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Propiedades y características del GLP
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Propiedades y características del GLP Propiedades y características del GLP Presentation Transcript

  • PROPIEDADES Y CARACTERÍSTICAS DEL GAS LICUADO DE PETROLEO GERENCIA DE FISCALIZACIÓN DE HIDROCARBUROS LÍQUIDOS DIVISIÓN DE PLANEAMIENTO Y DESARROLLO UNIDAD DE NORMAS Y PROCEDIMIENTOS SETIEMBRE 2011
  • PROPIEDADES DEL GLP Como se ha señalado el Gas Licuado de Petróleo (GLP) es un hidrocarburo que, a condición normal de presión y temperatura, se encuentra en estado gaseoso, pero a temperatura normal y moderadamente alta presión es licuable. En está sesión se presentará las principales propiedades y características del GLP, las servirán de base para comprender la operación y diseño de las instalaciones de GLP. Los requisitos de calidad para el gas licuado de petróleo debe cumplir con la Norma Técnica Peruana NTP 321.007.
  • PROPIEDADES DEL GLP* Propano GLP Butano 1 * Valores referenciales (No Oficiales)
  • PROPIEDADES DEL GLP COMPOSICIÓN
    • El GLP puede ser propano o butano solo o estar compuesto por la mezcla de hidrocarburos C 3 y C 4 . La composición del GLP en el Perú varia según el tipo de Región, en zonas donde la temperatura son en promedio altas, el GLP está compuesto de mayor porcentaje de C 4 (abutanado), mientras en las zonas donde la temperatura son en promedio bajas, el GLP está compuesto de mayor porcentaje de C 3 (apropanado).
    • Las principales diferencias entre el propano y el butano son:
    • El propano se vaporiza a temperaturas por encima de -44ºF (-42ºC) a presión atmosférica.
    • A diferencia del propano, el butano no vaporizara adecuadamente a una temperatura por debajo de los 32ºF (0 ºC).
    • El propano tiene una mayor presión de vapor que el butano a una temperatura determinada.
    • Cuando se produce una combustión, el propano produce menos calor en comparación con la misma cantidad de gas butano.
    • Un galón de gas propano pesa menos que un galón de gas butano.
  • PROPIEDADES DEL GLP COMPOSICION DE DIFERENTES TIPOS DE GLP EN EL PERU No hay presencia de hidrocarburos insaturados en el GLP que se produce en la Planta de Fraccionamiento de Pisco.
  • PROPIEDADES DEL GLP La presión de vapor de una sustancia es la presión a la cual la fase vapor está en equilibrio con su fase líquida a una determinada temperatura. PRESIÓN DE VAPOR Las sustancias más ligeras tienen mayor presión de vapor que las sustancias pesadas. Cuando se trata de una mezcla de sustancias, la presión de vapor de la mezcla dependerá, además de la temperatura, de la composición que tenga la fase líquida. Su valor es independiente de las cantidades de líquido y vapor presentes mientras existan ambas. Presión de Vapor de mezclas de GLP 1 Psig = Pounds per square inch gauge (libra / pulg 2 manométrica) COMPOSICION (% VOL.) TEMPERATURA PROPANO BUTANO 37.8 ºC 15.0 ºC 0.0 ºC Psig Kg/cm 2 Psig Psig 100 0 208.0 14.62 107.0 70.0 90 10 206.0 14.48 99.0 64.0 80 20 191.0 13.43 91.0 59.0 75 25 183.0 12.87 87.0 56.0 70 30 176.0 12.37 83.0 53.0 65 35 168.0 11.81 79.0 50.0 60 40 160.0 11.25 75.0 48.0 55 45 153.0 10.76 70.0 45.0 50 50 145.0 10.19 66.0 42.0 45 55 138.0 9.70 62.0 39.0 40 60 130.0 9.14 58.0 37.0 35 65 123.0 8,65 54.0 34.0 30 70 113.0 7.94 50.0 31.0 25 75 107.0 7.52 46.0 28.0 20 80 100.0 7.03 42.0 26.0 10 90 85.0 5.98 34.0 20.0 0 100 70.0 4.92 25.0 15.0
