ABC DEL GLP

F ACULTAD DE C IENCIAS E I NGENIERÍAP O S T G R AD O E N G E R E N C I A D E O P E R AC I O N E S

Productos CombustiblesProf. Dante Perea Rivarola

GAS LICUADO DE PETRÓLEO

1. CONSIDERACIONES PREVIAS

La denominación "GLP", obedece a la abreviación de "Gases Licuados de Petróleo". Se trata deuna mezcla de relativamente unos pocos hidrocarburos que -a temperatura y presiónnormales-, se encuentran en fase gaseosa. Usualmente estos gases, son predominantemente,hidrocarburos de tres y cuatro carbonos, siendo los más representativos de ellos, el propano(C3H8) y el butano (C4H10).

El “GLP” 1/ por tanto, no es un producto único, de fórmula identificable, sino «u n a me z cla »,en variadas proporciones, de hidrocarburos del tipo de los antes mencionados (dígase, porejemplo, un “producto genérico” compuesto 50% de propano y 50% de butano).

Dado el contexto del presente documento y a objeto de simplificar, de ahora en adelante,habremos de referirnos en los siguientes términos:

C1, para referirnos al metano (CH4), que es el hidrocarburo gaseoso más liviano yque usualmente es transportado y comercializado vía gasoductos. La presenciade este hidrocarburo en la mezcla de gases “GLP” es prácticamente nula.

C2, para referirnos al etano (C2H6), y al etileno (C2H4), compuestos livianos que por suelevada presión de vapor, tienden a vaporizarse primero y a liberarse de la mezcla degases, por lo que se observa que en los recipientes llenos de "GLP", el gas que escapaprimero, sería C2; que por tener características de combustión diferentes a las del C3 y C4,no quema bien (la llama tiende a escapar del quemador). En este caso es preferiblequemar esta parte del producto, hasta que la combustión se estabilice.

C3, para referirnos al propano (C3H8), y en general a hidrocarburos de tres carbonos.

C4, para referirnos al butano (C4H10), y en general a hidrocarburos de cuatro carbonos.

C5, para referirnos al pentano y sus isómeros, que en pequeñas cantidades, viene todogasificado, pero si el contenido de pentanos es alto, el C5 no se gasifica y se precipita,como líquido, al fondo del recipiente. Si tenemos presente que en la operación deembotellamiento del “GLP” se hace la carga por peso (carga normal sea en libras o en kilos)de producto, la acumulación de C5 en el recipiente reduce la carga real y también reduce elespacio libre de seguridad del recipiente.

C5+, para referirnos en general a hidrocarburos de cinco y más carbonos.

H2S y H2O.- El ácido sulfhídrico y el agua respectivamente. Normalmente estos dosproductos, se eliminan completamente en las plantas de tratamiento. En particular el agua,que por ser alcalina y al someterse a las bajas temperaturas de la sierra peruana, se puedecongelar produciendo múltiples problemas, incluyendo la corrosión interna del recipiente,además, el residuo acuoso precipitado al fondo del recipiente falsea la tara y reduce elcontenido efectivo del “GLP” contenido en el envase.

La mezcla de “GLP”, es reconocida como un combustible de excelente calidad para unaamplísima gama de aplicaciones y sectores usuarios. Los datos analíticos que se consignan enel Cuadro No. 1.1, pretenden brindar una primera aproximación sobre las características delproducto en el mercado peruano, en tanto que el Cuadro No. 1.2, alcanza la composición típicade la producción de “GLP” en el país. Probablemente las mezclas conteniendo un 30 a 40% deC3 con 70-60% de C4, son las que mejor se adaptan a todas los climas / estaciones.

1 / Esta abreviación guarda equivalencia con la abreviación “L.P.G” (Liquefied Petroleum Gases) en el idiomainglés.

A,B,C, DEL GAS LICADO DE PETRÓLEOCap. 1, Pág. No. 1 de 45© Dante Perea Rivarola ® 2003 - (d p e r e a r i @ ya h o o . c o m ), Rev., v.2,3 2008®



Cuadro No. 1.1Características Referenciales para el “GLP” en el mercado Peruano

INSPECCIÓN

Presión de vapor a 100°FComposición nominal (% vol.): 40% C3 + 60% C4 Hidrocarburos tipo C3 Hidrocarburos tipo C4 Hidrocarburos tipo C5 Hidrocarburos tipo C6H2SAgua libreGravedad específicaDensidadCorrosión a lamina de cobreTemp. 95% evaporadoPrueba de ManchaPoder calorífico

Temperatura de auto-ignición

VALOR REF.

110

51.6%46.4% 2.0% Nulo Nulo Nulo 0.557 4.623 1A 2.2 Pasa98,00021,000 336

UNIDAD / CRITERIO

(psig)

(38% mínimo)

(2% máximo)

Como S (ppm) (% en vol.)

(libras / Galón)(numero de lámina) (° C)

(BTU / galón) (BTU / libra) (° C)

Cuadro No. 1.2Inspecciones Típicas de la Producción en el mercado Peruano

CARACTERISTICASGravedad Específica, 15.5 / 15.5 °CPresión de Vapor,(psig)Corrosión Lámina Cu, 1 h @ 37.8°C, (N°)Ácido Sulfhídrico como S,(ppm)Agua libre(% vol)Residuo de Evaporación, (ml/100 ml)Prueba de la ManchaTemperatura del 95% de Evaporado, (°C)Composición, (% Mol): C1: Metano C2: Etano C3: Propano Propileno C4: i-Butano n-Butano i-Butileno Trans-2-Buteno Cis-2-Buteno C5: i-Pentano n-Pentano

Ref. Pampilla 0.559 106 1a

0

Ref. Talara 0.555 106 1ª Nulo 0 0.01 pasa -6

nulo0.00%16.70%22.10%30.00%8.80%12.20%6.30%3.70%0.20%0.00%

nulo0.10%13.30%27.30%26.00%9.50%11.60%6.80%4.80%0.60%0.00%




Resumiendo, el “GLP”, es un producto combustible, compuesto básicamente de hidrocarburosde tres y cuatro carbones, -típicamente propano y butano-, que son provenientes, ya sea delas operaciones y procesos de una Refinería de Petróleo y/o actualmente, del procesamiento delos líquidos del Gas Natural.

Con referencia a normas internacionales, el producto se ciñe a las normas ASTM D-1835. En elcaso del producto que se encuentra comercialmente disponible en el mercado peruano, se puderesumir las siguientes características:

Densidad (líquido)Presión de VaporComposición

Ácido SulfhídricoCorrosiónPoder Calorífico

~ 0.5010740 %60 %Nulo1ª98,000

Kilos / litro (la mitad del agua)psigHidrocarburos tipo c3Hidrocarburos tipo C4ppm como AzufreNumero de lamina de cobreBTU 7 galón

Genéricamente se le reconoce como un combustible de elevado poder calorífico y “limpio” (tiene un bajo contenido de azufre). Incoloro Inodoro (se le adiciona compuestos odorizantes para detectarlo por el olfato)

En

cuanto a los aspectos de seguridad, se invoca:Producto no-tóxico por inhalación, pero puede causar asfixia.Altamente inflamable: 336 °C como temperatura de auto-igniciónRiesgo: incendio y explosiónEl “GLP” se expande a condiciones normales, de un volumen inicial de un litro,aproximadamente hasta unos 250 litros de vapor.

Característica Unidades PropanoButano Producto Genérico 50/50Comercial ComercialPropano Butano Min. 0.508 0.5080.573 Máx. 0.573

1.58

256

388

552

757

1004

%v/v

1.9

9.5

MJ/kg

8.5

50.3

1.9

8.5

49.6

2.1

9.2

49.95

2.06

4

40

95

172

266

1.73

185

292

424

593

796

Densidad Relativa del líquido a15 °CDensidadRelativadelvapor. Aire = 1 Kpa (m)Presión de Vapor a:

-10 ° C

0 °C

10 °C

20 °C

30 °CLímites de Inflamabilidad a 15°C y 101.325 kPa en aire Límite Inferior

Límite superior

Poder Calorífico




2. LA PRODUCCIÓN DEL “G.L.P.”

De modo histórico, se reconoce que la mezcla de Gases Licuados de Petróleo (el GLP), puedeser proveniente de: La explotación de los yacimientos petroleros, y de los sub-secuentes procesos de refinación del petróleo (en las Refinerías de petróleo); y/o de, Los procesos de separación y fraccionamiento en el caso de los yacimientos de Gas Natural.

En el contexto actual, y de un modo un poco más específico, se puede formalizar que elesquema de producción del “GLP” para el mercado mundial, proviene de tres fuentescomplementarias de producción:

A) De los campos de gas no-asociadoB) De los campos de petróleo y gas disueltoC) De las refinerías de petróleo

Se denomina "yacimiento de gas no-asociado", a aquellos yacimientos en los que el gasnatural, ocurre solo; -sin estar acompañado de petróleo crudo-. Recíprocamente, el término"yacimiento de gas asociado", se refiere a que en el yacimiento se encuentra tanto gas natural,como petróleo crudo.

Gráfico No. 2.1.Procesos de “separación”: Gas Asociado y No-asociado

“Flare”

Gases a Secado yTratamiento

Líquidos aFraccionamiento / Destilación

Yacimiento dePetróleo y Gas Asociado Yacimiento de

Gas NO-

GAS

PETRÓLEO

AGUA

GAS

Cabe destacar que, los campos de petróleo y/o gas natural, se encuentran, tanto en tierracomo en el mar (llamadas operaciones "Offshore").




A) Producción de GLP a partir de los campos de gas no-asociado

En la explotación normal de un reservorio de gas no asociado, (como el caso de Camisea en elPerú), se extraen del reservorio, todos los hidrocarburos en fase gaseosa; de ellos, -a latemperatura y presión normales de la superficie-, una parte permanece en estado gaseoso (C1y C2), en tanto que, otra porción de gases, es susceptible de licuefacción (C3, C4, C5+).

Los hidrocarburos extraídos, se someten a ‘operaciones de separación’ (ver Gráfico No. 2.2),precisamente a fin de separar aquellos grupos de hidrocarburos que a presiones y temperaturasmoderadas, se pueden licuar, quedando la porción de gases no licuables, los que se comprimenpara su transporte hasta el punto de consumo, mientras que de otro lado, los hidrocarburoslicuables, son sometidos a ‘operaciones de fraccionamiento’.

Gráfico No. 2.2.Gas NO-Asociado: Esquema de Separación y Producción

COMPRESIO N

RE-INYECCION

GAS AREINYECCION

GAS SECOA GASODUCTO

BY-PASS GAS

PLANTACRIOGENICA

DESHIDRATACION SEPARACIÓN PRIMARIA

GLP (C3+)

DUCTO DE LIQUIDOS

CONDENSADO C5+

ESTABILIZACION

El Gráfico No. 2.3, muestra de manera más específica, el esquema de producción y sectoresusuarios de un yacimiento de gas no-asociado.

Gráfico No. 2.3.Esquema productivo de Gas NO-Asociado


CAMPO



Globalmente, las operaciones de separación y fraccionamiento del Gas Natural, nos permitenobtener:

-El gas seco o gas combustible (C1 y C2) que es transportado y distribuido en tuberías,tanto para ser transportado desde el yacimiento hasta el mercado, como para serdistribuido en el mercado, sea como combustible de instalaciones industriales, ysimultáneamente para los usuarios residenciales de la ciudad (tal como es el caso de lalocalidad de Talara en nuestro país).

-Los gases licuados (C3 y C4) que constituyen el GLP, de los cualesuna parte es envasada en balones para su distribución en el áreade influencia y otra parte, podría ser embarcada en pequeñosbuques gaseros con destino a mercados mayores (en el casoperuano, digamos que se produce en Talara y se embarca a Lima).

-La gasolina natural (C5+) y en menor cuantía, los otros componentes más pesadoscomo kerosene y eventualmente algo de Diesel 2.

