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O Gás Natural
Introdução ao Gás Natural
	O Gás Natural é a designação genérica de um combustível de origem fóssil, formado pela mistura de hidrocarbonetos leves que permanecem no estado gasoso nas condições ambientes de temperatura e pressão, entre os quais se destaca o metano (CH4), sendo encontrado na natureza normalmente em reservatórios profundos no subsolo, associado ou não ao petróleo. 
 	O Gás Natural é resultado da decomposição de matéria orgânica originada de grandes quantidades de organismos que existiam nos mares no período pré-histórico. Os movimentos de acomodação da crosta da terra causaram o soterramento dessa matéria orgânica a grandes profundidades e essa decomposição se realizou em ausência de ar, a grandes temperaturas e sob altas pressões. 
 	O Gás Natural é um produto incolor e inodoro, não é tóxico e é mais leve que o ar. Além disso, é uma energia livre de enxofre e a sua combustão é completa, liberando como produtos da mesma o dióxido de carbono (CO2) e vapor de água. Sendo tais produtos não tóxicos, o Gás Natural é uma energia ecológica e não poluente.
Principais Propriedades do Gás Natural
Principais Propriedades do Gás Natural
Provém da natureza e pode ser consumido tal como se apresenta.
Não possui cheiro. Antes de ser distribuído, é odorizado com um produto chamado mercaptana, que serve para detectar vazamentos por meio do cheiro.
Respeita o meio ambiente, já que é transportado em tubulações subterrâneas.
É limpo em sua combustão, produz uma chama de cor azul e queima sem gerar cinzas nem fumaça.
  
O gás é um hidrocarboneto que se formou no interior da Terra há milhões de anos. 
É produto da decomposição de animais e vegetais que ficaram presos entre camadas de rochas, a muitos metros de profundidade, longe do ar e da luz. 
O gás natural é composto por 90-95% de metano e, em menor proporção, por outros gases, como nitrogênio e hélio.
Poder Calorífico Superior & Poder Calorífico Inferior do Gás Natural
Componentes
% Volumétrica
Metano
89,24
Etano
7,86
Propano
0,24
Butano e Mais Pesados
0,05
N2
1,34
CO2
1,25
O2
0,02
Total
100
H2S (Gás Sulfídrico) – mg/m3
0,4
Enxofre Total – mg/m3
8,4
PCS (@ 20ºC, 1atm)
9.205 Kcal/m³
PCI (@ 20 ºC , 1 atm)
8.307 Kcal/m³
COMPOSIÇÃO E PROPRIEDADES
Poder Calorífico Superior & Poder Calorífico Inferior do Gás Natural
Componentes
Média
Poder Calorífico Superior
9400 Kcal/m³
Poder Calorífico Inferior
8500 Kcal/m³
Densidade Relativa (AR @ 20ºC, 1 atm)
0,63 Kg/m³
Massa Específica (@ 20 º , 1atm)
0,78 Kg/m3
Peso Molecular Médio
18,064 g/mol
Fator de Compressibilidade R-K
0,9973 (@ 20 º C, 1 atm)
Viscosidade
0,010816 cP
Cp/Cv
1,2816
Ponto de orvalho
– 56 ºC
Ponto de ignição
482–632ºC
Limite inferior de inflamabilidade da mistura (@ 20º, 1atm)
5 % vol Ar
Limite superior de inflamabilidade da mistura (@ 20º, 1atm)
15 %volAr
Condições de referência: T = 20 ºC  e  P = 1 atm
Densidade Absoluta & Densidade Relativa do Gás Natural
Densidade Absoluta dos Gases
A densidade absoluta dos gases em determinada temperatura e pressão é a relação entre a massa e o volume do gás, nas condições consideradas de temperatura e pressão.
Densidade Relativa dos Gases
A densidade relativa dos gases é a divisão entre as densidades absolutas de dois gases que estão nas mesmas condições de temperatura e pressão.
Índice de Wobbe
O Índice Wobbe (IW) é o indicador internacional mais aceito para avaliar a compatibilidade entre gases combustíveis, bem como delimitar as características desses gases nas mais diversas aplicações. 
Índice de Wobbe
típico de vários combustíveis
De acordo com a Agência Nacional de Petróleo (Brasil), o Índice de Wobbe define-se como o “quociente entre o poder calorífico e a raiz quadrada da densidade relativa sob as mesmas condições de temperatura e pressão de referencia”. 
Ou seja:
	Sendo que:
	(1°) PCs é a “quantidade de energia liberada na forma de calor, na combustão completa de uma quantidade definida de gás com o ar, à pressão constante e com todos os produtos de combustão retornando à temperatura inicial dos reagentes, sendo que a água formada na combustão está no estado líquido”. 
	(2°) densidade relativa é o “quociente entre a massa do gás contida em um volume arbitrário e a massa de ar seco com composição padronizada pela ISO 6976 que deve ocupar o mesmo volume sobre condições normais de temperatura e pressão”.
