas. Densidad

Masa de gas dividida por su volumen en condiciones especificadas de presión y temperatura. Densidad relativa Frecuentemente denominado peso específico, es la masa de gas natural, seco o húmedo, por unidad de volumen, dividida por la masa de un volumen igual de aire seco, ambos en las mismas condiciones especificadas de presión y de temperatura (véase la norma ISO 6976). Índice de Wobbe El índice de Wobbe es una medida del consumo calorífico de los aparatos de gas obtenida a partir de la ecuación de flujo a través del inyector. Se define como el poder calorífico especificado, siempre en base volumétrica, dividido por la raíz cuadrada de la densidad relativa correspondiente. El consumo calorífico de gases naturales con diferentes composiciones es el mismo si tienen el mismo índice de Wobbe, y se utilizan con la misma presión de gas (véase la norma ISO 6976). Factor de compresión El factor de compresión Z es el cociente entre el volumen de una masa arbitraria de gas, a una presión y temperaturas especificadas, y el volumen de la misma masa de gas, en las mismas condiciones, calculado a partir de la ley de gases ideales. Los términos factor de compresibilidad y factor -Z son sinónimos de factor de compresión (véase la norma ISO 12213-1). Punto de rocío del agua El punto de rocío define la temperatura por encima de la cual, a una presión determinada el agua no se condensa. Para cualquier presión inferior a la especificada no existe condensación a esta temperatura (véase el apartado A.4.1 y la norma ISO 6327). Punto de rocío de los hidrocarburos El punto de rocío define la temperatura por encima de la cual, a una presión determinada no se condensan los hidrocarburos. Para un punto de rocío determinado existe un rango de presión dentro del cual se produce la condensación, excepto en un punto, el punto crítico (véase el apartado A.4.2). Composición molar Composición molar de un gas es el término utilizado cuando la proporción de cada componente, se expresa como una fracción molar (o mol) o porcentaje molar (mol) del total. APNB/ISO 136866 Por tanto, la fracción molar del componente í, es el cociente entre el número de moles del componente i y el número total de moles de todos los componentes existentes en el mismo volumen arbitrario de la mezcla. Un mol de cualquier compuesto químico es la cantidad de sustancias que contiene la masa molecular relativ4 en gramos. En la norma ISO 6976 se incluye una tabla de valores recomendados de masas moleculares relativas. Para un gas ideal, la fracción molar (o porcentaje) es idéntica a la fracción volumétrica (o porcentaje), pero en general, esta relación puede no ser aplicable al comportamiento del gas real. Composición del gas Concentraciones de los componentes principales, componentes secundarios, y componentes traza determinados en el análisis del gas natural. Análisis del gas

Procedimientos de ensayo y otras técnicas utilizados para determinar la composición del gas, como se indica en esta norma internacional. Intercambiabilidad Es la medida del grado de similitud, en cuanto a características de combustión se refiere, entre dos gases. Se dice que dos gases son intercambiables, cuando un gas puede ser sustituido por el otro, sin que esto afecte al funcionamiento de los aparatos o equipos que utilizan gas como combustible. Odorización Normalmente el gas natural es inodoro. Por razones de seguridad es necesario añadir un odorizante al gas suministrado por el sistema de distribución. Esto permite la detección de concentraciones muy pequeñas de gas mediante el olfato. Número de metano El número de metano es un índice que indica las características de detonación de un combustible gaseoso. Es comparable al número de octano para el petróleo. El número de metano expresa el porcentaje en volumen de metano en una mezcla de metano e hidrógeno, la cual, en un motor de ensayo en condiciones normalizadas, tiene la misma tendencia a detonar que el combustible gaseoso examinado. PARÁMETROS PARA LA DESIGNACIÓN DE LA CALIDAD Este capítulo trata de los diferentes parámetros referentes a la calidad del gas natural. Realmente los parámetros elegidos dependerán del fin para el que se requiere la designación, y es poco probable que se utilicen todos los parámetros enumerados en esta norma internacional. Componentes principales Componentes Unidades Procedimiento de ensayo Metano Etano Propano Butanos ISO 6568 Pentanos mol% ISO 6974 Hexanos plus ISO 6975 Nitrógeno Dióxido de carbono Componentes secundarios Componentes Unidades Procedimiento de ensayo Hidrógeno Oxígeno ISO 6975 Monóxido de carbono mol% ISO 6974 Helio Componentes traza Componentes Unidades Sulfuro de hidrógeno Tioles Dialquil(di) sulfuro mg/m³ Sulfuro de carbonilo

Procedimiento de ensayo ISO 6362-1 ISO 6362-2 ISO 6362-3 ISO 6362-4

Azufre total APNB/ISO 1368610

ISO 6362-5

Propiedades del gas Propiedades físicas Propiedades Unidades Procedimiento de ensayo Poder calorífico molar MJ/mol Poder calorífico en base másica MJ/kg Poder calorífico en base volumétrica MJ/m³ ISO 6976 Densidad d ---Índice de Wobbe w MJ/m3 Punto de rocío del agua ºC (k) ISO 6327 Contenido líquido en agua mg/m³ ISO 10101-1 ISO 10101-2 ISO 10101-3 ISO 11541 Punto de rocío del hidrocarburo ºC (K) Contenido líquido en hidrocarburo mg/m³ ISO 6570-1 ISO 6570-2 ISO 6570-3 Otras propiedades El gas natural debe estar técnicamente libre de: - agua e hidrocarburos en estado líquido; - partículas sólidas en cantidades nocivas para los materiales normalmente encontrados en el transporte y la utilización; - otros gases que podrían afectar adversamente al transporte o la utilización del gas.

MADURACIÓN Y FORMACIÓN DEL PETRÓLEO Y GAS NATURAL Maduración es un proceso complejo a través del cual las moléculas biológicas, creados por organismos vivos, se convierten en petroleo. En l a s p r i m e r a s etapas de esta alteración, o diagénesis, se forma el Kerógeno. La cantidad relativa de gas y/o crudo (petróleo) que proviene de un cierto tipo de kerógeno lo determina la naturaleza de la materia orgánica o biomasa fósil y se identifican 4 tipos principales de kerógeno: Tipo 1 (sapropélico): derivado de esporas y algas planctónicas y una porción pequeña de materia animal fuertemente degradada por acción bacteriana. Tiene una alta relación de hidrógeno respecto al oxígeno H/C (usualmente entre 1,3 y 1,7) y poco O (O/C