ANÁLISIS COMPARATIVO DEL TRANSPORTE POR DUCTOS DE GAS NATURAL Y DIÓXIDO DE CARBONO

CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN ...................................................................................................... 1 1.1. ANTECEDENTES .............................................................................................................. 1 1.2. OBJETIVOS .................................................................................................................... 2 1.2.1. Objetivo general ........................................................................................................... 2 1.2.2. Objetivos Específicos ................................................................................................... 2 1.3. JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................. 3 1.4. METODOLOGÍA ................................................................................................................ 4 CAPÍTULO II DESARROLLO........................................................................................................ 5 2.1. MARCO TEÓRICO ......................................................................................................... 5 2.1.1. Marco Conceptual ........................................................................................................ 5 2.1.1.1. Transporte del gas natural .............................................................................................. 5 2.1.1.1.1. Gas Natural .............................................................................................................. 5 2.1.1.1.2. Cadena de valor del gas natural ............................................................................... 5 2.1.1.1.3. Composición............................................................................................................. 6 2.1.1.1.4. Densidad .................................................................................................................. 7 2.1.1.1.5. Gravedad Especifica ................................................................................................ 7 2.1.1.1.6. Viscosidad ................................................................................................................ 8 2.1.1.1.7. Gases Ideales..........................................................................................................11 2.1.1.1.8. Gases Reales ..........................................................................................................12 2.1.1.1.9. Mezcla de gases......................................................................................................12 2.1.1.1.10. Factor de compresibilidad Z ..................................................................................13 2.1.1.1.11. Numero de Reynolds .............................................................................................14 2.1.1.1.12. Ecuación de Colebrook White ...............................................................................14 2.1.1.1.13. Ecuación de Colebrook White modificada .............................................................15 2.1.1.1.14. Normativa aplicable al diseño y construcción de gasoductos ................................15 2.1.1.2. Transporte de CO2.........................................................................................................17 2.1.1.2.1. Dióxido de carbono..................................................................................................17 2.1.1.2.2. Usos y aplicaciones .................................................................................................18 2.1.1.2.3. Gases de efecto invernadero GEI ...........................................................................19 2.1.2. Marco Contextual ....................................................................................................... 19 2.1.2.1. Consumo mundial de combustibles fósiles ....................................................................20 2.1.2.2. Emisiones de CO2 per cápita mundial...........................................................................21 2.2. INFORMACIÓN Y DATOS OBTENIDOS...................................................................... 22 2.2.1. Ecuación general del flujo de gases .......................................................................... 22 2.2.2. Ecuación de Weymouth ............................................................................................. 22 2.2.3. Ecuación Panhadle A ................................................................................................. 23 2.2.4. Método Standing-Katz................................................................................................ 24 2.2.5. Método de la Asociación de Gas Natural de California (CNGA) ............................... 24 2.2.6. Flujo de trabajo de un proyecto para transporte de CO2. .......................................... 26 2.2.7. Normativa aplicable al diseño y construcción de ceoductos ..................................... 27 2.2.8. Selección del trazado ................................................................................................. 28 2.2.9. Riesgos y fallas asociados al transporte por ceoductos ............................................ 29 2.2.10. Diferencias del diseño de un gasoducto y ceoducto.................................................. 33 2.3. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN ................................................................................................ 35 CAPÍTULO III CONCLUSIONES ................................................................................................. 38 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................................... 39 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Proceso de transporte y distribución de gas natural por redes....................... 1 Figura 2. Flujograma seguido para la elaboración de la presente monografía. ............. 4 Figura 3. Cadena de valor del gas natural. ................................................................... 5 Figura 4. Viscosidad vs Temperatura. ........................................................................ 10 Figura 5. Consumo mundial de combustibles fósiles-energía primaria. ...................... 20 Figura 6. Consumo mundial del gas natural, medido en TW-h.................................... 20 Figura 7. Emisiones de CO₂ per cápita, 2022 a nivel mundial. ................................... 21 Figura 8. Emisiones de CO2 per cápita en Bolivia....................................................... 21 Figura 9. Gráfica para calcular el factor de compresibilidad Z. ................................... 25 Figura 10. Diseño en las fases de un proyecto. .......................................................... 26 Figura 11. Diagrama de fases según composición y pureza de la corriente de CO2. .. 31 Figura 12. Diagrama de fases de hidrato de CO2. ...................................................... 31 Figura 13. Grafica esquemática de la zona de transición dúctil-frágil.......................... 32 Figura 14. Comparativa (CO2-GN) de velocidades de despresurización y de propagación de las grietas............................................................................................................... 33 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Composición típica del gas natural.................................................................. 6 Tabla 2. Propiedades de los gases. .............................................................................. 9 Tabla 3. Viscosidad de gases. .................................................................................... 11 Tabla 4. Rugosidades de distintos materiales. ............................................................ 15 Tabla 5. Propiedades del CO2..................................................................................... 17 Tabla 6. Composiciones de la corriente de fluido según método de captura de CO2... 30 Tabla 7. Especificaciones técnicas de diseño. ............................................................ 34 Tabla 8. Diferencias principales entre CO2 y gas natural. ............................................ 35 Tabla 9. Condiciones adecuadas del transporte de CO2 y gas natural. ...................... 35

El transporte por tuberías también llamado transporte por ductos es un medio de transporte de gases y líquidos que se viene practicando desde varias décadas y que constituye una red o un sistema de transporte. El transporte de gas natural por ductos también denominado gasoductos, es el proceso más importante en la industria petrolera y se divide en transporte y distribución. El transporte de CO2 por ductos también denominado ceoductos, trata de un sistema que transporta CO2 después de su captura a un sitio de almacenamiento a través de ductos. En el presente trabajo se pretende analizar las similitudes y diferencias del transporte por ductos de gas natural y CO2 como alternativa de reducción en la concentración de los gases de efecto invernadero de origen antropogénico, principales contribuyentes del cambio climático. El CO2 es el principal gas de efecto invernadero antropogénico y contribuyente del cambio climático que surge principalmente de la quema de combustibles fósiles para la producción de energía que viene desde grandes fuentes industriales. Se efectuó la búsqueda bibliográfica mediante las palabras claves en buscadores académicos como: google scholar, scopus, elseiver y SciencieDirect que posteriormente fueron gestionadas en Mendeley. Los resultados de investigación establecen, que, para el transporte del gas natural, se debe extraer el mismo desde el subsuelo hasta superficie, mientras que el CO2 es capturado desde los centros industriales, posteriormente son acondicionados o tratados para eliminar o disminuir la concentración de compuestos indeseables y cumplir con especificaciones técnicas de calidad para ser transportados. El tratamiento para el gas natural, consiste de tres procesos: endulzamiento, deshidratación y ajuste de su punto de rocío, mientras que el transporte de CO2, comienza con el acondicionamiento y finaliza con la inyección para su almacenamiento, además, el diseño de gasoductos y ceoductos debe cumplir una serie de requisitos técnicos de transporte entre ellos los fisicoquímicos, condiciones de trazado y seguridad y medio ambiente. Finalmente, se ha evidenciado múltiples similitudes y diferencias que gobiernan el transporte de estos gases por ductos. En una primera instancia los ceoductos fueron diseñados en base al transporte por gasoductos, sin embargo, en la actualidad se vienen desarrollando investigaciones para comprender perfectamente el flujo de CO2 por ductos y su influencia en la atmósfera.