B) Producción de GLP a partir de los campos de petróleo y gas asociado

El petróleo es una mezcla variada de diversos hidrocarburos, cada uno de estos conpropiedades físicas y químicas diferentes. Los diferentes hidrocarburos que constituyen elpetróleo, se presentarán, –dependiendo de las condiciones de presión y temperatura– de lasuperficie, en estado gaseoso, líquido o aún sólido.

Consecuentemente, de modo similar al anterior, en la explotación de un reservorio de petróleo,se extrae tanto hidrocarburos líquidos (que constituye el petróleo crudo a ser posteriormenterefinado en las refinerías de petróleo), como hidrocarburos gaseosos, los cuales siguen elmismo patrón de tratamiento, que en el caso antes descrito.

C) Producción de GLP a partir de las refinerías de petróleo

Recordemos que las operaciones yprocesos que se llevan a cabo en unaRefinería de Petróleo, representan un iconosingular de alta complejidad en tecnología. En el Gráfico No. 2.4. adjunto, se puedeapreciar que la Destilación Primaria delpetróleo crudo, y dependiendo de lacalidad del crudo que se procesa, seobtienen pequeñas cantidades de GLP; entotal, alrededor del2% al5% delvolumen de petróleo refinado.




Gráfico No. 2.4.Esquema de Refinería “Compleja”

UDP

FCC

Donde:UDPUDVFCCMEROXVB

=====

Unidad de Destilación Primaria (una destilación a presión atmosférica)Unidad de Destilación al VacíoUnidad de Craqueo Catalítico FluidizadoUnidad de Oxidación de MercaptanosVis-Braking

Adicionalmente, el proceso de “craqueo catalítico fluidizado” (FCC), produce una cantidadsignificativa de Gases Licuados, –como el C3 (propano y propileno), C4 (butano y butileno) –, ycantidades menores de gases como metano, etano, etileno, etc., que por no ser económica sulicuefacción, se emplean como gas combustible para la misma refinería y de existir algúnexcedente, éste se quema en zonas de seguridad (“flare”).

El “GLP” producido en Refinerías de Petróleo, se debe tratar para eliminar sustancias corrosivasy/o mal olientes, que son principalmente, compuestos del azufre.

En general, se denomina “purificación del GLP” a una serie de procesos, cuyo objetoprimordial es la producción de un “GLP” no corrosivo, no tóxico y de óptimas características decombustión, que sea aceptable tanto en el sector residencial, como en el comercial.

Las impurezas que son eliminadas en la purificación incluyen: anhídrido sulfuroso, metil y etilmercaptanos, e inclusive azufre elemental.




Existe una variedad de “procesos de purificación” del “GLP” que son llevados a cabo en lasRefinerías, tales como:

C1) "Procesos de Endulzamiento"

Tienen por objetivo la remoción del azufre y sus compuestos indeseables (tal como losmercaptanos, tiofenos, etc.); dentro de estos procesos, los usados en nuestro medio son:

"Lavado cáustico", para la remoción del H2S y los mercaptanos.- Consiste en tratar el“GLP” en una solución acuosa de soda cáustica (el H2S es soluble en agua, los mercaptanos sontambién fijados en la solución de soda cáustica). Después del lavado, el agua alcalina sesepara por gravedad del GLP. Esta agua alcalina después del tratamiento adquiere un colornegro característico.

Después de un período de sedimentación, el “GLP” se transfiere a los tanques dealmacenamiento. Se toman precauciones para que el “GLP” lavado, no contenga agua alcalinaen suspensión por los problemas de corrosión que causaría.

Proceso de extracción "MEROX" (Mercaptans Oxidation).- Es un proceso patentado parala oxidación de mercaptanos (compuestos de azufre mal olientes y corrosivos), empleando paraello aire y pequeñas cantidades de soda en presencia de un catalizador de hierro en forma dequelatos. Los mercaptanos, en este proceso, son oxidados a disulfitos, los cuales soncompuestos, relativamente, inodoros y no corrosivos.

C2) "Secado"

Tiene por objetivo la producción de “GLP” que no contenga agua susceptible de condensarse enlos recipientes.

En resumen, en el caso de la industria petrolera convencional, la mezcla de Gases Licuadosde Petróleo, se prepara en las Refinerías de Petróleo, como resultado de más de una unidad deproducción (destilación primaria y unidad de craqueo catalítico) y el porcentaje volumétrico quese obtiene del total de crudo procesado no es altamente significativo.

De otro lado, en los tiempos actuales, ante la creciente significación del Gas Natural en laestructura energética mundial, el mayor aporte volumétrico de la mezcla de Gases Licuados dePetróleo, se realiza en las Plantas de Fraccionamiento de los Líquidos del Gas Natural (LGN)provenientes de los yacimientos gasíferos.

En cualquiera de los casos, no se excluye que eventualmente se distribuyan propano o butanoen forma separada; sobre todo en el caso del propano proveniente de los yacimientos de gasnatural, –que por estar libre de otros compuestos–, se presta idealmente pata la industriapetroquímica (obtención del propileno y del polipropileno), así como muchas otras posibilidadesde uso petroquímicos y/o industriales.

2.1. Producción de GLP por áreas geográficas en el Perú

2.1.1. Operaciones Nor-Oeste (Talara)

Las operaciones petroleras en el nor-oeste peruano, producen “GLP” apartir de las tres fuentes de producción antes mencionadas:

De los campos de gas no asociadoDe los campos de petróleo y gas disueltoDe la Refinería Talara

La producción total de estas, se encuentra en el orden de los 2,800barriles diarios de GLP.

2.1.2. Refinería La Pampilla – RELAPASA (Lima-Callao)




En la Refinería “La Pampilla”, se producen 2,500 barriles de “GLP” por día, de los cuales, 800provienen de las Unidades de Destilación Primaria y 1,700 de la Unidad de Craqueo Catalítico.

2.1.3. Proyecto Aguaytía (Pucallpa-Ucayali)

Nominalmente, la actividad de este proyecto energético puede ser descrita en los siguientestérminos de referencia:

Reservas de Gas Natural

Producción de Gas Natural

:

:

440,000 MMPCS.

70 MMPCSD.

Procesamiento de Gas Natural con condensados: 65 MMPCSD de Gas Natural Seco y 4,400 barriles / día de Líquidos de Gas Natural (LGN).

Fraccionamiento de los Líquidos de Gas Natural: 1,400 barriles / día de GLP (9% de la demanda nacional) y 3,000 barriles / día de Gasolina Natural

Gráfico No. 2.5.Esquema de Refinería “Compleja”




2.1.4. Proyecto Camisea (Cusco)

El adecuado aprovechamiento de las reservas gasíferas de Camisea, provincia de LaConvención, Cuzco, permitiría ofertar al mercado, una producción del orden de los 22,000barriles diarios de GLP.

ECUADORCOLOMBIA

PERUBRASIL

CamiseaGAS

Acre

Lima

CONDENSADOEXPORTACION

LPGLIQUIDOS

Plantacriogénica

BOLIVIA

REFERENCIAS

GASODUCTO

DUCTO LIQUIDOS

Fraccionamiento d e lí q u i d o s

Titi L k

LPG EXPORTACION

CHILE




3. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DEL “G.L.P.”

Las características físicas del producto “GLP”, dado que se trata de una mezcla de GasesLicuados de Petróleo, dependen primordialmente de la composición de la mezcla; en tal virtud,es oportuno reiterar nuevamente que el “GLP” no está constituido por un componente único,sino más bien, es el resultado de una mezcla de varios compuestos químicos.

La elección de las constantes físicas y químicas de los hidrocarburos, está orientada hacia elmejor uso de las propiedades de los hidrocarburos usados para determinar las característicasdel “GLP”. En este sentido, es necesario precisar que una característica física cualquiera, esaplicable únicamente al hidrocarburo puro al que se refiere, dígase C3 ó C4; no obstante, paraefectos prácticos, los datos no varían drásticamente entre los componentes comprendidos enlos C3 y los C4, y los parámetros pueden ser razonablemente aplicados para lo que sedenomina: "propano comercial" y "butano comercial".

El Propano y Butano obtenido en las Refinerías de Petróleo y/o en las Plantas deFraccionamiento de los Líquidos del Gas Natural, no son Propano y Butano químicamente puros,sino que contienen pequeñas cantidades de otros hidrocarburos, tal es el caso de hidrocarburosno-saturados como el propileno y/o butilenos, razón por la que se les indica como ‘productoscomerciales’.

3.1. Propano Comercial

Básicamente, es una mezcla de propano y propileno, con características físicas definidas por laproporción en que tales componentes primarios estén presentes en la mezcla.

El Propano C3H8 tiene un punto de ebullición de —42 °C, es un compuesto saturado, es decirno es atacado ni reacciona con los agentes químicos.

El Propileno C3H6 tiene un punto de ebullición de —48 °C, es un compuesto no saturado,reacciona fácilmente y se puede combinar en determinadas condiciones con otros compuestos;como se recuerda, prácticamente toda la petroquímica está basada precisamente en lasreacciones de hidrocarburos no saturados.

El Propano Comercial también contiene pequeñas cantidades de etano y etileno, en unporcentaje máximo no mayor de 1%, así como butano y butileno con un porcentaje no mayorde 35%.

3.2. Butano Comercial

Igualmente es una mezcla de butano y butileno, ambos productos con características físicaspropias, y que definen las propiedades del producto en función de su porcentaje en lacomposición.

El butano es un hidrocarburo saturado y estable, con un punto de ebullición de —0.5 °C; entanto que, el butileno, es un hidrocarburo no saturado que reacciona fácilmente, tiene unpunto de ebullición de —6.5 °C.

El Butano Comercial contiene hasta 3.5% de C3 y no más de 0.5% de C5.

Cuadro No. 3.1.Inspecciones Típicas del Propano y del Butano comerciales

PROPANO COMERCIAL BUTANO COMERCIAL

Punto de EbulliciónPunto de Congelamiento

(° C)(° C)

-45-186

-7-150




Cuadro No. 3.1.aInspecciones Típicas del Propano y del Butano comerciales


A) Propiedades de la fase liquida a 15.5°C Densidad (lb / pie cúbico) (kg / litro) Volumen específico (pie cúbico / lb) (litros / kg) Gravedad específica (relativo agua) Presión de vapor (psig) Viscosidad (Cp) Calor latente (BTU / lb) (Kcal / kg) Calor específico (BTU / lb °F) Valor calorífico promedio (BTU/lb) (Kcal/kg) Valor calorífico neto (BTU/lb) (Kcal/kg)

31.900 0.510

0.0311.9600.510

950.10

35.900 0.575

0.0281.7300.575

200.15

170 950.60

21,50011,900

20,00011,000

160 900.57

21,20011,800

19,80010,900

Cuadro No. 3.1.bInspecciones Típicas del Propano y del Butano comerciales

B) Propiedades de la fase "vapor saturado" Densidad

(lb / pie cúbico) (kg /metro cúbico)Volumen específico (pie cúbico / lb) (metro cúbico / tonelada)

0.9515.3

1.165

0.355.62

2.85178




Cuadro No. 3.1.cInspecciones Típicas del Propano y del Butano comerciales


Densidad

(lb /pie cúbico)

(kg / metro cúbico)

Volumen específico

(pie cúbico / lb)

(pie cúbico / pie cúbico líquido)

(metros cúbicos / kg)

Gravedad específica (aire = 1)

Calor Específico (BTU / lb °F)

Cp

Cv

Valor calorífico bruto

(BTU / pie cúbico 'seco')

(Kcal / N Metro cúbico)

Valor calorífico neto

(BTU / píe cúbico)

(Kcal / N metro cúbico)

Temperatura de ignición en aire (°C)

Temperatura de flama en aire (°C)

Aire requerido de combustión

proporción estequiométrica

(pie cúbico / pie cúbico)

Máxima velocidad de combustión

(pies / segundo)

(centímetros / segundo)

Límites de inflamabilidad

(superior)

(inferior)

2.0

10.0

1.8

8.5

1.3

38.5

1.3

38.0

24 30

2,300

22,600

450-500

1,970

3,000

29,000

420-490

1,975

2,500

24,000

3,200

30,700

0.38

0.34

0.39

0.35

8.6

274

0.5

1.5

6.5

233

0.38

2

0.115

2

0.155

2.6

3.3. Propiedades Físicas del GLP Comercial

Una característica particular del GLP, es que este producto se encuentra en realidad en dosfases: líquida y gaseosa. Desde el punto de vista de la distribución y suministro, se requiere elconocimiento de las propiedades de la fase líquida; mientras que, desde el punto de vista delquemador, son relevantes las características de la fase gaseosa. Por estas razones, laspropiedades físicas de las dos fases, que tienen valores numéricos diferentes, se señalanseparadamente.




