TECNOLOGÍA DEL GAS NATURAL
1
Gas Natural y marco energético
2
Indice 5 6
Características del GN
3
Origen y Yacimientos
4
Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
1
Gas Natural y marco energético
2
Indice 5 6
Características del GN
3
Origen y Yacimientos
4
Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
1
Gas Natural y marco energético
2
Características del GN
Gas Natural y 3marco Origen yenergético Yacimientos
Indice
4 5 6
Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
GAS NATURAL Y MARCO ENERGÉTICO Consumo de Energía Primaria a Nivel Mundial
4%
3%
11% 37%
22%
PETRÓLEO CARBÓN GAS NATURAL NUCLEAR HIDRÁULICA OTRAS
23%
CONSUMO TOTAL= 9.500 MTEP
Camino de convertirse la 2ª fuente en importancia
GAS NATURAL Y MARCO ENERGÉTICO Distribución del Consumo de Gas Natural a Nivel Mundial AMÉRICA AMÉRICA DEL NORTE NORTE AMÉRICA AMÉRICA CENTRA CENTRAL L Y SUR SUR
8% 2%
11%
30%
EUROPA ANTIGUA ANTIGUA U.R.S.S. U.R.S.S.
5%
24% 20%
ÁFRICA ÁFRICA ORIENTE MEDIO ASIA Y O CEAN CEANÍA
CONSUMO TOTAL=2.400*109 sm3
Norteamérica, Europa y URSS acaparan el 75% del gonsumo
GAS NATURAL Y MARCO ENERGÉTICO Estructura Sectorial del Consumo a Nivel Mundial GENERACIÓN ELÉCTRICA 28%
29%
AUTOCONSUMOS/MERMAS MATERIA PRIMA
26%
4%
13%
INDUSTRIA RESIDENCIAL
CONSUMO TOTAL=2.400*109 sm3
Principalmente empleado para generación de electricidad, Alimentación de todo tipo de industrias y consumo particular
GAS NATURAL Y MARCO ENERGÉTICO Distribución Geográfica de la Producción a Nivel Mundial AMÉRICA DEL NORTE AMÉRICA CENTRAL Y SUR 5% 8%
10%
29%
EUROPA ANTIGUA U.R.S.S.
5% 30%
13%
ÁFRICA ORIENTE MEDIO ASIA Y OCEANÍA
PRODUCCIÓN TOTAL=2.400*109 sm3 Distribución geográfica similar a la del consumo
Se compensa el exceso de demanda en Europa con la Sobreproducción existente en África y URSS
GAS NATURAL Y MARCO ENERGÉTICO Consumo de Energía Primaria a Nivel Nacional
13%
2%
12%
56% 17%
CONSUMO TOTAL=150 METP
Tendencia alcista del consumo de Gas Natural
PETRÓLEO CARBÓN GAS NATURAL NUCLEAR HIDRÁULICA
GAS NATURAL Y MARCO ENERGÉTICO Aprovisionamientos de Gas Natural a Nivel Nacional
14%
3%
12%
4% 3% 2% 4%
58%
CONSUMO TOTAL=18 METP
Ausencia casi total de yacimientos en territorio nacional
NACIONAL ARGELIA LIBIA QATAR OTROS T&T NIGERIA NORUEGA
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Gas Natural y marco energético
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Características del GN
3 del Características Gas Natural Origen y Yacimientos
Indice
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Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
CARACTERÍSTICAS DEL GAS NATURAL DEFINICIÓN
El Gas Natural es una mezcla de hidrocarburos gaseosos, con predominio del metano en proporción no inferior al 70% COMPOSICIONES PERMITIDAS RANGO DE CONCENTRACIÓN (% molar) COMPONENTES MÍNIMO
MÁXIMO
CH4
71
99.6
C2H6
0
16.0
C3H8
0
7.3
C4H10
0
3.0
CARACTERÍSTICAS DEL GAS NATURAL PROPIEDADES DEL GAS NATURAL
La principal característica del Gas Natural radica en que, debido a su mayoritario contenido en metano, y puesto que este compuesto presente el mayor ratio H/C de entre todos los hidrocarburos (4 frente a 3 del etano, 2.67 del propano y 2.5 del butano), producetabla en su combustión una menor proporción de CO y CO2.
CARACTERÍSTICAS DEL GAS NATURAL COMPARACIÓN DEL GAS NATURAL FRENTE A OTROS GASES
CARACTERÍSTICAS DEL GAS NATURAL COMPARACIÓN DEL GAS NATURAL FRENTE A OTROS GASES
CARACTERÍSTICAS DEL GAS NATURAL COMPARACIÓN DEL GAS NATURAL FRENTE A OTROS GASES
CARACTERÍSTICAS DEL GAS NATURAL COMPARACIÓN DEL GAS NATURAL FRENTE A OTROS GASES
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Gas Natural y marco energético
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Indice
Características del GN
3 Origen y Yacimientos Origen y Yacimientos 4 5 6
Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
ORIGEN Y YACIMIENTOS Origen del Gas Natural ORIGEN ORGÁNICO
DESCOMPOSICIÓN DE RESIDUOS ANIMALES Y VEGETALES SON LAS QUE CONSTAN DE MAYOR ACEPTACIÓN
2 TEORÍAS ORIGEN MINERAL
Yacimientos de Gas Natural ON SHORE A PRODUNDIDADES ENNTRE 1000 Y 5000 M
2 TIPOS
EL GAS PUEDE ESTAR ASOCIADO CON OTRAS SUSTNACIAS EN FASE LÍQUIDA (PETRÓLEO) O NO.
OFF SHORE
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Gas Natural y marco energético
2
Características del GN
3 Tratamientos sobre el Gas Origen y Yacimientos
Indice
4 5 6
Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
TRATAMIENTOS SOBRE EL GAS Secado Evitar la formación de hielo Prevenir una posible corrosión
Lavado con glicol y posterior enfriamiento para separar el agua
Desulfuración
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Características del GN
3 del Transporte Gas Natural Origen y Yacimientos
Indice
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Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
YACIMIENTO
PLANTA DE TRATAMIENTO
PLANTA DE LICUACIÓN Transporte marítimo
PLANTA DE REGASIFICACIÓN
G A S O D D U E C T T O R S A I N N S T P E O R R N T A E C I O N A L E S
REDES NACIONALES DE TRANSPORTE
4,0 3,5 U 3,0 T B 2,5 M2,0 M / $ 1,5 S U 1,0 0,5
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Gas Natural y marco energético
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Características del GN
3 por Transporte OrigenGasoducto y Yacimientos
Indice
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Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Características Principales ración e p o e ne s d o i s e r P 80 barg ico s p í t s o r t Diáme 50” flu jo e d s e ad Velocid 20 m / s da s a d l o s one s a s i n u s a l d Toda s y radiogra fia o s: d a e l p m á
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Protección contra Corrosión y balizamiento
N Ó I C A I C V E S T A O P R P
N Ó I C A I C V E T T C O A R
Recubrimiento de la tubería mediante material aislante Suele utilizarse polietileno
Complemento a la protección pasiva Inversión de potenciales
20 cm
POLIETILENO
50 cm
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Elementos Auxiliares (I): Estación de Seccionamiento y Corte (E.S.C.)
Función: Permiten cortar el flujo en un determinado punto del gasoducto.
Arquitectura: Se trta de válvulas de bola motorizadas y paso total, contando con un by-pass de menor tamaño
Función del by-pass: · Asegurar operatividad si fallo válvula principal · Despresurización del tubo · Presurización progresiva
Utilización: Ante emergencias o anomalías, dividiendo la longitud del tubo en tramos más pequeños a ventear, inertizar y manipular. Disposición:
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Elementos Auxiliares (II): E.S.C. Con Derivación
Función:
Arquitectura:
Permiten la bifurcación de la línea, con objeto de dar salida a un cliente, construir otro ramal, etc.
Función del by-pass:
Similar a las anteriores pero, además, con salida a un nuevo ramal
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Elementos Auxiliares (III): Estación de Compresión Situadas estratégicamente a lo largo de la red
Suministran al gas la energía mecánica necesaria para paliar las pérdidas debidas a la disipación viscosa (traducidas en pérdidas de carga) En ellas pueden confluir dos o más tramos de gasoducto, permitiéndo elegir de entre ellos, cuál/es serán la aspiración y cuál/es la impulsión Configuración típica: 2+1 líneas de compresión en paralelo
Cada línea consta de un grupo turbocompresor (alimentado por GN) que genera la potencia necesaria para mover el compresor centrífugo de proceso
Además, a la impulsión del compresor se encuentra la línea de recirculación que permite que el compresor opere en su punto óptimo.
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Elementos Auxiliares (III): Estación de Compresión
T
t d
15ºC
T
lid
70ºC
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Elementos Auxiliares (IV): Estación de Regulación y Medida (E.R.M.)
