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Gás natural

2019-04-26T22:26:12Z

CarinaCastanheta: erros

Feito por:
Adriano Dias & Joel Sansana. Editado por: Carina Castanheta.

No âmbito de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
==Definição de gás natural==
O gás natural é um combustível versátil, de queima limpa e de alta eficiência, gasoso às condições de pressão e temperatura normais. O seu principal componente é o metano, tendo um Índice de Wobbe de 46 500 a 53 500 kJ/m³.

O gás natural é um combustível fóssil que se forma ao fim de longos períodos de tempo a partir de camadas de restos de animais, plantas e sedimentos geológicos, que quando sujeitos a pressão e elevadas temperaturas dão origem a petróleo e esta fonte de energia. A sua composição é maioritariamente metano (CH4), poderá ainda conter outros hidrocarbonetos, dióxido de carbono e azoto.
==Transporte e armazenamento==
O transporte é feito por gasodutos a pressões relativamente altas, para se poder transportar maiores quantidades, em que o gás tem de ser comprimido e arrefecido, pois o atrito com as paredes do gasoduto causa aquecimento e risco de ignição, embora também seja transportado em redes de média pressão (4-20 bar) e grande parte das suas aplicações seja a pressões baixas (<4 bar).
O gás é armazenado nas próprias canalizações ou em depósitos esféricos.
[[Ficheiro:Aplicações do gás natural.jpg|miniaturadaimagem|[https://geology.com/articles/natural-gas-uses/ Aplicações do gás natural por setor]]]
[[Ficheiro:Caldeira contato direto.jpg|miniaturadaimagem|[http://naturalgas.org/overview/uses-industrial/ Aquecedor de água por contacto direto.]]]

==Aplicações==
Uma das principais aplicações do gás natural é a produção de hidrogénio por ''steam reforming.'' Esta via consiste na reação entre metano e vapor de água, a qual origina monóxido de carbono e hidrogénio.

É também utilizado domesticamente, no setor da mobilidade, na geração de eletricidade e no setor industrial.

Deve ainda ser referido que consoante a aplicação do gás natural este deve ser submetido a um processamento de forma a remover nitrogénio, água ou para a obtenção de ''by-products'', como por exemplo etano, propano e butano.

==Utilizações industriais==
O elevado consumo energético industrial, torna este setor um dos maiores consumidores de gás natural, como é visível na figura. É ainda expectável que as exigências deste setor continuem a aumentar.

Como utilidade o gás natural pode ser utilizado em inúmeras instalações auxiliares dos mais variados processos.

==='''Aquecedores de água por contacto direto'''===
Sistemas com eficiências que rondam os 70%. O aquecimento da água dá-se por transferência direta de calor entre a chama resultante da combustão do gás e a água.
[[Ficheiro:Caldeira co-queima.jpg|miniaturadaimagem|[https://www.wingas.com/en/raw-material-natural-gas/heat-from-natural-gas.html Caldeira de Co-queima.]]]

==='''Caldeiras de Co-queima'''===
Nesta tecnologia o gás natural é apenas um combustível auxiliar à combustão de outros, como por exemplo, carvão, madeira ou biomassa. Apesar deste método apresentar perdas significativas de energia, a adição do gás natural permite a redução de emissão de compostos nocivos.

==='''Bomba de calor de absorção de gás'''===
Consiste num ciclo de permuta de calor alimentada por gás natural. Num primeiro estágio é feita a combustão de gás natural, o que cria um aumento de pressão e temperatura da mistura de água e fluído térmico, tal que é criado um gradiente que permite a remoção eficaz de calor do ar.

==='''Ciclo combinado'''===
Este tipo de tecnologia permite a utilização da energia libertada na queima do gás natural para mover uma turbina, e de seguida transformar a energia mecânica gerada em elétrica. Para além disso, a energia dos gases que se formam durante a combustão a elevadas temperaturas pode ser recuperada como demonstrado na figura.
[[Ficheiro:Ciclo combinado.jpg|miniaturadaimagem|Esquema de ciclo combinado.]]

==Segurança e emissões gasosas==
O gás natural é um combustível com baixo impacto ambiental quando comparado a outros combustíveis fósseis, isto deve-se ao facto de ser maioritariamente constituído por hidrocarbonetos leves.

Em caso de fuga, tendo em conta que, a condições normais (1 atm e 25°C), a sua densidade (0.648 kg/m3) é inferior à do ar (1.184 kg/m3), o gás dispersar-se-á formando uma nuvem. Esta terá zonas que terão concentrações dentro da gama de flamabilidade do gás natural, nomeadamente, entre 4.4 e 15%.

É ainda importante referir que este gás apresenta um ponto de ebulição bastante baixo de -162°C e ainda risco de autoignição para temperaturas superiores a 595°C.

Quando em contacto com o ar, oxidantes ou compostos halogenados poderá formar uma mistura perigosa e até mesmo explosiva. A sua decomposição produz óxidos de carbono (COx), óxidos de enxofre (SOx) e óxidos de nitrogénio (NOx).

As instalações de gás natural têm de estar equipadas com vários equipamentos de segurança como vávulas de corte e detetores de fuga que atuam em caso de incêndio ou fuga do gás, para além de terem de estar devidamente sinalizadas e protegidas de descargas elétricas. Também devem haver sistemas de purgas para retirar os líquidos condensados de modo a evitar entupimentos nas tubagens.

==Vantagens==
A grande vantagem do gás natural prende-se com o seu custo reduzido face ao fuelóleo e outros combustíveis. Sendo um subproduto da prospeção de petróleo acaba por ser escoado a baixo preço. Por outro lado as técnicas de fracking também não envolvem investimentos avultados, mantendo assim a competitividade do gás natural.
Como já foi referido, o transporte deste combustível é relativamente barato, pois havendo pipelines é possível transportar grandes quantidades sem grande esforço ou preparação, exceptuando a compressão e arrefecimento.
O gás natural tem ainda a vantagem de ter uma queima limpa, sendo menos poluente que outros combustíveis fosséis como o fuelóleo, o petróleo carburante (tratol), a gasolina, etc.

==Desvantagens==
As precauções com a segurança são a maior preocupação a ter com o gás natural, pois o risco de explosão é real e evitável.
No caso do shale gas tem havido suspeitas de danos ambientais, atribuídas à técnica de fratura hidráulica. Alegadamente, o denominado fracking causa ilfiltrações de gás natural nos cursos de águas, provocando água inflamável, e desabamento de terras. Estas suspeitas estão ainda em investigação por parte das autoridades competentes.

==Estudo de Mercado==
[[Ficheiro:Evolução dos preços.jpg|miniaturadaimagem|Evolução do preço de alguns combustíveis.]]
O preço do gás natural em Portugal para o ano de 2018 para consumidores industriais foi de aproximadamente 9.33 €/GJ. Quando comparado com o preço de outros combustíveis, verifica-se que o gás natural tem apresentado uma diminuição de tal forma que se torna uma alternativa menos dispendiosa.

Os principais produtores em 2015 foram os Estados unidos, Rússia, Irão e Qatar, com produção respetiva de 766; 598; 185 e 164 mil milhões de metros cúbicos.

[http://www.pordata.pt/DB/Europa/Ambiente+de+Consulta/Tabela Informações relativas a outros paises da União Europeia]

