Análise termodinâmica e termoeconômica do aproveitamento do gás natural em sistemas de cogeração de energia de usinas de açúcar e álcool

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Análise do aproveitamento do gás natural em plantas de cogeração e trigeração de energia em indústrias frigoríficas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desarrollo del gas lutita (shale gas) y su impacto en el mercado energético: reflexiones para Centroamérica

La producción de shale gas o gas natural de lutita en los Estados Unidos ha sorprendido al mundo por su rápido desarrollo y repercusión en la disminución del precio del combustible y el aumento de reservas de hidrocarburos. Este desarrollo ha crecido junto con la oferta de petróleo y de condensados de gas natural. Se estima que los Estados Unidos serían autosuficientes en petróleo y superavitarios en gas natural en menos de 30 años. El renovado impulso de los hidrocarburos no-convencionales empieza a ser visto como una "revolución energética" que dará nuevo dinamismo a la economía de ese país. Por su novedad, la evaluación completa de estos desarrollos confronta dificultades metodológicas, estadísticas y de conocimiento científico, tecnológico, social y económico. Las regiones de los Estados Unidos y Canadá con yacimientos de shale gas comprobados son muchas. Sin embargo, dado lo novedoso de su explotación, no existe historial suficientemente largo para sacar conclusiones sobre procesos de exploración, picos y declives de producción y técnicas de recuperación de los recursos. Las analogías y extrapolaciones de las experiencias varían entre plays o conglomerados de yacimientos. Las dudas crecen ante la discordancia entre la creciente producción de gas y precios de mercado inferiores a los costos. También se escuchan advertencias sobre los potenciales efectos nocivos de su explotación en el medio ambiente y comunidades aledañas. Hay dudas sobre los posibles efectos de la técnica de "fracturamiento hidráulico" (fracking) y los disolventes químicos empleados en mantos freáticos y agua potable. Este documento se compone de cinco capítulos. En el primero se aborda el tema de la explotación de shale gas, desde el origen, la producción, la economía y los impactos de la exploración y producción de shale gas, hasta algunas peculiaridades del entorno de negocios y de los sistemas legal, financiero e impositivo. Dada su vasta experiencia en producción de hidrocarburos, los Estados Unidos cuentan con numerosas empresas proveedoras de bienes y servicios para la exploración y explotación de shale gas. Legisladores y autoridades de todos los niveles aplican instrumentos legales y procesan debates y opiniones para ir encontrando soluciones a los retos y cuestionamientos relacionados. En el capítulo II se presenta un análisis de escenarios y proyecciones al año 2035. Se discuten las dinámicas que pueden convertir a los Estados Unidos en exportador neto de gas natural. Se asume que el energético menos costoso termina dominado el mercado. Sin embargo, el shale gas tiene un largo proceso por recorrer antes de desbancar a las grandes industrias de energía con muchas décadas en el mercado. Se revisa el crecimiento de reservas y producción en abasto a una demanda creciente, que a su vez requerirá que los sistemas de transporte, almacenamiento y distribución de combustible se sigan expandiendo y que los precios de mercado continúen bajos o aumenten lentamente, mientras los del crudo serían sustancialmente mayores. Esta diferencia de precios está motivando la sustitución de combustibles. Las tecnologías de "gas a líquidos", "gas comprimido", "celdas de gas metano" y otras seguirán abriendo espacio, hasta sustituir las tecnologías basadas en hidrocarburos líquidos que han dominado el desarrollo energético por más de un siglo. La etapa de transición hacia lo que los teóricos consideran que será la era de los energéticos renovables se está volviendo realidad. Pero no hay indicios de que los combustibles tradicionales simplemente desaparecerán para dar paso a los energéticos renovables. Más bien, el shale gas se desarrolla como una nueva capa tendiente a envolver todo el mercado, sobre la cual se irá acomodando gradualmente