Norma Covenin Calidad Gas 3568-1-00

5/13/2018 Norma Covenin Calidad Gas 3568-1-00

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NORMAVENEZOLANA

GAS NATURAL. CARACTERisTICASMiNIMAS DE CALIDAD. PARTE 1:INTRODUCCION GENERAL,DEFINICIONES Y CONCEPTOS

COVENIN3568-1 :2000

FONDONORMA


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PROLOGO

La presente norma fue elaborada de acuerdo a las directricesdel Cornite Tecnico de Normalizaci6n CT4 Petr6leo, Gas y susDerivados, por el Subcomite Tecnico SC6 Gas y aprobada porFONDONORMA en la reunion del Consejo Superior W 2000-07 defecha 26/07/2000.

En la elaboraci6n de esta norma participaron las siguientesentidades: Ministerio de Energfa y Minas; PDVSA-GAS; DELTAVEN;PDVSA-INTEVEP; PDVSA-M. y M.


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NORMA VENEZOLANAGAS NATURAL.CARACTERisTICAS MiNIMAS DE CAUDAD.PARTE-1: INTRODUCCION GENERAL,DEFINICIONES Y CONCEPTOS

COVENIN3568-1 :2000

1 OBJETOEsta Norma Venezolana, en el conjunto de sus Partes, establece los conceptos relativos a las propiedades delgas natural y las caracterlsticas minimas de calidad que debe cumplir en las diversas etapas de la cadenadesde la produccion hasta la util izacion del mismo.

2 ALCANCEdel proposito de la norma y

il'Il'IrQn~ calidad del gas.

norma segas contodos denalisis y

cadena

Es Ia .mtenc lograr que los requisitos establ


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4 DEFINICIONESPara los prop6sitos de esta Norma Venezolana se aplican las siguientes definiciones, conceptos, asf como lossfmbolos, unidades y re la cic ae s, q ue e n ge.neral e o r re s p e rr d er r c o n los establecidos en las normas ISO citadasen las normas de referencia.4.1 UnidadesSe usan las unidades de medida del Sistema Internacional. Las magnitudes primarias y derivadas y susunidades, con los multiples indicados que se aplican con esta norma son:

Magnitud Simbolo de Unidadnidadmongitud metro

kilogramosegundo

kPaEnergia MJVolumen (NOTA 2)

,_u.;,v",,!,I;Sin embargo, a las ,presiones.el error al estab'lecer ,tmal diferenelaa presiones bajes del g8S, pl.l(~decalculos de mediciOI1 depropiedades del g as [por ejemplo,

, sea ap ro xim adam ente 10% me~n~.~~.llA~especifiquen la presion y terna condiciones estandar,de m3 y espacio en

umen de gas seco, hurnedooperacion 0 especificada. Vease

se usara entre

Factor Nombre

NOTA 3: No deberan usarse los terrninos billon, trillon, etc., ni los prefijos M ni MM para designar millones.

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NOTA 4: Se advierte que los exponentes aplicados a la unidades tarnbien afectanal 'pr~fijp. Por eso un km3equivale a 109 m3 y un Mm3 eStuivale a 1018 m3. Para abreviar la escritura de cantldadeseen muchos ceros, seusara el 10 Ysu exponente (10 ) 0 la letra E inmediatamente seguida del exponetlle: ( ! 2 t 1 # } " e 'Ie palabra millonessi aplica.4.2 Gas NaturalEs un combustible gaseoso obtenido de fuentes 0 dep6sitos subterraneos, 0 por vaporizaci6n de gas naturallicuado, y consiste de una mezcla compleja de hidrocarburos, primariamente metano, y general mente tarnbienincluye etano, propane e hidrocarburos mas pesados en cantidades mucho mas pequerias. Generalmente,tarnbien incluye algunos gases iner;tes, t~les como nitr6geno y di6xido de carbone, y vapor de agua, asl comocantidades muy pequerias de otros constituyentes.EI gas natural tal como se obtiene de los yacimientos tambien es lIamado gas crudo.

La calidad del .s na tu ra l es de . a por su composici6n molar p ro pie da de sflS lC :a s, c o 0sigue:./ composici6n~ r./ Componentes mayoritario .)./ Componentes rninoritarios./ Componentes en trazas./ Factor de Compresibilidad./ Masa Molecular./ Densidad./ Densidad Relativa./ Valor Calorffico

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./ fndice de Wobbe

./ Punto de Recto de Agua

./ Punto de Rodo de Hidrocarburos4.5 Gas IdealUn Gas Ideal es uno que obedece la ley de los gases ideales, que se expresa mediante I a siquiente ecuacionque relaciona la presion, la temperatura y el volumen molar. Ninqun gas real obedece esta ley. Se usa elsuperfndice 0 despues del slmbolo de la propiedad aplicable para referirse al gas ideal.

