El gas licuado de petróleo ( GLP , gas LP o condensado ) es una mezcla inflamable de gases de hidrocarburos como el propano y el butano .
El GLP se utiliza como gas combustible en aparatos de calefacción , equipos de cocina y vehículos. Se usa cada vez más como propulsor de aerosoles [1] y refrigerante , [2] reemplazando a los clorofluorocarbonos en un esfuerzo por reducir el daño a la capa de ozono . Cuando se usa específicamente como combustible para vehículos, a menudo se lo denomina autogás .
Las variedades de GLP compradas y vendidas incluyen mezclas que son principalmente propano ( C
3H
8), principalmente butano ( C
4H
10) y, más comúnmente, mezclas que incluyen propano y butano. En el invierno del hemisferio norte, las mezclas contienen más propano, mientras que en verano contienen más butano. [3] [4] En los Estados Unidos , se venden principalmente dos grados de GLP: propano comercial y HD-5. Estas especificaciones son publicadas por la Asociación de Procesadores de Gas (GPA) [5] y la Sociedad Estadounidense de Pruebas y Materiales. [6] Las mezclas de propano / butano también se enumeran en estas especificaciones.
El propileno , butilenos y varios otros hidrocarburos también suelen estar presentes en pequeñas concentraciones como C
2H
6, CH
4y C
3H
8. HD-5 limita la cantidad de propileno que se puede colocar en GLP al 5% y se utiliza como especificación de autogás. Se agrega un potente olor , etanotiol , para que las fugas se puedan detectar fácilmente. La norma europea reconocida internacionalmente es EN 589 . En los Estados Unidos, tetrahidrotiofeno (tiofano) o mercaptano de amilo también están aprobados odorantes, [7] aunque ni se está utilizando actualmente.
LPG se prepara mediante la refinación de petróleo o "húmedo" gas natural , y se deriva casi exclusivamente de combustibles fósiles fuentes, que se fabrica durante el refinado de petróleo (petróleo crudo), o se extrae a partir del petróleo o gas natural corrientes a medida que emergen desde el suelo. Fue producido por primera vez en 1910 por el Dr. Walter Snelling , y los primeros productos comerciales aparecieron en 1912. Actualmente proporciona alrededor del 3% de toda la energía consumida y se quema de forma relativamente limpia, sin hollín y con muy pocas emisiones de azufre . Como se trata de un gas, que no supone el suelo o la contaminación del agua peligros, pero puede causar la contaminación del aire . GLP tiene un específico típico valor calorífico de 46,1 MJ / kg en comparación con 42,5 MJ / kg para aceite combustible y 43,5 MJ / kg para el grado premium de gasolina (gasolina). [8] Sin embargo, su densidad de energía por unidad de volumen de 26 MJ / L es menor que la de la gasolina o el fueloil, ya que su densidad relativa es menor (alrededor de 0,5 a 0,58 kg / L, en comparación con 0,71 a 0,77 kg / L para gasolina ).
Además de utilizarse como portador de energía, el GLP es también una materia prima prometedora en la industria química para la síntesis de olefinas como etileno, propileno, [9] [10] [11] buteno [12] y ácido acrílico. [13] [14] [15]
Como su punto de ebullición está por debajo de la temperatura y el calor ambiente, el GLP se evaporará rápidamente a temperaturas y presiones normales y generalmente se suministra en recipientes de acero presurizados . Por lo general, se llenan al 80-85% de su capacidad para permitir la expansión térmica del líquido contenido. La relación entre los volúmenes de gas vaporizado y el gas licuado varía dependiendo de la composición, la presión y la temperatura, pero es típicamente alrededor de 250: 1. La presión a la que el GLP se vuelve líquido, denominada presión de vapor , también varía según la composición y la temperatura; por ejemplo, es de aproximadamente 220 kilopascales (32 psi) durante puro butano a 20 ° C (68 ° F), y aproximadamente 2200 kilopascales (320 psi) durante puro propano a 55 ° C (131 ° F). El GLP es más pesado que el aire , a diferencia del gas natural , y por lo tanto fluirá a lo largo de los pisos y tenderá a asentarse en lugares bajos, como los sótanos . Hay dos peligros principales en esto. La primera es una posible explosión si la mezcla de GLP y aire está dentro de los límites explosivos y hay una fuente de ignición. El segundo es la asfixia debido a que el GLP desplaza el aire, lo que provoca una disminución de la concentración de oxígeno.
