gas licuado de petróleo

El gas licuado de petróleo , también conocido como gas licuado de petróleo ( GLP o GLP ), es un gas combustible que contiene una mezcla inflamable de gases hidrocarburos , específicamente propano , butano e isobutano . También puede contener propileno , butileno e isobutileno . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

El GLP se utiliza como gas combustible en aparatos de calefacción , equipos de cocina y vehículos, y se utiliza como propulsor de aerosoles ^{[ 6 ]} y refrigerante ^{[ 7 ]} , reemplazando a los clorofluorocarbonos que dañan la capa de ozono . Cuando se utiliza específicamente como combustible para vehículos, a menudo se le denomina autogas o simplemente gas .

Las variedades de GLP que se compran y venden incluyen mezclas que son principalmente propano ( C₃ H₈ ), principalmente butano (C₄ H₁₀ ), y, más comúnmente, mezclas que incluyen tanto propano como butano. En el invierno del hemisferio norte, las mezclas contienen más propano, mientras que en verano contienen más butano. ^{[ 8 ] [ 9 ]} En Estados Unidos, se venden principalmente dos grados de GLP: propano comercial y HD-5. Estas especificaciones son publicadas por la Gas Processors Association (GPA) ^{[ 10 ]} y la American Society of Testing and Materials. ^{[ 11 ]} Las mezclas de propano/butano también se enumeran en estas especificaciones.

El propileno , los butilenos y otros hidrocarburos también suelen estar presentes en pequeñas concentraciones _, como C₂H₆ , CH₄ y _{C₃H₈ . La norma HD - 5} limita la cantidad de propileno que se puede añadir al GLP al 5 % y se utiliza como especificación para el autogas. ^{[ 12 ]} Se añade un potente odorizante , el etanotiol , para que las fugas se puedan detectar fácilmente. La norma europea reconocida internacionalmente es la EN 589. En Estados Unidos, el tetrahidrotiofeno (tiofano) o el amil mercaptano también son odorizantes aprobados, ^{[ 13 ]} aunque ninguno de ellos se utiliza actualmente.

El GLP se prepara mediante el refinado de petróleo o gas natural húmedo , y se deriva casi en su totalidad de fuentes de combustibles fósiles , ya sea fabricándose durante el refinado de petróleo crudo o extrayéndose de corrientes de petróleo o gas natural a medida que emergen del subsuelo. Fue producido por primera vez en 1910 por Walter O. 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 poca emisión de azufre . Al ser un gas, no representa riesgos de contaminación del suelo ni del agua , pero puede causar contaminación atmosférica . El GLP tiene un valor calorífico específico típico de 46,1  MJ/kg en comparación con 42,5  MJ/kg para el fueloil y 43,5 MJ/kg para la gasolina  de alta calidad . ^{[ 14 ]} Sin embargo, su densidad energética 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 0,5–0,58 kg/L, en comparación con 0,71–0,77 kg/L para la gasolina ). Como la densidad y la presión de vapor del GLP (o sus componentes) cambian significativamente con la temperatura, este hecho debe tenerse en cuenta cada vez que la aplicación esté relacionada con operaciones de seguridad o transferencia de custodia , ^{[ 15 ]} por ejemplo, la opción típica de nivel de corte para el depósito de GLP es del 85 %.  

Además de su uso como portador de energía, el GLP también es una materia prima prometedora en la industria química para la síntesis de olefinas como el etileno y el propileno. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Como su punto de ebullición está por debajo de la temperatura ambiente , el GLP se evaporará rápidamente a temperaturas y presiones normales y generalmente se suministra en recipientes de acero presurizados , donde el gas es líquido debido a que se almacena a presión. Por lo general, se llenan al 80-85% de su capacidad para permitir la expansión térmica del líquido contenido. La relación de las densidades del líquido y el vapor varía según la composición, la presión y la temperatura, pero suele ser de alrededor de 250:1. La presión a la que el GLP se convierte en líquido, llamada su presión de vapor , también varía según la composición y la temperatura; por ejemplo, es de aproximadamente 220 kilopascales (32 psi) para butano puro a 20 °C (68 °F) y de aproximadamente 2200 kilopascales (320 psi) para propano puro a 55 °C (131 °F) . El GLP en su fase gaseosa sigue siendo más pesado que el aire , a diferencia del gas natural , por lo que fluye a lo largo de los pisos y tiende a acumularse en zonas bajas, como sótanos . Esto conlleva dos peligros principales. El primero es una posible explosión si la mezcla de GLP y aire se encuentra dentro de los límites de explosividad y existe una fuente de ignición. El segundo es la asfixia debido a que el GLP desplaza el aire, provocando una disminución en la concentración de oxígeno.      