donde:p

RT

de la ley de los gases ideales.reijrclcm la presion, la temperatura y

ctor de compresibilidad, que adecaracterizan a cada gas en particul~~!il:;_$r;tIp~fil(>nPT

es la cornposicion molar comrnbinacion de ellos.

lIamado factor de compre!Si!il!Ci!imasa arbitraria de gas, a iciones especificadas de presion ylas mismas condiciones, calculado sequn la ley de los gases ideales.nte del volumen real de unay el volurnen del mismo gas, a

Z(p,T) =vWDonde:V es el volumen realv a es el volumen idealEI factor de compresibilidad es una cantidad adimensional. Es, usualmente, muy cercano a la unidad a lascondiciones estandar de referencia, pero no debe despreciarse su efecto en ciertos calculos. Dentro del range

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de presiones y temperaturas comunes en los sistemas de transporte puede diferir significativamente de launidad.Para calculos manuales aproximados del factor de compresibilidad a condiciones estandar de referencia,puede calcularse con las siguientes ecuaciones, Esta ecuacion no es aplicable si el gas contiene hidroqeno y/ohelio, 0 si la fraccion de dioxide de carbona fuera mayor a 0,15. (Vease ISO 6976:1995, Anexo E)

donde:Xj es la fraccion molar del componente j

4.9.1

donde:

Es un gas que teoricclnl'l~!t,1119 contiene vapor de agua. Esta co)l.dic~!i.J.fjj'l5e~;igdespues del sfmbolo de las a las cuales es aplicable.4.9.2 Gas HumedoEs un gas que contiene vapor de agua. Puede estar saturado 0 no. A los fines de esta norma se usara eltermino "gas hurnedo" para referirse al gas con la cantidad de vapor de agua medida en condiciones deoperaci6n 0 con la humedad especificada, y se agregara el subfndice "w~" al simbolo correspondiente paradesignarlo.4.9.3 Gas Saturado

Es un gas saturado con vapor de agua, teoricamente en este punto empieza a condensar la primera gota. Acondiciones Estandar el gas saturado contiene 1.683% de vapor de agua. A los fines de esta norma se usara

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el terrnino "gas saturado" para referirse al gas saturado a las condiciones estandar, y se aqreqara el subindice"ws" al simbolo correspondiente para designarlo.4.9.4 Punto de Rocio de AguaEI Punto de Recto de Agua define la temperatura mas baja por encima de la cual no ocurre condensacion deagua a una presion especificada. Para cualquier presion inferior a la especificada no hay condensaci6n a estatemperatura. Es sinonimo de Temperatura de Recto de Agua.4.9.5 Punto de Formaci6n de HidratosEI Punto de Forrnacion de Hidratos define la temperatura por debajo de la cual puede ocurrir forrnaclon dehidratos a una presion especificada, y depende del contenido de agua en el gas y su composicron. Essinonimo de Temperatura de Formaci6n de Hidratos.

Selos hidincluido.saturacion,Opcionalmenmolar 0 rnasico,

especifica de gas,estar pasaturado

del gas saturado varia con la presion y temperatura, por 10 cual una mezclade agua dada, puede estar a unas condiciones, en otras puedesaturada y adernas tener liquido. Cuando a un gasa temperatura constante, saturado. Por 10 tanto, esde agLia del gas en te por unidad de masa 0 de

hIQ_)!,,*~bltaU'itldad de agua medlantela felaci6n :'e:ttQMfii~~~~.all~al, " ' . " I " " . . . . .. . . " . , _ . , '_',""I'fP'" a condiciones estandar'" puede81. La ley'de ,r,aol!l lhefialaqtle lade: temperatural presnnrli'>r:I'I'P a; esa' tell1~eratura.

Rocio de Hidrocarburos define lade hidrocarburos a una presi6n

rode dado, existe un range de pr($i!m;c~.ntl1o,"Leina cricondentermlco.

ra mas baja por encimaeSlo.ac:m-iC:90Ia.s sinonirno de TO""Ir,,,,,ri


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En unidades inglesas se acostumbra a expresarlo en galones de liquido por mill6n de pies cubicos de gas4.13 Masa Molecular del GasEs la sumatoria de la fracci6n molar de cada componente multiplicada por la masa molecular de cada uno.Debe especificarse si el gas es ideal 0 real, y si el gas es seco, saturado 0 humedo.

NM=LXj.Mj

j=1

donde:M es la masa molecular de la rnezcla de gas, (kg/kmol).