==Referências==

*[[wikipedia:Natural_gas|Gás natural - Wikipédia]] (em inglês)
*[https://www.copergas.com.br/wp-content/uploads/2010/03/Ficha_de_Seguran__a_do_G__s_Natural.pdf Ficha de segurança do gás natural]
*[[wikipedia:Natural_gas#Storage_and_transport|Armazenamento e transporte de gás natural]] (em inglês)
*[http://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/uses-of-natural-gas#.WP5oIrPSPeS Usos do gás natural] (em inglês)
*[http://www.edpgasdistribuicao.pt/downloads/file265_pt.pdf Manual de especificações técnicas - EDP Gás Distribuição]
*[http://www.galpenergia.com/PT/ProdutosServicos/GasNatural/Vantagens/Paginas/industria.aspx Vantagens do gás natural - Galp Energia]
*[https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=natural_gas_home Natural Gas Explained. EIA.] (em inglês)
*Turton, R., Bailie, R. C., Whiting, W. B., Shaeiwitz, J. A. Debangsu, B. ''Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes''. 5th ed. Prentice Hall. 2018.
*[https://geology.com/articles/natural-gas-uses/ Natural gases uses. Geology.] (em inglês)
*[http://naturalgas.org/overview/uses-industrial/ Natural Gas: industrial uses. Natural Gas.] (em inglês)
*[https://www.wingas.com/en/raw-material-natural-gas/heat-from-natural-gas.html Heat from natural gas. Wingas.] (em inglês)
*Vantagens do Ciclo Combinado a Gás Natural face a outras Tecnologias de Produção de Energia. UFP.
*[https://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/uses-of-natural-gas Uses of natural gas. UCS.] (em inglês)
*[https://www.engineeringtoolbox.com/methane-density-specific-weight-temperature-pressure-d_2020.html Densidade do metano. Engineeringtoolbox.] (em inglês)
*[https://www.engineeringtoolbox.com/air-density-specific-weight-d_600.html Densidade do ar. Engineeringtoolbox.] (em inglês)
*[http://hiq.linde-gas.com/en/images/Natural%20Gas%20SDS%20Linde%20EU%20format%20HiQ%20Jan%202011_tcm899-92364.pdf Methane safety sheet. Linde.] (em inglês)
*[https://www.hydro.mb.ca/safety/pdfs/odourized_natural_gas_sds.pdf Odourized natural gas safety sheet. Hydro.] (em inglês)
*[https://www.pordata.pt/Europa/Pre%C3%A7os+do+g%C3%A1s+natural+para+utilizadores+dom%C3%A9sticos+e+industriais+(Euro)-1478-211462 Preços do gás natural para utilizadores domésticos e industriais. Pordata.]
*[https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/rankorder/2249rank.html Natural gas – production. CIA.] (em inglês)

[[Categoria:Utilidades industriais]]

Gás natural

2019-04-25T12:52:49Z

CarinaCastanheta: Acrescentei informação e removi as imagens.

Feito por:
Adriano Dias & Joel Sansana. Editado por: Carina Castanheta.

No âmbito de Integração e Intensificação de Processos - Mestrado Integrado em Engenharia Química, Departamento de Engenharia Química da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra.
==Definição de gás natural==
O gás natural é um combustível versátil, de queima limpa e de alta eficiência, gasoso às condições de pressão e temperatura normais. O seu principal componente é o metano, tendo um Índice de Wobbe de 46 500 a 53 500 kJ/m³.

O gás natural é um combustível fóssil que se forma ao fim de longos períodos de tempo a partir de camadas de restos de animais, plantas e sedimentos geológicos, que quando sujeitos a pressão e elevadas temperaturas dão origem a petróleo e esta fonte de energia. A sua composição é maioritariamente metano (CH4), poderá ainda conter outros hidrocarbonetos, dióxido de carbono e azoto.
==Transporte e armazenamento==
O transporte é feito por gasodutos a pressões relativamente altas, para se poder transportar maiores quantidades, em que o gás tem de ser comprimido e arrefecido, pois o atrito com as paredes do gasoduto causa aquecimento e risco de ignição, embora também seja transportado em redes de média pressão (4-20 bar) e grande parte das suas aplicações seja a pressões baixas (<4 bar).
O gás é armazenado nas próprias canalizações ou em depósitos esféricos.
[[Ficheiro:Aplicações do gás natural.jpg|miniaturadaimagem|[https://geology.com/articles/natural-gas-uses/ Aplicações do gás natural por setor]]]
[[Ficheiro:Caldeira contato direto.jpg|miniaturadaimagem|[http://naturalgas.org/overview/uses-industrial/ Aquecedor de água por contacto direto.]]]

== Aplicações ==
Uma das principais aplicações do gás natural é a produção de hidrogénio por ''steam reforming.'' Esta via consiste na reação entre metano e vapor de água, a qual origina monóxido de carbono e hidrogénio.

É também utilizado domesticamente, no setor da mobilidade, na geração de eletricidade e no setor industrial.

Deve ainda ser referido que consoante a aplicação do gás natural este deve ser submetido a um processamento de forma a remover nitrogénio, água ou para a obtenção de ''by-products'', como por exemplo etano, propano e butano.

==Utilizações industriais==
O elevado consumo energético industrial, torna este setor um dos maiores consumidores de gás natural, como é visível na figura. É ainda expectável que o as exigências deste setor continuem a aumentar.