Un cilindro de gas GLP lleno contiene un 86 % de líquido; el volumen vacío contendrá vapor a una presión que varía con la temperatura. ^{[ 18 ]}

El GLP tiene una amplia variedad de usos en diversos mercados como combustible eficiente en los sectores agrícola, recreativo, hotelero, industrial, de la construcción, náutico y pesquero. Puede utilizarse como combustible para cocinar, calefacción central y agua caliente , y es una opción especialmente rentable y eficiente para calentar viviendas aisladas de la red eléctrica.

Calefacción rural

Principalmente en Europa y en zonas rurales de muchos países, el GLP puede ser una alternativa a la calefacción eléctrica , el gasóleo o el queroseno . El GLP se utiliza con mayor frecuencia en zonas que no tienen acceso directo a la red de gas natural . En el Reino Unido, alrededor de 200 000 hogares utilizan GLP para la calefacción.

El GLP puede utilizarse como fuente de energía para la cogeneración (CHP). La cogeneración consiste en generar tanto energía eléctrica como calor útil a partir de un único combustible. Esta tecnología ha permitido que el GLP se utilice no solo como combustible para calefacción y cocina, sino también para la generación descentralizada de electricidad.

combustible para motores

Cuando se usa GLP para alimentar motores de combustión interna , a menudo se le denomina autogas o autopropano. En algunos países, se ha utilizado desde la década de 1940 como alternativa a la gasolina para motores de encendido por chispa. En algunos países, el líquido contiene aditivos 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 GLP-fuel-oleoil y encontraron que las emisiones de humo y el consumo de combustible se reducen, pero las emisiones de hidrocarburos aumentan. ^{[ 22 ] [ 23 ]} Los estudios fueron dispares en cuanto a las emisiones de CO, con uno encontrando aumentos significativos, ^{[ 22 ]} y el otro encontrando ligeros aumentos a baja carga del motor, pero una disminución considerable a alta carga del motor. ^{[ 23 ]} Su ventaja es que no es tóxico, no es corrosivo y está libre de tetraetilo de plomo o cualquier aditivo, y tiene un alto índice de octano (102–108 RON dependiendo de las especificaciones locales). Arde de forma más limpia que la gasolina o el fueloil y, sobre todo, está libre de las partículas presentes en estos últimos.

El GLP tiene una menor densidad energética por litro que la gasolina o el fueloil, por lo que el consumo equivalente de combustible es mayor. Muchos gobiernos gravan menos al GLP que a la gasolina o el fueloil, lo que ayuda a compensar el mayor consumo de GLP en comparación con la gasolina o el fueloil. Sin embargo, en muchos países europeos, esta ventaja fiscal suele compensarse con un impuesto anual mucho mayor para los coches que utilizan GLP que para los que utilizan gasolina o fueloil. El propano es el tercer combustible para motores más utilizado en el mundo. Las estimaciones de 2013 indican que más de 24,9 millones de vehículos se alimentan con gas propano en todo el mundo. Más de 25 millones de toneladas (más de 9.000 millones de galones estadounidenses) se utilizan anualmente como combustible para vehículos.

No todos los motores de automóviles son aptos para usar GLP como combustible. El GLP proporciona menos lubricación en la parte superior de los cilindros que la gasolina o el diésel, por lo que los motores que funcionan 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. En estos casos, el GLP se utiliza como combustible junto con el diésel. Actualmente existen sistemas que se integran con los sistemas de gestión del motor de los fabricantes de equipos originales (OEM).

Los kits de conversión permiten transformar un vehículo diseñado exclusivamente para gasolina en un sistema dual, en el que se utilizan tanto gasolina como GLP en el mismo vehículo.

