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GNcalc. Aplicación para el cálculo de las propiedades del Gas Natural

 

Introducción

El presente software realiza el cálculo de las principales propiedades del gas natural, tales como el poder calorífico superior, poder calorífico inferior, densidad, densidad relativa, factor de compresibilidad, peso molecular e índice de Wobbe. Los resultados son función de la composición de la mezcla y los cálculos se realizan para diferentes temperaturas de referencia y para diferentes temperaturas de combustión. En todos los casos la presión considerada siempre es 101.325 KPa.

Inicio de la aplicación

Ejecutar el fichero GNcalc.exe. Se mostrará la pantalla principal.

Datos de partida

Se deberá introducir la composición del gas en la pestaña composición.

  Foto 1. Pantalla principal

Igualmente se debe indicar si la composición introducida está expresada en porcentaje molar (número de moles del componente por moles totales en la mezcla) o en porcentaje volumétrico.

El botón Normalizar se utiliza para normalizar la composición, es decir, cuando la suma de los componentes no es igual al 100% realiza un ajuste de forma ponderada de manera que la composición sume exactamente 100%. Esta función es de utilidad, por ejemplo, cuando la composición proviene del resultado de análisis de un cromatógrafo. En este caso la suma de los componentes no tiene porque ser exactamente del 100% debido al error del analizador. Normalizando obtenemos una mejora en la precisión de los resultados obtenidos.

Una vez introducida la composición del gas, en el resto de pestañas obtenemos los distintos resultados:

·  Densidad a 0, 15 y 20 ºC

·  Densidad relativa a 0, 15 y 20 ºC

·  Compresibilidad a 0, 15 y 20 ºC

·  Peso molecular medio

·  Poder calorífico superior a distintas temperaturas de medida y combustión (0/0, 15/15, 15/0 ºC)

·  Poder calorífico inferior a distintas temperaturas de medida y combustión (0/0, 15/15, 15/0 ºC)

·  Índice de Wobbe superior temperaturas de medida y combustión (0/0, 15/15 ºC).

En todos los casos la presión se referencia a 101.325 KPa

CONCEPTOS IMPORTANTES:

Combustión del gas natural

La combustión del gas natural consiste en una reacción química con el oxígeno mediante la cual se produce principalmente agua y CO2, liberando  igualmente  una cantidad importante de energía.

Debido a las altas temperaturas que se alcanzan durante la combustión, el agua se encontrará، en forma de vapor. Una vez que los gases producto de la combustión se enfríen, este agua puede llegar a condensarse, realizando un aporte adicional de energía (calor de vaporización). Todo esto hay que tenerlo en cuenta cuando se define el poder calorífico de un gas (cantidad de calor liberada en la combustión) y por tanto tendremos que distinguir entre:

·  El valor que se obtiene cuanto, además de la propia energía producida por la reacción, consideramos también el calor producido por la condensación del agua. A esto lo llamaremos poder calorífico superior.

·  El valor obtenido cuanto esta energía de condensación no es tenida en cuenta. A esto lo llamaremos poder calorífico inferior.

Es importante no confundir entre el agua que se forma como producto de la combustión y el posible contenido en agua que ya había en el gas natural antes de producirse la combustión. El primer caso es el que hemos descrito en las líneas anteriores. El segundo caso no afecta a la diferencia entre el poder calorífico superior e inferior aunque si hay que tenerlo en cuenta en el cálculo puesto que, como el poder calorífico del agua es nulo, a mayor contenido de agua menor poder calorífico del gas.

El gas natural, contendrá una proporción determinada de agua, que interesa sea lo más baja posible. Es frecuente considerar el poder calorífico del gas natural en base seca, es decir considerando que el contenido en humedad es despreciable. Los cromatógrafos que se utilizan para la determinación del poder calor­fico deben de trabajar con muestras secas, por lo que a la muestra se le elimina el contenido en humedad antes de ser analizada por el cromatógrafo. Como contrapartida está el valor del poder calorífico para gas natural saturado en agua.

La norma de referencia utilizada habitualmente para el cálculo del poder calorífico es la ISO 6976, la cual además describe el procedimiento de cálculo de la densidad, densidad relativa e índice de Wobbe.

 

Poder calorífico superior

Es la cantidad de calor que se libera en una combustión completa en aire de una determinada cantidad de gas, manteniendo la presión constante y retornando todos los productos de combustión a la misma temperatura, t1, que la de los reactivos que produjeron la combustión. Todos los productos de la combustión permanecen en estado gaseoso con la excepción del agua que al enfriarse a la temperatura t1 es condensada.

Poder calorífico inferior

Es la cantidad de calor que se libera en una combustión completa en aire de una determinada cantidad de gas, manteniendo la presión constante y retornando tod

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os los productos de combustión a la misma temperatura, t1, que la de los reactivos que produjeron la combustión. Todos los productos de la combustión permanecen en estado gaseoso.  

Densidad

Es la masa de un gas dividido por su volumen a unas condiciones determinadas de presión y temperatura.   

Densidad relativa

Es la densidad de un gas dividido entre la densidad del aire

Indice de Wobbe

Es el poder calorífico superior por volumen de gas, expresado a unas condiciones de referencia determinadas dividido por la raiz cuadrada de la densidad relativa a las mismas condiciones de referencia. El índice de Wobbe es un indicador de la intercambiabilidad de combustibles gaseosos. Dos gases con el mismo índice de Wobbe y con la misma presión y alimentando al mismo quemador producirán la misma cantidad de energía. Puesto que la densidad relativa es adimensional, las unidades del índice de Wobbe y el poder calorífico son las mismas.  

Factor de compresibilidad (Z)

Es la relación entre el volumen real que ocupa una determinada masa de gas a una presión y temperatura determinadas dividido por su volumen, bajo las mismas condiciones, según se calcula con la ecuación de los gases ideales. Por tanto, define el grado por el cual un gas se aparta del comportamiento ideal, siendo Z=1 el valor correspondiente a los gases ideales. La ecuación de los gases ideales ( P·V = n · R · T) quedaría corregida por este factor, quedando de la siguiente forma: P·V = Z · n · R · T  

Temperatura de referencia de combustión

Es la temperatura a la cual teóricamente el  gas es quemado  

Temperatura de referencia de medida

Es la temperatura que se utiliza para expresar el porcentaje volumétrico del gas. No tiene porque coincidir con la temperatura de referencia de combustión.

 

DESCARGAR DEMO (La demo está limitada a una concentracion fija de metano)