~ t r . m ) O $ k : \ c m Molar es el terrninofra,;m~f:ilc~at 0 porcentaje molar del total

N4.14

tres formas; mo'tat.,volurnetrlca y rfI1R;' ;J lib~~fb.c;os casos lasn normalrnente eliil fracci6n de la paracenceatraolcn de los compo se puedeo partes p


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dondemj es la fracci6n rnasica del componente jLas relaciones entre las fracciones molares de un gas sobre base seca, hurneda saturada a condicionesestandar y hurneda en condiciones de operaci6n son: '

x xX - j,WS _ j,wai.d - -j, 1- xws 1- xwaXws ~ 0,01683donde:

4.15

de Masa de Gasdel gas es el kilogramo, y d especific rse si el gas es seco, saturado 0

de otra manera, cuando se mencione " " 0 "kg" de gas se refiere a gas

gas que tiene una,~pec~~tse si el gas es sead molar" "kmol"

4.16

donde:es la densidad ideales la densidad real

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4.17 Aire NormalEs aire cuya composicion sobre base seca es la siguiente (ISO 6976, Tabla B.2):

Componente Fracci6n MolarNitroqeno 0,781 02Oxfgeno 0,20946Arg6n 0,009 16Di6xido de Carbono 0,000 33Otros 0,000 03

d,

s sinonimo a Densidad Relativa. E I teniii!'iO:~~rSfij]I\E!;pecifi(:a no.~ nda descoetlauar $\.1 uso.

4.18

4.19

4.19.1Es la cantidad de calor que serfa liberado por la combustion compl eal en aire normal de una cantidadespecificada de gas, de tal manera que los reactantes entran a una misma presion y temperaturaespecificadas, la presion a la que la reaccion tiene lugar permanece constante, y todos los productos decombustion son retornados a la temperatura estandar, y todos ellos permanecen en estado gaseoso, exceptoel agua formada en la combustion que es condensada al estado liquido, a la mencionada temperaturaespecificada. La presion y temperatura especificada, tanto para la combusti6n como para la medici6n de lacantidad de gas, son las condiciones estandar de referencia de 15C y 101.325 kPa. Se usa el slrnbolo Hs, conslmbolos y subindices complementarios, para designarlo.La definici6n contempla que cuando el gas y/o el aire contienen vapor de agua, este continua en estado devapor.

NOTA 12: Los cali ficativos Total, Bruto y Alto aplicados al Valor Calorlfico son sinonimos al Superior.

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4.20 Valor Calorifico InferiorEs la cantidad de calor que seria liberado por la combustion completa ideal en aire normal de una cantidadespecificada de gas, de tal manera que los reactantes entran a una misma presion y temperaturaespecificadas, la presion a la que la reaccion tiene lugar perrnanece constante, y todos los productos decombustion son retornados a la temperatura estandar, y todos ellos permanecen en estado gaseoso. Lapresion y temperatura especificada, tanto para [a combustion como para la rnedicion de la cantidad de gas,son las condiciones estandar de refererrcia de 1i:5Cy 101.325 kPa. Se usa el slrnbolo H I, con slrnbolos ysubindices complementarios, para designaliilcl.

NOTA 13: Los cali ficativos Neto y 8a)'0 apUcadbs al Valor Calorif icosen sinonimos allnferior.Tanto el Valor Calorifico Superior como e[llilf~fior! que difieren por el calor de condensacion del agua formadaen la combustion, pueden ser especificados sobre base molar, rnasica 0 volurnetrica. Para la base volurnetrlcala presion y temperatura de rnedicion son las condiciones estandar, y puede especificarse para gas real 0ideal. En los ires casos puede para gas seco, saturado 0 edo.Salvo que secalorifico supe"Valor Calo

_noI'''', cuando se mencione "Vaunidad de volumen a covalor calorifico inferior deSuperior" se refiere al valory cuando se mencioneunidad de volumen a

respectivos para bolos

se inciuyen slrnbolos y algunas re

R~,wo

R~,d = _ _ tws. = R~,wo. = Rsws Z(PS I Ts )ws Rs,wo Z(ps ' T s )w o1- x ws 1- x wo 1- x WS 1- x wo

Existen relaciones similares para el valor calorifico inferior.NOTA 14: Existen normas en las cuales las condiciones de presion y temperatura para la medicion de lacantidad de gas son diferentes de las condiciones de combustion (Vease ISO 13443).EI Valor Calorifico, tanto Superior como Inferior, pueden especificarse en estado liquido, sobre base rnasica,molar 0 volurnetr ica, en cuyo caso debe especificarse tal estado, y la presion y temperatura de referencia, tanto

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de la unidad de cantidad de gas como de las condiciones de combustion, y debe considerarse, para laconversion del Valor Calorifico a otras bases, la enerqla correspondiente a cualquier cambio de temperatura ypresion y la energia para la vaporizacion.Existe un procedimiento para determinar el valor calorifico de combustibles liquidos y solidos. que se efectua enun recipiente de volumen constanie, isoterrnico 0 adiabatico, y es usado tarnbien para gases combustibles. EIvalor calorifico asi determinado no es a presion constante y, por 10 tanto, no es equivalente al especificado enesta norma. Existen relaciones para calcular las equivalencias. (Referencia: ASTM 0240-92).