En 2020, BW LPG modernizó con éxito un buque gasero de gran tamaño (VLGC) con tecnología de propulsión a GLP, siendo pionera en la aplicación de GLP en operaciones marítimas a gran escala. ^{[ 24 ]} Las menores emisiones de dióxido de carbono, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y material particulado del GLP ^{[ 25 ] [ 26 ]} se alinean con los estándares más estrictos establecidos por la Organización Marítima Internacional (OMI), lo que convierte al GLP en una opción de transición viable a medida que la industria marítima transita hacia emisiones netas cero de carbono. ^{[ 27 ]}

El GLP se puede almacenar de diversas maneras. Al igual que otros combustibles fósiles , se puede combinar con fuentes de energía renovables para lograr una mayor fiabilidad y, al mismo tiempo, reducir las emisiones de CO₂ _. Sin embargo, a diferencia de la energía eólica y solar , el GLP se puede utilizar como fuente de energía independiente sin necesidad de almacenamiento eléctrico .

La producción mundial de GLP alcanzó más de 292 millones de toneladas métricas anuales (Mt/a) en 2015, mientras que el consumo mundial de GLP superó los 284 Mt/a. ^{[ 37 ]} El 62% del GLP se extrae del gas natural, mientras que el resto se produce en refinerías de petróleo a partir de crudo . ^{[ 38 ]} El 44% del consumo mundial corresponde al sector doméstico. Estados Unidos es el principal productor y exportador de GLP. ^{[ 39 ]}

Gracias al gas natural y a la industria de refinación de petróleo, Europa es prácticamente autosuficiente en GLP. La seguridad del suministro europeo se ve reforzada por:

• una amplia gama de fuentes, tanto dentro como fuera de Europa;
• Una cadena de suministro flexible a través de vías fluviales, ferroviarias y por carretera, con numerosas rutas y puntos de entrada a Europa.

Según las estimaciones de 2010-2012, las reservas mundiales probadas de gas natural , del que se obtiene la mayor parte del GLP, ascienden a 300 billones de metros cúbicos (10.600 billones de pies cúbicos). La producción sigue creciendo a una tasa anual promedio del 2,2 %.

El GLP se compone principalmente de propano y butano, mientras que el gas natural se compone de metano y etano , más ligeros . El GLP, vaporizado y a presión atmosférica, tiene un poder calorífico superior (46  MJ/m³ ^equivalente a 12,8  kWh/m³ ⁾ al del gas natural (metano) (38  MJ/m³ ^equivalente a 10,6  kWh/m³ ⁾ , lo que significa que el GLP no puede sustituirse directamente por el gas natural. Para permitir el uso de los mismos controles del quemador y proporcionar características de combustión similares, el GLP puede mezclarse con aire para producir un gas natural sintético (GNS) que puede sustituirse fácilmente. Las proporciones de mezcla de GLP/aire son, en promedio, de 60/40, aunque esto varía considerablemente según los gases que componen el GLP. El método para determinar las proporciones de mezcla consiste en calcular el índice de Wobbe de la mezcla. Se considera que los gases con el mismo índice de Wobbe son intercambiables. ^{[ 40 ]}

El gas natural sintético (GNS) a base de GLP se utiliza en sistemas de respaldo de emergencia para numerosas instalaciones públicas, industriales y militares. Muchas empresas de servicios públicos emplean plantas de GLP para la reducción de picos de demanda y así compensar la escasez de gas natural en sus redes de distribución. Las instalaciones de GNS también se utilizan durante la introducción inicial de sistemas de gas, cuando la infraestructura de distribución ya está lista antes de conectar el suministro. En mercados emergentes como India y China (entre otros), se utilizan sistemas de GNS para captar clientes antes de expandir las redes de gas natural existentes.

En la fase inicial del sistema de red de gas urbano, se puede planificar un sistema de gas natural sintético (GNS) o gas natural licuado de petróleo (GLP) con almacenamiento localizado y una red de distribución por tuberías para abastecer a los hogares, cubriendo así cada grupo de 5000 consumidores domésticos. Esto eliminaría el transporte por carretera de bombonas de GLP de última milla, que genera problemas de tráfico y seguridad en las ciudades indias. Estas redes locales de gas natural operan con éxito en Japón y existe la posibilidad de conectarlas a redes más amplias tanto en pueblos como en ciudades.