Situadas en la interconexión entre 2 redes o dedicadas para grandes clientes Permiten fijar la presión aguas debajo de su ubicación a un valor predeterminado, además de contabilizar el gasto másico que circula por ellas Configuración típica: 2+1 líneas de medida en paralelo La línea de reserva se utiliza para recalibrar el resto de líneas (al permitirse la puesta en serie del resto de líneas con ella.
TRANSPORTE MEDIANTE GASODUCTO Elementos Auxiliares (IV): Estación de Regulación y Medida (E.R.M.) ELEMENTO
DESCRIPCIÓN Y UTILIDAD
Válvulas aislamiento de línea
Situadas al comienzo y fin de línea, permiten dejarla fuera de servicio. Puesta en servicio automática en función del caudal a medir
Filtro
Generalmente ciclónicos. Su objetivo es retener las partículas en suspensión que contenga el gas y que podrían dañar los elementos de regulación y medida
Intercambiador de calor
Calienta el gas contrarrestando el enfriamento que va a experimentar en el elemento regulador
V.I.S.
Si la presión en el gasoducto supera un determinado valor, cierra automáticamente impidiendo el paso de fluido
Reguladores de presión
Se suelen colocar dos en serie, uno tarado a la presión de operación deseada, y otro tarado a una presión ligeramente superior que actuaría en caso de fallo del anterior
Enderezadores de flujo
Se colocan aguas arriba del correspondiente contador con objeto de que el flujo que incida sobre él sea lo más unifome preciso
Contadores de flujo
Miden el caudal volumétrico que atraviesa la E.R.M. Los más utilizados son el contador de turbina y el ultrasónico
Odorización
El Gas Natural es inodoro. Antes de ser inyectado en gasoducto, se le añade THT (15 mg/Nm3) con objeto de detectar posibles fugas por los consumidores finales
Cromatógrafo
Permite conocer la composición exacta del gas, obteniendo a partir de ella su densidad y su poder calorífico.
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Gas Natural y marco energético
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Características del GN
Transporte en fase líquida: 3 Origen y Yacimientos El G.N.L.
Indice
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Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Los tres pasos de la cadena del GNL
1
Licuación del gas extraído en plantas relativamente cercanas al yacimiento del origen
2
Transporte en buques metaneros
3
Almacenamiento y regasificación en las Plantas de destino (costeras) para su posterior inyección a la red
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de Licuación se N G l e ción d C para Pa a u c i l La 161 º a e c produ igue s n o c ón se ien to en i c a u c i La l te en friam median ca scada e el m u s n n co a to tal ó i c a u c La li e la energí 12 % d vehiculada
lic
s de a t n a l 15 p el mundo n e t s i x E todo n e n ó i uac ó má s
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. El GNL como fluido de trabajo
PROPIEDADES FLUIDODINÁMICAS DEL GNL
DENSIDAD= 480 Kg/m3
VISCOSIDAD= 0.16 cP
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Transporte en buques metaneros o se d i u q í l e del´ mbarg en t r o p s El tran a uno s 150 vapor realizailibrio con su e qu rí s tica e t c a r ad ca derno s e s d i c a p La ca buque s mo 3 de lo s de 150.000 m ado s l s i a n e s tá oración s e u q n Lo s ta vi tar la e vap or via je ) para e . Un 0.20 % p (qpro x omo c a m o que t vapor u b o i El prop bu s tible el com enerado g 20 s o n u de
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Almacenamiento de GNL
TANQUE DE ALMACENAMIENTO n su o c o i r ui l i b q e n e o Líquid vapor: barg m 0 0 2 C, P = º 3 6 1 T = aduce r t e s ica m r é t a no e n ( g r n a ó c i c a L pora en e va men to de T ) au ara p o t n e f i A islamón de Boil O f r io ci genera r al 0.5 % dia in ferio
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Almacenamiento de GNL
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Almacenamiento de GNL
PROTECCIONES DEL TANQUE
P A T L A
B A J A P
P>265 mbarg => ALIVIO A ANTORCHA P>290 mbarg => ALIVIO A ATMÓSRERA
P<10 mbarg => INYECCIÓN DE NITRÓGENO P<-5 mbarg => ROMPEDORAS DE VACÍO
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Almacenamiento de GNL Depósito interior Diámetro Altura útil / total Altura total del tanque Volumen útil Material del fondo y pared Material del techo suspendido
70,0 m 40,6 m 42,4 m 150.000 m3 Acero con un 9% de Ni Aluminio
Depósito exterior Material de construcción Diámetro interior Diámetro exterior Espesor de la losa de cimentación Espesor del muro cilíndrico Espesor de la cúpula Radio de la cúpula Altura de la parte cilíndrica Altura total del tanque Espesor del aislamiento del fondo en vidrio celular Espesor del aislamiento de perlita Espesor de manta resiliente de fibra de vidrio Espesor de aislamiento del techo en fibra de vidrio Potencia del sistema de calentamiento de la losa
Hormigón armado y pret 72,0 m 73,8 m 0,7 m 0,8 m 0,4 m 67,0 m 46,3 m 56,0 m 0,7 m 0,87 m 0,25 m 0,7 m 62,0 Kw
Datos de diseño del tanque Presión de diseño
+290..-6,4
mbarg
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Almacenamiento de GNL CONEXIONES PRINCIPALES CARGA DE GNL ARRIBA CARGA DE GNL ABAJO VENTEO A ATMOSFERA VENTEO A ANTORCHA ROMPEDORAS DE VACÍO
20” 30”
18” CONEXIONES AUXILIARES
COLECTOR DE BOIL OFF IMPULSIÓN PRIMARIAS
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Descarga de Metaneros CONEXIONES PRINCIPALES TIEMPO DESCARGA= 12h LÍNEAS EN FRÍO CUANDO NO HAY DESCARGA
18”
200 mbarg 150 mbarg
12.000 m3 /h
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Recuperación de Vapores LAS APORTACIONES TÉRMICAS PROVOCAN LA EVAPORACIÓN DEL GNL
ENERGÍA APORTADA POR BOMBAS DE METANERO ENTRADA DE CALOR POR CÚPULA, SUELO Y PAREDES FRICCIÓN EN LAS TUBERÍAS DE GNL ENTRADAS DE CALOR POR AISLAMIENTO DE TUBERÍAS
SOLUCIÓN COMPRIMIR EXCESO DE VAPOR Y MEZCLAR CON GNL DE IMPULSIÓN DE PRIMARIAS (RELICUADOR) Compresores criogénicos vapores entre descargas Cantidad Fluido Caudal Temperatura de aspiración
1 Ud. 15% de nitrógeno, resto meta 2100 Nm3 -150 ºC
COMPRESORES ADICIONALES DE MAYOR POTENCIA PARA VEHICULAR DURANTE
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Bombeo Primario
NL (en G n e ida s en tro del g r e m Su 4” ) d 2 ( s o z ) po tanque que y n a t l e GNL d n a uno s 10 l e n a Sac su pre sió ele van barg por a c i p í t ición 50 m3 s o p s i Una d que e s 4 x5 tan a de a e n í l n par n co Cuen ta la impu lsiónipo en qu reciclo tección del e ro
Bombas primarias
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Bombeo Secundario a s y 1 s a l L de red N G l e n >P Recibempul san a P 0 barg ) lo i te a 8 n e m a ( típic ida s g r e m an su 40” ( sin r t n e u Se enczo s de una s ra s ) en po paque tadu em oa n r o t n o s e c i p í t s 3 le Cauda 300 m /h epó si toa d n u con ue e vi ta l n a t n e Cu i ón q n s n a p x ió de e ca vi tac a de
Bombas secundarias Presión de aspiración
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bar
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: O.R.V. VAPORIZACIÓN DE GNL POR INTERCAMBIO DE CALOR DESDE AGUA DE MAR P=Atm T=15ºC
AGUA DE MAR Vaporizadores de agua de mar
G.N.L.
G.N.
