Planta de Peak Shaving
Objeto de la planta
La planta de almacenamiento de Peak Shaving es un conjunto de instalaciones que permiten llevar a cabo el proceso criogénico de licuefacción del gas natural durante el verano, almacenando el líquido en tanques especiales hasta su vaporización y reinyección al sistema, para atender durante el invierno los picos de demanda.
En el gráfico 5 la línea azul señala la capacidad máxima del sistema de transporte. La zona roja representa el pico de demanda insatisfecha durante el período de máximo frío de la temporada invernal. El área bajo la curva representa el consumo firme previsto para el año.
Gráfico 5: Curva de demanda de gas natural
Proceso
A continuación se detalla el proceso completo de la planta.
Extracción de CO2: En esta etapa se realiza la purificación del gas de alimentación por adsorción del CO2 y el agua existentes en el mismo, por una corriente inversa de solución de monoetanolamina (M.E.A.), la cual luego es regenerada reingresando al sistema.
Figura 4: Esquema del equipo para extracción de CO2
Deshidratación y filtrado: En esta etapa se le extrae la humedad al gas hasta lograr valores menores a 1 ppm, luego se realiza un filtrado para extraer trazas de mercurio y partículas sólidas; y además se produce la separación de los hidrocarburos pesados por condensación parcial.
Figura 5: Esquema del equipo de deshidratación y filtrado
Licuefacción y almacenamiento: La unidad de licuefacción produce el GNL a partir del gas tomado de los principales gasoductos y pretratado; Se estima un funcionamiento aproximado de 255 días al año, que son los necesarios para recuperar la capacidad útil del tanque.
Sistema de licuefacción y almacenamiento de GNL
En esta etapa se produce el enfriamiento de gas hasta alcanzar los -160 °C, necesarios para su licuefacción. El GNL producido se envía al tanque de almacenamiento, el cual lo mantiene a su temperatura de licuefacción, operando a una presión de 20 a 70 mbar. En este proceso se reduce unas 600 veces el volumen del gas lo cual permite almacenar cantidades importantes del mismo.
Vaporización: En esta etapa el GNL se regasifica para su inyección a la red, para ello, se descarga del tanque de almacenamiento por medio de un sistema de bombas criogénicas. A la salida de los vaporizadores, se envía a una estación de regulación y medición.
Esquema de los equipos de vaporización
Seguridad y contaminación
Odorización del Gas
Todos los componentes del gas natural son inodoros en estado puro. Estos gases se odorizan para que su detección, independientemente de la procedencia, sea lo más eficaz posible por parte de cualquier persona que no posea ninguna formación al respecto, esto es debido a:
Seguridad: alto nivel tóxico e inflamabilidad.
Legislación: la reglamentación, en general, define que "cualquier fuga de gas debe ser detectada con facilidad, cuando exista una mezcla de gas en aire cuya concentración volumétrica sea ⅕ de la correspondiente al límite inferior de inflamabilidad", por ejemplo el 1 % de metano en aire.
Economía: los escapes de gas no detectados, pueden resultar a la larga excesivamente caros a las compañías gasistas.
Actualmente se inyecta al gas THT o mercaptanos como odorizantes, en general entre 15 y 19 mg/m³, y tratando de mantener siempre el mismo olor para que la gente lo identifique sea cual fuera el origen del gas.
Contaminación
Se cree que la lluvia ácida (lluvias y otras precipitaciones con un grado de acidez relativamente alto, que están dañando lagos y bosques en muchas zonas del mundo) se debe en parte a las emisiones de dióxido y monóxido de carbono. En la década de 1.990, la preocupación por el posible calentamiento del planeta como resultado del efecto invernadero hizo que algunos gobiernos tomaran en consideración medidas para reducir las emisiones de dióxido de carbono producidas por la combustión de carbón, petróleo y gas natural. La solución de esos problemas es costosa, y la cuestión de quién debe pagar por ello resulta polémica.
El gas natural es mucho más limpio que el petróleo y el carbón. Como es gaseoso a temperatura ambiente, no contamina los ríos y los océanos. Además, como suele contener poco azufre, se quema de forma limpia.
Consumo energético
Las naciones industrializadas son las que utilizan la mayor parte de la energía mundial. En 1.990, Estados Unidos, Europa, los países de la antigua URSS y Japón consumieron las tres cuartas partes del total mundial. El uso de energía por persona varía mucho según los países: por ejemplo, en Estados Unidos es cuatro veces y media superior al promedio mundial, mientras que en China es sólo una cuarta parte de dicho promedio. En 1.990 el petróleo y el gas natural supusieron casi las dos terceras partes del consumo primario de energía en todo el mundo. El carbón también fue una fuente importante, mientras que la energía nuclear, la energía solar y otras energías alternativas tuvieron menor peso
Uso Industrial del Gas
- Bomba de Calor a Gas por absorción
Este climatizador de alto rendimiento es capaz de actuar como bomba de calor reversible, aglutinando en un solo equipo las funciones para las que habitualmente se requieren dos aparatos o instalaciones distintas, incrementando con ello el grado de confort en viviendas y pequeños locales.
Su empleo favorece significativamente la disminución del consumo global de energía primaria. El uso de un combustible poco contaminante como es el gas natural, implica una mejora en las condiciones atmosféricas, mediante la reducción de CO y CO2, en especial en las zonas de gran concentración urbana, a ello se añade la no utilización de clorofluorcarbonos.
- Cogeneración de Energía
La tecnología de la cogeneración implica la producción simultánea de calor y electricidad en una única instalación a partir de la energía primaria aportada por un combustible. Los sistemas de cogeneración más habituales se basan en las turbinas de gas y los motores alternativos a gas natural.
1- Turbina de gas: los elementos fundamentales que constituyen una turbina de gas son, el compresor, la cámara de combustión y la turbina propiamente dicha. En cuanto a su funcionamiento, el aire es aspirado de la atmósfera y comprimido para después pasar a la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se produce la ignición, los gases calientes producto de la combustión fluyen a través de la turbina, donde se expansionan moviendo el eje que acciona el compresor de la turbina y, frecuentemente, un alternador.
Al conjunto formado por el compresor y la turbina de alta presión se lo denomina generador de gas. Al resto de la turbina se lo conoce como turbina de potencia.
Figura 8: Diagrama de una turbina de gas
2- Motores alternativos: los motores alternativos a gas suelen seguir el ciclo Otto y la ignición de la mezcla combustible-comburente se realiza mediante bujías ya que el elevado índice de octanos del gas natural no permite el autoencendido por presión. Los motores alternativos de gas natural más extendidos son de cuatro tiempos.
El movimiento alternativo del pistón se transforma en un movimiento rotativo por medio de una biela y un cigüeñal. Este movimiento permite la generación de energía eléctrica en un alternador.
En ambos casos se consume gas natural y parte de la energía producida por la combustión se emplea en generar energía eléctrica, y la energía restante se emplea como aporte térmico en los equipos que utilicen vapor, agua caliente y/o aire caliente.
Uso doméstico del gas
- Máquinas Secadoras a Gas
En Europa se esta imponiendo el uso de secadoras de ropa a gas natural, como el sistema más económico y eficaz para secar. El precio de una secadora a gas es similar al de una secadora eléctrica, sin embargo, el consumo de energía es del orden del 70 % inferior y además reduce en un 10 % el tiempo de secado.
- Vitrocerámicas a Gas
La vitrocerámica (cocina de hornallas con interfaz de vidrio) elimina el límite de potencia de sus pares a resistencia eléctrica y son más económicas, poseen dispositivos de seguridad, como sensores que impiden la salida de gas sin quemar, restricción automática del paso de gas al quemador, si se detecta calor excesivo, e indicadores de calor residual.
Comparación de las energías usadas
A continuación se muestran tres gráficos representativos de las energías usadas por la humanidad a nivel mundial, el primero de ellos muestra la evolución histórica del consumo de las distintas energías; el segundo representa el reparto global de las energías actuales; y el último muestra el reparto de las energías renovables, estos últimos dos cuadros corresponden al período 1.990-1.995.
Evolución histórica
Gráfico 6: Comparación de las energías usadas
Reparto global
Gráfico 7: Reparto global de las energías usadas
Reparto de energías renovables
Gráfico 8: Reparto de energías renovables
Profesores: Arquitecto Costoya. y J. F. Aguirre
Autor: Anselmo Robles Bentham, Ricardo Santiago Netto, Osvaldo Daniel Pumar. Argentina.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet)