El valor calorífico del gas natural.

 Marcías J. Martínez

El gas natural como combustible energético.

Tal como se indica, el gas natural es un combustible limpio de gran valor energético capaz de ser conducido por tuberías a grandes distancias con el fin de emplearlo para usos múltiples, tales como el fomento industrial, generación de electricidad,  servicio doméstico o para transformarlo en otros productos de mayor valor agregado. 

Por la expresión inicial el usuario podría creer que este fluido está siempre en estado gaseoso, no obstante eso no es totalmente cierto, por lo general, es un gas, no obstante, dependiendo de la presión y la temperatura a la cual se encuentre puede aparecer como un fluido bifásico o totalmente licuado.  A manera de ejemplo: el gas que llega a las casas por tuberías se presenta en estado gaseoso, aunque puede arrastrar agua y gasolina en estado líquido, el que sale del pozo y se transporta por los gasoductos suele ser una mezcla de gas y líquido y el que sale de la planta de fraccionamiento (Ej. Planta de Jose) es un líquido y se transporta como tal en recipientes adecuados.  Así la expresión gas no necesariamente está ceñida al estado de la materia y el calificativo: natural solo implica que procede de la acción de la naturaleza, no es sintético o producido artificialmente por el hombre. La expresión SNG, que muchos interpretan como gas natural sintético, significa que es un substituto del gas natural.

De la misma manera cuando alguien se refiere a los líquidos contenidos en el gas natural no está indicando que en ese gas, al cual se hace referencia, se garantiza que haya líquidos; nos referimos a la porción de componentes pesados contenidos en la mezcla y que se pueden licuar para separarlos de la corriente gaseosa.

¿Qué es el gas natural?

         Entre las varias expresiones que podemos emplear para definir lo que es el gas natural caben las siguientes definiciones:

1.   Fluido en estado gaseoso formado por la acción de la naturaleza.

2.    

3.   Mezcla de hidrocarburos que se encuentra en la naturaleza en estado gaseoso, por sí sola o asociada con el petróleo, y que permanece así en condiciones normales de temperatura y presión. Se emplea como combustible doméstico, en la generación de electricidad y como insumo industrial, en petroquímica.

En su composición prevalece el metano, aunque también incluye etano y otros hidrocarburos de la cadena parafínica, más pesados y en menor proporción. También puede contener otros componentes como nitrógeno, sulfuro de hidrógeno, helio, dióxido de carbono, agua, etc.

4.   Mezcla de hidrocarburos en estado gaseoso que suele obtenerse por el fraccionamiento de la parte más liviana del petróleo o porque se encuentre libre en yacimientos. Se consigue en el subsuelo en su forma natural y se usa sin que intervenga la mano del hombre en la transformación de la molécula.

5.   Combustible que procede de formaciones geológicas.

Al revisar la parte final de este artículo el lector encontrará las diversas denominaciones que se le puede dar al gas, las cuales han sido extraídas del diccionario de gas natural del mismo autor.

¿Por qué es importante el aporte energético del gas natural?

El mundo, tal como lo percibimos hoy, depende en gran parte de la disponibilidad de energía para promover el desarrollo y el bienestar de la población. Sin energía es muy difícil pensar en una población estabilizada o en un país desarrollado.  A pesar de que la expresión se presta para interpretaciones erráticas, suele medirse el nivel de desarrollo de los pueblos por la cantidad de energía que consumen.  No obstante, si pensamos en la ayuda que la tenencia de energía le presta a la población, podemos entender la expresión con mayor claridad.

         Las redes de gas citadinas.     

         Si pudiéramos trazar redes de gas en todo al ámbito nacional y facilitarle a la población la posibilidad de hervir el agua ya tendríamos controladas las enfermedades que se trasmiten por vía hídrica (gastroenteritis, hepatitis, cólera, etc.) con lo cual podemos afirmar que con el gas natural se mejora de manera considerable la salud de la población y la calidad de vida, sin entrar a discutir la importancia de una mejor alimentación.

         No hay dudas que el acondicionamiento del ambiente (aire acondicionado o calefacción, según se necesite) es un símbolo de bienestar.  El calor intenso del trópico, por ejemplo, en una casa con techo de zinc, habla de incomodidad extrema y de la necesidad de promover el bienestar. Bañarse con agua caliente asegura que la población tiene la tendencia a promover la limpieza corporal… Y así sucesivamente. De tal manera que, al pensar en el gas natural, invocamos la presencia de la hornilla y el horno para hacer la comida, del calentador de agua y en algunos casos del aire acondicionado a gas o de la calefacción. Es lamentable que todavía no se hayan popularizado en el país el uso de los artefactos domésticos “todo a gas”,  a medida que aumenta el precio de la electricidad la gente irá valorizando con mayor claridad la importancia de una secadora de gas debido al impacto del precio de la electricidad como energía sustitutiva.

         Gas natural para vehículos.

         El uso del gas natural comprimido (GNV o GNC) es un insumo que los pueblos carentes de petróleo o del gas natural aprecian en alto grado.  Es suficiente pagar 50 US$ al ponerle gasolina al auto para que nos demos cuenta de la gran ventaja que tenemos cuando todavía podemos pagar el combustible a precios más bajos.