el resto de los energéticos renovables. Así está sucediendo ya en la industria eléctrica debido a la flexibilidad de los ciclos combinados basados en gas natural, en especial su capacidad de reducir e incrementar su carga, conservando altos rendimientos térmicos. Esta flexibilidad permitirá que el resto de las fuentes alternativas (eólica, solar, mareomotriz y las que se vayan incorporando), cuya capacidad de generación es variable, se acomoden en forma combinada. En el III capítulo se describe la situación del gas natural en México, donde los bajos precios del combustible, el avance tecnológico, el manejo político del marco legal ambiental y social, además de la expansión de las redes de transporte, almacenamiento y distribución, también están cambiando. Se espera que el shale gas sea una nueva fuente de riqueza y de energía a bajo costo, pero, el proceso tomará varios años o décadas antes de que las expectativas se hagan realidad. Existen dudas sobre la forma de materializar este potencial en el país. Un primer problema para México es su propia definición constitucional de la propiedad y explotación de los hidrocarburos por un monopolio de Estado, Pemex. Este modelo resulta inadecuado para explotar shale gas a gran escala. Otro problema está representado por los altos costos de logística presionados por la rapidez del ciclo de producción, cuyos picos y declives se alcanzan a pocas semanas de iniciada la perforación. El declive puede ser tan rápido hasta volver incosteable mantener los equipos en un solo lugar por demasiado tiempo. Pemex no parece adaptada para trabajar en una dinámica logística de gran velocidad, en la que los equipos de perforación y de trabajadores deben desplazarse entre numerosas operaciones. Por estas razones, México parece destinado a experimentar una primera etapa consumiendo shale gas barato importado de los Estados Unidos. Para ello se construyen redes de gasoductos a lo largo de la frontera, por donde se irá recibiendo el gas y acostumbrándose a él. Después vendrán los grandes debates nacionales para decidir quiénes serán los protagonistas de este nuevo desarrollo, si Pemex o empresas privadas. Las reformas resultantes deberán plasmarse en la Constitución y reglamentarse en leyes secundarias; se diseñarán nuevos modelos impositivos y regulatorios. A esto se agregará la preocupación por los impactos sociales y ambientales de esta industria, la escasez de proveedores especializados y la necesidad de capacitar gran número de trabajadores, los cuales podrían ser contratados por Pemex o por el sector privado, dependiendo del modelo que se adopte en las reformas. El ritmo de aprovechamiento del shale gas mexicano será lento. Este reto no ha sido discutido en México. Se habla de los reacomodos del mercado de gas natural como fenómeno de corto plazo, referido a los precios presentes. Mientras tanto, el desabasto de gas natural se convierte en tema central de la política industrial. ¿Quién pagará el sobreprecio del gas natural licuado (LNG) en las escasas terminales de regasificación del país? En el capítulo IV se presenta el balance de exportaciones e importaciones de gas natural de América del norte. El reto de México a mediano plazo se perfila como la necesidad de desarrollar su propia industria gasera y extender las redes de gasoductos y de electricidad, hasta unir el sur y el norte del país, desarrollando simultáneamente la región oeste en la costa del Pacífico. Con el gas natural como punta de lanza, la industria energética irá configurando una nueva geografía industrial. Ahora corresponde al sistema político crear las condiciones institucionales para que esa dinámica se extienda por todo el territorio nacional. En el capítulo V se abordan algunas implicaciones y retos para los países de Centroamérica. Se discute la posibilidad de consolidar consorcios regionales sólidos, capaces de negociar contratos con México para abastecer gas natural a largo plazo, además de financiar los gasoductos necesarios. También se analizan algunos escenarios favorables en el caso de la negociación de suministros de gas natural en el marco de los tratados de libre comercio que los países de dicha subregión tienen con los Estados Unidos.

