GNcalc. Aplicaci贸n para el c谩lculo del poder calor铆fico del gas natural y otras propiedades
Introducci贸n
El presente software realiza el c谩lculo del poder calor铆fico del gas natural y de otras propiedades, tales como el poder calor铆fico superior, poder calor铆fico inferior, densidad,
densidad relativa, factor de compresibilidad, peso molecular e 铆ndice de Wobbe. Los resultados son funci贸n de la composici贸n de la mezcla y los c谩lculos se realizan
para diferentes temperaturas de referencia y para diferentes temperaturas de combusti贸n. En todos los casos la presi贸n considerada siempre es 101.325 KPa.
Inicio de la aplicaci贸n
Ejecutar el fichero GNcalc.exe. Se mostrar谩 la pantalla principal.
Datos de partida
Se deber谩 introducir la composici贸n del gas en la pesta帽a composici贸n:
Igualmente se debe indicar si la composici贸n introducida est谩 expresada en porcentaje molar (n煤mero de moles del componente por moles totales en la mezcla)
o en porcentaje volum茅trico.
El bot贸n Normalizar se utiliza para normalizar la composici贸n, es decir, cuando la suma de los componentes no es igual al 100% realiza un ajuste de forma
ponderada de manera que la composici贸n sume exactamente 100%. Esta funci贸n es de utilidad, por ejemplo, cuando la composici贸n proviene del resultado de
an谩lisis de un cromat贸grafo. 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 precisi贸n de los resultados obtenidos.
Una vez introducida la composici贸n del gas, en el resto de pesta帽as obtenemos los distintos resultados:
Densidad a 0, 15 y 20 潞C
Densidad relativa a 0, 15 y 20 潞C
Compresibilidad a 0, 15 y 20 潞C
Peso molecular medio
Poder calor铆fico superior a distintas temperaturas de medida y combusti贸n (0/0, 15/15, 15/0 潞C)
Poder calor铆fico inferior a distintas temperaturas de medida y combusti贸n (0/0, 15/15, 15/0 潞C)
脥ndice de Wobbe superior temperaturas de medida y combusti贸n (0/0, 15/15 潞C)
En todos los casos la presi贸n se referencia a 101.325 KPa
CONCEPTOS IMPORTANTES
Combusti贸n del gas natural
La combusti贸n del gas natural consiste en una reacci贸n qu铆mica con el ox铆geno mediante la cual se produce principalmente agua y CO2, liberando igualmente una cantidad
importante de energ铆a.
Debido a las altas temperaturas que se alcanzan durante la combusti贸n, el agua se encontrar谩 en forma de vapor. Una vez que los gases producto de la combusti贸n se enfr铆en,
este agua puede llegar a condensarse, realizando un aporte adicional de energ铆a (calor de vaporizaci贸n). Todo esto hay que tenerlo en cuenta cuando se define el poder calor铆fico
de un gas (cantidad de calor liberada en la combusti贸n) y por tanto tendremos que distinguir entre:
El valor que se obtiene cuanto, adem谩s de la propia energ铆a producida
por la reacci贸n, consideramos tambi茅n el calor producido por la condensaci贸n del agua. A esto lo llamaremos poder calor铆fico superior .
El valor obtenido cuanto esta energ铆a de condensaci贸n no es tenida en cuenta. A esto lo llamaremos poder calor铆fico inferior.
Es importante no confundir entre el agua que se forma como producto de la combusti贸n y el posible contenido en agua que ya hab铆a en el gas natural antes de producirse
la combusti贸n. El primer caso es el que hemos descrito en las l铆neas anteriores. El segundo caso no afecta a la diferencia entre el poder calor铆fico superior e inferior
aunque si hay que tenerlo en cuenta en el c谩lculo puesto que, como el poder calor铆fico del agua es nulo, a mayor contenido de agua menor poder calor铆fico del gas.
El gas natural, contendr谩 una proporci贸n determinada de agua, que interesa sea lo m谩s baja posible. Es frecuente considerar el poder calor铆fico del gas natural en base seca,
es decir considerando que el contenido en humedad es despreciable. Los cromat贸grafos que se utilizan para la determinaci贸n del poder calor颅fico 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 cromat贸grafo. Como contrapartida est谩 el valor del poder calor铆fico para
gas natural saturado en agua.
La norma de referencia utilizada habitualmente para el c谩lculo del poder calor铆fico es la ISO 6976, la cual adem谩s describe el procedimiento de c谩lculo de la densidad,
densidad relativa e 铆ndice de Wobbe.
Poder calor铆fico superior
El poder calor铆fico del gas natural puede expresarse como poder calor铆fico superior y poder calor铆fico inferior. El poder calor铆fico superior es la cantidad de calor que se libera en una combusti贸n completa en aire de una determinada cantidad de gas, manteniendo la presi贸n constante y retornando todos los productos de combusti贸n a la misma temperatura, t1, que la de los reactivos que produjeron la combusti贸n. Todos los productos de la combusti贸n permanecen en estado gaseoso con la excepci贸n del agua que al enfriarse a la temperatura t1 es condensada.
Poder calor铆fico inferior
Es la cantidad de calor que se libera en una combusti贸n completa en aire de una determinada cantidad de gas, manteniendo la presi贸n constante y retornando todos los productos de combusti贸n a la misma temperatura, t1, que la de los reactivos que produjeron la combusti贸n. Todos los productos de la combusti贸n permanecen en estado gaseoso.
Densidad del gas natural
Es la masa de un gas dividido por su volumen a unas condiciones determinadas de presi贸n y temperatura.
Densidad relativa
Es la densidad de un gas dividido entre la densidad del aire
Indice de Wobbe del gas natural
Es el poder calor铆fico 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 铆ndice de Wobbe es un indicador de la intercambiabilidad de combustibles gaseosos. Dos gases con el mismo 铆ndice de Wobbe y con la misma presi贸n y alimentando al mismo quemador producir谩n la misma cantidad de energ铆a. Puesto que la densidad relativa es adimensional, las unidades del 铆ndice de Wobbe y el poder calor铆fico son las mismas.
Factor de compresibilidad (Z)
Es la relaci贸n entre el volumen real que ocupa una determinada masa de gas a una presi贸n y temperatura determinadas dividido por su volumen, bajo las mismas condiciones, seg煤n se calcula con la ecuaci贸n 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 ecuaci贸n de los gases ideales ( P路V = n 路 R 路 T) quedar铆a corregida por este factor, quedando de la siguiente forma: P路V = Z 路 n 路 R 路 T
Temperatura de referencia de combusti贸n
Es la temperatura a la cual te贸ricamente el gas es quemado
Temperatura de referencia de medida
Es la temperatura que se utiliza para expresar el porcentaje volum茅trico del gas. No tiene porque coincidir con la temperatura de referencia de combusti贸n.