Las propiedades físicas de mayor relevancia, que deben ser tomadas en cuenta para efectos demanipuleo y usos del producto son:

Propiedades relevantes de la Fase Líquida

Peso molecularPunto de ebulliciónCondiciones críticasDensidad — Volumen Específico — Gravedad EspecíficaViscosidadPresión de vaporCalor latenteCalor específico

Propiedades relevantes de la Fase Gaseosa a condiciones Estándar de Presión yTemperatura

Ecuación de estado y volumen molalRelación de volumen de líquido a gasDensidad — Volumen Específico — Gravedad EspecíficaViscosidadCalor específico y calor sensiblePunto de rocíoPropiedades de combustión: Poder calorífico superior (PCS) Índice Wobbe (W).- Es el cuociente entre el PCS del gas y la raíz cuadrada de su densidad relativa respecto al aire (r). Dos gases que tengan el mismo índice de Wobbe proporcionan el mismo poder calorífico y por tanto son intercambiables.

Se distinguen tres familias de gases, según el Índice de Wobbe

3era.

2da.

1era.

W = PCS/√ r:

Propano W = PCS/√r = 24600/√1.62 = 19.339

Butano

Natural

Manufacturado

= 31138/√2.02 = 21.912

= 9500/√0.62 = 12.071

= 4200/√0.51 = 5.882

Tercera Familia: Son los Gases Licuados de Petróleo, que están formadosfundamentalmente por el butano y el propano.

Segunda Familia: Son los Gases Naturales, formados por la mezcla de hidrocarburoslivianos, en estado gaseoso, cuyo principal componente es el metano.

Primera Familia: Son los gases manufacturados, elaborados por el hombre. La formausual de consumo es mediante una red de distribución que tiene su origen en la fábricade gas.

Los gases pertenecientes a la primera familia, prácticamente ya no se fabrican, por loque el uso ha quedado descontinuado.

Propiedades relevantes del Vapor Saturado

Densidad, volumen específico, gravedad específica Entalpía y entropía

(El Cuadro No. 3-1b de páginas precedentes, consigna valores de las características señaladas).Cabe señalar que usualmente el “GLP”, es manipulado en fase líquida; a una presión de 80 a120 psig/ siendo algunas de sus características relevantes, las siguientes:

1/ Unidad de presión manométrica que expresa libras por pulgada cuadrada, abreviado en idioma inglés psig.




3.3.1. C o m p o si c i ó n

La composición, es importante porque es determinante de las propiedades que finalmenteexhiba el producto “GLP”; generalmente se expresa en porcentaje en volumen. Evidentementela composición depende la Fuente de Producción que lo origina. Una composición típica de un“GLP” obtenido en una Refinería compleja, podría ser:

Componente Propano Propileno Isobutano n-butano i-butileno i-buteno Trans -2 buteno

% en volumen 19,6 40,4 22,0 5,1 9,0 2,6 1,3

En contrapartida, una composición típica de un “GLP” obtenido del procesamiento de losLíquidos del Gas Natural, podría ser la siguiente:

Cuadro No. 3.2Características Referenciales para de un “GLP” producido a partir de Gas Natural

NORMA

PROPIEDAD

VOLATILIDAD Presión de vapor a 100°F

COMPOSICIÓN Hidrocarburos tipo C2 Hidrocarburos tipo C3 Hidrocarburos tipo C4 Hidrocarburos tipo C5 Hidrocarburos tipo C6

Nitrógeno N2Dióxido de Carbono CO2

CONTAMINANTES Y MATERIAL RESIDUAL Agua libre(% en vol.) Humedad Residuo de evaporación de ml / 100 ml Prueba de la mancha de Aceite

CORROSIVIDAD Corrosión a la lámina de cobre No. (1 hr @ 100°F) A. Sulfihídrico H2S como S(ppm)

PESO ESPECIFICO

ASTM VALORESPECIFICACIÓN

VALOR TÍPICO

(psia) 1/ D-1267-89

D-2163-91

(200 máximo) 145

(38% mínimo)

(2% máximo)

Nulo

1.6%67.6%29.9% 0.8%Trazas

NuloNulo

Visual

D-2713-91/BrCo

D-2158-92

D-2158-92

Nulo

Nulo

( 0.05 ml)

Pasa

NuloNuloPasaPasa

D-1838-91

D-2784-92

1

100

1aNulo




Gravedad específicaGravedad °APIDensidad(lb / gln) (kg / gln)

PODER CALÓRICO P.C. Bruto (BTU / gln) (BTU / kg)

P.C. Neto (BTU / gln)(BTU / kg)

D-1657-89

D-1657-89

REPORTAR

---

---

---

0.5265 137.3 4.39 1.99

D-240-92 NE

---

---

------

93,80147,070

86,37143,341

3.3.2. D e n si d a d

La densidad está determinada por la composición del “GLP” y la temperatura a la cual seevalúa. Una de las características de la densidad, es su ‘propiedad aditiva’; por lo queconociendo el porcentaje en peso y la densidad de cada uno de los componentes de la mezclade “GLP”, se puede determinar la densidad de cualquier mezcla en particular.

En el cuadro siguiente, se muestra la gravedad específica de los componentes principales del“GLP”.

COMPONENTE

PropanoPropilenoIsobutanon-butano

3.3.3. P r e si ó n d e V a p o r

Es también función de la composición del “GLP” y de la temperatura. Los tanques dealmacenamiento, no se llenan completamente de líquido, se mantiene en el espacio libre unafase gaseosa de “GLP” que se encuentra en equilibrio con el líquido, por lo que la presión en eltanque representa a la presión de vapor de la mezcla.

En el cuadro siguiente se muestra la presión de vapor de los principales componentes del “GLP”a diferentes temperaturas:

COMPONENTE

PropanoPropilenoIsobutanon-butano

60 °105130 38 26

PRESIÓN DE VAPOR (PSIA) 80 °100 °F110 °F 140193210 170220260 547284 375260

GRAVEDAD ESPECÍFICA A:60 °F80 °F100 °F0,5080,4910,4720,5240,5050,4860,5620,5480,5330,5840,5710,557

La presencia, sea en el Propano como en el Butano, de otros hidrocarburos más ligeros o máspesados, influye tanto en el punto de ebullición como en la presión necesaria para lalicuefacción de la mezcla.

3.3.4. V i sc o si d a d

Dado que el “GLP” es manipulado a regímenes turbulentos altos, la incidencia de la viscosidaddel “GLP” en el bombeo, es mínima; pero en caso de regímenes laminares que puedenpresentarse especialmente en el lado de succión de las bombas y a flujos bajos, su influencia enlos cálculos puede ser significativa.




El siguiente cuadro muestra la viscosidad de los componentes principales del “GLP” a diferentestemperaturas.

COMPONENTE

PropanoN-butano

VISCOSIDAD (CENTIPOISES)60 °80 °F100 °F0,110,100,0950,180,160,15

Resumiendo, las características físicas del GLP, son de especial importancia, sobre todo la demantenerse líquido a la temperatura ambiental y a presiones relativamente bajas (así el C3 a3.5 atmósferas y el C4 a 10.5 atmósferas).

El GLP, a temperatura ambiente, está líquido a 6.5 atmósferas, reduciendo esta presión, seevapora, formándose la fase gaseosa que constituye el gas combustible, que es el producto quese emplea finalmente en el quemador del artefacto.

La baja presión necesaria para conservar el “GLP” al estado líquido, permite utilizar el “GLP” enrecipientes relativamente ligeros que facilitan su uso, transporte y manipuleo.




4. FÍSICO-QUÍMICA DEL “G.L.P.”

Los mecanismos de reacción de los hidrocarburos, son materia de textos especializados, noobstante cabe aquí señalar los que merecen alguna atención para su eventual aplicación, en eluso del producto en otras aplicaciones, que no sean las de combustible:

DeshidrogenaciónCraqueo (térmico y catalítico)HalogenaciónNitraciónReformado al vaporOxidación

Es evidente que las posibles reacciones químicas de los hidrocarburos que componen el “GLP”,constituyen muy amplios tratados específicos y/o la base de la industria petroquímica y, nosiendo ése el propósito del presente documento, este acápite, únicamente se refiere a lasreacciones propias del uso combustible.

4.1. Reacciones químicas de combustión del GLP

En principio, se define “combustión”, como: «a q u e l l a r e a c c i ó n q u í m i c a e n l a q u e u n asustancia denominada "combustible" se combina con el oxígeno, (llamadocomburente) proceso que usualmente va acompañado de desprendimiento dee n e r g í a t é r m i c a y l u m i n o s a ».

En la práctica comercial e industrial, el oxígeno lo proporciona el aire atmosférico y el objetivoes aprovechar de algún modo la energía térmica liberada; la “materia combustible”, es paranuestro caso: el GLP.

En la combustión del combustible en fase gaseosa, se debe evaluar las siguientes propiedadesdel mismo:- Poder calorífico- Índice Wobbe- Índice de Delbourg- Productos de la combustión- Aire requerido para la combustión- Límites de inflamabilidad- Temperatura de ignición- Temperatura de llama- Velocidad de llama

4.1.1. C o m b u s t i ó n d e l G L P c o m o F e n ó m e n o Q u í m i c o

El análisis teórico de la Combustión estequiométrica de un producto “GLP” con una composiciónen el rango del que se comercializa en el mercado peruano, nos refleja:

1° Composición del GLP

Hidrocarburo tipoPropanoButano

2° Composición del Aire

OxígenoNitrógeno

% molar 21 79

% peso 23 77

% molar 43 57

% peso 36,4 63,6




4.1.1.1. R e a c c i o n e s p r i n c i p a l e s e n l a c o m b u s t i ó n d e l G L P

El Cuadro adjunto, pretende alcanzar en forma relativamente simplificada, las principalesreacciones de combustión de los componentes del “GLP”, así como la cantidad de calordesarrollada cada una de ellas.

Cuadro No. 4.1Reacciones químicas principales de combustión del “GLP”

COMBUSTIBLE REACCIÓN CALOR LIBERADO (a)

Carbono

Carbono

Metano

Etano

Propano

Butano

C

C

CH4

+ O2

+ ½O2

+ 2O2

──────> CO2

──────> CO

──────> CO2

──────> 2CO2

──────> 3CO2

──────> 4CO2

+ 2H2O

+ 3H2O

+ 4H2O

+ 5H2O

+ 97,600

+ 29,400

+ 192,500

+ 342,000

+ 485,100

+ 625,700

C2H6 + 7/2O2

C3H8 + 5O2

C4H10 + 13/2O2

(a) Esta energía, expresada en kilocalorías / kilo-mol, considera el agua en estado de vapor (Poder CaloríficoInferior).