El GLP disponible comercialmente se deriva actualmente principalmente de combustibles fósiles. La combustión del 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 CO₂.₂ por unidad de energía que el carbón o el petróleo, pero más que el gas natural. Emite el 81% delCO₂ porkWhproducido por petróleo, 70% del que produce el carbón y menos del 50% del que emite la electricidad generada con carbón distribuida a través de la red. ^{[ 41 ]} Al ser una mezcla de propano y butano, el GLP emite menos carbono porjulioque el butano, pero más carbono por julio que el propano.

El GLP se quema de forma más limpia que los hidrocarburos de mayor peso molecular porque libera menos partículas . ^{[ 42 ]}

Dado que es mucho menos contaminante que la mayoría de las estufas tradicionales de combustible sólido, reemplazar las estufas utilizadas en los países en desarrollo con GLP es una de las estrategias clave adoptadas para reducir la contaminación del aire en los hogares del mundo en desarrollo . ^{[ 43 ]}

En una refinería o planta de gas, el GLP debe almacenarse en recipientes a presión . Estos recipientes pueden ser cilíndricos y horizontales (a veces denominados tanques de presión) o esféricos (del tipo esfera Horton ). Generalmente, su diseño y fabricación se rigen por alguna normativa. En Estados Unidos, esta normativa está regulada por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME).

Los contenedores de GLP tienen válvulas de alivio de presión, de modo que cuando se exponen a fuentes de calor externas, liberan el GLP a la atmósfera o a una antorcha .

Si un tanque se ve sometido a un incendio de suficiente duración e intensidad, puede sufrir una explosión de vapor en expansión de líquido en ebullición (BLEVE). Esto suele ser un problema para las grandes refinerías y plantas petroquímicas que almacenan contenedores de gran tamaño. En general, los tanques se diseñan para que el producto se libere más rápido de lo que la presión puede alcanzar niveles peligrosos.

Una solución empleada en entornos industriales consiste en equipar dichos contenedores con un sistema que les confiere resistencia al fuego . Los grandes contenedores esféricos de GLP pueden tener paredes de acero de hasta 15  cm de espesor. Están equipados con una válvula de alivio de presión homologada . Un incendio de grandes proporciones cerca del contenedor aumentará su temperatura y presión . La válvula de alivio superior está diseñada para liberar el exceso de presión y evitar la rotura del contenedor. En caso de un incendio de suficiente duración e intensidad, la presión generada por la ebullición y expansión del gas puede superar la capacidad de la válvula para liberar el exceso. Asimismo, si, debido a la liberación continua de presión, el nivel del líquido desciende por debajo de la zona calentada, la estructura del tanque puede sobrecalentarse y debilitarse en esa zona. Si se produce cualquiera de estas situaciones, el contenedor puede romperse violentamente, proyectando fragmentos a gran velocidad, mientras que los productos liberados también pueden incendiarse, causando potencialmente daños catastróficos a cualquier objeto cercano, incluidos otros contenedores. ^{[ 44 ]}

Las personas pueden estar expuestas al GLP en el lugar de trabajo por inhalación, contacto con la piel y contacto con los ojos. La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) ha establecido el límite legal ( límite de exposición permisible ) para la exposición al GLP en el lugar de trabajo en 1000 ppm (1800  mg/m³ ⁾ durante una jornada laboral de 8 horas. El Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) ha establecido un límite de exposición recomendado (REL) de 1000 ppm (1800  mg/m³ ⁾ durante una jornada laboral de 8 horas. A niveles de 2000 ppm, el 10 % del límite inferior de explosividad, el GLP se considera inmediatamente peligroso para la vida y la salud (debido únicamente a consideraciones de seguridad relacionadas con el riesgo de explosión). ^{[ 45 ]}

• Gas natural comprimido (GNC)
• Carrusel de llenado
• Equivalente en galones de gasolina
• Gas industrial
• Intumescente
• Válvula POL

"Valor calorífico de diferentes combustibles" . Centro de Ciencias Ecológicas . IISc. Archivado del original el 19 de febrero de 2020. Consultado el 21 de julio de 2018 .

• Guía de bolsillo del NIOSH sobre riesgos químicos – Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades