miércoles, 28 de octubre de 2009

Fracciones medias derivadas del petróleo: los gasóleos


Retomando la serie de los derivados del petróleo que empezó con las gasolinas y los querosenos, es el turno ahora de las fracciones medias, es decir, los gasóleos. Los gasóleos son combustibles derivados del petróleo que se utilizan en los motores diesel, principalmente. Para empezar, hay que decir que en España existen tres tipos de gasóleos, con diferentes especificaciones y usos:
  • Gasóleo A: el típico de automoción, obligatorio para vehículos diesel que circulen por vías públicas. No se le añaden colorantes ni trazadores y presenta un color amarillento.
  • Gasóleo B: es el utilizado para vehículos agrícolas, maquinaria pesada y barcos. Se le añade un colorante rojo.
  • Gasóleo C: es el combustible de las calderas domésticas (o no) de gasóleo. Se le añade un colorante azul.
Nota: el motor de un coche puede funcionar independientemente con un gasóleo A o B, ya que ambos están diseñados para obtener un buen comportamiento en el ciclo diesel, el problema de llenar el depósito de tu coche con gasóleo B es que estás defraudando al estado debido a que, igual que las gasolinas, el gasóleo B lleva un trazador que permite saber con un sencillo análisis si ése es o no el gasóleo que debería llevar tu coche. Obviamente el fraude está en que el gasóleo A tiene un mayor coste debido a los impuestos y, en caso de que la Guardia Civil de Tráfico compruebe que por ahorrarte unos euros has repostado gasóleo B, puede caerte una buena multa.


En general, todos los gasóleos tienen en su composición un número de átomos de carbono entre 10 y 24, y destilan entre 150 y 380ºC. Sus densidades (a 15ºC) varían desde 0,820 kg/L a 0,900 kg/L.
La composición, en cuanto a tipos de hidrocarburos, sería de: 50%
parafinas e isoparafinas, entre el 10 y el 15% de hidrocarburos nafténicos, entre 20 y 25% hidrocarburos aromáticos, y menos del 5% de olefinas e hidrocarburos residuales.

Para hablar del índice de Cetano, primero hay que hablar de lo que es el retardo, y antes de hablar del retardo, hay que saber cómo funciona un motor diesel.
Como no soy una experta en motores diesel, lo voy a simplificar mucho: en estos motores se comprime el aire y se calienta, cuando alcanza la temperatura óptima recibe la inyección de gasóleo y se produce el autoencendido o combustión sin bujía. Ahora bien, el retardo es el tiempo que pasa desde que se inyecta el gasóleo y se produce la explosión, y el índice de cetano está inversamente relacionado con el retardo.


El índice de cetano se basa en la medida de dos hidrocarburos, similar al proceso del índice de octano de las gasolinas, éstos son el cetano que recibe el índice 100 y el metilnaftaleno que recibe el índice 0. Como ya se ha dicho, el índice de cetano es inversamente proporcional al retardo, y toma valores entre 45 y 60, siendo el valor medio 50 de IC.
Las relaciones de compresión en los motores diesel pueden llegar a ser de 22:1 y alcanzándose temperaturas de hasta 600ºC; por lo que tampoco es muy conveniente un IC demasiado alto, ya que provocaría un retardo muy pequeño con respecto al diseño del motor.


Los gasóleos deben diseñarse en función del clima y de la estación del año en la que vayan a ser consumidos, ya que, al estar compuestos por hidrocarburos más pesados que, por ejemplo, la gasolina, es más fácil que algunos de estos solidifiquen a bajas temperaturas. (Aunque también hay gasolinas de verano y de invierno, que se diferencian por contener hidrocarburos de mayor o menor punto de inflamación, respectivamente).

Otra diferencia, aparte de la composición (y derivada de ésta), de los gasóleos con respecto de las gasolinas, es que éstos producen cenizas en su combustión, mientras que las gasolinas no.

Quizá algunos os preguntéis por qué el gasóleo, estando compuesto por hidrocarburos más pesados, tiene unas especificaciones oficiales de emisiones más altas que las gasolinas. Es bastante sencillo de explicar, y es que las emisiones se expresan como los kilogramos de CO2 que se emiten por cada litro de combustible que se quema: es obvio que, con una densidad (en kg de combustible por litro) mayor que la de la gasolina, el gasóleo contiene hidrocarburos de cadena más larga (más átomos de carbono) y, por tanto, el contenido de CO2 (también en kg/L) de los gases de combustión va a ser mayor.


Las imágenes las podéis encontrar aquí y aquí bajo licencia Creative Commons.

lunes, 5 de octubre de 2009

Transporte por cadena de GNL: la planta de licuefacción


El transporte por cadena de GNL (Gas Natural Licuado) consta de las siguientes fases: licuefacción, almacenamiento de GNL, transporte marítimo y regasificación.
Del transporte marítimo ya he hablado
aquí, así que esa parte me la saltaré.

La planta de licuefacción:

Para hablar de la cadena de GNL, hay que empezar hablando de la planta de licuefacción, pues en ella es donde se enfría el gas para reducir su volumen (ya en entradas anteriores se dijo que el gas natural reduce 600 veces su volumen si se enfría a una temperatura de -160ºC).

El proceso de licuefacción tiene un gran costo económico y energético, por lo que se emplea solamente cuando la distancia al punto de consumo es excesivamente grande como para que sea rentable la construcción de un gasoducto terrestre.
Para reducir este elevado coste, se aplica al gas una presión ligeramente superior a la atmosférica, con lo que no se necesita una temperatura tan baja y se ahorra considerablemente en el coste de construcción de los tanques de almacenamiento y transporte (al reducir los materiales de aislamiento).


El gas de alimentación a la planta se suministra a temperatura ambiente y a la presión de operación de la red de gas.
En el ciclo de licuefacción se opera a presiones de entre 50 y 55 bar
es, comprimiéndose el gas a la entrada para facilitar la circulación del gas a través de todo el tratamiento.
Las fases de tratamiento del gas son las siguientes:
  • Unidad de eliminación de gases ácidos: el gas puede contener residuos de CO2 y azufre después de haber sido tratado con anterioridad a pie de yacimiento. En esta unidad se hace pasar el gas a través de una torre de relleno en contracorriente con una solución de aminas, donde los gases ácidos quedan retenidos y se obtiene un "gas dulce".
  • Unidad de deshidratación y eliminación de mercurio: una vez obtenido el gas dulce saturado de agua, pasa a la unidad de deshidratación, donde se enfría con propano para condensar gran parte del agua y separarla del gas. Después de enfriarlo, el gas pasa a través de tamices moleculares, donde queda retenida el agua residual y los mercaptanos. La temperatura a la que se enfría el gas está condicionada por la temperatura a la que se empiezan a formar hidratos, que bloquearían las tuberías de salida del gas. A continuación el gas se hace pasar por la unidad de eliminación de mercurio, que consiste en un lecho de carbón activado donde se retiene. A la salida de la unidad hay un filtro donde se retienen las partículas sólidas que pueda arrastrar el gas.

  • Unidad de licuefacción:el gas tratado y seco se enfría a una temperatura previa de entre -20 y -35ºC, de esta manera los hidrocarburos más pesados se condensan con el fin de que no hagan peligrar el proceso criogénico posterior. El gas pobre resultante se compone principamente de metano y etano, que se envían a la sección de licuefacción. El gas condensado se lleva a una unidad de fraccionamiento, donde se separan los distintos componentes del gas: metano, etano, propano y butano, que se encontraban disueltos. La corriente líquida resultante, compuesta solamente por hidrocarburos más pesados se saca de la unidad y se almacena para otros usos. El proceso de licuefacción se basa en ciclos frigoríficos, en los cuales se aprovecha la mayor temperatura de condensación de un compuesto (etano, propano, nitrógeno o mezclas de ellos) para poder utilizar aire o agua como medio de condensación. Con despresurizaciones súbitas, se consigue un descenso brusco de la temperatura, que se aprovecha para enfriar el foco caliente (en este caso el gas) quitando el calor necesario para la vaporización del refrigerante.
Tras este tratamiento, el gas ya pasa a los tanques de almacenamiento de GNL y posteriormente al buque metanero para su transporte por mar.

Las imágenes las podéis encontrar aquí, aquí y aquí, bajo licencia Creative Commons.

jueves, 1 de octubre de 2009

Enlaces interesantes (13/09/09 - 30/09/09)

Otra entrega más de enlaces interesantes sobre minería, energía y medio ambiente.
Y ésto es todo por hoy.
Prometo hacer un post más largo y didáctico en breve, siguiendo con la temática del GNL.