Como utilidade o gás natural pode ser utilizado em inúmeras instalações auxiliares dos mais variados processos.

=== '''Aquecedores de água por contacto direto''' ===
Sistemas com eficiências que rondam os 70%. O aquecimento da água dá-se por transferência direta de calor entre a chama resultante da combustão do gás e a água.
[[Ficheiro:Caldeira co-queima.jpg|miniaturadaimagem|[https://www.wingas.com/en/raw-material-natural-gas/heat-from-natural-gas.html Caldeira de Co-queima.]]]

=== '''Caldeiras de Co-queima''' ===
Nesta tecnologia o gás natural é apenas um combustível auxiliar à combustão de outros, como por exemplo, carvão, madeira ou biomassa. Apesar deste método apresentar perdas significativas de energia, a adição do gás natural permite a redução de emissão de compostos nocivos.

=== '''Bomba de calor de absorção de gás''' ===
Consiste num ciclo de permuta de calor alimentada por gás natural. Num primeiro estágio é feita a combustão de gás natural, o que cria um aumento de pressão e temperatura da mistura de água e fluído térmico, tal que é criado um gradiente que permite a remoção eficaz de calor do ar.

=== '''Ciclo combinado''' ===
Este tipo de tecnologia permite a utilização da energia libertada na queima do gás natural para mover uma turbina, e de seguida transformar a energia mecânica gerada em elétrica. Para além disso, a energia dos gases que se formam durante a combustão a elevadas temperaturas podem ser recuperada como demonstrado na figura.
[[Ficheiro:Ciclo combinado.jpg|miniaturadaimagem|Esquema de ciclo combinado.]]

==Segurança e emissões gasosas==
O gás natural é um combustível com baixo impacto ambiental quando comparado a outros combustíveis fósseis, isto deve-se ao facto de ser maioritariamente constituído por hidrocarbonetos leves.

Em caso de fuga, tendo em conta que, a condições normais (1 atm e 25°C), a sua densidade (0.648 kg/m3) é inferior à do ar (1.184 kg/m3), o gás dispersar-se-á formando uma nuvem. Esta terá zonas que terão concentrações dentro da gama de flamabilidade do gás natural, nomeadamente, entre 4.4 e 15%.

É ainda importante referir que este gás apresenta um ponto de ebulição bastante baixo de -162°C e ainda risco de autoignição para temperaturas superiores a 595°C.

Quando em contacto com o ar, oxidantes ou compostos halogenados poderá formar uma mistura perigosa e até mesmo explosiva. A sua decomposição produz óxidos de carbono (COx), óxidos de enxofre (SOx) e óxidos de nitrogénio (NOx).

As instalações de gás natural têm de estar equipadas com vários equipamentos de segurança como vávulas de corte e detetores de fuga que atuam em caso de incêndio ou fuga do gás, para além de terem de estar devidamente sinalizadas e protegidas de descargas elétricas. Também devem haver sistemas de purgas para retirar os líquidos condensados de modo a evitar entupimentos nas tubagens.

==Vantagens==
A grande vantagem do gás natural prende-se com o seu custo reduzido face ao fuelóleo e outros combustíveis. Sendo um subproduto da prospeção de petróleo acaba por ser escoado a baixo preço. Por outro lado as técnicas de fracking também não envolvem investimentos avultados, mantendo assim a competitividade do gás natural.
Como já foi referido, o transporte deste combustível é relativamente barato, pois havendo pipelines é possível transportar grandes quantidades sem grande esforço ou preparação, exceptuando a compressão e arrefecimento.
O gás natural tem ainda a vantagem de ter uma queima limpa, sendo menos poluente que outros combustíveis fosséis como o fuelóleo, o petróleo carburante (tratol), a gasolina, etc.

==Desvantagens==
As precauções com a segurança são a maior preocupação a ter com o gás natural, pois o risco de explosão é real e evitável.
No caso do shale gas tem havido suspeitas de danos ambientais, atribuídas à técnica de fratura hidráulica. Alegadamente, o denominado fracking causa ilfiltrações de gás natural nos cursos de águas, provocando água inflamável, e desabamento de terras. Estas suspeitas estão ainda em investigação por parte das autoridades competentes.