         A manera de chiste, hace años, cuando uno decía en el exterior que en Venezuela se pagaban menos de dos dólares para llenar el tanque del automóvil con gasolina, la gente pensaba que – definitivamente - uno es un gran embustero. Algo – de esa cultura - queda todavía al referirse al gas natural.

         Alguna vez, cuando hacía el postgrado en los EUA (año 1965), los compañeros de clase preguntaron cuál era el precio del gas en mi ciudad.  Les dije  que uno pagaba un dólar por todo el gas que consumiera en la casa durante un mes…Mis amigos dieron la espalda, se retiraron sin hablar. Me tuvieron como el mentiroso más grande de la historia.  Pienso que si ahora les dijera que en estos momentos pagamos alrededor de dos dólares por todo el gas que consumimos en el mes, me enviarían directo a la cárcel. A pesar de la situación crítica que estamos atravesando. Eso sí, ya no tenemos gasolina.

         Gas natural para la industria.

El desarrollo industrial de cualquier país implica la tenencia de energía abundante, limpia y a bajo costo; estas son las cualidades que caracterizan el gas natural.

Alguna vez Colombia debió enfrentar una escasez de energía que obligó a cortar el suministro de electricidad a cada una de las ciudades durante ocho a diez horas por día.  ¿Cuál fue el impacto? 

No había ascensores, no funcionaban los semáforos en la ciudad, las industrias podían trabajar solamente una hora por día, la señoras tenían que trabajar a la media noche para hacer la comida del día.  Todos los colombianos tuvieron que aprender a vivir en las circunstancias apremiantes de la carencia de energía.  Los hoteles debieron instalar plantas para generar electricidad y todo el proceso comercial e industrial quedó trastocado por muchos meses.  Habían fallado las predicciones sobre disponibilidad del consumo energético.  El lector podrá evaluar el impacto sobre el país de una situación como ésa, tanto en el nivel doméstico como en la productividad industrial.

Imaginemos por un instante que eso pasara en nuestro país, como, ahora sucede, y evaluemos las consecuencias o el impacto sobre la industria pesada como Sidor, la petroquímica, las fábricas de cemento, zona industrial de Valencia y de las otras ciudades del país… citados a título de ejemplo. 

Imagínense a la ciudad de Maracaibo sin semáforos… ¿Cómo entender la enorme confusión que se produce para poder circular?, si, antes, con algunos semáforos, ya resultaba difícil manejar en la ciudad, cómo será ahora…Sin servicios públicos eficientes.

Quizás eso nos llevaría a concienciarnos de una expresión… ¡Qué bello era mi País!

¿Qué se conoce como valor calorífico del gas natural?

Analicemos algunas expresiones que hemos obtenido del diccionario de gas natural:

                   Valor calorífico del gas: cantidad de calor que se puede generar con un volumen predeterminado de gas natural. Por ejemplo, la cantidad de calor (en BTU o Kcal) que se origina al quemar una cantidad conocida de un gas. Se mide en BTU por pie cúbico o kilocalorías por metro cúbico.

                   Valor calorífico neto o inferior: valor calorífico del gas sin considerar en la “sumatoria” la energía que agrega el agua cuando se condensa. Es el que se obtiene al restar del valor calorífico total el calor latente de vaporización del vapor de agua que se condensa por la combustión del gas.

Valor calorífico total, bruto, superior o total: cantidad total de energía que se produce al quemar, en presencia de aire, una unidad volumétrica de gas, considerando en el total la energía que se agrega al condensar el agua contenida en el gas o en la atmósfera. El que se obtiene cuando todos los productos de la combustión se enfrían hasta la temperatura existente antes de iniciar la combustión y después que se han hecho todas las correcciones necesarias propias del análisis de laboratorio. En este caso el agua que se forma durante el proceso de combustión es condensada. Como por ejemplo: un pié cúbico de metano genera 1010 BTU. A medida que aumenta el peso molecular del hidrocarburo, también aumenta el valor calorífico de la muestra.

Esto indica que un volumen determinado de gas natural, dependiendo de la composición, es capaz de generar una cantidad de energía que se puede garantizar.  De esa manera la industria del gas - al proveer del combustible a las industrias - les garantiza la energía que requieren para sus procesos.  A su vez, la empresa que suministra el gas natural, mide la composición, calcula el valor calorífico y el caudal de gas que entrega a determinado cliente.  El producto del caudal entregado (p3/día) por el valor calorífico del gas (BTU/p3) determina la cantidad de energía que entrega en un lapso determinado (Ej. un día)

El valor del gas (ventas al mayor) en Venezuela se puede estimar en un dólar por millón de BTU (al cambio oficial).  Esta cifra, referida al mercado de México para los EUA es de 4,0 a 5,0 dólares y, en la bolsa de Nueva York, se ha cotizado en 10 US$ el millón de BTU.

El concepto de BTU, Unidad Térmica Británica.