  • PROPIEDADES DEL GLP PRESIÓN DE VAPOR En el gráfico se puede apreciar que la presión de vapor del butano es 0.005 bar a 0°C y 0.8 bar a 15°C., mientras que la presión de vapor del propano a estas temperaturas es de 4 bar y 6.5 bar, respectivamente. Esto crea una considerable diferencia en la presión de vapor de la mezcla en la medida que las proporciones de propano y butano varían. La presión se incrementa con la temperatura y ello conduce a grandes variaciones en el volumen de GLP en el estado líquido. Por lo tanto, si un recipiente (balón o tanque) está completamente lleno de GLP en su estado líquido y aumenta la temperatura, se producirá un rápido incremento de la presión, creando el riesgo de una explosión. Por esta razón, nunca debe llenarse completamente un recipiente de GLP. Presión de Vapor del GLP
  • PROPIEDADES DEL GLP PRESIÓN DE VAPOR En la NTP 321.007 se presenta las especificaciones que debe cumplir la Presión de Vapor del GLP y el método de ensayo (NTP 321.100 ó NTP 321.098). NTP 321.100 Este método de prueba describe la determinación de las presiones de vapor manométricas de los gases licuados de petróleo a temperaturas de 37.8ºC (100ºF), hasta e incluyendo una temperatura de prueba de 70ºC (158ºF). NTP 321.098 Este método describe, mediante análisis composicional la determinación aproximada de las siguientes características físicas del propano comercial (véase NTP 321.007) y propano especial (véase ASTM D 1835): presión de vapor, densidad relativa y número de octano motor (MON). No es aplicable a ningún producto que exceda los límites de especificación de residuos no volátiles (véase NTP 321.096). Para calcular el número de octano de motor, este método se aplica sólo a mezclas que contengan 20 como máximo de propileno. Nota: Los valores de presión de vapor para las mezclas propano-butano: no deben exceder de 1430 kPa (208 psig) que corresponde a un gas con 100% de propano comercial*. * Información extraída de la NTP321.007. Gas Licuado de Petróleo (GLP). Requisitos
  • PROPIEDADES DEL GLP PRESIÓN DE VAPOR Equipos para ensayo de presión de vapor : Estos equipos permite determinar la presión manométrica del GLP a 37.8°C (100°F), conocida también como Presión de Vapor Reid (PVR).
  • PROPIEDADES DEL GLP El punto de ebullición es aquella temperatura en la cual la materia cambia de estado líquido a gaseoso, es decir, ebulliciona o hierve. En otras palabras, en un líquido, el punto de ebullición es la temperatura a la cual la presión de vapor del líquido es igual a la presión del medio que rodea al líquido. PUNTO DE EBULLICIÓN ° F ° F 250° 212° 100° 60° -14° 250° 212° 100° 60° -14° AGUA GLP 121° 100° 38° 16° -26° 121° 100° 38° 16° -26° ° C ° C Al igual que el agua, el GLP tiene un punto de ebullición, a partir del cual cambia de líquido a vapor. Sin embargo, el punto de ebullición del GLP es tan bajo, -26° C (aprox.), que hervirá a la temperatura ambiente de casi cualquier parte del mundo; por lo que normalmente no se requiere aplicar una fuente de calor extra para hacer hervir al GLP. El calor en el aire que nos rodea, es más que suficiente. Se debe recordar que, si el GLP se mantiene a temperaturas por debajo de su punto de ebullición, seguiría siendo un líquido y se podría almacenar en un recipiente abierto.