Un cilindro de GLP lleno contiene 85% de líquido; el volumen vacío contendrá vapor a una presión que varía con la temperatura. [dieciséis]
Usos
El GLP tiene una amplia variedad de usos, principalmente utilizado para cilindros en muchos mercados diferentes como contenedor de combustible eficiente en los sectores agrícola, recreativo, hotelero, industrial, construcción, navegación y pesca. Puede servir como combustible para cocinar, calefacción central y calentar agua y es una forma particularmente rentable y eficiente de calentar hogares fuera de la red.
Cocinando
El GLP se usa para cocinar en muchos países por razones económicas, por conveniencia o porque es la fuente de combustible preferida.
En la India, cerca de 8,9 millones de toneladas de GLP se consumieron en los seis meses entre abril y septiembre de 2016 en el sector doméstico, principalmente para cocinar. El número de conexiones domésticas son 215 millones (es decir, una conexión para cada seis personas) con una circulación de más de 350 millones de botellas de GLP. [17] La mayor parte del GLP se importa. De suministro de gas ciudad canalizado en la India aún no se desarrolla en una escala mayor. GLP está subvencionada por el gobierno de la India para los usuarios domésticos. Un aumento en los precios del GLP ha sido un asunto políticamente sensible en la India, ya que potencialmente afecta a la clase media patrón de votación.
GLP fue una vez un combustible para cocinar estándar en Hong Kong ; sin embargo, la continua expansión del gas municipal a edificios más nuevos ha reducido el uso de GLP a menos del 24% de las unidades residenciales. Sin embargo, distintos de los eléctricos, de inducción, o estufas infrarrojas, estufas alimentadas-GLP son el único tipo disponible en la mayoría de los pueblos suburbanos y muchas viviendas públicas.
El GLP es el combustible para cocinar más común en las áreas urbanas brasileñas , y se utiliza en prácticamente todos los hogares, con la excepción de las ciudades de Río de Janeiro y São Paulo, que tienen una infraestructura de gasoductos. Desde 2001, las familias pobres reciben una subvención del gobierno ("Vale Gás") que se utiliza exclusivamente para la adquisición de GLP. Desde 2003, esta subvención es parte del principal programa de bienestar social del gobierno (" Bolsa Família "). Asimismo, desde 2005 la petrolera nacional Petrobras diferencia entre GLP destinado a cocinar y GLP destinado a otros usos, practicando un precio más bajo para el primero. Este es el resultado de una directiva del gobierno federal de Brasil, pero en la actualidad se está debatiendo su desaparición. [18]
El GLP se usa comúnmente en América del Norte para cocinar en el hogar y asar al aire libre .
Calefacción rural
Principalmente en Europa y en las zonas rurales de muchos países, el GLP puede proporcionar una alternativa a la calefacción eléctrica , el aceite de calefacción o el queroseno . El GLP se usa con mayor frecuencia en áreas que no tienen acceso directo al gas natural por tuberías.
El GLP se puede utilizar como fuente de energía para tecnologías combinadas de calor y energía (CHP). CHP es el proceso de generar energía eléctrica y calor útil a partir de una única fuente de combustible. Esta tecnología ha permitido que el GLP se utilice no solo como combustible para calentar y cocinar, sino también para la generación descentralizada de electricidad.
El GLP se puede almacenar de diversas formas. El GLP, al igual que otros combustibles fósiles, se puede combinar con fuentes de energía renovables para proporcionar una mayor confiabilidad y, al mismo tiempo, lograr cierta reducción en las emisiones de CO 2 . Sin embargo, a diferencia de viento y fuentes de energía renovables solares, el GLP se puede utilizar como una fuente de energía autónoma sin el gasto prohibitivo de almacenamiento de energía eléctrica. En muchos climas, las fuentes renovables como la energía solar y eólica aún requerirían la construcción, instalación y mantenimiento de fuentes de energía de carga de base confiables, como la generación alimentada con GLP para proporcionar energía eléctrica durante todo el año. El 100% de energía eólica / solar es posible, con la salvedad de que incluso en 2018 el gasto de la capacidad de generación adicional necesaria para cargar las baterías, más el costo del almacenamiento eléctrico de las baterías, aún hace que esta opción sea económicamente viable solo en una minoría de situaciones.
Combustible de motor
Cuando se utiliza GLP para alimentar motores de combustión interna , a menudo se lo denomina autogás o autopropano. En algunos países, se ha utilizado desde la década de 1940 como alternativa de gasolina para motores de encendido por chispa. En algunos países, hay aditivos en el líquido que prolongan la vida útil del motor y la proporción de butano a propano se mantiene bastante precisa en el combustible GLP. Dos estudios recientes han examinado mezclas de combustible LPG-fuel-oil y encontraron que las emisiones de humo y el consumo de combustible se reducen pero las emisiones de hidrocarburos aumentan. [19] [20] Los estudios se dividieron sobre las emisiones de CO, y uno encontró aumentos significativos, [19] y el otro encontró ligeros aumentos a baja carga del motor, pero una disminución considerable a alta carga del motor. [20] Su ventaja es que es no tóxico, no corrosivo, y libre de tetraetilo de plomo o ningún aditivo, y tiene un alto índice de octano (RON 102-108 dependiendo de las especificaciones locales). Se quema más limpiamente que la gasolina o el fuel-oil y está especialmente libre de partículas presentes en este último.
El GLP tiene una densidad de energía por litro menor que la gasolina o el fuel-oil, por lo que el consumo de combustible equivalente es mayor. Muchos gobiernos imponen menos impuestos sobre el GLP que en gasolina o fuel-oil, lo que ayuda a compensar el consumo mayor de GLP que de gasolina o fuel-oil. Sin embargo, en muchos países europeos, esta exención fiscal a menudo se compensa con un impuesto anual mucho más alto sobre los automóviles que utilizan GLP que sobre los automóviles que utilizan gasolina o fuel-oil. El propano es el tercer combustible de motor más ampliamente usado en el mundo. Las estimaciones de 2013 son que más de 24,9 millones de vehículos funcionan con gas propano en todo el mundo. Más de 25 millones de toneladas (más de 9 mil millones de galones estadounidenses) se utilizan anualmente como combustible para vehículos.
No todos los motores de automóviles son adecuados para su uso con GLP como combustible. El GLP proporciona menos lubricación al cilindro superior que la gasolina o el diésel, por lo que los motores alimentados con GLP son más propensos al desgaste de las válvulas si no se modifican adecuadamente. Muchos motores diésel common rail modernos responden bien al uso de GLP como combustible complementario. Aquí es donde el GLP se utiliza como combustible y también como diésel. Ahora hay disponibles sistemas que se integran con los sistemas de gestión de motores OEM.
Los kits de conversión pueden cambiar un vehículo dedicado a la gasolina para usar un sistema dual, en el que tanto la gasolina como el GLP se utilizan en el mismo vehículo.
Conversión a gasolina
El GLP se puede convertir en alquilato, que es un material de mezcla de gasolina premium porque tiene propiedades antidetonantes excepcionales y proporciona una combustión limpia.
Refrigeración
El GLP es fundamental para proporcionar refrigeración fuera de la red , generalmente por medio de un refrigerador de absorción de gas .