4.21 lndice de WobbeEI fndice de Wobbe Superior 0 Inferior es el cociente del Valor Calorffico vofurnetrico, Superior 0 Inferior,respectivamente, y la raiz cuadrada de la Densidad Relativa. Ambos determinados bajo los mismosparametres: Ideal 0 real Seco, y adernas, saturado 0 hurnedo. Salvo que se especifique de otra manera,cuando se mencione "lndice de Wobbe" se refiere al lndice de Wobbe Superior de gas seco real por unidad devolumen a condiciones estandar.La ecuaci6n que define al 'ndiC:e,deWobbe es:

fndice de Wobbe Superiord~'Q36 r e I saturado.

v : indice de Wobbe Superior de

Las relaciones entre ellos se pueden establecer mediante las ecuaciones indicadas arriba para el ValorCalorffico y la Densidad Relativa.Las ecuaciones para el lndice de Wobbe Inferior se obtienen sustituyendo el Valor Calorffico Superior por elInferior en las ecuaciones anteriores.4.22 Cantidad de EnergiaA los fines de la aplicacion de esta norma se define la Cantidad de Energia Superior 0 Inferior al producto de laCantidad de Gas por el Valor Calorifico Superior 0 Inferior, respectivamente.Salvo que se especifique de otra manera, cuando se mencione "Cantidad de Energia" se refiere a la Cantidadde Energfa Superior.

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La unidad y condiciones' de' 1:8cantidad de gas deben ser compatibles con la unidad y condiciones del valorcalorifico; 0 sea que si la cantidad de gas es expresada en m3 de gas real seco, el valor calorifico debe estarexpresado en MJ/m3 de gas real seco.Las ecuaciones que relacionan la Cantidad de Energia Superior 0 Inferior con las diversas maneras deexpresar el volumen de gas y el valor calorifico, superior 0 inferior, volurnetrico son:

Es = Vdo Rsod = VO ROs = vo Rso = Vd Rs d = V Rs = V Rswo ,we ws ,ws ,wo ,we ws ,wsEI = Vdo Rlod = VO RIo = VO RIo = Vd Rid = V RI = V R, wo ,we ws ,w s ,wo ,we w s I,ws

De manera similar, pueden escribirse ecuaciones para los casos de la masa de gas y el valor calorifico,superior 0 inferior, rnaslco, 0 el nurnero de moles yell valor calorifico, superior 0 inferior, molar.4.23Es una medida del ~~~i,'QijeJclS';ar,3ctl=rdice que dos ga:~~WI1reajustar eloperando d

llama (Flash back).y la combusti6n tiene de la llama a contraerse hacia" " ", nH I "" " . . " ,quemador. salida del

miento de llama: EIr y el gas se quema arriba se expande de tal modo que la co

s causa

4.26

a cornpostcion especifica para la~~~Util3!lones de diseiio 0 selecci6n ynormal.4.25

correspondiente al gas de referenci4.27 Odorizaci6nEs la adici6n de un odorante al gas, que permite detectar por el olfato la presencia de gas en el aire a muybaja concentraci6n. Como el gas normalmente no tiene olor, es necesario agregar un odorante al gas, porrazones de seguridad.4.28 Umites de Inflamabilidad de Gas enAireSon los Iimites de concentraci6n de gas en una mez.la homogenea de gas y aire, dentro de los cuales sepuede propagar una llama, bajo condiciones controlada especificadas de una prueba normalizada. Sonsin6nimos de Umites de Explosividad.

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NOTA 15: Estos limites dependen de la composici6n del gas, su presi6n y temperatura y otras variables. Paralos fines de odorizaci6n del gas se evaluan dentro de los intervalos normales de las condiciones de presi6n ytemperatura atrnosfericas.Estos valores se determinan bajo condiciones controladas de laboratorio, y no debenser usados como unicos elementos de juicio para describir 0 evaluar peligros de incendio 0 explosion.4.28.1 Limite Inferior de InflamabilidadEs la concentracion minima por encima del cual la mezcla mencionada es inflamable.4.28.2 Limite Superior de InflamabilidadEs la concentracion maxima por debajo de la cual la mezcla mencionada es inflamable.

5 ODORIZACIONEI gas odorizado debe co ten r odorantes naturales 0 ser odo .~ado para tener un olor distintivosuficientemente fuerte, al 'que'su presencia sea detectada en con fra' nes de gas en el aire que nosuperen 1/5 del limite, aje de inflanl;;lbilidad (esto es, aproximadam nte) 1% volumen de gas en el aire).Las concentraciones de odorantes uti!~adas en el gas no deben ser atitnat; al1l_e(sas, materiales 0 equipos,y sus productqs de combusfi6n no debfn ser t6xicos al ser respira r t f deben ser orrosivos 0 dariinos aaquellos matefiales expues aesos productos de cornbustien.

6.

y otras6

./ Presio (kPa) y temper,atura ( 0C) de la corriente.

Muestra:

./ Normas utilizadas. (ISO 10715, GPA 2166, ASTM 01071, ASTM 037000 ASTM 05503) .

./ Fecha (dd/mm/aaaa) .