4.1.1.2. C o m b u st i ó n Est e q u i o m é t r i c a d e l G L P

C3 H 8 + 5 (O2 + 3,35N2) ——>

——>

3CO2 + 4 H2O + 16,75N2

4CO2 + 5 H2O + 21,78N2C4H10 + 6,5(O2 + 3,35N2)

Oxígeno necesario para quemar un gramo de:

PropanoButano

= 3 604,47 g O2/Kg GLP

% en GLP 36,41 63,32

Total O2 323,64 280,83

Aire suministrado para la combustión:

A = 3 604,47 / 0,23 = 15 671,61 gramos de aire

Productos de la combustión:

Nitrógeno que no reacciona:

15 671,61 - 3 604,47 = 12,067 Kg N2

Cantidad de anhidrido carbónico:

0,364 Kg C3H8 x 144 Kg CO2/44 KgC3H8

TOTAL = 3,296 Kg CO2

= 1,19 Kg CO2

0,636 Kg C4H10x 192 Kg C02/58 KgC4H10 = 2,105 Kg CO2

Cantidad de agua:

0,364 Kg C3H8 x 72 Kg H2O/44 Kg C3H8 = 0,596 Kg H2O

0,636 Kg C4H10 x 90 Kg H2O/58 Kg C4H10= 0,987 Kg H2O

TOTAL = 1,583 Kg H2O

El peso total de los productos de combustión será:




12,07 + 3,296 + 1,583 = 16,949 Kg de humos

Luego de condensarse el vapor de agua quedarán:

l6,949 - 1,583 = 15,366 Kg de humos secos

Los volúmenes de los humos secos reducidos a condiciones normales serán:

3,296 Kg CO2/ 1,96 Kg/m3 + 12,067 Kg N2/1,25 Kg m3 = 11,33 m3 /

Variable de cálculo:

% CO2 = 1,681/11,334 x 100 = 14,831 %

En la práctica se requiere una cantidad mayor que la teórica de aire para lograr la combustióncompleta. Este ‘aire en exceso’, se expresa ya sea como porcentaje del aire teórico o comoaire total entre el aire teórico y se le conoce como “aire en exceso” para llevar a cabo lacombustión completa.

En función del Exceso de Aire

% CO2M3 humos secos

Exceso de aire %“n”

14,83111,334

14,05311,961

0511,05

13,35312,588

101,10

12,72013,215

151,15

12,14413,841

201,20

Donde:“n” = Relación de aire suministrado a aire estequiométrico (aire real / aire teórico).

4.1.1.3. T e m p e r a t u r a T e ó r i c a d e l a C o m b u st i ó n

T = H/ (nCp)

Donde:T = Temperatura de combustión teóricaH = Calor de combustión de un Kg de combustible (PCB)n =Numero de moles de los productos (CO2 , N2)Cp = Calores específicos de los productos

Tomando en cuenta el poder calorífico del GLP:PCB = 11 884,4 Kcal/KgPCN = 10 920,5 Kcal/Kg

T = 2 861,23 °C/m3 de combustible

4.1.1.4. T e m p e r a t u r a d e l a C o m b u st i ó n r e a l

En la práctica, la temperatura de la llama, es función de los siguientes factores específicos: Poder calorífico del producto “GLP” que se emplee Calor sensible del aire en las condiciones del ambiente de combustión Cantidad y calor de combustión de los productos de la combustión Cantidad de Exceso de aire empleado Radiación de la llama a las paredes del hogar

/ Considerando densidades de 1,96 Kg/m3 CO2 y 1,25 Kg/m3 N2




4.1.2. Combustión del GLP como Fenómeno Físico

El aprovechamiento de la energía contenida en el combustible y que sea capazde arder en forma de llama exotérmica, es a su vez requisito indispensablespara la creación y mantenimiento de la llama, cuyo origen dependefundamentalmente del “límite de inflamabilidad” del combustible. Los “límitesde inflamabilidad” de un combustible gaseoso, son los valores de lasconcentraciones máxima y mínima de dicho combustible en el aire, por debajo opor encima de los cuales, la combustión no es posible, aún siendo latemperatura superior a la de ignición; denominándose a estas concentraciones“límite superior “ y “límite inferior” de inflamabilidad.

4.1.2.1. Velocidad de Inflamación Laminar y Turbulenta

La velocidad de inflamación para los diversos componentes del GLP, puede resumirse en:

Velocidad de Inflamación Laminar (m/seg)

CH4C3H8C4H10

0,400,410,39

Entre las velocidades de inflamación laminar y turbulenta, hay cierta relación y está expresadamediante la siguiente expresión:

Donde:Sl: Velocidad de inflamación en régimen laminarSt: Velocidad de inflamación en régimen turbulentou": Medida de la turbulenciaSt = Sl + 2u"

(St/Sl)2 = 1 + (2u"/Sl)2

Mediante tal expresión, se han determinado diversos valores para las velocidades deinflamación en régimen turbulento, suponiendo valores para la velocidad de inflamación enrégimen laminar entre 0,1 y 0,3 metros/seg para diferentes grados de turbulencias.

4.1.3. Equipos para la combustión

Un elemento imprescindible para efectuar la combustión es el "quemador", el cual debeproporcionar cuatro condiciones para una buena combustión:

1° Mezcla íntima del combustible y el oxidante.

2° Admisión de cantidades suficientes de oxidantes para quemar por completo el combustible.

3° Una temperatura suficiente para encender la mezcla de combustible y aire y complementarsu combustión.

4° El tiempo necesario de resistencia para que la combustión sea completa.

Resumiendo en este sentido:la operación eficaz de un equipo térmico, dependefundamentalmente de la apropiada operación del “quemador”. Un “quemador”, puede serdefinido como el equipo que: «posiciona la llama en la ubicación requerida, mediante laentrega de una mezcla de aire y combustible, con la suficiente energía de mezcla como paraasegurar una ignición inicial y la subsiguiente combustión completa».




4.1.3.1. Q u e m a d o r e s p a r a G L P

En una primera instancia, —atendiendo el criterio del momento en quese combinan el gas y el aire—, los quemadores industriales, puedenclasificarse como “de tiro natural” o de “tiro forzado”. A su vez, puedereconocerse algunas variantes especificas propias de cada tipo genéricode quemador:

A) Quemadores de Quemadores Quemadores Quemadores

B) Quemadores de Quemadores Quemadores Quemadores

tiro natural:de premezcla (premix)con tobera de mezcla (nozzle mix)duales (de GLP y petróleo)

tiro forzado:de baja caída de presión de salida de airede alta presión de salida de airede ‘alta intensidad’

Evidentemente, si atendemos otros criterios, pueden encontrarse queexisten otros “tipos” de quemadores, como por ejemplo: Quemadores de baja potencia Quemadores de bajo NOX

A1) Q u e m a d o r e s d e t i r o n a t u r a l : t i p o “ p r e - m e z c l a ” .-

En los quemadores de tipo pre-mezcla, el “aire Primario” y el GLP en estado gaseoso, sonmezclados en algún punto previo al punto de descarga del las toberas del quemador. El equipoen el que se realiza tal mezcl previa es llamado “inspirador” o simplemente “mixer”. Elquemador de pre-mezcla, es definido como un quemador en el cual la tobera o boquilla de gas,es alimentada por una mezcla de gas y aire proveniente de un equipo de mezcla precedente.Vale decir: el gas y el aire requerido para la combustión son previamente mezclados en unequipo “mezclador” antes de llegar a la boquilla del quemador. En este tipo de quemador laboquilla del quemador sirve únicamente como una suerte de “soporte de llama”, manteniendola llama en la ubicación requerida.

A2) Q u e m a d o r e s d e t i r o n a t u r a l : t i p o “ t o b e r a d e m e z c l a ” ( n o z z l e m i x ) .-

El segundo tipo de quemador de tiro natural son los quemadores de tipo “tobera de mezcla”.Como su nombre lo refiere, implica que el gas combustible y el aire de combustión, no semezclan sino hasta que ambos componentes por separado salen por las boquillas de descarga.Los dos fluidos se mantienen separados en el cuerpo del quemador en sí, pero los orificios dela boquilla de salida de combustible, están diseñados para efectuar el mezclado con el aire en lamedida de que el aire se descargue a través del conducto cerámico del quemador.

B1) Q u e m a d o r e s d e t i r o f o r z a d o : t i p o “ qu e m a d o r e s d e b a j a c a í d a d e p r e s i ó n ” .-

El Gráfico No. XXD, ilustr aun quemador de tiro forzado de tipo ‘baja caída de presión’. Lascaracterísticas de este quemador son similares a las de____.Un quemador con este tipo de diseño se utiliza normalmente cuando se especifican bajas caídasde presión o cuando se dispone de un apropiado tiro natural para la operación. Las condicionesdel tiro natural, determinan del tamaño del quemador. Debe destacarse que, mientras que unautilización de quemadores de baja caída de presión, permite simultáneamente operar bajocondiciones de tiro natural requiriendo menos potencia en el soplador. Las ventajasnormalmente asociadas a los quemadores de tiro forzado, se señalan como: alta intensivamezcla del aire con el combustible y posibilidad del ‘patrón de llama’ mediante variaciones delflujo del aire de combustión.




Las especificaciones que señalan a continuación, aproximan las condiciones de servicio usual enla que se utiliza este tipo de quemadores:

Emisión térmicaTipo de TiroRango usual de tiroMínimo de Exceso de airePatrones de llama

(Millones de BTU / hora)

(Pulgadas de agua)(%)(forma)

1 a 30Forzado02 ó algo mayor.05 a 10 cuando se quema gasLlamas “cónicas” con variaslongitudes y diámetros; planas ovolutas.

4.2. Otras reacciones químicas del GLP

La des-hidrogenación del propano, —para obtener propileno—, se lleva a cabo a los 800 °C; sise incrementa la temperatura sobre ese nivel, se favorece la obtención de etileno.

A escala industrial, la obtención del etileno, (base de la industria petroquímica), a partir delpropano y otros GLP, se realiza efectuando el craqueo en presencia de vapor a temperaturassuperiores a los 800 °C a presiones del orden de las tres atmósferas.




5. ASPECTOS LOGÍSTICOS DEL “G.L.P.”

El “GLP” puede transportarse empleando cuatro diferentes alternativas: por tuberías, enbuques gaseros o en camiones-tanque gaseros y/o en vagones de ferrocarril. El Gráfico No.5.1, muestra las combinaciones de medios de transporte usualmente empleados.

5.1. Transporte del “GLP” por tuberías

Se emplea tuberías (oleoductos) para transportar cantidades masivas de “GLP” desde un centroproductor (refinería o planta de Gas Natural) hacia una planta de envasado y/o ventas algranel. También se justifica el uso de tuberías para alcanzar “GLP” a un cliente con altoconsumo volumétrico del producto (digamos del orden de los 500 barriles diarios).

5.2. Transporte marítimo del “GLP”: buques gaseros

El “GLP” es adecuadamente transportado desde refinerías y/oplantas de ventas costeras, hacia otras plantas de ventas,envasadoras o a importantes usuarios del producto, por la víamarítima, empleando para ello buques-gaseros en operaciónde cabotaje.

Similarmente al caso ferroviario, en realidad el buquetransporta recipientes presurizados con una capacidadnominal del orden de 500 t. (5,800 barriles).

Buques de mayor tamaño pueden transportar hasta 20,000 t.(230,000 barriles) de producto, pero tales volúmenes usualmente no se transportan enrecipientes presurizados, sino en tanques refrigerados operando a temperaturas del orden de—50°C.

5.3. Transporte terrestre del “GLP”: camiones gaseros

Este es el método más común de transportar relativamente pequeñas cantidades de GLP,digamos del orden de los 200 barriles diarios, desde los centros de producción hacia losmayoristas y/o envasadoras y eventualmente a algunos grandes consumidores individuales,empleándose recipientes presurizados montados en plataformas de camiones-trailer.

Este tipo de camiones gaseros pueden estar equipados con bombas para la descarga a fin dedar el servicio total al usuario que no cuente con facilidades de descarga; asimismo, estoscamiones pueden tener también medidores volumétricos para registrar las entregas, aunquecabe señalar que el método más exacto de contabilizar las entregas, es el empleo de balanzaspara camión-gasero, tanto en el puesto de despacho, alinicio en el punto de entrega y el final de la entrega,por supuesto es posible tomar en cuenta el pequeñomargen que representa la cantidad de peso disminuidoporconsumodecombustibledelvehículo.Adicionalmente el recipiente tiene todas las conexionesy accesorios establecidos para los recipientes a presión.

El tamaño(conocidostoneladasarticuladosgalones).

de los camiones va desde los pequeños como "Bob-Tails") de alrededor de 5(2,600 galones) hasta los grandes y acoplados de 60 toneladas (29,000




5.4. Transporte terrestre del “GLP”: vagones de ferrocarril

En el caso de cantidades de “GLP” demasiado pequeñaspara ser transportadas por tubería, el siguiente métodopreferido de transporte terrestre, si es que está disponible,es el ferrocarril.

Trenes cargados con 500 t. (5,800 barriles) de producto (omás), configurados con vagones-gaseros cargados conaproximadamente 45 toneladas (520 barriles) de producto.

Obviamente, todos los vagones-gaseros son en realidad recipientes a presión, construidos bajo las más estrictas normas y montados sobre una plataforma rodante. Las conexiones del recipiente incluyen válvulas de alivio yseguridad, conexiones para líneas de llenado y descarga, válvula de retorno de vapor,indicadores de nivel, presión y temperatura, así como puntos de muestreo. Las válvulas dealivio se hallan localizadas en la parte superior del recipiente en tanto que todos los demásaccesorios y conexiones se ubican adosados a una cavidad lateral en ambos lados delrecipiente. Las conexiones y accesorios vienen en ambos lados del recipiente ya que elvagón-gasero puede llegar al terminal en cualquier sentido.

5.5. Transferencias de “GLP”

5.5.1. T é c n i c a s d e T r a n s f e r e n c i a d e G L P

Existen varias alternativas para transferir el “GLP” en estado líquido desde un recipiente haciaotra ubicación remota; se consideran las siguientes:

5.5.1.1. P o r G r a v e d a d

Es raramente utilizado en la transferencia de GLP, dado que la escasa densidad del producto,hace que este método sea demasiado lento para ser empleado comercialmente (ver Gráfico No.5-1).

Gráfico No. 5.1Transferencia de “GLP”: por gravedad

La escasa gravedad específica (g e), del “GLP” —vale decir su poco peso—, determina que estaopción de trasvase de producto, sea demasiado lenta, por lo que no se emplea comercialmente.




5.5.1.2.

Por Presión Diferencial entre los Dos Recipientes

Tal presión diferencial requerida, puede ser causada por:

Diferencia en las temperaturas de los productos.- Lo cual podría lograrse, por ejemplo,bajando la temperatura en el recipiente que transfiere.

El mismo efecto se alcanza cuando un tercer recipiente en el cual el “GLP” es vaporizadocon un calentador de vapor y desde el cual el vapor es llenado al tanque que transfiere.

Un estricto control de temperatura es necesario para evitar presiones de vapor excesivas.

Efecto de rociadores.- El efecto del enfriamiento de las gotas del líquido en el espacio librede vapores del tanque receptor consiguen una presión diferencial.

Efecto de compresión.- Succionando los vapores del tanque receptor "R" (ver Gráfico No. 5-2), comprimiéndolo y descargando el vapor comprimido en el recipiente del que setransfiere "O".

Gráfico No. 5.2Transferencia de “GLP”: por diferencia de presiones creada por medio mecánico

5.5.1.3. Bombeo de GLP Líquido

Si el “GLP” es bombeado de un recipiente "O" a otro recipiente "R" con una línea simple delsistema, la presión en el tanque "O", disminuirá gradualmente hasta un punto en el cual el“GLP” del recipiente comenzará a vaporizar y seguirá vaporizando mientras el bombeo prosiga.

El calor latente de vaporización, será tomado en parte del medio ambiente y en parte delmismo “GLP” líquido, con lo cual se enfriará el producto líquido remanente en el recipiente "O" yen consecuencia, la presión de vapor del líquido bajará, disminuyendo la presión disponiblerequerida en la succión de la bomba.

En el recipiente "R", el vapor en el espacio libre que había, es comprimido a medida que elrecipiente se llena. Algo del vapor comprimido condensa y esto aumentará la temperatura alliberar el calor latente; de tal manera que la presión de vapor, aumentará en el espacio libre,con la caída de la presión y el aumento de la presión de vapor en "R", el bombeo se dificultaráhasta hacer la transferencia impracticable (ver Gráfico No. 5.3a).




Una alternativa para evitar esas dificultades, sería efectuar el llenado del tanque por el tope(ver Gráfico No. 5.3b) a través de un sistema de rociado, con lo cual las gotas de líquidoabsorberán calor y aumentarán la presión en el tanque, pero en menor grado que cuando elllenado era por el fondo.

Otro método para evitar las dificultades en el bombeo de un sistema simple, es igualando laspresiones a través de una "línea de compensación" o "línea de balance" (ver Gráfico No. 5.3c).En este caso, el vapor desplazado del recipiente "R" pasa al recipiente "O" a través de la "líneade balance", manteniendo la presión positiva requerida en la succión de la bomba.




Los dos últimos métodos señalados, son muy usados en transferencia comercial de GLP, asícomo una combinación de ellos.

La válvula de sobrepaso, conocida como "by-pass" (ver Gráfico No. 5.3d) instalada en ladescarga de la bomba, sirve para aliviar la presión en el caso del cierre de la válvula dedescarga en forma accidental o el caso del bombeo a un tanque totalmente lleno. La descargadel sobrepaso ("by-pass") va a la succión de la bomba o regresa al tanque de almacenamientoy puede ser controlada manualmente o fijada para operar a una presión diferencialpre-determinada.Reciclando parte de la descarga al almacenamiento, se evita unsobrecalentamiento de la bomba durante períodos de regímenes de flujo bajos, permitiendo asíoperar la bomba a flujo constante.

5.5.2. V a r i a b l e s d e u n s i s t e m a d e T r a n s f e r e n c i a d e G L P

Las condiciones de operación de los tanques de almacenamiento del producto, incidendirectamente en el bombeo de GLP, e implican las siguientes consideraciones:

M á x im a t e m p e r a t u r a d e o p e r a c ió n .- Este valordebe fijarse considerando la presión de vapor del GLP, yla presión de abertura de la válvula de seguridad.La máxima temperatura de almacenamiento es de 100°F,por lo tanto, ésta será la máxima temperatura debombeo.

M á x i m a p r e s i ó n d e o p e r a c i ó n .- La máxima presiónde operación recomendable para los tanques dealmacenamiento debe considerarse a 90% de la presiónde asentamiento de la válvula de seguridad.

M í n i m a p r e s i ó n d e o p e r a c i ó n .- Está determinadapor los requerimientos mínimos para el bombeo, no esnecesario fijar un mínimo ya que los tanques sonadecuados para presiones de cero psig.

M á x imo n iv e l de o pe r a ció n .- El “GLP” no debe de ocupar el 100% de la capacidaddel recipiente, debe mantener suficiente espacio para permitir la expansión del productoy evitar el sobrellenado que podría ocasionar la liberación del propano líquido a travésde las válvulas de seguridad.

En el siguiente Cuadro, se muestra el máximo llenado permitido a diferentestemperaturas:

TEMPERATURA (° F) 60 70 80 90 100 110

% DE LA CAP TOTAL

85,8 87,2 88,7 90,4 92,2 94,1

M ín imo n iv e l de o pe r a ció n .- Se fija en base a las limitaciones del equipo y lasconsideraciones del proceso; principalmente: Frecuencia de las mediciones Régimen de flujo N.P.S.H. requerido por la bomba




5.5.2.1. T u b e r í a s d e l s i s t e m a d e t r a n s f e r e n c i a d e G L P

Evidentemente las tuberías constituyen el elemento básico de un sistema de transferencia de“GLP”. La red de tuberías conducen el producto desde sus recipientes de origen hasta el puntode aplicación y además permiten la conexión de los aparatos a la red.

Como referencia de aproximación, pueden emplearse los siguientes estándares, en cuanto a laselección de las tuberías apropiadas para sistemas de transferencia externos:

Estándar ASA (ANSI)

ASA B31.3

ASA B31.4

ASA B36.10

Tuberías para redes de Combustible Industrial

Tuberías para sistemas de transporte de hidrocarburos

Tuberías de acero y hierro en general

ASA B16.1 a B16.30 Accesorios de Tuberías

Según las Normas Técnicas Peruanas, las tuberías para instalaciones interiores, tanto en lossectores Residencial como Comercial, pueden ser de Cobre y constituyen una alternativavigente y rentable.

5.5.2.2. E q u i p o s a u x i l i a r e s d e u n s i s t e m a d e t r a n s f e r e n c i a d e G L P

El sistema de transferencia por bombeo, -que es el sistema más comúnmente empleado-, debeposeer los siguientes equipos de seguridad:

Válvula check de exceso de flujoCanastillasVálvulas de sobrepaso (by-pass)

Las válvulas de exceso de flujo son deseables por razones de seguridad y son usualmentecolocadas en las salidas de todos los tanques, las válvulas son calibradas a régimen máximopermisible de flujo.

Los filtros de canastilla siempre deben ser instalados en la línea de entrada, entre el tanque y labomba.

La válvula de by-pass, protege la bomba de altas presiones diferenciales, prevé una sobrecargaen el motor eléctrico aliviando la presión en el caso de válvulas cerradas por error.

5.6. Almacenamiento de “GLP”

5.6.1. Instalaciones de Mayoristas y/o Envasadores

El GLP, cuando se le almacena a temperatura ambiental, requiere almacenarse en recipientes apresión; alternativamente, el “GLP” puede almacenarse a condiciones de presión cercanas alas atmosféricas, pero a temperaturas inferiores a cero °C y en tanques aislados térmicamente.

Obviamente cualquiera de los dos métodos que se emplee para almacenar al GLP, es más caroque el almacenamiento de otros hidrocarburos relativamente no tan volátiles, como el keroseneque, puede almacenarse en tanques convencionales, construidos con planchas de acero demenor espesor.

Es decir, que desde el punto de vista de las condiciones de presión y temperatura a las que sealmacena el producto, se tienen dos tipos de tanques de almacenamiento:

Almacenamiento en recipientes "a presión"

Almacenamiento en recipientes refrigerados

En tanto que, obviamente, atendiendo al criterio de la transportabilidad del recipientecontenedor, tendremos también dos tipos de tanques de almacenamiento:

Tanques estacionarios, fijos o ancladosTanques móviles




5.6.1.1. Almacenamiento de GLP en Tanques / Recipientes a Presión

La fabricación de recipientes a presión ya sean del tipo estacionario (fijos) o móviles, puederealizarse bajo consideraciones semejantes a las establecidas en la sección VIII del códigoASME.

Clasificación de los tanques en función de la presión:

No. deClasificación

1

2

Tensión de Vapor a la Temperatura de Almacenamiento

Presión siempre mayor que 14.7 psig

Presión a veces ligeramente menor que 14.6 psig

Ejemplo de Producto

Propano

Butano

Tipo de Tanque Cilíndrico confondo Semiesférico

Esfera ó Cilíndrico

La presión de diseño para el recipiente, –asumiendo propano puro–, es de 250 psig, queconllevaría a su vez a asumir una presión que corresponde a la máxima presión de vapor quese desarrollaría a la máxima temperatura de servicio del producto, la cual a su vez es funcióndel tamaño del tanque, tal como se puede apreciar a continuación:

50.0 °C para tanques desde 30 glns hasta 260 glns

47.5 °C para tanques desde 260 glns hasta 1,320 glns

42.5 °C para recipientes desde 1,320 glns hasta 2,000 glns

41.0 °C para recipientes desde 8,000 glns hasta 26,400 glns

40.0 °C para recipientes de más de 26,400 glns

Para recipientes de “GLP” en el rango de 0.5 a 100 toneladas (200 glnsa 46,500 glns) la forma usual adoptada, es la de cilindros con extremosde cabezas semi-esféricas, recipientes que generalmente se montan horizontalmente echadosya sea sobre estructuras de concreto o sobre plataformas móviles.

Cuando se trata de recipientes para almacenar más de 100toneladas de “GLP” (46,600 glns), los recipientes adoptan laforma esférica, básicamente por consideraciones de costo /volumen almacenado; esta es la razón por la que los tanquesesféricos son de uso común en las Refinerías de Petróleo, plantasde ventas, envasadoras y hasta en el caso de grandesconsumidores individuales.

En el cuadro que sigue, se dan algunas indicaciones para poder elegir el tanque en función de lacapacidad y la presión de diseño.

Condiciones de Empleo de los Tanques




Alta Presión de Servicio (Grs/cm2)

metros 318

397

785

1192

1590

1987

2385

3180

3975

4760

6360

7950

9540

12720

15900

19080

76PH

PH

PH

PH

PH

PH

PH

PH

NH

NH

NS

NS

NS

NS

NS

NS

352PH

PH

PH

PH

PS

PS

PS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

703PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

1055 PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

NS

NS

NS

NS

NS

NS

1406 PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

NS

NS

NS

NS

NS

1758 PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

*

*

*

*

*

2109 PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

PS

**

**

**

**

**

Donde:

PH = Hemiesferoide lisoNH = Hemiesferoide nodalPS = Esferóide Horton lisoNS = Esferoide Horton nodal* El esferoide Horton-nodal se recomienda si la consistencia del suelo no permite usar el tipoliso.** Se puede usar el esferoide tipo nodal si se prefiere.

Almacenamiento de GLP: Tanques Esféricos a Presión Presión de Trabajo 100-500 psig

CódigoTipoMaterial

:::

ASME Sección IIIEsféricoHierro Acerado 90

Diámetro (m) 4,40 3,44 2,47 0,70

Capacidad (ton) 101 81 61 41

5.6.1.2. Almacenamiento de GLP en Tanques / Recipientes refrigerados

Cuando la capacidad de almacenaje de un tanque, requiere capacidades superiores a las 2,000toneladas (22,000 barriles), el empleo de "Tanques Refrigerados", revestidos con aislamientostérmicos del tipo espuma de poliuretano, se convierten en un medio más económico dealmacenar el “GLP”.

5.7. Distribución, presentación y manipuleo del “GLP”




Cabe señalar la diferencia entre los términos "distribución", entendido como aquel mecanismopor el que el producto es alcanzado a los usuarios del mismo, y el término "distribución algranel", que se refiere al suministro de “GLP” líquido, desde tanques de suministro a granel, loscuales pueden ser tanques estacionarios ubicados en el patio de tanques de una refinería o unaplanta de ventas, hacia recipientes de almacenamiento del usuario.

De otro lado, se entiende por "manipuleo", al conjunto de operaciones involucradas en laconversión de la fase líquida del “GLP” a un combustible gaseoso en el punto de aplicación. Porlo tanto, "manipuleo" es un término que abarca no sólo el almacenaje al granel y lavaporización del “GLP”, sino también la conducción en tuberías del “GLP” (ya sea en fase líquidao gaseosa) y el ajuste de las características del gas combustible mediante una adecuada mezclacon aire.

5.7.1. Recipientes para el sector Residencial: “balones”

La práctica universal de distribución de GLP, para los sectores residencial y aun comercial, haceuso intensivo de recipientes portátiles rellenables ("balones"), cuya capacidad está en el rangode 500 gramos, hasta 45 kg. El Cuadro No. 5.1. adjunto, resume algunas de laspresentaciones usadas a nivel mundial, de los "balones" para distribución del GLP.

Cuadro No. 5.1Tamaños usuales de balones en el mercado mundial

CAPACIDAD (kg)

Peso (Kg) Propano 2.401.00 5.002.00 8.505.00 14.0011.00 22.7017.00 34.8033.00 45.0045.00

Butano 1.25 2.45 6.10 13.00 20.50 40.00 55.00

Agua 2.40 4.80 12.00 26.20 40.30 78.20108.00

DIMENSIONES (mm)

Altura Diámetro ext. 190160 236200 290300 500300 820300 1375300 1265378

A pesar del, relativamente importante, volumen de “GLP” que se expende "al por mayor" parael sector industrial, el mayor porcentaje de las ventas del producto, en todo el mundo, serealiza en los conocidos "balones" portátiles, para uso residencial, campamentos y otrospropósitos similares.

Tradicionalmente, se ha supuesto que, el uso de los "balones", de parte de las amas de casa,personal de las agencias distribuidoras, las personas que los usan en los campamentos y losusuarios en general, es tal, que el material de construcción de los "balones", debe ser robustoe inherentemente seguro.

Los contenedores portátiles para “GLP” (balones), usualmente tienen un rango de capacidaddesde una libra (~500 gramos) hasta una capacidad de 45 kilogramos, en cilindros recargables.

La máxima presión de vapor encontrada cuando se almacena butano, es del orden de cuatroatmósferas. De otro lado, la máxima presión de vapor encontrada, cuando se almacenapropano, es del orden de once atmósferas.

Las consideraciones anteriores, sobre la presión de vapor hacen que los recipientes de propanopuedan emplearse para el almacenamiento de butano, pero no es dable el caso inverso. Estamisma consideración, llevó a muchos países a emplear balones y conexiones diferentes paracada producto, tal criterio, podría ser igualmente adoptado en nuestro país si el desarrollo delos recursos gasíferos del país se orientaran, en función de una optimización del ingreso dedivisas, hacia la producción de propano y butano como componentes individuales.

5.7.1.1. Especificaciones para fabricación de “balones” de GLP




Los envases de “GLP” deben reunir todos los requerimientos de trabajo, ellos son fabricados deacuerdo a estrictas reglas de especificación. A fin de garantizar que todos los recipientes de“GLP”, satisfagan los requerimientos del uso del producto, éstos se confeccionan de acuerdo aespecificaciones apropiadas.El Cuadro No. 5.2, adjunto, resume algunas de lasespecificaciones empleadas a nivel mundial sobre la fabricación de cilindros para “GLP”.

Cuadro No. 5.2Especificaciones para fabricación de balones

PaísU.S.A.U.K.

FranciaAlemaniaInternacional

InstituciónASME / ICCBritish Standards InstitutionSNCT-Réglementation des Appareils áPression de GazTUV(Druckgasverordnung)ISO Pressure Vessel Codigo

Código / No. ReferencialICC/4b 240-ICC/4BA 240B.S. 1500/1515

APAVE/1967AD Merkblatt-B-SeriesTC-11 en revisión

De acuerdo a las regulaciones vigentes en Estados Unidos, por ejemplo, cada cilindro tiene queser marcado con el nombre o razón social del fabricante del balón, capacidad, peso de tara,número de balón, fecha de manufactura, fecha de reinspección y eventualmente el nombre ydirección del propietario. Todos los cilindros tienen que ser reinspeccionados, al menos una vezcada cinco años después de un período inicial de doce años.

Es obvio que en todos los casos, la presión de diseño del recipiente, debe considerar unatolerancia de exceso sobre la presión de vapor máxima previsible para la calidad del producto. Por ejemplo, la norma americana ASME, especifica que tal tolerancia debe ser al menos del25%. El cumplimiento estricto de tal norma y el hecho de que los recipientes sean probados auna presión una y media veces mayor que la presión de diseño, hacen que el peligro de unaexplosión accidental del cilindro, sea prácticamente nulo.

5.7.1.2. Protección contra la corrosión de los “balones” de GLP

A fin de eliminar la posibilidad del debilitamiento del material por ataque corrosivo externo, sehace uso de recubrimientos (pinturas) apropiadas. En Estados Unidos y en algunos paíseseuropeos se especifica el uso de balones galvanizados, mientras que en otros países, se aceptael uso de recubrimientos al horno tipo "Enamel" 2/

En Francia, se está empleando un nuevo tipo de recubrimiento basado en la resina Nylon 3 / lamisma que puede ser aplicada bien sea por niebla ("spray") o por inmersión; esta resinademuestra ser más resistente al impacto mecánico y a la corrosión que el galvanizado.

2 / Marca Registrada3/ Marca Registrada




5.7.1.3. Protecciones mecánicas de los “balones” de GLP

Los balones, frecuentemente, se hallan protegidos por "collares", "anillos" o"protecciones" en aquellos lugares donde algún daño mecánico podría ocurrir.

Una combinación de "anillo de pie" alrededor de la base, y un "collar de cuelloalto" alrededor de la válvula de rellenado, permiten tanto mantener losbalones derechos de pie, como apilar los cilindros unos sobre otros durante eltransporte, sin peligro de daño a la válvula.

El empleo de tapas roscables para cubrir la válvula de rellenado y protegerlacontra impactos, polvo, suciedad, y agentes corrosivos, es una prácticacomún. Estas tapas pueden ser, bien en forma de una cúpula que cubre todala válvula o simplemente un protector que se enrosca directamente a laválvula.

5.7.1.4. Manipulación de los “balones” de GLP

Para facilidad de manipuleo, los "collares" y "anillos de pie" quesirven de protección mecánica, suelen tener huecos para colocarla mano y usarlos como asadera; dada la robustez de estoselementos, lo usual es desplazar los cilindros rodándolos sobre el"anillo de pie".

Los cilindros pueden ser usados individualmente, es decir que uncilindro suministre el producto a uno o más artefactos; oalternativamente, dos o más cilindros pueden conectarse a unmúltiple para abastecer simultánea o sucesivamente a uno o másartefactos.

5.7.2. Recipientes para el sector Residencial: “balones”

Como se ha señalado la diferencia entre lossectores Residencial y Comercial no estánítidamente delimitada, especialmente si setiene en cuenta que las aplicaciones (el usodela energía) es prácticamente la misma y loúnico que varía, es la intensidad de la demandaenergética.

La práctica más común de distribución de GLP,para el sector comercial, hace uso intensivo derecipientes portátiles rellenables ("balones"),de 45 kilos y eventualmente de tanquesestacionarios de mayor capacidad.

5.7.3. Equipos para entrega y reducción de la presión

El “GLP” contenido en el balón es introducido por el mismo dispositivo mecánico por el quehabrá de salir para ser usado. Este dispositivo de salida y entrada de producto al balón, es laválvula, la cual se halla ubicada en la parte superior del balón.

De otro lado, el “GLP” contenido en los balones, se halla presurizado, por lo cual esimprescindible reducir la presión a un valor cercano al de la presión atmosférica, antes dequemarse en el equipo o artefacto doméstico en el que se vaya a emplear. Esta reduccióninvolucra una o dos etapas de reducción de presión, y la regulación del flujo, ya sea por simplesorificios o mediante válvulas de control de sobre-flujo.




5.7.2.1. La Válvula

La finalidad de la válvula es proporcionar una salida para el gas del balóny que al mismo tiempo efectúe tal tarea en forma segura, sin que seproduzcan fugas y que al mismo tiempo sean robustas para su manipuleonormal. Generalmente están construidas en bronce con asientos y "o-rings" de caucho.

Los diseños para las válvulas tienden a agruparse en dos tipos básicos:

Tipo roscadas, las cuales tienen una conexión roscadageneralmente del tipo hembra en la que se inserta la conexión alequipo de reducción y regulación de presión.

Tipo resorte, las cuales tienen un asiento cerrado por efecto de laacción de un resorte cargado contra un vástago obturador.

El desarrollo mundial en el diseño de las válvulas ha estado dirigido amejorar la seguridad y la facilidad de operación. El diseño empleadoactualmente en nuestro país es el del tipo resorte y al que genéricamentese denomina "Snap-on" que se podría entender como de "engrapeencima" (ver Gráfico No. 5.3 adjunto).

5.7.2.2. El Regulador

En el contexto de un servicio de suministro de “GLP” desde un balón, ya sea para aplicación residencial o comercial, suele reconocerse que el “r e gu la do r ” , es “el corazón” de tal sub- sistema. Este equipo debe reconocerse como un mecanismo automático sensible, compuesto de partes que están en constante actuación / movimiento y que por tanto requiere de un nivel mayor de cuidado y protección que cualquier otro de los componentes del sub-sistema.La función básica del “r e gu la do r ”, es administrar la alta presión del productoproveniente desde el balón y reducirla a una presión de salida relativamente baja, segura yconstante que se transmite a los artefactos de uso final. Es además evidente que la presión deproducto dentro del balón, varía según la cantidad existente de producto en el mismo, latemperatura y el proceso de vaporización.

Por ejemplo, la presión de un balón de GLP -dependiendodela temperatura del medio ambiente-, puede variarentre las 250 psig a menos de 7 psig (un rangorelativamente muy amplio). El trabajo del “r e gu la do r ” es reducir y mantener constante, una presión en elorden de las 280 pulgadas de columna estática de agua,sea cual fuere el flujo de demanda del artefacto Losquemadores de un artefacto de uso doméstico,normalmente operan a una presión de gas del orden delos 30 g/cm2 (300 mm de columna de agua).

En resumen, el objetivo del “r e gu la do r ”, en el sub-sistema, es convertir la alta presión quevaría constantemente en el balón, a una presión baja constante, tal como la requerida para elfuncionamiento estable de un artefacto residencial / comercial; además, el regulador debemantener la presión constante a pesar de las variaciones de flujo, así durante la cocción, lasnecesidades de gas van cambiando según los requerimientos.




6. PRINCIPALES USOS Y VENTAJAS DEL “G.L.P.”

6.1. Los Sectores Residencial y Comercial

Se trata estos dos sectores en forma conjunta, en razón de la dificultad enestablecer una distinción clara, entre las aplicaciones domésticas y lascomerciales, y aún con las de la pequeña industria.

Un criterio que suele emplearse, para la delimitación entre estos sectores, esestablecer que el usuario residencial, emplea envases de hasta 100 libras,mientras que el usuario comercial suele hacerlo en recipientes, de mayortamaño, del orden de una a cinco toneladas.

Muchas consideraciones han hecho que el “GLP” se constituya en elcombustible ideal para estos sectores:

Amplia red de distribuidores en competenciaIndependencia de formas de suministro de energía interrumpibles, como la electricidadLimpieza de combustiónFacilidad de control de la llamaSimplicidad en el diseño de los equipos / quemadores que usan GLPDisponibilidad en envases de varios tamañosPosibilidad de ser transportado a ubicaciones remotas, casas rurales o de uso estacional,o en unidades móviles para artefactos

6.1.1. El “GLP” para uso en el Sector Residencial

Históricamente, el uso del Gases Licuados de Petróleo enaplicaciones residenciales, ha sido y continúa siendo, el sectorusuario más importante del GLP.

Si se compara con otras formas de energía, el GLP, constituye uncombustible de gran atractivo por las consideraciones antesseñaladas.

Las principales aplicaciones domésticas se encuentran en:

Cocción de alimentos (cocina doméstica)Calefacción de ambientes (estufa)Calentamiento de agua (calentador de agua)Secado de ropa (secadora)IncineradoresRefrigeración, aire acondicionado, planchado y otros usos más

Del mismo modo, evidencia factual histórica, nos revela que el segmento de mercadoconsumidor de este producto ha estado definido por en nuestro país, principalmente por lasfamilias de ingresos medios y altos principalmente.

Las ventajas de uso son básicamente:

Combustión limpia sin formación de humo, hollín o cenizasAlto poder calorífico

En países altamente industrializados, o de alto grado de desarrolloeconómico, la distribución del “GLP”, para uso doméstico, esrealizada a través de una red de tuberías, lo que no es factible aúnen nuestro medio por el bajo consumo per cápita y el alto costo queimplicaría la logística de tal sistema de distribución en nuestromedio. Consecuentemente, el uso del producto sigue usando elabastecimiento desde “balones o baterías de balones”.




Hemos escuchado hablar de las briquetas 4/ de carbón como la ‘solucióntotal’ al problema de la energía doméstica, en reemplazo del kerosene.En realidad, la idea detrás del proyecto briquetas de carbón fue buscaralguna aplicación para el cisco (un carbón en forma de un polvo muy finoy de muy mala calidad, que no tiene mercado y que constituye alrededordel 40% a 60% del tonelaje producido en la explotación de una mina deantracita peruana). Es oportuno resaltar que no todos los carbones peruanos pueden usarsepara este fin. Se requiere un carbón con bajo contenido de azufre para reducir el mal olor alcocinar.

La pretensión de implementar el uso generalizado de este producto,requeriría nuevos implementos domésticos, de apariencias totalmenteextrañas, voluminosas, pesadas y, a simple vista complicadas,especialmente si lo comparamos con un sencillísimo quemador (una tapade bronce con huecos) para quemar GLP, que montado a una baseconstituye ya una cocina robusta, portable, barata y sencilla, para cuyafabricación existe una industria nacional desarrollada operando al 20% desu capacidad de producción, con la posibilidad de una o dos hornillas y quese enciende o apaga a voluntad a requerimiento de sus necesidades (adiferencia de la briqueta, que tiene una duración de alrededor de cuatrohoras y que hace desventajoso -económicamente hablando-, apagarlaantes).

La evaluación económica, tomando los precios vigentes a la fecha, de la briqueta de carbón a nivel del sector residencial, con un “GLP” valorizado a US$ 2.00/gln y una briqueta de carbón a costo internacional de 0.50 US$/briqueta, determina que un usuario doméstico gastaría montos similares. Se considera que una familia promedio consume dos balones de 10kilogramos (10 galones de “GLP” cuyo costo sería de US$ 19.00), y que requeriría comosustituto 60 briquetas de carbón, cuyo costo sería de US$ 21.00.

ALTERNATIVASGLP

CONSUMO / MES =>

GASTO (US $ / MES) (2)MMBTU / MESEFICIENCIA RELATIVA (3)U.S.$/ MM BTU BRUTAU.S.$/ MM BTU NETA

1.8balones de 10 kg

18.91 0.83285.17% $22.74 $26.70

Kerosene

7.0galones

21.80 0.94375.10% $23.12 $30.78

Eléctrica

208kw-hr

23.53 0.708100.00% $33.22 $33.22

Carbón (1)

60briquetas

21.00 2.33430.36% $9.00 $29.65

(1) Se considera el carbón en forma de "briquetas".(2) No incluye impuestos prediales ni otros rubros incorporados al pago del servicio eléctrico, ni gastos de mantenimiento ni de eliminación de cenizas en el caso del carbón(3) Se considera la energía eléctrica, como base de comparación.

4/ Se denomina así a los “pellets” de unos 20 mm de diámetro elaborados del cisco de carbón mineral (antracítico obituminoso). Fueron concebidos para ser empleados como combustible en cocinas, estufas, hornos, calentadores deagua, calderas, etc. La briqueta de carbón es ‘cisco de carbón’, mezclado con arcilla prensada, agua y eventualmente,un derivado de petróleo que facilite su ignición.




6.1.2. El “GLP” para uso comercial

Aunque no existe un clara delimitación de las cantidadesempleadas en el sector residencial y el comercial, losusos pueden considerarse en esencia similares; así lacocina, calefacción, refrigeración, tienen su equivalenteen los hoteles, restaurantes, etc.

Las siguientes actividades comerciales representancampos de utilización potencial del “GLP” en este sector:

Hoteles y restaurantesHospitales y clínicasPanaderías y pasteleríasLavanderías y lavado al secoClubes sociales / deportivos, piscinas temperadas

6.2. El “GLP” en el Sector Industrial

En la actividad industrial la aplicación del GLP, es prácticamente ilimitada, va desde la pequeñaa la gran industria.

6.2.1. Como combustible

Además de emplearse como combustible principal con innumerables ydeseables ventajas, según la aplicación específica, muchas veces el GLP,también puede ser utilizado simultáneamente con otros combustiblesobteniendo así ventajas técnicas que no se podrían obtener de otra manera.

6.2.1.1. G L P e n l a i n d u s t r i a C e r á m i c a y d e l V i d r i o

Industrias en las que se trabajan a elevadas temperaturas y con combustibles de rígidascaracterísticas en cuanto a la contaminación probable del producto que se manufacture, hanoriginado el desplazamiento en el uso de los combustibles industriales tradicionales, hacia elGLP, debido principalmente a: La homogeneidad calórica generada Pureza (no contienen productos sulfurados, ni dejan cenizas después de la combustión que pudieran opacar / colorear la transparencia del producto manufacturado) La diferencia práctica en el rendimiento. El gas produce un rendimiento mayor del orden de un 10%, en relación con la utilización de los combustibles líquidos. El mayor poder calorífico que generan (GLP 12,000 cal/Kg , combustible líquido 9,500 cal/Kg). La facilidad de regular con gran precisión la combustión del GLP, manteniendo los equipos a la temperatura deseada constante. La ausencia de azufre en el “GLP” mejora la calidad de la producción y a su vez, al no generarse durante la combustión productos corrosivos, se facilita y/o economiza el mantenimiento de las plantas industriales. Para emplear el GLP, normalmente, no se necesita acondicionamiento previo, precalentamiento, ni equipos de bombeo o de pulverización, lo que significa economía en su uso y en su mantenimiento. La elevada temperatura que genera permite, muchos otras aplicaciones industriales.




6.2.1.2. G L P e n l a i n d u s t r i a d e l p a p e l

El problema fundamental de esta industria es deshidratar la parte de celulosa, para así teneruna mayor velocidad de extensión sobre los rodillos de producción. Naturalmente estadehidratación se puede efectuar por medios mecánicos y/o térmicos.

Entre los medios térmicos, el sistema que ha tenido mayoraceptación es justamente el del panel radiante accionado con gas,porque es de fácil instalación y permite una distribución uniformedel calor, evitando así inconvenientes en el proceso deelaboración. La mayor ventaja es cuando se elabora el papel y seusa a la vez sustancias plásticas en la elaboración; el panelradiante permite solucionar el problema de trabajar a altastemperaturas y dado el alto grado de control, se evita los peligrosde la polimerización de la sustancia plastificante que se emplee.

6.2.1.3. G L P e n l a i n d u s t r i a d e l h i e r r o y e l a c e r o

La industria del hierro y el acero es reconocida como una de las más altamente intensivas enuso de energía y como una de las más importantes en el desarrollo de un país.

Si se considera que una tonelada de acero requiere aproximadamente 0.75 toneladas decombustible, es evidente que la industria del acero debe ser una de las industrias másaltamente consumidoras de energía.

Antiguamente, no toda la energía consumida podía ser proveniente de los hidrocarburoscombustibles; la etapa de manufactura -la más altamente intensiva en uso de energía- ladenominada del horno de reducción, dependía para su operación del llamado "coquemetalúrgico". En la actualidad ocurre exactamente lo contrario, las modernas plantas deprocesamiento del hierro emplean derivados del Gas Natural para la obtención de un ventajosoy apreciado producto conocido como "hierro esponja".

6.2.1.4. O t r o s e m p l e o s d e l “ G L P ” e n l a I n d u s t r i a

Alimentación de hornos a rayos infrarrojos. Las temperaturas que se alcanzan en estasinstalaciones son de 350-800°C y permiten una radiación calorífica invisible, situada en la parteinfrarroja del espectro luminoso. Para este propósito, el propano es el combustible másrecomendable.

Alimentación de hornos de irradiación y a altas temperaturas. Esta nueva técnica, muydiferente de la tradicional, permite calentar cuerpos en un menor tiempo y a temperaturasprecisas.

Tradicionalmente, para calentar cuerpos a altas temperaturas, dígase del orden de los 1,000°C,se utilizaba hornos tipo mufla de laboratorio en la que había una temperatura aproximada a ladeseada y el tiempo para alcanzar la temperatura deseada del cuerpo, se calculaba conecuaciones particulares.

Utilizando los hornos de paredes radiantes a temperaturas de 1,600-1,700°C el calor setransmite por radiación-convección y de esta forma se acelera la velocidad de penetración delcalor en la masa del cuerpo.

La temperatura del horno se alcanza en aproximadamente veinte minutosy el tiempo de calentamiento del cuerpo se reduce en alrededor del 50%.

En operaciones de calentamiento y vaporización en general.

En muchas otras industrias la aplicación del “GLP” como combustible, notiene límites.

6.2.2. Como insumo de producción




Algunos procesos como la manufactura de grasas y aceites saturados (denominados"vegetales"), emplean el hidrógeno para lograr la saturación respectiva de las grasas, en estetipo de procesos, es práctica industrial común, el emplear propano saturado para la obtencióndel hidrógeno requerido en el proceso.

6.3. El “GLP” en el Sector Minero-Metalúrgico

6 . 3 . 1 . GLP en la fundición

Los empleos clásicos del “GLP” en la fundición son:

Corte de las escoriasCorte de lingotes

Actualmente se han desarrollado técnicas especiales, con tubos metálicos capaces de resistir lallama oxipropánica que llega a una potencialidad superior a los 100,000 cal/hora capaces deresistir altas temperaturas con resultados sorprendentes.

Normalmente el empleo de tubos metálicos normales para la aspiración del aire (llega a unatemperatura media de 1,000 °C) o también para inyección o insuflación de aire o de oxígenopuro.

También se usa “GLP” en operaciones como:

Calentamiento de las cámaras y antecámaras de hornosCocción de la masa, desecación de la arena, etc.Precalentamiento de los crisoles, calentamiento de los estampados, matrices, etc.Calentamiento de los canales o tubos de descarga o carga, etc.

También se emplea en la fusión del estaño, y plomo, empleados en soldaduras. Su uso enestas prácticas industriales es ventajoso, por tener mejores cualidades físico-químicas que loscombustibles tradicionales.

6.3.2.ferroso

Corte de material ferroso, soldadura de metales y corte de material no

Actualmente, a nivel mundial, el corte oxipropánico estareemplazando al tradicional sistema del corte oxi-acetileNo. Enefecto el corte oxi-propánico se caracteriza por:

Ser técnicamente mejorSer mucho más económico en la mayoría de los casos,especialmente en aquellos países que cuentan con reservasimportantes de gas natural.

Las ventajas técnicas son esencialmente: la limpieza en el corte (siendo más notoria estaventaja cuanto mayor es el espesor a cortar) y a la menor adherencia de las escorias. Debido ala menor temperatura de la llama es menor la distorsión en la pieza a cortar.

Debido al hecho que la cantidad de calor que genera la combustión primaria del acetileno es de4,100 cal / Kg. (es decir 35% del total) mientras que el propano a las mismas condicionesgenera 8,200 calorías / Kg. (75% del total).

Empleando propano la velocidad de corte es mayor, siendo más favorable su empleo cuantomayor es el espesor de la pieza a cortar.

Debemos agregar también, la facilidad y menor peligro en el empleo del propano, que esfavorecida aún más si se tiene en cuenta la relación peso / calorías.




6.4. El “GLP” en el Sector Automotor

El GLP, constituye un excelente combustible en los motores de combustióninterna (gasolineros), en los que se puede emplear el producto directamente,reemplazando a la gasolina en uso alternado con ésta, siendo necesarios sóloalgunos aditamentos de menor costo.

Las ventajas que ofrece el “GLP” para uso automotor son notables y se pueden resumir en:

Mayor duración del motor como consecuencia de una operación más estable del mismo (el“GLP” tiene un alto valor de octanaje, pasa de los 100 RON).

Menores gastos en el mantenimiento del motor (el “GLP” no deja residuos de combustión nide otros contaminantes metálicos, por no necesitar aditivos, lo cual también incrementa lavida útil del aceite lubricante empleado, reduciéndose los gastos por este concepto).

Economía en los costos de combustibles (el porcentaje de ahorro final efectivo depende dela racionalidad con que se apliquen los impuestos a los productos sustitutos, que finalmentedeterminan los precios de venta en surtidor).

Notable atenuación de emisiones contaminantes. Ver cuadro 6.1 adjunto

Cuadro No. 6.1Emisiones comparadas

EN COMPARACIÓN A LA GASOLINA

11% a 13% menos dióxido de Carbono 15% a 80% menos óxidos de Nitrógeno 20% a 40% menos hidrocarburos 30% a 35% menos monóxido de Carbono

EN COMPARACIÓN AL DIESEL 2 80% a 95% menos partículas 99% a 99.83% menos partículas ultrafinas 90% a 99% menos óxidos de Nitrógeno

Según la experiencia mundial, la adaptación del sistema para emplear GLP, en vez de gasolinaen los automóviles actuales, es muy simple y muy segura. El Gráfico No. 6.1, permite apreciarel esquema de una instalación automotor típica empleando “GLP” como combustible.

Gráfico No. 6.1.Componentes del Kit para uso de GLP en motores a gasolina

8. Batería9. Conmutador combustible10. Filtro de combustible11. Vaporizador / Regulador12. Filtro de Aire13. Batería

14.15.16.17.

Entrada aire/combusVálvula SolenoideGasolina (stand by)entrada / salidade agua.

1. Válvula de salida de GLP líquido2. Válvula de salida de vapores de GLP3. Válvula de alivio de sobre-presión4. Válvula de ingreso para rellenado del tanque5. Conexión para balance presión6. Válvula de conexión fija7. Indicador de nivel de GLP líquido




Gráfico No. 6.2.Montaje típico de componentes del Kit para uso de GLP en motores a gasolina

Donde:

8. Batería9. Conmutador combustible10. Filtro de combustible11. Vaporizador / Regulador12. Filtro de Aire13. Batería

14.15.16.17.

Entrada aire/combusVálvula SolenoideGasolina (stand by)entrada / salidade agua.

2. Válvula de salida de GLP líquido3. Válvula de salida de vapores de GLP4. Válvula de alivio de sobre-presión5. Válvula de ingreso para6. Conexión para balance presión7. Tanque metálico fijo del vehículo8. Multiválvula para rellenado del tanque

En el ámbito mundial, muchas ciudades obligan a que los autobuses, taxis y vehículos decircuito fijo, utilicen el “GLP” por razones de economía, higiene ambiental y sobre todo paracontrarrestar los efectos de la contaminación ambiental, que se producen cuando se usan loscombustibles tradicionales.

Con el uso del “GLP”, se logra un ahorro mensual en el orden del 35% con respecto al uso degasolina. La inversión inicial comprende la adquisición del "kit" cuyo costa está en el orden delos 400 a 800 dólares dependiendo tanto del grado de sofisticación electrónica y del tamaño deltanque de “GLP” que se habría de instalar.

Dependiendo del kilometraje diario recorrido, la recuperación de la inversión, se puede dar enapenas unos pocos meses, pero de cualquier modo el usuario podrá contar con la reducción enlos costos operativos y de mantenimiento que el uso del “GLP” le brinda.




6.5. El “GLP” en otros sectores usuarios

6.5.1. E n e l s e c t o r a g r i c u l t u r a

Para procesos de aceleración del crecimiento de las plantas y de esta manera multiplicar laproducción agrícola. En muchas partes del mundo se están aplicando estas nuevas técnicas decultivo y cosechas con aplicación de calor para acelerar la germinación y crecimiento de lasplantas; hasta ahora con excelentes rendimientos en cuanto a calidad y cantidad de producciónse refiere.

También encuentra uso frecuente y apreciado en las operaciones de secado de té, tabaco y degranos en general.

6.5.2. U s o d e l “ G L P ” c o m o p r o p e l e n t e e n a e r o s o l e s

Entre los muchos grados de propelentes de GLP, en la actualidad estánsiendo utilizados los siguientes:

El isobutano, hidrocarburo saturado de un alto grado de pureza paraaplicaciones específicas de alta calidad, que es obtenido mediante unfraccionamiento altamente eficiente del butano comercial. Lapresión de vapor de este hidrocarburo es 29.4 psig a 70°F yconstituye el estándar el cual, la mayoría de los demás propelentesde GLP, tienen que satisfacer.

Mezclas de propano y butano comercial, preparadas para satisfacerpresiones de vapor para aplicaciones particulares. Un butano comercial que contieneuna alta proporción de las formas "iso" requiere de menor cantidad de propano paraelevar su presión de vapor, que un butano comercial con alto contenido de las formas"normal". Es también práctica usual, emplear etano a fin de elevar la presión de vapor,no obstante, rara vez se permite el empleo de más de un 2% por las limitaciones deresistencia del material del que se fabrica el envase.

GLP o iso-butano mezclado con agua, o “GLP” mezclado con solventes del rangoKero/turbo como ingrediente activo, con o sin agua y mezclas de “GLP” y freón.

En cuanto a este uso del GLP, en la práctica, ya en la década de los setenta, los GLP, teníanmás del 50% del total del mercado de aerosoles empleados en Inglaterra.

Finalmente, como conclusión, es importante rescatar este importante empleo potencial de los“GLP” en nuestro medio, ya que a nivel mundial es un mercado creciente y económicamenteatractivo para el producto.

6.5.3. El “ G L P ” p a r a o t r o s u so s

Siguiendo con la múltiple aplicación de losGLP, podemos indicar su utilización en lasgranjas avícolas, principalmente comocombustible para mantener la temperaturaen las incubadoras.

En nuestro medio, actualmente su utilizaciónpara este fin, está bastante difundido,empleándose generalmente el gas envasadoen los balones de 45 kilogramos y recipientesestacionarios mayores.




6.6. Ventajas genéricas del “GLP”

Las principales ventajas genéricas, en utilizar el producto “GLP”, son:

Composición uniformeElevado poder caloríficoAusencia total de azufre y sus compuestosFácil control de la combustiónSeguridad y facilidad en su empleoLimpieza absoluta en su utilizaciónEconomía en su empleo (relación calorías / peso)

En términos generales, el “GLP” empleado como combustible presenta notables ventajas conrelación a sus posibles productos sustitutos, tal como se aprecia a continuación:

CONDICIONESLimpieza

Impacto AmbientalEquipo silencioso

Simplicidad del equipoFacilidad de “control”Control derrames

“GLP” CARBON DIESEL 2 KERO ELECT

***********************

******

* ********

*********** *

**** ******* *********

* Indica ventaja

7. MERCADO NACIONAL DEL “G.L.P.”

7.1. Oferta Histórica

Históricamente la oferta del producto se hallaba limitada a la producción de los campos del nor-oeste peruano, Verdún (4%), la Refinería Talara (58%), y en menor proporción, por laproducción de la Refinería La Pampilla (38%).

Producción de “GLP” (B/D)

Año19861987198819891990

Ref. Talara 2,61 2,82 2,85 2,75 2,66

Ref. Pampilla 1,70 1,61 1,15 1,23 1,39

Verdún Talara 0,18 0,21 0,21 0,20 0,18

Total4,504,644,214,184,23

A fin de ofertar al mercado la producción de los antes mencionados centros de producción, secuenta a nivel país, con los siguientes Centros de Distribución:

Planta de Ventas PETROPERU - TalaraEste centro de distribución, ubicado en la Ciudad de Talara, departamento de Piura,cuenta con una capacidad de almacenamiento para 40,000 barriles.

Planta de Ventas PETROPERU - La PampillaEste centro de distribución, ubicado en la provincia constitucional del Callao,departamento de Lima, cuenta con una capacidad de almacenamiento para 20,000barriles.




Planta de Ventas PETROPERU - MollendoEste centro de distribución, ubicado en la Ciudad de Mollendo, departamento deArequipa, contaba con una capacidad de almacenamiento para 5,000 barriles,lamentablemente las instalaciones para manipuleo del producto no pudieron ponerseoperativas, por lo cual el abastecimiento a los mercados del sur, no se hizo desde esecentro de distribución.

7.2. Oferta vs Demanda Actual

2006

PLUSPETROL (CAMISEA)

TALARA

IMPORTACIONES

PAMPILLA

PGP

AGUAYTIA

GMP

EXPORTACIONES (CAMISEA)

DEMANDA

16.53

4.40

0.00

1.85

0.96

1.12

0.41

-1.50

23.81

2007

16.41

4.85

2.59

1.63

1.12

0.99

0.45

0.00

27.99

2008

19.85

5.14

4.12

1.69

0.83

0.83

0.48

-0.80

32.14

D. Perea R. / aesC/USER1/PETRO/ GLP0.DOC


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