  • PROPIEDADES DEL GLP GRAVEDAD ESPECÍFICA 1 DE LÍQUIDOS La gravedad específica de un líquido es la comparación entre el peso de un volumen dado de un líquido a cierta temperatura, con el peso del mismo volumen de agua a la misma temperatura. Gravedad Específica de GLP líquido a 15° C Gravedad Específica = 0.539 El GLP líquido tiene una gravedad específica promedio de 0.539. Esto significa que para un mismo volumen, el GLP líquido pesa un poco más de la mitad del peso del agua a 15°C. 1 Gravedad Específica = Densidad Relativa = Peso Específico
  • PROPIEDADES DEL GLP GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LÍQUIDOS AGUA: 1 ETANO: 0.377 AGUA: 1 PROPANO: 0.504 AGUA: 1 GASOLINA: 0.71 AGUA: 1 BUTANO: 0.582
  • PROPIEDADES DEL GLP GRAVEDAD ESPECÍFICA 1 DE VAPORES La gravedad específica de un vapor es la comparación entre el peso de un volumen dado de un vapor a cierta temperatura y con el peso del mismo volumen de aire a la misma temperatura. Gravedad Específica de GLP vapor a 15° C Gravedad Específica = 1.716 El GLP vapor tiene una gravedad específica promedio de 1.716. Esto significa que para un mismo volumen, el GLP vapor pesa un poco más de la 1.5 veces del peso del aire a 15°C. 1 Gravedad Específica = Densidad Relativa = Peso Específico
  • PROPIEDADES DEL GLP GRAVEDAD ESPECÍFICA DE VAPORES AIRE: 1 METANO: 0.60 AIRE: 1 PROPANO: 1.52 AIRE: 1 BUTANO: 2.01 AIRE: 1 ETANO: 1.05
  • PROPIEDADES DEL GLP GRAVEDAD ESPECÍFICA En la NTP 321.007 se presenta las especificaciones que debe cumplir la Gravedad Especifica del GLP y el método de ensayo (NTP 321.098). Termohidrómetro Este equipo permite determinar la Densidad Relativa del GLP midiendo la temperatura para determinar los factores de corrección correspondientes.
  • PROPIEDADES DEL GLP
    • Esta propiedad muestra la facilidad de un material para encenderse o hacer combustión. Para que haya combustión deben estar presentes los siguientes elementos:
    • Combustible (gas inflamable)
    • Oxígeno del aire
    • Fuente de ignición (chispas, llama, calor, etc.)
    Cuando estos elementos se mezclen en las cantidades apropiadas, producirán la combustión. Es decir, que la mezcla gas–aire sólo será inflamable si la concentración del gas se encuentra dentro de los límites de inflamabilidad. INFLAMABILIDAD
  • PROPIEDADES DEL GLP INFLAMABILIDAD En una mezcla GLP-aire sólo se presentará combustión cuando el porcentaje de gas en esta mezcla se encuentre entre un 2.1% y 9.5% (y entre el 97.9% y el 90.5% de aire). Por encima de estos límites de inflamabilidad la mezcla es rica en gas y por debajo, la mezcla es pobre en gas, de forma que fuera del límite de inflamabilidad no habrá fuego al contacto con una fuente de ignición. 0% % 100% Mezcla Rica Mezcla Pobre Límites de inflamabilidad Límite Inferior de inflamabilidad (Lower Flammable Limit – LFL): Es la concentración mínima de vapor o gas en mezcla con el aire, por debajo de la cual, no existe propagación de la llama, al entrar en contacto con una fuente de ignición. Límite Superior de inflamabilidad (Upper Flammable Limit – UFL): Es la concentración máxima de vapor o gas en mezcla con el aire, por encima de la cual, no tiene lugar la propagación de la llama, al entrar en contacto con una fuente de ignición. 2.1 % 9.5 %
  • PROPIEDADES DEL GLP INFLAMABILIDAD Límites de inflamabilidad para diferentes gases presentes en el GLP* * Valores Oficiales extraídos de la NTP 321.007: GAS LICUADO DE PETRÓLEO (GLP). Requisitos Hidrocarburo Límites de Inflamabilidad (Concentración en el aire, % en volumen) PROPANO 2.1 a 9.5 PROPILENO 2.4 a 11.1 n-BUTANO 1.6 a 8.5 ISO-BUTANO 1.8 a 9.0 BUTILENOS 1.7 a 8.5 N-PENTANO 1.4 a 7.8
  • PROPIEDADES DEL GLP INFLAMABILIDAD
    • El limite de inflamabilidad puede variar por:
    • Efecto del oxígeno : Si a la mezcla se le suministra un porcentaje mayor de oxígeno los índices se amplían, aumentando fundamentalmente el Limite Superior de Inflamabilidad.
