INSTALACIONES DE GAS

 

 

En él articulo anterior de la revista de Ingeniería Nº 42, publicada en el mes de abril 2.003, vimos lo referente a la nomenclatura utilizada en las instalaciones de Gas en las edificaciones, en este articulo veremos lo que es un gas, su obtención, su almacenaje, cañerías, protección y aislamiento de cañerías.

 

GAS

 

Se denomina gas a cualquier fluido aeriforme que a presión y temperatura ordinarias ocupa el espacio disponible en un recipiente que lo contiene, es compresible y expandible, la constante repulsión de sus moléculas en movimiento de donde proviene su expansibilidad, lo hace un fluido elástico, carece de forma propia, adopta la forma de acuerdo al deposito que lo contiene, ejerciendo de adentro hacia  afuera una presión mas o menos fuerte en virtud de una dominada tensión  o fuerza de los gases.

 

Física y químicamente puede tener propiedades  activas o agresivas, o  bien ser inerte o inocuo.

 

La denominación GAS es introducida al léxico en el siglo XVII por el médico y químico holandés Juan Bautista Van Helmont.

 

En la naturaleza se encuentran fluidos  de este tipo que, combinados con el oxígeno y en condiciones adecuadas, entran en combustión, con producción de calor o luz, de intensidad variable en función de los componentes que los integren; estos fluidos se los denomina gases combustibles.

 

Por ser de incumbencia del arquitecto, nos referimos aquí en especial a los gases combustibles y su inserción como bienes de servicio en los edificios  en sus aspectos domésticos o industriales, como así también en sus distintas formas de provisión.

 

LOS  GASES  COMBUSTIBLES

 

Como previa identificación dirá que existen cuatro tipos de gases combustibles: los manufacturados, los naturales, los envasados o licuados y el BIOGAS, producto de fermentación anaeróbica de residuos de origen orgánicas, animales o vegetales.

 

La composición química que priva en ellos es en mayor o menor cantidad; carbono, hidrógeno, oxigeno, nitrógeno y azufre.

 

Hace un tiempo en nuestro país el gas manufacturado tenia prioridad de suministro, se producía mediante la destilación seca de la hulla o de la madera y fue empleado en principio como gas de alumbrado, posteriormente como combustible.

 

Descubrimientos de yacimientos aislados de gas natural y la explotación de estos generaron el gas combustible natural como bien de servicio y la estructuración de obras de infraestructura que permitiesen su captación, transporte y distribución, definiendo los hidrocarburos que, a la temperatura ambiente y a la presión atmosférica son gaseosos pero a los efectos de su comercialización se comprimen licuándose y se envasan.

 

Este tipo de gas se obtiene del gas natural de los pozos petrolíferos y de los gases que se liberan durante el proceso de destilación del petróleo, gases que originariamente se despreciaban.

 

El metano y el etano, que también  componen el gas natural, solamente se emplean en proporciones mínimas, dado que se produzca su licuación deben ser sometidos a altas presiones y muy bajas temperaturas, lo que nos torna antieconómicos.

 

CARACTERÍSTICAS Y COMPOSICIÓN DE LOS GASES COMBUSTIBLES

 

GAS MANUFACTURADO—GAS DE HULLA

 

Se obtiene en el proceso de destilación seca del carbón de piedra o hulla en virtud de la descomposición térmica que se produce al alcanzarse temperaturas entre

750° c y 950° c. El gas así desprendido de la hulla se procesa mediante lavado y purificación con pequeñas variaciones en función de la calidad del carbón utilizado y tiene la siguiente descomposición:

 

Hidrógeno   

56,0  %

Metano

22,8 %

Monóxido de  carbono  

10,9 %

Nitrógeno

6,0  %

Oxígeno

0,5 %

Dióxido de carbono        

1,3 %

Hidrocarburos  varios     

2,5 %

 

Con respecto a la densidad del aire = 1, es de 0,5 y su poder calorífico de 4.500 calorías por m3.

 

GAS  NATURAL

 

Se extrae principalmente de los campos petrolíferos y es una mezcla de hidrocarburos livianos que se encuentran en estado gaseoso, en condiciones normales de temperatura y presión ambiente de los yacimientos.

 

Su componente principal es el METANO (CH4) 92 %  pequeñas cantidades de ETANO (C2H6)  PROPANO (C3H8) y BUTANO partes mínimas de NITRÓGENOS (N2), puede también contener anhídrido carbónico, oxígeno y compuestos de azufre pero, para ser utilizado estos últimos componentes deben registrarse en cantidades  muy limitadas. Antes de ser distribuidas surge un proceso de edorización para evidenciar su presencia en caso de perdidas o escapes.

No es tóxico, su poder calorífico es elevado.

 

Por encontrarse las fuentes de producción de gas natural generalmente alejadas de los grandes centros de consumo doméstico y / o industriales, se hace necesario realizar obras especiales para captación, transporte o conducción del fluido.

 

CAPTACIÓN

 

Con esta acepción denominamos la recolección del gas natural producido en un yacimiento, en atención a su origen se diferencian dos tipos: la captación de las reservas  gasíferas y captación de las explotaciones petrolíferas.

 

Sé entiende por reserva gasifera a todo yacimiento o formación geológica subterránea que contiene hidrocarburos en estado gaseoso exclusivamente y al margen de toda formación petrolífera, siendo ejemplos de ello las formaciones detectadas en el sur de Santa Cruz, zona de Rio Grande, Camiri, al norte esta Colpa, Caranda, Sirari, Vibora, Zona de Tarija y otros, el gas natural está vinculado a las explotaciones petrolíferas.

 

El gas obtenido en las perforaciones de los horizontes gasiferos por regla general tiene en la boca de la perforación una presión suficientemente elevada que permite el transporte de la producción hasta el centro de recolección.

 

Para la captación, las obras necesarias requieren los siguientes elementos:

 

1°-  Tendido de la cañería, cuyo diámetro y espesor se adecuaran a la producción y

       A la presión de trabajo.

2°-  Montaje en la boca del pozo de las instalaciones necesarias para la separación  

       Del líquido que eventualmente arrastra el gas.

3°-  Disposición de calentadores de gas cuando la presión inicial es muy elevada,  

       Exigiendo una expansión considerable.

4°-  Válvulas reguladoras de presión.

 

En los mantos petrolíferos la extracción del petróleo trae aparejada una producción de gas, tanto mas elevada cuanta más nuevo es el yacimiento, conociéndose este gas como de explotación petrolífera y dependiendo su producción de la del petróleo por cuanto esta vinculada a él y puede ser utilizado con dos distintas finalidades; captación y/o reinyección.

 

El gas puede ser captado en forma similar al de la reserva gasífera, difiriendo las instalaciones en algunos aspectos  pues el punto de partida de la captación no es  ya un pozo gasífero, sino un separador de petróleo-gas ubicados en las baterías de recolección de petróleo.

 

El fluido de estas procedencias se capta mediante cañerías adecuadas que vinculan el centro de recolección con las deferentes baterías en producción, si la presión en la batería no es suficiente para transportar al centro de recolección el caudal de gas disponible, se hace necesaria la instalación de una estación de bombeo.

 

Con la captación se reúne la producción gasífera natural en centros de recolección de los yacimientos y luego es necesario transportar el fluido desde estos centros hasta los lugares de consumo, contando para ello con tuberías o gasoductos y plantas compresoras o recompresoras.

 

En el caso de la reinyección corresponde a la empresa petrolífera decidir la conveniencia o no de utilizar el gas para ser reinyectado a las profundidades de las napas petrolíferas para mantener latente la energía del yacimiento.

 

GAS ENVASADO O LICUADO

 

Con las características enunciadas anteriormente, se lo conoce también como super - gas, denominación esta proviene de su alto poder calorífico, 22.400 calorías por m³, el conocido como grado 1 y 27.800 calorías por m³ el conocido como grado 3. Su densidad 1,6 respecto al aire = 1 hace que los envases que lo contienen deban ubicarse en algunos lugares muy ventilados y en condiciones determinadas explícitamente por las reglamentaciones correspondientes.

 

De sus componentes el propano (C3H8, hidrocarburo subproducto de la refinación del petróleo es el que requiere mayor presión para licuarse y mantenerse en ese estado, presión que oscila entre las 150 a 300 libras (68,1 kg a 136,2 kg ) por cm² y tiene la cualidad de vaporizarse rápidamente a una  temperatura de 45° C bajo cero.

 

Esa condición hace que su empleo sea preferido en los gases envasados que no exigen calentamiento previo para su uso como combustible, no presentando peligro de condensación a bajas temperaturas, el aire a la temperatura ambiente le proporciona a través de las paredes de los cilindros en los cuales se lo envasa el calor necesario para la vaporización.

 

Tiene densidad relativa de 1,52 poder calorífico de 23.000 a 24.000 Kcal por m³ y la mezcla inflamable se produce con un 2,4 a 9% de gas con aire.

 

El butano, C4H10 el otro principal componente del gas liquido es mas pesado que el propano tiene densidad relativa 2,01 respecto al aire = 1, su poder calorífico es 28.000 Kcal por m³ , la mezcla inflamable se produce entre 1,9 a 8,5 % de gas con aire, manteniéndose con estado liquido sometido a presiones de 30 a 60 libras por cm².

 

Se condensa a la presión atmosférica a 1° C de temperatura razón esta por la cual su porcentaje es muy reducido en la formula del grado 1. Por lo contrario, es muy usado especialmente para carburizar, en las usinas de gas. Para establecer mas claramente un paralelo respecto a los grados 1y 3 de gas envasado se transcriben las características de los mismos a igualdad de condiciones:

 

 

 
Presión de vapor, kg cm²                                                     

 

 
Grado  1
 
Grado 3

- a 20° C

8.10

2.55

- a 25° C

9.35

3.04

- a 30° C

10.75

3.60

- a 40° C

14.10

5.10

- a 50° C

20.65

8.00

Temperatura a la cual la presión es 0 en ºC

- 44

- 17

Densidad del liquido a 15,5º C ( agua = 1 )

0,508

0,567

Punto inicial de ebullición ºC

- 44

- 17

Punto final de ebullición ºC

- 40

- 1,1

Peso de 1 litro de liquido en kg.

0,508

0,567

Densidad del gas (aire = 1)

1,525

1,907

Calor especifico (Cp) de los vapores a 15,5 ºC, cal/kg

0,472

0,461

Litros de gas por kilo de liquido

536,9

432,2

Litros de gas por litro de liquido

272,7

245,0

 

 

 
Presión de vapor, kgcm2                                                    

 

 
Grado  1
 
Grado 3

Limites de inflamabilidad:

 

 

Gas % en la mezcla gas – aire para limite inferior explosivo

 

2,3

 

2,0

Gas % en la mezcla gas – aire para limite superior explosivo

 

9,5

 

10,5

Gas % en la mezcla gas – aire para máxima propagación de la llama

 

4,7

3,9

Máxima propagación de la llama en cm/seg.

82,13

83,53

 

Valores caloríficos rendimiento:

 

 

Calorías por m³

22.380

27.482

Calorías por kg.

12.013

11.878

 

Calor latente de vaporización al punto de ebullición:

 

 

Calorías por kg.

107,07

98,47

Calorías por litro

54,39

55,83

M³ de aire para quemar cada m³ de gas

23,98

29,65

 

 

En la próxima revista continuaremos con el artículo en lo que se refiere a las instalaciones de cañerías.

 

 

Ing. Roberto Higazy Rivero