Gas natural
¿Qué es el gas natural? Fórmula y composición
El gas natural es una fuente de energía que se utiliza principalmente para calefacción, agua caliente sanitaria y cocina. Descubre cómo se obtiene y cualés son sus características.
¿Qué es el gas natural?
El gas natural es una fuente de energía de origen fósil, al igual que el petróleo y el carbón, que se utiliza en industrias, negocios y viviendas. El gas natural se distribuye por medio de canalizaciones que llegan hasta los hogares por lo que su suministro es continuo.
El gas natural es la energía más utilizada en españa para calefacción, ACS y cocina. Esto se debe a las numerosas ventajas del gas natural respecto al resto de energías, donde principalmente destaca su precio.
¿Cómo se extrae el gas natural?
El gas natural proviene de la descomposición durante miles de años de materia orgánica y otros sedimentos, que sometidos a elevadas temperaturas y presiones en el interior de yacimientos, se mezclan formando el gas natural. Estas reservas de gas natural se encuentran repartidas por todo el mundo habiendo ciertas zonas con una mayor concentración de yacimientos.
Zona Trillones de m3 Porcentaje
Oriente medio 79 43%
Europa y Rusia 57 31%
Asia Pacífico 16 9%
África 14 8%
Norte América 11 6%
Sur y centro América 8 4%
Pasos para la obtención del gas natural
Extracción del gas natural de los yacimientos: estos pueden ser yacimientos únicos de gas natural, o asociados, en los que el gas natural se halla mezclado con petróleo y otros gases.
El gas natural se extrae mediante la perforación de bolsas subterráneas y, aunque existen diferentes técnicas de perforación, la más habitual es la rotación directa. Esta consiste en extraer el gas natural por el interior del brazo perforador.
Tratamiento del gas natural:
Ya extraído el gas natural del yacimiento, este debe ser procesado para poder transportarlo y venderlo de una forma segura. Lo primero es purificarlo, es decir, eliminar los componentes con los que puede ir mezclado el gas natural (dióxido de carbono, nitrógeno o mercurio). Y en una segunda fase, es necesario filtrarlo, para extraer otros hidrocarburos como el butano y el propano.
Al gas natural se le añade metilmercaptano para que tenga olor y pueda ser detectado facilmente en caso de fuga.
Transporte del gas natural:
Una vez purificado y filtrado, se transporta el gas natural mediante gasoductos o buques. Los últimos se utilizan cuando las distancias son elevadas, teniendo que licuar el gas natural para poder transportarlo, ya que así ocupa mucho menos espacio.
Composición del gas natural
El gas natural es una combinación de hidrocarburos y otros gases. Está compuesto en su mayor parte de metano, suponiendo un porcentaje superior al 95% de su composición.
Elemento porcentaje Fórmula
Metano 95% CH4
Etano 2% CH2H6
Dióxido de carbono 0-8% CO2
Oxígeno 0-0,2% O2
Nitrógeno 0-5% N2
Sulfato de hidrógeno 0-5% H2S
Otros gases A, He, Ne, Xe trazas
El gas natural suele contener butano y propano, pero estos son extraidos por medio de torres de destilación, para que puedan ser utilizados en zonas donde la red de gas natural no está disponible.
El porcentaje de cada elemento que compone el gas natural dende del yacimiento, variando la composición del gas natural de unos a otros. La cantidad de metano siempre estará en torno al 95% independendientemente del lugar de extracción.
Densidad del gas natural
Como hemos mencionado, el gas natural está compuesto es su mayor parte por metano, el cual es el hidrocarburo más sencillo y, por lo tanto, el menos denso. La fórmula del metano es CH4, es decir, cada átomo de carbono tiene unidos 4 de hidrógeno.
La densidad absoluta del metano es de 0,657 kg/m³, pero como el gas natural es una mezcla de metano con otros gases más densos, su densidad absoluta es de 0,737 kg/m3 en unas condiciones normales de 15 °C y 1 atm de presión. Esto siempre que se encuentre en estado gaseoso, ya que al alterar su estado se cambia su densidad absoluta.
Estado Densidad Temperatura Presión
Gas natural 0,737 kg/m3 15 °C 1 atm
Gas natural comprimido 158,49 kg/m3 15 °C 197 atm
Gas natural licuado 431 kg/m3 -161 °C 1 atm
A parte de la densidad absoluta del gas natural, también hay que tener en cuenta su densidad relativa. Esta es la densidad del gas natural en función de la densidad del aire, así podemos saber qué gas es más ligero.
La densidad abosuluta del gas natural es de 0,737 kg/m3, mientras que la densidad del aire es de 1,2250 kg/m3. Si establecemos la densidad relativa del aire = 1, la densidad relativa del gas natural es igual a 0,62, es decir, el gas natural es un 38% más ligero que el aire y por lo tanto asciende.
Este es factor es determinante para colocar ventilación de las instalaciones de gas natural. Esta se instala en la parte superior de las edificaciones pues el gas natural asciende, mientras que la ventilación de propano y butano (gases más pesados que el aire) se colocan en la parte inferior, a unos 30 cm del suelo.
Poder calorífico del gas natural
El gas natural tiene un gran poder calorífico, por cada metro cúbico de gas natural se general 11,98 kWh. Esto es inferior al gas propano, pero también hay que tener en cuenta que el propano tiene una densidad mayor. En un m3 de propano se concentran 2,038 kg mientras que en un m3 de gas natural solo 0,828 kg.
Característica Gas natural Propano
Poder calorífico superior (PCS) 11,98 kWh/Nm3 26,20 kWh/Nm3
Poder calorífico superior por kg 14,69 kWh/kg 12,86 kWh/kg
Poder calorífico inferior 10,83 kWh/Nm3 26,20 kWh/Nm3
Gas natural licuado
El gas natural licuado (GNL) no es más que el gas natural en su fase líquida. Este se utiliza para transportar el gas natural a grandes distancias, ya que instalar gasoductos por debajo de todo un océano no sería rentable.
El gas natural se convierte a fase líquida porque aumenta muchísimo su densidad y, por tanto, ocupa menos espacio. En un m3 se pueden meter 0,737 kg de gas en su fase gaseosa, mientras que si se convierte a líquido, en ese mismo metro cúbico caben 431 kg.
Para licuar el gas natural se debe llevar a una planta de licuefacción donde se enfría a -160 ºC, ya que es su punto de ebullición. Una vez trasnformado a fase líquida se carga en los busques que lo transportan por vía marítima. Al llegar a su destino, el gas natural licuado ha de ser llevado a una planta de regasificación donde se aumenta la temperatura en un proceso de vaporización vuelviendo a estado gaseoso.
Gas natural comprimido
El gas natural comprimido (GNC) se crea almacenando el gas a altas presiones, concretamente a 200 bar (197 atm). Se utiliza como gas vehícular, es decir, como energía para medios de transporte ordinario.
Se comenzó a utilizar el gas natural comprimido como combustible vehicular debido al alto índice de hidrógeno por carbono que tiene el metano (4 átomos de hidrógeno por cada átomo de carbono), principal elemento por el que está compuesto. Esto hace que sea mucho menos contaminante que la gasolina o el diésel, reduciendo el CO2 en un 20% y los óxidos de nitrógeno en un 85%.
Otro factor que favorece el uso del GNC es su eficiencia y precio. De media, un coche de gasólina o diésel consume 5,4 l/100 km, mientras que uno propulsado por GNC consume 3,7 l/100 km. Pero, si además le sumamos su bajo precio se convierte en un combustible muy competitivo:
GNC Gasolina Diésel
0,72 a 0,99 €/l 1,15 a 1,17 €/l 1,11 a 1,14 €/l
¿El gas natural es una energía renovable?
El gas natural no puede ser considerado renovable, ya que tiene un origen fósil y, por lo tanto, las reservas son finitas. Pero, aunque no es renovable, es bastante sostenible con el medio ambiente, ya que es el combustible que menos cantidad de gases invernaderos produce.
En la actualidad, existe un biogas conocido como gas natural renovable, que se genera mediante la degradación de materia orgánica (residuos animales y vegetales). Su composición, al igual que la del gas natural, contiene más de un 90% de metano.
El problema del gas natural renovable es la escasa tecnología que hacen que el procedimiento de creación sea poco eficiente. Además, no su ritmo de producción es capaz de cubrir la gran demanda de gas.
La principal alternativa renovable al gas natural es la aerotermia, la cual utiliza la energía contenida en el aire para celentar o refrigerar una vivienda o local, así como para generar ACS.
Distribución del gas natural
Desde su extracción en los yacimientos, el gas natural debe seguir un camino para llegar a nuestros hogares, este puede implicar más o menos pasos en función de la distancia a la que se quiera transportar el combustible:
Extracción del gas natural: perforación y extracción de los yacimientos.
Tratamiento: purificación y filtrado para eliminar elementos y extraer el propano y butano.
Transporte: puede darse por transporte directo por gasoductos como los que existen desde Argelia a España, o pueden traerlo mediante buques desde lugares más lejanos. Para esto último debe sufrir el siguiente proceso:
Licuefacción: convertir el gas a estado líquido para que ocupe menos y poder transportarlo en busques.
Transporte en buques
Gasificación: conversión a su estado gaseoso.
Almacenamiento: reservas estatales de gas natural.
Red de transporte: se encarga, mediante gasoductos de transporte de gran diámetro y presión (16 a 60 bar), de llevar el gas natural desde las plantas de regasificación hasta las estaciones de regulación y medida.
Estas estaciones son el nexo de unón entre la red de transporte y la de distribución. Comprimen el gas y lo adaptan al caudal de las redes de distribución (< 16 bar).
Red de distribución: lleva el gas a los consumidores finales, variando desde presiones de 0,05 bar (uso doméstico) hasta presiones bastante mayores para uso industrial. Los distribuidores de gas natural son las propietarias de la red de distribución y los encargados de mantener y ampliar la red.