Mezclado de propano puro y seco (designador de refrigerante R-290 ) y el isobutano (R-600a) la mezcla "R-290a" tiene despreciable potencial de agotamiento del ozono y de muy bajo potencial de calentamiento global y puede servir como un reemplazo funcional para R-12 , R-22 , R-134a y otros refrigerantes clorofluorocarbonados o hidrofluorocarbonados en sistemas convencionales de refrigeración y aire acondicionado estacionarios. [21]
Dicha sustitución está ampliamente prohibida o desaconsejada en los sistemas de aire acondicionado de los vehículos de motor, debido a que el uso de hidrocarburos inflamables en sistemas originalmente diseñados para transportar refrigerante no inflamable presenta un riesgo significativo de incendio o explosión. [22] [23]
Los vendedores y defensores de los refrigerantes de hidrocarburos argumentan en contra de tales prohibiciones basándose en que ha habido muy pocos incidentes de este tipo en relación con la cantidad de sistemas de aire acondicionado de vehículos llenos de hidrocarburos. [24] [25] Una prueba en particular, realizada por un profesor de la Universidad de Nueva Gales del Sur , probó involuntariamente el peor de los casos de una expulsión repentina y completa de refrigerante en el compartimiento de pasajeros seguida de un encendido posterior. Él y varios otros en el automóvil sufrieron quemaduras leves en la cara, las orejas y las manos, y varios observadores sufrieron laceraciones por el cristal reventado de la ventana del pasajero delantero. Nadie resultó gravemente herido. [26]
Producción global
La producción mundial de GLP alcanzó más de 292 millones de toneladas métricas / año en 2015, mientras que el consumo mundial de GLP superó los 284 millones de toneladas métricas / año. [27] El 62% del GLP se extrae del gas natural, mientras que el resto lo producen las refinerías petroquímicas a partir de petróleo crudo . [28] El 44% del consumo mundial se encuentra en el sector nacional. Estados Unidos es el principal productor y exportador de GLP. [29]
Seguridad de suministro
Debido a la industria del gas natural y del refino de petróleo, Europa es casi autosuficiente en GLP. La seguridad del suministro de Europa se ve reforzada por:
- una amplia gama de fuentes, tanto dentro como fuera de Europa;
- una cadena de suministro flexible por agua, ferrocarril y carretera con numerosas rutas y puntos de entrada a Europa;
Según estimaciones de 2010-2012, las reservas mundiales probadas de gas natural , del que se deriva la mayor parte del GLP, ascienden a 300 billones de metros cúbicos (10,600 billones de pies cúbicos). Sumado al GLP derivado del craqueo del petróleo crudo, esto equivale a una importante fuente de energía que está prácticamente sin explotar y tiene un potencial enorme. La producción continúa creciendo a una tasa promedio anual de 2.2%, lo que virtualmente asegura que no hay riesgo de que la demanda supere a la oferta en el futuro previsible. [ cita requerida ]
Comparación con el gas natural
LPG se compone principalmente de propano y butano, mientras que el gas natural se compone de metano más ligero y etano. El GLP, vaporizado y a presión atmosférica, tiene un poder calorífico superior (46 MJ / m 3 equivalente a 12,8 kWh / m 3 ) que el gas natural ( metano ) (38 MJ / m 3 equivalente a 10,6 kWh / m 3 ), lo que significa que el GLP no puede simplemente sustituir al gas natural. Con el fin de permitir el uso de los mismos controles de los quemadores y para proporcionar características de combustión similares, LPG se puede mezclar con aire para producir un gas natural sintético (SNG) que puede ser fácilmente sustituido. Las proporciones de mezcla de GLP / aire promedian 60/40, aunque esto es muy variable en función de los gases que componen el GLP. El método para determinar las proporciones de mezcla es calculando el índice de Wobbe de la mezcla. Gases que tienen el mismo índice de Wobbe se llevan a cabo a ser intercambiables.
El SNG basado en GLP se utiliza en sistemas de respaldo de emergencia para muchas instalaciones públicas, industriales y militares, y muchas empresas de servicios públicos utilizan plantas de depuración pico de GLP en tiempos de alta demanda para compensar la escasez de gas natural suministrado a sus sistemas de distribución. Las instalaciones de GLP-SNG también se utilizan durante las introducciones iniciales del sistema de gas cuando la infraestructura de distribución está en su lugar antes de poder conectar los suministros de gas. El desarrollo de los mercados de la India y China (entre otros) los sistemas de uso de GLP-SNG para construir las bases de clientes antes de la ampliación de los sistemas existentes de gas natural.
El SNG a base de GLP o gas natural con almacenamiento localizado y red de distribución de tuberías para los hogares para atender a cada grupo de 5000 consumidores domésticos se puede planificar en la fase inicial del sistema de red de gas de la ciudad. Esto eliminaría el transporte por carretera de cilindros de GLP de última milla, que es una causa de obstáculos de tráfico y seguridad en las ciudades de la India. Estas redes de gas natural localizadas están operando con éxito en Japón con la posibilidad de conectarse a redes más amplias tanto en pueblos como en ciudades.
Efectos ambientales
El GLP comercialmente disponible se obtiene actualmente principalmente de combustibles fósiles. La quema de GLP libera dióxido de carbono , un gas de efecto invernadero . La reacción también produce algo de monóxido de carbono . Sin embargo, el GLP libera menos CO
2por unidad de energía que el carbón o el petróleo, pero más que el gas natural. Emite el 81% del CO
2por kWh producido por el petróleo, el 70% del carbón y menos del 50% del emitido por la electricidad generada con carbón distribuida a través de la red. [30] Al ser una mezcla de propano y butano, el GLP emite menos carbono por julio que el butano, pero más carbono por julio que el propano.
El GLP se quema de manera más limpia que los hidrocarburos de mayor peso molecular porque libera menos partículas . [31]
Riesgo y mitigación de incendios / explosiones
En una refinería o planta de gas, el GLP debe almacenarse en recipientes a presión . Estos contenedores son cilíndricos y horizontales o esféricos. Por lo general, estos recipientes se diseñan y fabrican de acuerdo con algún código. En los Estados Unidos, este código se rige por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME).
Los contenedores de GLP tienen válvulas de alivio de presión, de modo que cuando se someten a fuentes de calor exteriores, ventilarán el GLP a la atmósfera o una chimenea de antorcha .
Si un tanque se somete a un incendio de duración e intensidad suficientes, puede sufrir una explosión de vapor en expansión de líquido en ebullición ( BLEVE ). Esto suele ser una preocupación para las grandes refinerías y plantas petroquímicas que mantienen contenedores muy grandes. En general, los tanques están diseñados para que el producto se ventile más rápido de lo que la presión puede llegar a niveles peligrosos.
Un remedio que se utiliza en entornos industriales es equipar dichos contenedores con una medida para proporcionar una clasificación de resistencia al fuego . Los recipientes grandes y esféricos de GLP pueden tener un espesor de pared de acero de hasta 15 cm. Están equipados con una válvula de alivio de presión aprobada . Un gran incendio en las proximidades del recipiente aumentará su temperatura y presión . La válvula de alivio en la parte superior está diseñada para ventilar el exceso de presión con el fin de evitar la ruptura del contenedor. Dado un fuego de suficiente duración y la intensidad, la presión que se genera por la ebullición y gas en expansión puede exceder la capacidad de la válvula para ventilar el exceso. Si eso ocurre, un recipiente sobreexpuesta puede romperse violentamente, el lanzamiento de las piezas a alta velocidad, mientras que los productos liberados pueden encender, así, que puede causar un daño catastrófico a cualquier cosa cerca, incluyendo otros recipientes.
Las personas pueden estar expuestas a GLP en el lugar de trabajo por la respiración en contacto con la piel y el contacto visual. La Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal ( límite de exposición permisible ) para la exposición de GLP en el lugar de trabajo como 1.000 ppm (1.800 mg / m 3 ) durante una jornada de 8 horas. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 1.000 ppm (1.800 mg / m 3 ) durante una jornada de 8 horas. A niveles de 2000 ppm, el 10% del límite explosivo inferior, el GLP se considera inmediatamente peligroso para la vida y la salud (debido únicamente a consideraciones de seguridad relacionadas con el riesgo de explosión). [32]
Ver también
- Gas natural comprimido (GNC)
- Carrusel de llenado
- Equivalente de galones de gasolina
- Gas industrial
- Intumescente
- Válvula POL
Referencias
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enlaces externos
- Propano 101 Explicación de los fundamentos del propano y el gas LP
- NIOSH Guía de bolsillo sobre peligros químicos Centers for Disease Control and Prevention