	O IW é uma forma de densidade energética que ao invés de quantificar a massa que existe num dado volume, avalia a energia gerada na queima desse volume de gás. Isto é particularmente importante em gases combustíveis para classificar quanta energia por unidade de tempo pode ser obtida numa dada corrente de gás, ou, se preferirmos, com quanta energia se pode contar a partir do reservatório de gás que existe nas traseiras de muitas fábricas.
	Por fim, podemos ver o IW como uma correção do próprio PCs, dado que de pouco servem saber o poder calorífico dois gases quando os valores dizem respeito a condições P-T diferentes. O IW garante uma igualdade de condições para essa comparação porque “normaliza” eventuais condições distintas por intermédio da densidade relativa.
Temperatura de Chama Adiabática
É a temperatura atingida pela mistura ar combustível em um processo de combustão adiabático, ou seja, um processo sem troca de calor dos reagentes com o meio, sem realização de trabalho ou variações de energia cinética e potencial.
Esta é a temperatura máxima que pode ser alcançada pela mistura ar combustível já que trocas de calor ou combustão incompleta reduziriam a temperatura da chama.
Para um determinado combustível e os reagentes à uma dada pressão e temperatura, a máxima temperatura adiabática da chama é alcançada na mistura estequiométrica. O excesso de ar tende a reduzir a temperatura adiabática da chama.
Temperatura Adiabática da Chama em Função da Composição do Combustível e Excesso de Ar.
(Ar de Combustão à 315 ºC)
(Ar de Combustão à 38 ºC)
Temperatura de Chama Adiabática
Limites de Inflamabilidade
Os limites de inflamabilidade podem ser definidos como as porcentagens mínima e máxima de gás combustível em composição com o ar, a partir das quais a mistura não ira inflamar-se e permanecer em combustão. 
Limite Inferior
Representa a menor proporção de gás em mistura com o ar que ira queimar sem a aplicação continua de calor de uma fonte externa. Em proporções menores ao limite inferior a combustão cessa quando interrompida a aplicação de calor. 
Limite Superior 
É a proporção de gás na mistura a partir da qual o gás age como diluente e a combustão não pode se auto propagar. Para o Gás Natural, os limites de inflamabilidade inferior e superior são respectivamente 5% e 15% do volume. 
Exploração do Gás Natural 
A exploração é a etapa inicial dentro da cadeia de gás natural, consistindo em duas fases. A primeira fase é a pesquisa onde, através de testes sísmicos, verifica-se a existência em bacias sedimentares de rochas reservatórias (estruturas propícias ao acúmulo de petróleo e gás natural). Caso o resultado das pesquisas seja positivo, inicia-se a segunda fase, e é perfurado um poço pioneiro e poços de delimitação para comprovação da existência de gás natural ou petróleo em nível comercial e mapeamento do reservatório, que será encaminhado para a produção.
Os reservatórios de gás natural são constituídos de rochas porosas capazes de reter petróleo e gás. Em função do teor de petróleo bruto e de gás livre, classifica-se o gás, quanto ao seu estado de origem, em gás associado e gás não-associado. 
Exploração do Gás Natural 
Gás associado
É aquele que, no reservatório, está dissolvido no óleo ou sob a forma de capa de gás. Neste caso, a produção de gás é determinada basicamente pela produção de óleo. Boa parte do gás é utilizada pelo próprio sistema de produção, podendo ser usada em processos conhecidos como reinjeção e gás lift, com a finalidade de aumentar
a recuperação de petróleo do reservatório, ou mesmo consumida para geração de energia para a própria unidade de produção, que normalmente fica em locais isolados. 
Gás não-associado
É aquele que, no reservatório, está livre ou em presença de quantidades muito pequenas de óleo. Nesse caso só se justifica comercialmente produzir o gás. 
Exploração do Gás Natural 
Processamento do Gás Natural
Processamento do Gás Natural
Realizado através de uma instalação industrial denominada Unidade de Processamento de Gás Natural (UPGN), cujo objetivo é separar:
Frações Pesadas ou Ricas (Propano e mais pesados) existentes no gás natural úmido ou rico.
GLP (Propano + Butano)
LGN (Corrente de Liquido de Gás Natural)
Frações Leves, Gás Natural seco ou pobre (Metano e Etano). 
Transporte do Gás Natural
O Gás Natural pode ser transportado de duas formas:
Através de Caminhões ou Navios (No Estado Liquido)
Através de Gasodutos (No Estado Gasoso) 
Distribuição do Gás Natural 
A distribuição é a etapa final do sistema de fornecimento. É o momento em que o gás chega ao consumidor para uso industrial, automotivo, comercial ou residencial. 
Nesta fase, o gás já deve estar atendendo a padrões rígidos de especificação, e, praticamente, isente de contaminantes, para não causar problemas aos equipamentos onde será utilizado como combustível ou matéria-prima.