De nuevo, podemos apelar al diccionario para evaluar esta expresión:

BTU (British Thermal Unit): Unidad Térmica Británica. Unidad inglesa de energía equivalente a un kWh. (Board of Trade Unit). Cantidad de calor que se debe agregar a una libra de agua para incrementar la temperatura en un grado Fahrenheit (entre 58,5 y 59,5 °F), a una presión de 30 pulgadas de mercurio.

Con esto apreciamos que, con un BTU, podemos elevarle la temperatura a una libra de agua (454 cc) en un °F.  Quizás nos resultaría más conveniente apelar al ejemplo que de manera clásica utilizamos para entender el valor del BTU: el aire acondicionado.

¿Cómo identificamos estos equipos?

En el lenguaje cotidiano normalmente decimos: ese aparato es de 12.000 Btu.  En realidad nos referimos a un equipo de una tonelada de refrigeración cuya capacidad para enfriar el ambiente es de 12.000,0 Btu/hr. Si quisiéramos saber de qué tamaño es el aparato que se requiere en una habitación sería suficiente decir que, con 12.000,0 Btu/hr podemos acondicionar un ambiente con un volumen de 60 m3.  Así cuando Ud. calcula el volumen de la habitación o del espacio, al dividirlo entre 60 obtiene el equipo de refrigeración que debe emplear para refrigerar el espacio..

No debemos olvidarnos de que si la habitación tiene grandes ventanales, o las ventanas no cierran perfectamente, o si se trata de un salón de baile, la eficiencia será más baja, pero indistintamente que Ud. divida entre 60 o 50, tendrá un equipo apropiado. A manera de ejercicio verifique ahora los equipos que tiene instalados en su casa y sacará sus propias conclusiones.

¿Cuánto se pierde cuando el gas se quema?

Tratemos de responder la pregunta con un ejemplo sencillo (un millón de pies cúbicos de metano). Un millón de pies cúbicos, de metano medidos a condiciones normales (pcn) representa una cantidad de energía de 109 (mil millones) de Btu. A su vez, trabajando con un equipo de aire acondicionado de un Hp: (12000 Btu/hr. o 288000 Btu/día), nos indicaría que cada millón de pies cúbicos de gas que se quema representa.3472 aparatos de aire acondicionado de un Hp, trabajando todo el día. El lector podrá hacer el mismo cálculo para cualquier otro caso que tenga como referencia. 

Valor calorífico de una determinada cantidad de gas natural.

Pensemos ahora en una determinada cantidad de gas natural cuyo valor calorífico es de 1250,0 Btu/p3.  Lo primero que se deduce es que, en este caso, no se trata de un gas seco o metano puro, sino de una composición que tiene una cantidad apreciable de componentes pesados.  De allí la razón por la cual el valor calorífico es un 25% más alto que el del metano.  Al multiplicar el valor calorífico por el caudal de gas que se entrega tendremos la cantidad total de energía y, por lo tanto, la cantidad que se le debe cobrar al cliente.

El gas que normalmente se le entrega al cliente, en Venezuela, tiene un valor energético mayor que el mínimo internacionalmente utilizado, es más rico y, obviamente, genera una mayor cantidad de energía por volumen.

¿A qué se llama combustión total?

Hay algunos datos adicionales que la población debe conocer.  Cuando la llama de la hornilla es azul, sin destellos amarillos o rojizos, ello implica que el gas se está quemando totalmente y que la energía se está aprovechando de manera eficiente. En ese caso hablamos de combustión total y el valor calorífico del gas es el superior o bruto, el parámetro que se emplea para comprar o vender el gas.

Los destellos amarillos y rojizos indican que no hay la cantidad de aire suficiente para producir la combustión total y que no todo el gas se está quemando para generar la energía que requerimos.  Alguna vez observaba un horno de “pizzas” en el cual, al abrir la tapa para sacar el producto se observaba que el gas no se estaba quemando totalmente. Con ese tipo de hornos se libera una cantidad de residuos que cae sobre el comestible que puede incidir sobre la salud de la población.  Sería recomendable que estas construcciones se hicieran con un mayor conocimiento de la materia y su aplicación en los procesos de combustión.

1.   El gas no se debe quemar dentro del horno, para evitar que los residuos caigan sobre las pizzas que luego consume la población.

2.   Sería preferible calentar los bloques de arcilla por la parte externa (adobes refractarios) para que el producto se cocine sin que haya el contacto directo de los hidrocarburos con la pizza.

El propósito de este artículo ha sido dejar caer algunas nociones elementales sobre la gran población, escritas con palabras de a centavo, para garantizar su comprensión y el aprovechamiento cabal de esta energía extraordinaria y por muchos años despreciada.

Nota: Este trabajo ha sido elaborado con la intención de llevar hasta las personas interesadas en el gas natural los conocimientos inherentes al gas natural, explicado con palabras sencillas, para que puedan llegar al auditorio.

         El lector podrá comunicarse con la empresa aprovechando el correo electrónico iconsa.venezuela@gmail.com y la página web: www.gas-training.com.