==Estudo de Mercado==
[[Ficheiro:Evolução dos preços.jpg|miniaturadaimagem|Evolução do preço de alguns combustíveis.]]
O preço do gás natural em Portugal para o ano de 2018 para consumidores industriais foi de aproximadamente 9.33 €/GJ. Quando comparado com o preço de outros combustíveis, verifica-se que o gás natural tem apresentado uma diminuição de tal forma que se torna uma alternativa menos dispendiosa.

Os principais produtores em 2015 foram os Estados unidos, Rússia, Irão e Qatar, com produção respetiva de 766; 598; 185 e 164 mil milhões de metros cúbicos.

[http://www.pordata.pt/DB/Europa/Ambiente+de+Consulta/Tabela Informações relativas a outros paises da União Europeia]

==Referências==

*[[wikipedia:Natural_gas|Gás natural - Wikipédia]] (em inglês)
*[https://www.copergas.com.br/wp-content/uploads/2010/03/Ficha_de_Seguran__a_do_G__s_Natural.pdf Ficha de segurança do gás natural]
*[[wikipedia:Natural_gas#Storage_and_transport|Armazenamento e transporte de gás natural]] (em inglês)
*[http://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/uses-of-natural-gas#.WP5oIrPSPeS Usos do gás natural] (em inglês)
*[http://www.edpgasdistribuicao.pt/downloads/file265_pt.pdf Manual de especificações técnicas - EDP Gás Distribuição]
*[http://www.galpenergia.com/PT/ProdutosServicos/GasNatural/Vantagens/Paginas/industria.aspx Vantagens do gás natural - Galp Energia]
*[https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=natural_gas_home Natural Gas Explained. EIA.] (em inglês)
*Turton, R., Bailie, R. C., Whiting, W. B., Shaeiwitz, J. A. Debangsu, B. ''Analysis, Synthesis and Design of Chemical Processes''. 5th ed. Prentice Hall. 2018.
*[https://geology.com/articles/natural-gas-uses/ Natural gases uses. Geology.] (em inglês)
*[http://naturalgas.org/overview/uses-industrial/ Natural Gas: industrial uses. Natural Gas.] (em inglês)
*[https://www.wingas.com/en/raw-material-natural-gas/heat-from-natural-gas.html Heat from natural gas. Wingas.] (em inglês)
*Vantagens do Ciclo Combinado a Gás Natural face a outras Tecnologias de Produção de Energia. UFP.
*[https://www.ucsusa.org/clean-energy/coal-and-other-fossil-fuels/uses-of-natural-gas Uses of natural gas. UCS.] (em inglês)
*[https://www.engineeringtoolbox.com/methane-density-specific-weight-temperature-pressure-d_2020.html Densidade do metano. Engineeringtoolbox.] (em inglês)
*[https://www.engineeringtoolbox.com/air-density-specific-weight-d_600.html Densidade do ar. Engineeringtoolbox.] (em inglês)
*[http://hiq.linde-gas.com/en/images/Natural%20Gas%20SDS%20Linde%20EU%20format%20HiQ%20Jan%202011_tcm899-92364.pdf Methane safety sheet. Linde.] (em inglês)
*[https://www.hydro.mb.ca/safety/pdfs/odourized_natural_gas_sds.pdf Odourized natural gas safety sheet. Hydro.] (em inglês)
*[https://www.pordata.pt/Europa/Pre%C3%A7os+do+g%C3%A1s+natural+para+utilizadores+dom%C3%A9sticos+e+industriais+(Euro)-1478-211462 Preços do gás natural para utilizadores domésticos e industriais. Pordata.]
*[https://www.cia.gov/library/publications/the-world-factbook/rankorder/2249rank.html Natural gas – production. CIA.] (em inglês)

[[Categoria:Utilidades industriais]]

Ficheiro:Evolução dos preços.jpg

2019-04-25T12:31:46Z

CarinaCastanheta:

evolução dos preços de alguns combustiveis

Ficheiro:Ciclo combinado.jpg

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esquema

Ficheiro:Caldeira co-queima.jpg

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esquema

Ficheiro:Caldeira contato direto.jpg

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Ficheiro:Aplicações do gás natural.jpg

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por setor

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