Desenvolvimento de sensores baseados em eletrodos modificados com pentacianonitrosilferratos para determinação de compostos sulfurados em gás natural

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Sistema de controle de escoamento de gás natural em dutos de distribuição com detecção de vazamentos utilizando redes neurais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Impactos de atividades de exploração de petróleo e gás natural sobre a comunicação acústica de Mysticeti (ordem Cetacea): uma revisão

Acoustic communication is essential in mammals and has three main functions: acquisition of information about the environment, intraspecific communication and detection of predators and prey. Studies indicate that the introduction of sounds produced by anthropogenic activities such as military exercises, use of sonar and activities related to the extraction of oil and natural gas can cause interference in cetacean communication. Recently, the discovery of pre-salt tends to increase these activities. After a decade since the launch date of IBAMA`s licensing and before the imminent increase in exploration activities in Brazil, it is essential to conduct studies to monitor closely the impact of this type of activity on the marine ecosystem. Thus, this study aims to identify potential impacts that the process of oil and natural gas exploration and production might have on the communication of baleen whales. Data from literature on bioacoustics and ecology of these animals were linked with technical-scientific data regarding this type of activity. 310 documents related to the topic were analyzed. Among them only 81 documents are of academic origin, and the others mostly action plans and reports from government agencies. 80% of the documents do not have any species as a focus, and in the remaining 20%, 17% were focused on the Greenland Whale (Balaena mysticetus) and 22% on the gray whale (Eschrichtius robustus). The main impacts identified in this study were the increased frequency and amplitude of vocalization, reduction or cessation of more elaborate songs and masking problems

Gasolina, gás natural e etanol: comparação dos principais impactos ambientais da produção ao consumo final

Não disponível.

Avaliação energética do ciclo de refrigeração por absorção utilizando biogás de aterros sanitários e gás natural

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudio ambiental y social del ciclo de vida de la producción de ladrillos artesanales, utilizando combustibles tradicionales y alternativos en el Algarrobal, Mendoza

Esta tesina de grado ha sido abordada bajo el objetivo de determinar la conveniencia del uso de combustible alternativo, en comparación con la quema de leña tradicional, en la actividad ladrillera que se lleva a cabo en el distrito El Algarrobal, de Las Heras, Mendoza. Se compararon para ello tres escenarios de quema de combustible en la etapa de cocción: uno con uso de leña (sistema vigente) y dos hipotéticos, utilizando gas natural y biogás. Dado que se trata de una actividad de importancia regional y que trae aparejadas problemáticas ambientales y sociales, se realizó un análisis desde estos dos puntos de vista. El estudio se enmarcó dentro del “Pensamiento de Ciclo de Vida", concepto que tiene en cuenta todas las etapas del ciclo de vida de un producto, proceso o servicio para la evaluación de los impactos ambientales, sociales y económicos asociados. Su objetivo principal es reducir el uso de recursos y las emisiones al ambiente, así como también mejorar el rendimiento socio-económico del objeto de estudio, a lo largo de todo su ciclo de vida. Entre el abanico de metodologías que este enfoque ofrece, se seleccionó el Análisis de Ciclo de Vida (ACV) para el estudio de los aspectos ambientales, y el Análisis Social del Ciclo de Vida (ASCV) para los sociales. En el ACV, se utilizaron dos tipos de enfoque para evaluar las consecuencias ambientales de la actividad ladrillera: el enfoque midpoint, con el que se identificaron los impactos potenciales sobre diferentes categorías de impacto; y el enfoque endpoint, a fin de determinar los daños potenciales1 en las áreas de protección correspondientes a los recursos naturales, la calidad de los ecosistemas y la salud humana. Éste último, constituye un análisis inédito en el ámbito científico local dedicado a la actividad ladrillera. En el ASCV, se definió un indicador que sirva para evaluar los impactos sociales de la actividad ladrillera, así como la evolución de éstos tras incorporar los cambios propuestos en los escenarios hipotéticos. Se alcanzó el objetivo propuesto y se logró demostrar parcialmente la hipótesis de trabajo, dando lugar a futuros estudios que profundicen los conocimientos sobre el tema abordado. Los resultados evidenciaron que, si en la etapa de cocción de la fabricación de ladrillos artesanales se reemplaza el uso tradicional de leña por un combustible alternativo, se reduce el impacto potencial producido por la actividad ladrillera, no así los daños ocasionados. Ello determinó: la necesidad de efectuar investigaciones más exhaustivas para definir los cambios necesarios que reduzcan las nocivas consecuencias ambientales y sociales del caso de estudio; la importancia de tomar en cuenta los resultados de los dos tipos de enfoques aquí aplicados (midpoint y endpoint) a la hora de tomar decisiones; y que éstas deben estar basadas sobre una visión amplia de la realidad, en una ponderación de los efectos positivos y negativos que cada cambio pudiera producir, y en el planteamiento de objetivos claros y prioridades consensuadas.

Gestión del boil off gas en la planta de regasificación de Cartagena

Este proyecto trata sobre la gestión del boil-off gas, o BOG (vapor de gas natural que se produce en las instalaciones de gas natural licuado de las plantas de regasificación), generado en la planta de regasificación de Gas Natural Licuado de Cartagena, tanto en las situaciones en las que se opera por debajo del mínimo técnico, como en las cargas y descargas de buques, en las cuales se ha de gestionar una cantidad del boil-off adicional. Para recuperar el boil-off, las plantas cuentan con un relicuador (intercambiador de calor) en el que el BOG es relicuado por el GNL que se envía a los vaporizadores para ser regasificado y emitido a la red. De forma complementaria cuentan también con una antorcha/venteo donde se quema el exceso de boil-off que no puede ser tratado por el relicuador. Se procede a un análisis de la situación actual, y de cómo la baja demanda de regasificación dificulta la gestión del boil-off. Se simula el proceso de relicuación actual en distintas situaciones de operación. Ante la situación de baja demanda, ha aumentado considerablemente el número de días en los que las plantas españolas en general, y la planta de Cartagena en particular, operan por debajo del mínimo técnico, que es el nivel de producción mínimo para recuperar todo el boil-off generado en cualquier situación de operación al tiempo que mantiene en frío todas las instalaciones, y garantiza el 100% de disponibilidad inmediata del resto de los equipos en condiciones de seguridad de funcionamiento estable. Esta situación supone inconvenientes tanto operativos como medioambientales y acarrea mayores costes económicos, a los cuales da solución el presente proyecto, decidiendo qué alternativa técnica es la más adecuada y definiéndola. Abstract This project is about the management of the boil-off gas (BOG), natural vapour gas that is produced in liquefied natural gas (LNG) regasification plants. Specifically, the study is focused on the LNG regasification plant located in Cartagena, when it operates both below the technical minimum level of regasification and in the loading/unloading of LNG carriers, situations when it is needed to handle additional BOG. In order to make the most of BOG, the plants have a re-condenser (heat exchanger). Here, the BOG is re-liquefied by the LNG that is submitted to the vaporizers and delivered to the grid. The plants also have a flare/vent where the excess of BOG that cannot be treated by the re-condenser is burned. An analysis of the current situation of the demand is performed, evaluating how low markets demand for regasification difficult the BOG management. Besides, it is simulated the current re-liquefaction operating in different environments. Due to the reduction of the demand for natural gas, the periods when Spanish LNG regasification plants (and particularly the factory of Cartagena) are operating below the technical minimum level of regasification are more usual. This level is the minimum production to recover all the BOG generated in any operating situation while maintaining cold all facilities, fully guaranteeing the immediate availability from other equipment in a safely and stable operation. This situation carries both operational and environmental drawbacks, and leads to higher economic costs. This project aims to solve this problem, presenting several technical solutions and deciding which is the most appropriate.

Evaluación ambiental de las tecnologías de recuperación de gas en formaciones no convencionales

Este proyecto pretende ofrecer una visión general de una de las tecnologías más actuales de recuperación de gas en formaciones no convencionales: fracturación hidráulica o “fracking”. El proyecto está motivado por la necesidad de responder a diferentes cuestiones sobre los efectos ambientales, sociales y en la salud humana derivados de la utilización de esa tecnología. Ofrece, además, una descripción del proceso y utilización de la tecnología haciendo especial mención de los riesgos inherentes de su uso, aunque también se intenta establecer una vía de aceptación para su desarrollo cuyo fin último, a parte de los beneficios económicos de quienes la usan, es el de posibilitar la transición hacia el uso de unos recursos (energías fósiles de extracción no convencional) que requieren de dichas técnicas para mantener, a lo largo del tiempo, el suministro de una energía que se supone más respetuosa con el medio ambiente: el gas natural. En primer lugar se expone, a modo introductorio, la necesidad de utilización de nuevas técnicas de estimulación de pozos y su utilización para satisfacer las necesidades energéticas mundiales en los próximos años. A continuación se hace una revisión del marco regulatorio aplicable al gas no convencional. Seguidamente, se hace una descripción de los recursos y fuentes no convencionales de gas y la descripción del proceso de fracturación hidráulica. Se analizan los incidentes relacionados con su desarrollo y las posibilidades y mecanismos que pueden adoptarse para reducirlos. Finalmente, se proponen vías alternativas basadas en las mejores técnicas aplicables al uso de la tecnología, cuya finalidad sea la mayor consideración ambiental posible y el menor riesgo posible en la salud de las personas. ABSTRACT This project aims to provide an overview of the latest technologies in gas recovery unconventional formations: hydraulic fracturing or "fracking". The project is motivated by the need to respond to various questions on the environmental, social and human health arising from the use of this technology. It also offers a description of the process and use of technology with special mention of the inherent risks of their use, but also tries to establish a path of acceptance for development whose ultimate goal, apart from the economic benefits of those who use is of enabling the transition to the use of certain resources (fossil energy extraction unconventional) which require such techniques to maintain, over time, of an energy supply which is more environmentally friendly: natural gas. First discussed the need to use new well stimulation techniques and their use to meet the world's energy needs in the coming years. Below is a review of the regulatory framework applicable to unconventional gas. Next, there is a description of resources and unconventional sources of gas, and the description of the process of hydraulic fracturing. We analyze the incidents related to its development and the possibilities and mechanisms that can be taken to reduce them. Finally, we suggest alternative routes based on the best techniques applicable to the use of technology, aiming at the highest possible environmental consideration and the least possible risk to the health of people.

Identificación de los riesgos ambientales y sanitarios de la producción de gas mediante fracturación hidráulica y bases para una propuesta metodológica de vulnerabilidad de las aguas subterráneas

Hasta ahora, la gran mayoría de los recursos explotados de gas natural procedían de acumulaciones convencionales de gas aislado y de gas asociado y disuelto en el petróleo. Sin embargo, el gas natural se encuentra también en yacimientos que, debido a su baja porosidad y permeabilidad, tienen unas características que hacen que hasta muy recientemente no hayan sido económicamente rentables y que sólo puedan ser explotados mediante técnicas no convencionales, dando lugar al denominado gas no convencional. Las técnicas utilizadas para su extracción son la fracturación hidráulica o “fracking” y la perforación horizontal. Entre los diversos tipos de gas no convencional, es de prever que el gas de pizarra sea el que sufra mayor desarrollo a medio plazo en nuestro país, por lo que se están generando grandes debates, debido al riesgo de contaminación de las aguas superficiales y subterráneas del entorno, provocados por la elevada cantidad de agua utilizada, los aditivos empleados, los fluidos de retorno, por la alteración del medio físico, así como por la dificultad de monitorización de estos procesos. En este proyecto se identifican los riesgos ambientales y sanitarios asociados a la extracción de gas no convencional. El trabajo se basa principalmente en experiencias ocurridas en países donde el fracking se ha convertido en una práctica habitual. Se trata además de establecer las bases necesarias para la estimación de la vulnerabilidad de los acuíferos frente a la contaminación inducida por la fracturación hidráulica. Abstract Until now, most of the natural gas resources exploited were from isolated conventional gas accumulations and associated and dissolved gas in oil. However, the natural gas is also in reservoirs that, due to their low porosity and permeability, have characteristics that make until recently not been economically profitable and can be exploited only by unconventional techniques, leading to the so called unconventional gas. The techniques used for extraction are hydraulic fracturing or "fracking" and horizontal drilling. Among the various types of unconventional gas, it is expected that shale gas is the suffering greater medium-term development in our country, so it is generating much debate, due to the risks of contamination in surface waters and subterranean environment, caused by the high amount of water used, the additives used, the return fluid, by altering the physical environment, and the difficulty of monitoring these processes. In this project identifies the environmental and health risks associated with unconventional gas extraction. The work is mainly based on experiences that occurred in countries where fracking has become a common practice. This is for establish the necessary basis for estimating the vulnerability of aquifers from contamination induced by hydraulic fracturing.

Optimización del coste de aprovisionamiento de gas en el mercado mayorista español para una comercializadora

Los precios de compra de gas natural en el mercado mayorista español son los más altos de toda Europa. Este escenario provoca que haya que buscar alternativas para minimizar los costes de aprovisionamiento para una comercializadora de gas. En este proyecto se analizan distintas oportunidades de compra de gas en los mercados europeos y su importación al sistema gasista español para el suministro final a clientes, con el fin de optimizar los costes del gas natural para una comercializadora. En la búsqueda de nuevas oportunidades se incluye también un análisis del impacto económico en el mercado, de la producción de “shale gas” en España a medio - largo plazo. ABSTRACT The gas prices in the Spanish gas market are the highest in Europe. This scenario leads the Spanish gas trading companies to look for alternatives to minimize gas supply costs. In this project it is analyzed different opportunities of gas supply in the European markets and the gas import to the Spanish gas system, in order to optimize the costs of the natural gas for a gas trading company. Along with this, it is also studied, the economic impact of the “shale gas” production in Spain in a medium - long term on the Spanish gas market

Termoquímica de las calderas domésticas de condensación: un caso de aprendizaje contextualizado por indagación dirigida

Se proponen cuestiones para que los alumnos indaguen sobre aspectos relacionados con las calderas de conden· sación, que producen agua líquida en vez de vapor. Los objetivos son los siguientes: favorecer el aprendizaje de conceptos (termoquímica, combustión, gas natural, etc.); promover la motivación de alumnos y profesores; fomentar enfoques ciencia?tecnología?sociedad, y colaborar en la formación de competencias (indagación, reso· lución de problemas, análisis de datos, trabajo en equipo, etc.). Se promueve el pensamiento crítico y la forma· ción en «química del consumidor», tratando aspectos como los motivos de la ayuda pública para la instalación de estas calderas y el empleo de la factura del gas como fuente de información

Determinación del riesgo de auto-combustión en almacenamiento de biomasas para la producción de gas mediante gasificación

En la actualidad más del 80 % de la energía eléctrica empleada en el mundo se obtiene a partir de combustibles de origen fósil. Sin embargo, estas fuentes de energía (gas natural, el carbón o el petróleo) presentan problemas de emisión de cantidades importantes de contaminantes a la atmósfera como CO, NOx y SOx. Estas emisiones están llevando a intentar reducir las emisiones enfocando el consumo a la utilización de fuentes de energía renovable, menos dañinas para el ambiente como la energía solar, la eólica, la biomasa, etc. En los almacenamientos de biomasa, ésta es potencialmente capaz de absorber oxígeno produciendo reacciones exotérmicas de oxidación. Si el calor producido en estas reacciones no se disipa adecuadamente, provoca un auto-calentamiento de la materia orgánica que puede ser causa de descomposición e inflamación. En el ámbito de la posible auto-combustión en el almacenamiento y manipulación de las biomasas existen diversos factores que influyen en la susceptibilidad térmica de las biomasas, es decir, en su tendencia a la oxidación y posterior inflamación de la materia. Esta Tesis Doctoral pretende evaluar el riesgo de auto-combustión de las biomasas almacenadas, para su uso en procesos de gasificación. En este estudio se ha trabajado con biomasas de origen agrícola, forestal y residual empleadas en procesos industriales de gasificación con distinta composición química. Los métodos empleados se han basado en técnicas clásicas de termogravimetría, calorimetría diferencial de barrido, análisis de composición y morfología. Con estos ensayos se pretende definir un rango de temperaturas lo más estrecho posible donde las muestras presentan mayor susceptibilidad a un calentamiento espontáneo que puede derivar en auto-combustión, en función de las distintas propiedades estudiadas de las biomasas, para poder servir así de herramienta de evaluación y análisis del riesgo de autocombustión. Como conclusión se muestran umbrales y valores que relacionan las propiedades físicas y químicas de las biomasas estudiadas en su auto-combustión, analizando la influencia de los procesos de preparación de las biomasas sobre las variables que caracterizan su susceptibilidad térmica.