./ Presion (kPa) y temperatura ( 0C) . Propiedades:Oeben reportarse las siguientes propiedades, y debe indicarse la norma utilizada para el calculo de los valoreso su medici6n ../ Valor Calorlfico Superior de gas real seco (MJ/m\

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y lndice de Wobbe Superior de gas real seco (MJ/m\y Densidad Relativa Estandar de gas real seco.y Factor de Compresibilidad a Condiciones Estandar del gas seco.y Temperatura de roclo de hidrocarburos ( 0C ) y presion correspondientes (kPa).En el caso de que la temperatura de roclo de hidrocarburos sea medida, se deterrninara a una presion igual 0proxima al punto cricondentermico. En ef caso de que sea calculada, se hara con la correlacion aplicable, apartir de la composicion extendida hasta por 10 menos C12, y se reportara la presion y temperaturacorrespondientes a dicho punto.Las primeras cuatro propiedades deben reportarse con cuatro cifras significativas. La ultima, hasta la unidadde C. Composici6n:Debe reportarsetengan unasegunlas

._"".~'"."ll'''componentes mayoritarios y1 en el anal isis. Adernas

ren1Pc)si(;i6i'it'~_tMs'ca}.p!cte!risticas del gas seracon m e reo y con unamiento de [los requisit.os t O G O elll'i:iffljo'n-::."niii~lndiendo de la~8l!i~se'clelJetaconsiderarel 'US(l de anatlzaoores tinuos 0 derdo a loestal:ilecido en las clausulas

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ser conocida 0 cualquier metodo de analisis . Debenrnarqenes de error de n'la~$lra::(nrecon 95% de probabilidad el valor real fSl~;Ji"~del valormenos el margen de error.

Algunas de estaso componente, peroerror tarnblen puedenlentes 0 similares entre sf. t'Dtrfii(;~iento y/ o aparatos establecidos 'Qjfliljltes.

l:J.~Jt~{llizar la misma propiedadgeneral, los marqenes de

Para la seleccion de los rnetodos de analisis a ser aplicados, debera considerarse el proposito y circunstanciade cada caso especlfico, y 10 estipulado en los respectivos contratos de cornpra venta 0 transferencia decustodia de gas. Vease punto 6.2.ISO - International Organization For StandardizationISO 1000 : 1992 SI units and recommendations for the use of their multiples and of certain otherunits.ISO 6326-1:1989 Natural gas - Determination of sulfur compounds - Part 1: General introduction.

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ISO 6326-2:1981

ISOIDIS 6326-2

ISO 6326-3: 1989

ISO 6326-4: 1994

ISO 6326-5:1989

ISO 6327:1981

Gas analysis - Determination of sulphur compounds in natural gas - Part 2: Gaschromatographic method using an electrochemical detector for the determinationof odoriferous sulphur compounds.Natural gas - Determination of sulfur compounds - Part 2: Gas chromatographicmethod using an electrochemical detector (Revision of ISO 6326-2: 1981).Natural gas - Determination of sulfur compounds - Part 3: Determination ofhydrogen sulfide, mercaptan sulfur and carbonyl sulfide sulfur by potentiometry.Natural gas - Determination of sulfur compounds - Part 4: Gas chromatographicmethod using a flame photometric detector for the determination of hydrogensulfide, carbonyl sulfide and sulfur-containing odorants.Natural gas - Determination of sulfur compounds - Part 5: Lingener combustionrnethed.

Cooled

IS

IS

IS

ISOIDIS 6974-6

ISO 6975:1997ISO 6976: 1995

ISO 6978:1992ISO 10101-1 :1993

Natur~. g~s. - De ermination of potentialPrincip1~ ~ ge n e _ requirements.Natural gas - Oe te rm ation of po.tel1ltiallhydrocarbonWeighing methpd.

Natural gas - D terminatio . of composition with defined uncer ta inty by gaschromatography - Part 1: GlJldeIi es for tailored analysis.Natural gas - Determin~ion at :qomposition with definedchromatography - Part : Determination of hydrogen, heliuoydmcaMbons up to C8..Natural! gas - Determinatichromatography - Part 4:h,ydrncarbons (C1 up to C5system.

certainty by gasrbon dioxide andand on-line process

ral gas - Determination of compo' 'on h defined uncertainty by gaschromatography - Part 6: Determination ydrogen, oxygen, nitrogen, carbondioxide and hydrocarbons up to C8 using three capillary columns.Natural gas - Extended analysis - Gas-chromatographic method.Natural gas - Calculation of calorific values, density, relative density and Wobbeindex from compositionNatural gas - Determination of mercury.Natural gas - Determination of water by the Karl Fischer method - Part 1:Introduction.

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ISO 10101-2:1993

ISO 10101-3:1993

ISO 10715:1997ISO 10723: 1995ISO 11541:1997ISO 12213-1 :1997

ISO 12213-2~1997

Natural gas - Determination of water by the Karl Fischer method - Part 2: Titrationprocedure.Natural gas - Determination of water by the Karl Fischer method - Part 3:Coulometrio procedure.Natural gas - Sampling guidelines.Natural gas - Performance evaluation for on-line analytical systems.Natural gas - Determination of water content at high pressure.Natural gas - Calculation of compression factor - Part 1: Introduction andguidelines.

gas - Calculation of compression factor - Part 2: Calculation using molar-J.O!!!!IIl~~itjonanalysis.

Natural gas - ]geSiOriaf"lonof the quality of natural gas for use a~i~toj~~~;ed fuelfor vehicles.

n Society for Testing and

01945-9601988-91 (1995)e1

03588-98

03700-94

04084-94

04150-99

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Standard Test Method forStandard Test Method for VAim.:.r't of Dew-Point T

Test Method for Calorific ~_g~Midiuous Recording CalorimTest Method for MercaptansDetector Tubes Gas Using Length-of-Stain

Standard Practice for Calculating Heat Value, Compressibility Factor, and RelativeDensity of Gaseous FuelsStandard Practice for Containing Hydrocarbon Fluid Samples Using a FloatingPiston CylinderStandard Test Method for Analysis of Hydrogen Sulfide in Gaseous Fuels (LeadAcetate Reaction Rate Method)Standard Terminology Relating to Gaseous Fuels


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D4468-85( 1995)e 1 Standard Test Method for Total Sulfur in Gaseous Fuels by Hydrogenolysis andRateometric ColorimetryD4810-88(1994)e1 Standard Test Method for Hydrogen Sulfide in Natural Gas Using Length-of-StainDetector TubesD4888-88( 1993)e1 Standard Test Method for Water Vapor in Natural Gas Using Length-of-StainDetector TubesD4891-89(1994)e1 Standard Test Method for Heating Value of Gases in Natural Gas Range byStoichiometric CombustionD4984-89(1994)e1 Standard Test Method for Carbon Dioxide in Natural Gas Using Length-of-StainDetector TubesD5287-97D5454-93

rd Practice for Automatic Sampling of Gaseous Fuels

D5503-94

as by

of

GPA Standard 2265-68 Standard for Determination of Hy:e. ulfide and Mercaptan Sulfur inNatural Gas (Cadmium Sulfate-Iodometric I ration Method).GPA Standard 2286-95 Tentative Method of Extended Analysis for Natural Gas and Similar GaseousMixtures by Temperature Programmed Gas Chromatography.GPA Standard 2377-86 Test for Hydrogen Sulfide and Carbon Dioxide in Natural Gas Using Length ofStain Tubes.GPA Publication 1167-83 GPA Glossary-Definition of Words and Terms Used in the Gas ProcessingIndustry.

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GPA Reference Bulletin Heating Value as a Basis for Custody Transfer of Natural Gas. A reference to181-86 provide authoritative interpretation of accepted procedures for determining heatingvalues.

Participaron en la elaboracion de esta Norma: Gomez, Redescal; Moreno, Teresita; Ochoa, Pedro; Soto,Gustavo; Tahan, Richard.

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ANEXOA(Informativo)

Este anexo, que tiene fines informativos, se incluye para explicar algunas de las razones para lasespecificaciones exigidas en esta norma.Esta norma esta orientada a fijar las especificaciones mfnimas de calidad del gas natural para que se puedaintroducir en cualquier sistema de transporte, almacenamiento y distribucion de gas de las caracteristicasindicadas en la parte respectiva de la norma, ubicados en cualquier lugar de la geografia nacional, y, a travesdel tiempo, en el corto y largo plazo. Esto sin menoscabo de que se puedan establecer especificaciones masexigentes en el futuro.Por 10tanto, la cornposicion precisa del gas puede ser diferente, entre una fuente de suministro y otra, entre unsistema de transporte y . : ~rm:lce..namiento y otro y entre un morya y otro, como resultado de lascaracteristicas diferent que pued 'e cada yacimiento, las variacione que s puedan tener a traves deltiempo en las diferentes etapas de s explotacion, tambien como re ultado de fa . porporac los progresiva dediferentes proceses de purificaci6n del ,gas, y de extraccion de IfquJdos del mtsmo, r~sultado de mezclas dediferentes c02:.ientes de gas, el irripacto que en estas tengan los carTIlj" s en I a disfril:jcion qeoqrafica de lademanda de .gas.

~s,los~izar tos cambios, que requeririan de al mes cenvehlente que los cam bios de composi8, no S ,n frecuentes ni subitos, Tarnblen 10diendo del tipo de equipos.

explican algunas bases para las limitacione estableCidas a algu_pos componentes y ale explican ta tien algunos aspectos relacio dos con la c o mb iondel gas.

A.1 OXiGENOEI exceso de oxigeno sabre el limite establecido puede causar corrosion del acero. En cantidades muygrandes se agrega el problema del riesgo de explosion.A.2 HIDROGENOSe ha limitado el hidroqeno para prevenir problemas de retorno de llama en los quemadores. EI hidroqenotiene una velocidad de frente de llama muy alta, y tiene una influencia muy grande en el proceso decombustion en quemadores diseriados para gas natural. EI hidroqeno no es un componente normalmenteencontrado en el gas natural asociado a petroleo, pero puede estar presente en gases de otras fuentes, talescomo gases sinteticos, que eventualmente sean mezcladas con gas natural.

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A.3 MONOXIDO DE CARBONOSe ha limitado el monoxide de carbono por ser un gas muy taxico y por tener caracteristicas de combustiondiferentes al gas natural. EI monoxide de carbono no es un componente normal mente encontrado en el gasnatural asociado a petroleo, pero puede estar presente en gases de otras fuentes, tales como gases sinteticos,que eventualmente sean mezcladas con gas natural, y tam bien pudiera estar presente en gas naturalproveniente de yacimientos de petroleo que hayan side sometidos a combustion in situ.A.4 SULFURO DE HIDROGENOEsta lirnltaclon es necesaria por el efecto corrosivo del sulfuro de hidroqeno en tuberlas rnetalicas. Adernas,sulfuro de hidroqeno podria causar problemas, directa 0 indirectamente, en los equipos de utilizacion del gas,tales como en algunos equipos de procesos petroquimicos, obstruccion de pilotos con sus productos decorrosion.

de recto ~e :hiGl~Qoarburosperm' en el gas,oOOlildernsaciof1ie hid mperatura. EIres lei gas y I@'raccion de , dependen deextremadamente de por 10cual, cua iante calculo a partir de la extendido yuna correlaci sacion de hid ISIO[JY distribuci6nreduce su ca ucir interrupciones y mala automaticos; y lasinstalaciones con separar el condensado del efectos pueden resultaronerosas. Por otra equipos de utllizacion del gas sado debe ser evitada,pues puede causar proble de seguridad y de operacion 0 , a veces severos, como en loscasos de la entrada de condensado en una carnara de combustion n un artefacto domestico, 0 dartos enequipos de plantas qutrmcas 0 rnetalurqicas. Por 10 tanto, aunque pudiera resultar aconsejable, como medidapreventiva, el usa de filtros de liquidos en algunos tipos de instalaciones, tarnbien es conveniente restringir laentrada, a dichos sistemas, de gas de cornposicion tal que pueda provocar condensacion en el sitio de entradao aguas abajo.

Por otra parte, el sulfuro de hidlos llmites de su conde gas es muy baja,limite de alarma ypor desplazamlimite de

eno es un texico, cuya concentracion rmisible en el aire esta limitada. Congas exigidos en esta norma, su (y"tl'\n&>ntracionen aire en caso de escapeel llmite bajo de explosividad 5%v de gas en aire), con el1%v de gas en aire) en aire, minimo de oxigeno en aireUffl:u"sola detecci6n del gas, ya bilidad de exceder el

A.5

de corrosion, causada p o r el sbien es necesaria para evitar la foexllQIClaSen esta norma es aoecuaaa ..{8iI~PfI~v~~non que operan a presiones niEino~;t:di iJcomo en gas:oguctos a l'hilVQ~F.tesrMumlfB"JBj~()r. En este ultimo caso .I1WEJdE~wjrnelcesrio

A.8 TEMPERATURALa temperatura maxima y minima deben ser limitadas. Una temperatura muy alta puede afectar adversamentela resistencia y la Maxima Presion de Operacion Admisible 0 Permitida (MPOA) de tuberias metalicas yplasticas, el revestimiento anticorrosivo de tuberias, la capacidad de trans porte, las partes blandas de valvulas,etc., y en el caso de estaciones y tuberias superficiales puede causar problemas de seguridad. Una

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temperatura muy baja puede afectar adversamente los sistemas por cambios en el comportamiento demateriales y equipos, condensacion de agua e hidrocarburos y forrnacion de hidratos.A.9 CARACTERISTICAS DE COMBUSTIONUna de las funciones principales de una especificacion de gas es asegurar que el gas que ella describe seaapropiado para ser utilizado en los artefactos a los cuales se suministra ese gas. Tarnbien sirve parasstablecer criterios de disenc de esos artefactos. Si el gas no es apropiado, resulta una combustioninsatisfactoria, 10 cual se hace evidente por la aparicion de anormalidades en la llama, tales comodesprendimiento 0 retorno de llama, llama de puntas arnarillas, formacion de hollfn combustion incompleta.Todas estas anormalidades tienen una relacion muy importante con el lndice de Wobbe, y tarnbien estanrelacionadas con la cornposicion del gas.La evaluacion mas directa de las anormalidades de la llama, es dada por varios indices de combustion ydiagramas de prediccion, resultantes de estudios de intercambiabilidad de gas realizados en diferentes pafsesdurante los ultimos 70 anos. En 9E?neral,estos sistemas experimentales on complicados para ser incluidos enuna n~rma de, calidad de 9 ,~nJ~"cual. es esencial qu~ los re.q~ii$i~OSe "_simples y de rapida verlficacion.Ademas,. habna el probJetila de IOclUlli_metodos, que pudlera~ ser mcor o ta ,dOS os contratos. de largo plazo yque pudieran ser a s t u a l l z . a d o s 0 deSglazados por otros, bien s e a tnt) r ;esu de rnejores formas depredecir la interc biablltdad de gas'\.o~mo resultado de acuerdo i . 6U echo en la norma ISO13686, se incl en los mtHodos de elIaruacion de intercarnbiabilidad de Q$(k! USA ; U lemania y Francia,pero aun no e han unffi d6

impliticacion adoptada, en eeanto aIbtii!:3rtteritase han excluido el hidroqeno 'I el mono . 0corr\tlUSfiblles, e los componentes mayoritarci0s'del 9

ergfa pordel gas desulta en undos, y en la

Como el limite establecido en esta norma al maximo contenido de u edad es muy bajo, el efecto de lahumedad no se incluyo en los requisitos. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que para el calculo riguroso dela proporcionalidad entre la cantidad de energfa que pasa por el orificio de un quemador y el fndice de Wobbe,la humedad del gas puede ser importante, sobre todo cuando por alqun motivo el contenido de vapor de aguaexceda ellfmite establecido.A.11 DENSIDAD RELATIVALos trabajos de lnvesnqacion sobre la intercambiabilidad del gas natural se han enfocado en los cambios enlas caracterfsticas de combustion producidos por la presencia de hidrocarburos pesados y gases inertes.Los hidrocarburos pesados etano, propano y butano, tienen una calidad de combustion superior a la delmetano, y cuando estan presentes en el gas mejoran la estabilidad de la llama. Ellos incrementan la velocidadmaxima sin desprendimiento de llama y ampHan los limites de estabilidad de llama, especialmente en la region

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de mezcla pobre gas-aire. Aunque los hidrocarburos mas pesados tienen propiedades de transporte menosfavorables que el metano, la desventaja es mas que compensada por sus mejores propiedades decombusti6n. Esta aplica a la practica mayorfa de los quemadores con aireaci6n por premezcla 0 difusi6n quese estabilizan por recirculaci6n. Esto, no obstante, no aplica a quemadores de chorro laminar, porque en esoscasos las propiedades de transferencia de calor se hacen mas importantes.Por otra parte, tanto el nitr6geno como el di6xido de carbona reducen la calidad de la estabilidad de la llama.EI efecto es mayor con el di6xido de carbono. Si un quemador tiene una caracterlstica ~hferior de estabil izacionde llama, el efecto de un mayor contenido de nitr6geno en un gas natural ell ,$U eapaeidad termica seradirectamente influido, no solo por el menor valor calorlflco, sino por el deteriereen la es~a:biHdadde la llama.Por otra parte, si un quemador tiene una buena caracteristica de estabilizaci6n de llama, S : I ! J capscroad termlcasera influida solamente por el menor valor calorifico.Todas las propiedades del gas natural son afectadas por su composici6n, . '1 a lg u na s d e ,estas, propiedadespueden serusadas como indicadores de composicion. Algunas especificaciones imponen limites al valorcalorlfico, el cual puede ser 0 un indicador de composici6n, no es ideal, porque el efecto en elvalor calorifico de los los hidrocarburos mas pe"ol.Ju",_Un mejor indicadorentre la densialrededor deel butano, y

greiS :naturall es, la derls'idad:5 5 , 'II todes los etrosa cerca de 1,5 para el

m a s ' pesaees. Tanto losdel g as en u na pro~rcion sim. s en siD 'le d e~ IG apropiada que

hay una gran disparidadral, que van desde0, a 2,0 parahidrocarburosen el gas .posicion del

,las :siguientes, que a partir dey " e ! arnlj).iente, incluyendo la.e n el gas natural, 0en gases. i fugar hacia el ambiente de lasdel gas natural. Algunas de esasno necesariamente son de natu sino que son introducidaso de reacciones quimicas que'suceden mismo. Con esto no seles 0 nucleares, tenqan rnenores taminantes. Hay quemas verde es la que se aherta" ..Las

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./ Hal6genos

./Compuestos orqanicos que son constituyentes mayoritarios del gas natural:./ Metano./ Etano./ Propano./ Butanos./ Pentanos

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./ HexanosOtros Compuestos Orqanicos:./ Acenafteno./ Acenaftileno./ Acetaldehido./ Acrolefna./ Dimetil benza-antraceno./ Benzoantarceno./ Benceno./ Benzopireno./././././././

./ fFJj.~~rlo

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./ Pireno

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./ Tolueno

./ XilenoElementos Radioactivos:./ Rad6nMetales:./ Arsenico./ Bario

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./ Berilio

./ Cadmio

./ Cromo

./ Cobalto

./ Cobre

./ Manganeso

./ Mercurio

./ Molibdeno

./ Niquel

./ Plomo

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COVENIN3568-1:2000 CATEGORiAD

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