    • Efecto de la inertización : Al suministrar un gas inerte dentro de un espacio confinado con presencia de gases inflamables como el GLP (que se encuentra dentro del Límite de Inflamabilidad), disminuye los rangos de inflamabilidad, eliminando el riesgo de incendio o explosión.
    • Efecto de la presión : A presiones bajas disminuye el límite de inflamabilidad, y a presiones elevadas, se amplía el límite de inflamabilidad.
    • Efecto de la temperatura : El límite de inflamabilidad es proporcional a la temperatura; al aumento de ésta, se genera mayor riesgo.
  • PROPIEDADES DEL GLP PODER CALORÍFICO O CALOR DE COMBUSTIÓN El poder calorífico es la cantidad de energía (o calor) que libera una determinada cantidad (un kilogramo, una libra, un metro cúbico, etc) de sustancia (combustible) durante la combustión (reacción de oxidación) completa 1 . Se mide en unidades de energía por unidad de masa o volumen del combustible. Las unidades de energía más empleadas son BTU, Calorías (cal) y Julios(J). Unidades: (KJ/kg),(kcal/kg); (kcal/m 3 ); (BTU/lb); (BTU/pie 3 ) 1 Combustión Completa: Cuando el carbono pase a anhídrido carbónico: C + O 2  CO 2
    • El poder calorífico de un combustible puede ser:
    • Poder Calorífico Superior (PCS)
    • Poder Calorífico Inferior (PCI)
  • PROPIEDADES DEL GLP PODER CALORÍFICO O CALOR DE COMBUSTIÓN Poder Calorífico Superior (PCS) El PCS se define suponiendo que todos los elementos de la combustión (combustible y aire) son tomados a 0º C y los productos (gases de combustión) son llevados también a 0º C después de la combustión, por lo que el vapor de agua se encontrará totalmente condensado. Vapor de agua que proviene de: a) la humedad propia del combustible y b) el agua formada por la combustión del hidrógeno del combustible. 1 Combustión Completa: Cuando el carbono pase a anhídrido carbónico: C + O 2  CO 2 Para obtener el Poder Calorífico de un combustible, es necesario que todo el carbono (C) se oxide en forma completa, pasando a anhidrido carbónico (CO 2 ) COMBUSTIBLE AIRE GASES DE COMBUSTIÓN CALOR DE OXIDACIÓN DEL COMBUSTIBLE CALOR DE CONDENSACIÓN DEL VAPOR DE AGUA PODER CALORÍFICO INFERIOR PODER CALORÍFICO SUPERIOR EL VAPOR DE AGUA CONTENIDO EN LOS GASES DE COMBUSTIÓN CONDENSA C 3 H 8 + 23.8(0,21O 2 +0.79N 2 )  3CO 2 + 4H 2 O + 18.8N 2 + CALOR + calor
  • PROPIEDADES DEL GLP PODER CALORÍFICO O CALOR DE COMBUSTIÓN Poder Calorífico Inferior (PCI) El PCI inferior considera que el vapor de agua contenido en los gases de la combustión no condensa. Por lo tanto no hay aporte adicional de calor por condensación del vapor de agua. Solo se dispondrá del calor de oxidación del combustible, al cual por definición se denomina: Poder Calorífico Inferior del Combustible 1 Combustión Completa: Cuando el carbono pase a anhídrido carbónico: C + O 2  CO 2 Para obtener el Poder Calorífico de un combustible, es necesario que todo el carbono (C) se oxide en forma completa, pasando a anhidrido carbónico (CO 2 ) C 3 H 8 + 23.8(0,21O 2 +0.79N 2 )  3CO 2 + 4H 2 O + 18.8N 2 + CALOR COMBUSTIBLE AIRE GASES DE COMBUSTIÓN CALOR DE OXIDACIÓN DEL COMBUSTIBLE PODER CALORÍFICO INFERIOR EL VAPOR DE AGUA CONTENIDO EN LOS GASES DE COMBUSTIÓN NO CONDENSA
    • NATURALEZA. Se encuentra como GAS a temperatura y presión ambiente (T =20º C y P = 1 atm).
    CARACTERÍSTICAS DEL GLP
    • Es INODORO . Por eso se le agrega un odorante (etil o metil -mercaptano) para que sea detectable en caso de fugas. Etil o metil-mercaptano: 12m 3 a 17 g/m 3 (14 ppm a 20 ppm), [0,45 kg por 37,9 m 3 en GLP líquido (1 lb por 10000 gal)] 1 .
    • El olor es sentido cuando todavía se encuentra la mezcla muy por debajo del límite inferior de inflamabilidad.
    1 Según la NTP 321.007: GAS LICUADO DE PETRÓLEO (GLP). Requisitos
    • Es MÁS PESADO QUE EL AIRE, por lo que en caso de fugas tiende a depositarse en zonas bajas.
            • Es INCOLORO . No se visualiza en fugas pequeñas. Lo que se observa en grandes fugas no es el GLP, sino las partículas de humedad del ambiente que se condensan y congelan.
    • Se MANIPULA COMO LÍQUIDO , se licúa de 60 a 120 psi (aprox.). Al pasar del estado líquido a vapor aumenta su volumen 260 veces aproximadamente.
    = 1 260 1 m 3 de GLP líquido 260 m 3 de GLP vapor CARACTERÍSTICAS DEL GLP
    • CORROSIÓN. El GLP no corroe al acero, ni al cobre o sus aleaciones y no disuelve los cauchos sintéticos, por lo que éstos materiales pueden ser usados para construir las instalaciones. Por el contrario disuelve las grasas y al caucho natural.
    • TOXICIDAD. El GLP no es tóxico. Los trastornos fisiológicos se producen cuando la concentración del gas en el aire es elevada y como consecuencia existe un desplazamiento de oxígeno (en un recinto cerrado).
    • CONTAMINACIÓN . El GLP es el segundo combustible ecológicamente (después del gas natural seco) más respetuoso con la naturaleza, pues su combustión no contamina la atmósfera. Al estar estos gases exentos de azufre, plomo y sus óxidos, la combustión es limpia, no produce olores ni residuos (hollín, ni humos). Los productos de la combustión (PDC) son solamente CO 2 y H 2 O. Los GLP no se disuelven en el agua ni la contaminan por lo que se pueden utilizar en embarcaciones como carburantes y como combustible.
    • El GLP es un combustible limpio.
    • No es tóxico, pero puede provocar asfixia.
    • Puede ocasionar irritaciones en contacto con la piel y con los ojos.
    • Es altamente inflamable, su combustión es muy rápida generando altas temperaturas.
    • El GLP está compuesto, mayoritariamente, por propano y butano.
    • El GLP se licua a bajas presiones entre 60 y 120 psi aproximadamente, dependiendo de la mezcla propano – butano.
    • Posee una gran capacidad de expansión, de estado líquido a gaseoso aumenta su volumen 260 veces aproximadamente.
    • El GLP en estado gaseoso, es más pesado que el aire, por ello, en caso de fugas tiende a ubicarse o depositarse en lugares bajos.
    • En estado líquido el GLP es más liviano que el agua.
    • El GLP es un combustible que en determinados porcentajes con el aire forma una mezcla explosiva.
    • El GLP producido de los líquidos de gas natural o de gases de refinería  es incoloro e  inodoro, por lo que para percibir su presencia en el ambiente se le añade un químico especial “agente odorante” denominado mercaptano.
    CARACTERÍSTICAS DEL GLP Para recordar…
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