P=80 barg T=-161ºC
P=80 barg T=5ºC
P=Atm T=10ºC
AGUA DE MAR
Temperatura de entrada del GNL Temperatura de salida del GN Presión de diseño lado GNL Densidad GNL Caudal de GNL Caudal de GN Temperatura de entrada mínima de agua de mar Salto térmico del agua de mar Caudal de agua de mar Potencia calorífica Dimensiones aproximadas del equipo Largo Ancho Altura
-162 5 80 450..470 270 150.000 15 10 4.100 25
ºC ºC ba K m N ºC ºC m M
6,00 5,15 8,00
m m m
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: O.R.V. VAPORIZACIÓN DE GNL POR INTERCAMBIO DE CALOR DESDE AGUA DE MAR
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: S.C.V. VAPORIZACIÓN DE GNL POR INTERCAMBIO DE CALOR DESDE BAÑO DE AGUA
lo s e d a v r o re se agua de m o c Ac túanrizadore s de vapo mar año b n u n te e s len tado e i l a c El foco ua dulce ca s de de ag produc to .N. con tión de G s combu hace e s o ñ ho ba n tín con el c i d r o P serpe ( seme jan te n u r a r a s
Vaporizadores de combustión sumergida Nº de vaporizadores de agua de mar Temperatura de entrada del GNL Temperatura de salida del GN Presión de diseño lado GNL Caudal de GNL Caudal de salida de GN Consumo nominal de fuel gas Presión de fuel gas Caudal de aire aproximado de soplante Potencia estimada de soplante Potencia calorífica del vaporizador Dimensiones generales aproximadas Longitud Ancho Altura (salvo chimenea) Altura chimenea
2 -162 20 80 270 150.000 2.500 4,0 4.7 300 25
ud ºC ºC Ba m3 N N ba N K M
20 4,5 3,1 7
m m m m
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: S.C.V. VAPORIZACIÓN DE GNL POR INTERCAMBIO DE CALOR DESDE BAÑO DE AGUA
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Medición de la Emisión
SE REALIZA MEDIANTE ESTACIONES DE MEDIDA SIMILARES A LAS ESTUDIADAS ANTERIORMENTE EL ELEMENTO MEDIDOR ESTÁ AGUAS ARRIBA DEL SISTEMA DE REGULACIÓN DE PRESIÓN PARA ASEGURAR QUE TRABAJA EN EL RANGO ADECUADO DE PRESIONES AISLAN EN CIERTO MODO LO QUE OCURRE EN EL GASODUCTO DE LO QUE OCURRE EN LA PLANTA EN REALIDAD NO REGULAN LA PRESIÓN DE SALIDA (SERÍA CONDICIÓN DE CONTORNO) SINO QUE PRESERVAN UNA PRESIÓN DE OPERACIÓN ADECUADA EN LA PLANTA
TRANSPORTE EN FASE LÍQUIDA: EL G.N.L. Plantas de almacenamiento y regasificación: Tuberías a utilizar
Fluido GNL GNL GN GN Nitrógeno Nitrógeno Aire comprimido Agua de mar
Situación Desde brazos de descarga hasta bombas secundarias Desde bombas secundarias hasta vaporizadores Desde brazo de descarga hasta tanque y venteos Desde vaporizadores a gasoducto Toda la red de nitrógeno hasta partes frías Partes frías de la red de nitrógeno Toda la red de aire Tuberías a vaporizadores
Agua de mar Tuberías a y agua dulce contraincendios
red
Rating 150#
Temperatura -170º..ambiente
300#
-170º..ambiente
150#
-170º..ambiente
300#
0º...ambiente
150#
0º..ambiente
150#
-170º..ambiente
150#
ambiente
150#
ambiente
150#
ambiente
Material Acero inox A-304 Acero inox A-304 Acero inox A-304 Acero A-105 Acero A-105 Acero inox A-304 Acero A-105 Polietileno FRP Acero A-105
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Gas Natural y marco energético
2
Características del GN
3 Red de Gasoductos España Origen en y Yacimientos
Indice
4 5 6
Tratamientos sobre el Gas Transporte del Gas natural
RED DE GASODUCTOS EN ESPAÑA Aprovisionamiento de Gas Natural NOMBRE
CANTIDAD ANUAL INYECTADA (bcm
CAUDAL MEDIO INSTANTÁNEO (Nm3/h)
MAGRHEB
7.15
816.000
LACQ
2.31
264.000
PLANTA BARCELONA
5.12
590.000
PLANTA CARTAGENA
1.70
194.000
PLANTA HUELVA
2.10
240.000
FORMATO GASODUCTO
GNL
Transporte PRESIÓN DE OPERACIÓN (Barg)
DIÁMETROS UTILIZADOS (“)
LONGITUD TOTAL DE TRAMOS (Km)
35
4-10
882.5
45
12-20
2.221’4
RED DE GASODUCTOS EN ESPAÑA Instalaciones Auxiliares INSTALACIÓN
Nº DE UNIDADES EN OPERACIÓN
Estación de seccionamiento y corte
440
Estación de regulación y medida
173
Estación de medida
52
Estación de protección catódica
188
Cromatógrafos
43
Estructuración de la Red DENOMINACIÓN DE RED TRANSPORTE DISTRIBUCIÓN EN ALTA PRESIÓN
MERCADOS ATENDIDOS 16
CENTRALES TÉRMICAS
COGENER. MERCADO INDUSTRIAL
RED DE GASODUCTOS EN ESPAÑA Arquitectura de la Red