DEDICATORIA: El presente trabajo est dedicado a todos nuestros seres queridos, quienes da a da nos apoyan para seguir adelante en nuestra carrera profesional y al Ing. Jorge Alejos por habernos guiado en la elaboracin del proyecto.

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFacultad de Ingeniera Mecnica - EnergaEscuela Profesional de Ingeniera Mecnica

Proyecto: Diseo y calculo de tuberias: instalaciones internas domiciliarias con gas natural Curso: Profesor:

Mecnica de Fluidos Ing. Jorge Luis Alejos Zelaya

Integrantes: Flores Fillera, Richard Johel Orihuela Espinoza, Oswaldo Fausto Palomino Zavaleta, Joel Erick Yanqui Layme, Milko

CALLAO PERU

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2009

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INDICE PG. MARCO NORMATIVO..4 1.1. Marco legal utilizado en la seleccin de tuberas..4 1.2. Normas tcnicas peruanas.. .4 UBICACIN DEL PROYECTO..11 MARCO TERICO .11 3.1. Origen del gas natural11 3.2. Concepto del gas natural..12 3.3. Composicin del gas natural12 3.4. Procesamiento del gas natural.13 3.5. Plantas de procesamiento.13 3.6. Caractersticas tcnicas y odorizacin15 3.7. Calidad.15 3.8. Beneficios16 3.9. Principales usos.17 3.10. Consideraciones para el diseo..18 OBJETIVOS.19 ANALISIS Y METODOLOGA DEL CLCULO..19 CONCLUSIONES25 RECOMENDACIONES..28 ANEXOS..29

1.

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4. 5. 6. 7. 8.

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DISEO Y CALCULO DE TUBERIAS PARA INSTALACIONES DOMICILIARIAS CON GAS NATURAL 1. MARCO NORMATIVOPara la realizacin del presente proyecto nos basamos en las normas tcnicas peruanas que describiremos a continuacin: 1.1 MARCO LEGAL UTILIZADO EN LA SELECCIN DE TUBERIAS: El INDECOPI, a travs de su Comisin de Reglamentos Tcnicos y Comerciales en calidad de Organismo Peruano de Normalizacin, instal el 09 de Junio de 1999 el Comit Tcnico Permanente de Cobre y sus Aleaciones, Subcomit de Tubos y Accesorios de Cobre, encargando a PROCOBRE PERU la Secretara del mismo, teniendo la funcin de la elaboracin de los Proyectos de Normas Tcnicas Peruanas (PNTP) relacionadas al cobre y sus aleaciones. Son estas normas las cuales han sido utilizadas para llevar a cabo la instalacin interna de las tuberas de gas. 1.2 NORMAS TECNICAS PERUANAS USADAS EN LA INSTALACION INTERNA DE GAS NATURAL: NTP 342.052:2000 PARA COBRE Y ALEACIONES DE COBRE: En tubos redondos de cobre, para agua y gas. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN: Establece los requisitos, toma de muestras, mtodos de ensayo y condiciones de suministro para los tubos de cobre. Se aplica a tubos de cobre redondos sin costura de dimetro exterior comprendido entre 6 mm y 308 mm inclusive, destinados a: - redes de distribucin de agua fra o caliente; - redes de distribucin de gas y combustibles lquidos; - sistemas de calefaccin con agua caliente, incluidos los sistemas de calefaccin por suelo radiante; - evacuacin de aguas residuales DEFINICIONES: Se establecen las definiciones necesarias para el producto, tales como: Tubo de cobre redondo sin costura: Un producto semi-elaborado de cobre, hueco y de seccin transversal circular, con una pared de espesor nominal uniforme, la cual, a travs de todas las etapas de produccin, tiene un contorno continuo, suministrado en tramos rectos de fabricacin o en rollos. Adems definiciones aplicables en las operaciones de unin de los tubos con sus accesorios como son: soldadura por capilaridad, soldadura blanda, soldadura fuerte, soldadura no capilar, soldadura por fusin, para el muestreo define lote de produccin, y las referidas a las caractersticas de los tubos como: dimetro medio, ovalizacin, excentricidad, y temple o estado de tratamiento.

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DESIGNACION Y ESPECIFICACION PARA PEDIDOS: La NTP indica la designacin del material, del temple o estado de tratamiento y del producto. Se establece lo indispensable a ser especificado a fin de facilitar la solicitud, pedido y confirmacin del pedido entre el comprador y el vendedor. NTP 342.520:2000 PARA COBRE Y ALEACIONES DE COBRE: En Mtodo de combustin para la determinacin del carbono en la superficie interna de los tubos y accesorios de tubera de cobre. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN: La Norma Tcnica Peruana especifica un mtodo por combustin para la determinacin del contenido en carbono que pudiera estar presente en la superficie interna de los tubos y de los accesorios de tubera de cobre. La Norma Tcnica Peruana slo se aplica a los tubos redondos de cobre especificados en la NTP 342.052 y a los accesorios de tubera de cobre especificados en las NTP correspondientes, slo cuando sea requerido, previo acuerdo entre el comprador y el proveedor o el fabricante. DEFINICIONES: Se establecen las determinaciones a realizar como son el carbono residual, carbono potencial y carbono total. PRINCIPIO GENERAL: La combustin del carbono presente en la superficie interna de una muestra de un tubo o de un accesorio se realiza a una temperatura determinada, en una corriente de oxgeno. El contenido de carbono se expresa en trminos de carbono total, de carbono residual o de carbono potencial. La Norma describe un mtodo de combustin y tres mtodos de medicin del dixido de carbono producido. Se determina el contenido en carbono residual, en carbono total o de ambos. El carbono potencial se determina por clculo (carbono total menos carbono residual). PREPARACION DE LAS MUESTRAS: Se establece la secuencia de operaciones a realizar en funcin del carbono a determinar, que incluyen la toma de muestras en caso de tratarse de tubos o de accesorios, la limpieza de la superficie interna y externa de la muestra, que puede ser por limpieza qumica o limpieza mecnica y corte de las probetas sea en tubos o accesorios. METODO DE COMBUSTION DE PRODUCTOS QUE CONTENGAN CARBONO: Se establece que la combustin se lleva a cabo en un tubo de cuarzo por el que se hace circular una corriente de oxgeno de pureza no inferior al 99,995 % y se indica a partir de la acometida del oxgeno, la composicin detallada del aparato de combustin. METODOS DE DETERMINACION DEL CONTENIDO EN CARBONO: Se describen tres mtodos bsicos para la determinacin del contenido en carbono: mtodo del hidrxido de tetrabutilamonio (HTBA); mtodo de determinacin por medicin de la conductividad elctrica diferencial mtodo de determinacin por espectrometra de absorcin infrarroja. Tambin se describe el procedimiento para la determinacin del blanco, necesario para cada mtodo.

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NTP 342.521:2000 Para COBRE Y ALEACIONES DE COBRE: En Mtodo de Ensayo de corrientes inducidas para tubos. OBJETO: La Norma Tcnica Peruana establece un procedimiento para el ensayo con corrientes inducidas de tubos redondos sin costura de cobre y aleaciones de cobre y tiene como objetivo la deteccin de potenciales puntos de fuga y de serios defectos durante el proceso de produccin de los tubos. El mtodo o los mtodos de ensayo de corrientes inducidas requeridos conjuntamente con el rango de tamao y el nivel de aceptacin, estn definidos en la correspondiente norma del producto. DEFINICIONES: Las definiciones a considerar estn en la Norma Europea UNE-EN 1330-5. RESUMEN DEL METODO: Este ensayo generalmente es ejecutado pasando el tubo longitudinalmente a travs de una bobina excitada con corriente alterna de una o ms frecuencias, la impedancia elctrica de la bobina es modificada por la proximidad del tubo, las dimensiones, la conductividad elctrica y la permeabilidad magntica del material y las discontinuidades metalrgicas o mecnicas. Durante el paso del tubo a travs de la bobina, los cambios en respuestas electromagnticas causadas por estas variables en el tubo, producen seales elctricas las cuales son procesadas y registradas y pueden activar dispositivos de seales auditivas o visuales o de marcas mecnicas. SIGNIFICADO Y USO: El ensayo de corrientes inducidas es un mtodo no destructivo para determinar discontinuidades en un producto. Las seales pueden ser producidas por discontinuidades ubicadas indistintamente en las superficies externa o interna del tubo o por discontinuidades totalmente contenidas dentro de ellas. Con respecto a las seales obtenidas durante el ensayo, la NTP establece varias advertencias que deben tomarse en cuenta a fin de no efectuar rechazos o aceptaciones incorrectas, considerndolas entonces como seal dudosa a ser verificadas por otro examen u otro mtodo de ensayo. Se hace referencia que el ensayo generalmente es no sensible para las discontinuidades adyacentes a los extremos de los tubos (efecto de extremos) y que discontinuidades como araaduras o costuras que son continuas y uniformes a todo lo largo de la longitud del tubo pueden ser difciles de detectar. NTP-ISO 8491:2000 PARA MATERIALES METALICOS: En Tubos (en seccin circular completa). Ensayo de doblado. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN: La Norma Tcnica Peruana especifica un mtodo para determinar la aptitud a la deformacin plstica por doblado de un trozo de tubo metlico de seccin circular. El mtodo es aplicable a los tubos de dimetro exterior igual o menor a 65 mm, si bien la gama de dimetros exteriores a la cual se aplica la Norma Tcnica Peruana puede quedar definida de manera ms explcita en la correspondiente norma del producto.

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Los ensayos de doblado de probetas sacadas de los tubos en forma de bandas transversales se realizan segn las prescripciones de la Norma ISO 7438:1985, de modo que aumente la curvatura inicial de la probeta. PRINCIPIO: El ensayo consiste en el doblado de un trozo recto de tubo sobre un mandril de radio especificado (r) con garganta terica, hasta que el ngulo curvado (a) alcance el valor especificado en la correspondiente norma del producto (vase figura).

Smbolos para el ensayo de doblado SIMBOLOS, DESIGNACION Y UNIDADES

Smbolo Designacin D e L r a

Unidad

Dimetro exterior del tubo mm Espesor de la pared del tubo mm Longitud de la probeta antes del mm ensayo mm Radio interior del mandril al (grados) fondo de la garganta Angulo de doblado

PROCEDIMIENTO OPERATIVO: La NTP establece el equipo de ensayo, considerando las piezas que producen la conformacin preestablecida, indicndose dimensiones, caractersticas geomtricas y de acabado del material; tambin indica la preparacin en dimensiones y de conformacin que debe reunir la probeta. La interpretacin del ensayo se realiza segn la norma del producto correspondiente o verificando si en la probeta no se detecta ninguna fisura visible sin emplear ningn mtodo de ampliacin. Una ligera fisura de los bordes no debe considerarse como causa de rechazo. Si la correspondiente norma del producto lo especfica se debe facilitar un informe de ensayo. La NTP establece la relacin de indicaciones que debe contener el Informe de Ensayo. Condiciones: establece las condiciones de temperatura ambiente para llevar a cabo el ensayo, el proceso de conformacin de la probeta mediante el mandril del equipo con garganta trica, hasta alcanzar el ngulo a especificado y las precauciones a tener en cuenta durante el ensayo.

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NTP-ISO 8493:2000 PARA MATERIALES METALICOS: En Tubos y Ensayo de abocardado cnico. OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN: La Norma Tcnica Peruana especifica un mtodo para determinar la aptitud a la deformacin plstica por abocardado cnico de tubos metlicos de seccin circular. La Norma es aplicable a los tubos de dimetro exterior no mayor que 150 mm (100 mm para los metales ligeros) y de espesor de pared no mayor que 10 mm. La gama de dimetros exteriores o de espesores a los que se aplica la Norma Tcnica Peruana puede quedar definida de manera ms explcita en la correspondiente norma del producto. PRINCIPIO: El ensayo consiste en ensanchar, con la ayuda de un mandril troncocnico, el extremo de una probeta cortada de un tubo, hasta que el dimetro exterior mximo del tubo as abocardado alcance el valor especificado en la correspondiente norma del producto (vase figura).

Smbolo para el ensayo de abocardado cnico

Smbolo Designacin D e L Du

Unidad

Dimetro exterior del tubo mm Espesor de la pared del tubo mm Longitud de la probeta antes del mm ensayo mm Dimetro exterior mximo del (grados) abocardado cnico Angulo del cono del mandril

PROCEDIMIENTO OPERATIVO: Similar al descrito en este resumen para la NTP-ISO 8491:2000, diferencindose slo en las condiciones que para este ensayo es la siguiente: Condiciones: Establece la temperatura ambiente para llevar a cabo el ensayo, el proceso de conformacin de la probeta mediante el mandril del equipo, hasta alcanzar el dimetro exterior mximo de la parte abocardada de la probeta, las precauciones a tener en cuenta durante el ensayo y la velocidad de penetracin.

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NTP-ISO 8494:2000 PARA MATERIALES METALICOS: En Tubos y Ensayo de abocardado plano (pestaado). OBJETO Y CAMPO DE APLICACIN: La Norma Tcnica Peruana especifica un mtodo para determinar la aptitud a la deformacin plstica por abocardado hasta doblar formando pestaa en los tubos metlicos de seccin circular. La Norma es aplicable a los tubos de dimetro exterior no mayor que 150 mm y de espesor de pared no mayor que 10 mm. La gama de dimetros exteriores o de espesores de pared a los que se aplica la Norma Tcnica Peruana puede quedar definida de manera ms explcita en la correspondiente norma del producto. PRINCIPIO: El ensayo consiste en formar en el extremo de una probeta recortada de un tubo, una pestaa perpendicular al eje del tubo, hasta que el dimetro exterior de la pestaa alcance el valor especificado en la correspondiente norma del producto. PROCEDIMIENTO OPERATIVO: Similar al descrito en este resumen para la NTP-ISO 8491:2000, diferencindose slo en las condiciones que para este ensayo es la siguiente: Condiciones: Establece la temperatura ambiente para llevar a cabo el ensayo, el proceso de conformacin de la probeta mediante los mandriles del equipo hasta conformar la pestaa final, las precauciones a tener en cuenta y la velocidad de penetracin. NTP-ISO 6507-1:2000 PARA MATERIALES METALICOS: En Mtodo de ensayo de dureza Vickers. OBJETO: La Norma Tcnica Peruana especfica el mtodo de ensayo de dureza Vickers para Rangos diferentes de fuerza de ensayo usado en materiales metlicos. El ensayo de dureza Vickers establecido en la Norma Tcnica Peruana es para las diagonales de indentacin de longitudes comprendidas entre 0,020 mm y 1,400 mm. PRINCIPIO: Un penetrador normalizado de diamante, en forma de una pirmide recta con una base cuadrada y con un ngulo especificado entre dos caras opuestas al vrtice es forzado contra la superficie de una pieza de ensayo seguido por la medicin de la longitud de las diagonales de la indentacin dejada en la superficie despus de retirar la fuerza de ensayo, F. La dureza Vickers es proporcional al cociente obtenido de dividir la fuerza de ensayo entre el rea de la superficie de indentacin, la cual se asume que corresponde a una pirmide recta de base cuadrada, teniendo en el vrtice el mismo ngulo que el indentador. La designacin de la dureza Vickers es por el smbolo HV precedido por el valor de dureza y seguido por: a) Un nmero que representa la fuerza de ensayo. b) La duracin de la carga en segundos, si es que se ha utilizado un tiempo diferente al especificado en la NTP para duracin normal.

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PROCEDIMIENTO: La NTP establece la referencia de la mquina de ensayo, del indentador y del dispositivo de medicin que es de conformidad a la Norma Internacional ISO 6507-2. Para la pieza de ensayo se establece la preparacin de la superficie, las precauciones para evitar alteraciones de la dureza, la consideracin del espesor de la pieza y para el caso de superficies curvas, que es el de tubos, se indica que se apliquen correcciones dadas en tablas incluidas en la NTP. En el procedimiento se establece las condiciones de temperatura ambiente para llevar a cabo el ensayo, las fuerzas de ensayo que deben ser usadas, el proceso desde la colocacin firme de la pieza a ensayar, la aplicacin del indentador hasta alcanzar el valor de la fuerza especificada y el tiempo de aplicacin de la fuerza, las distancias de aplicacin de las indentaciones con relacin a los bordes de la pieza y las distancias entre centros de indentacin y por ltimo la medicin de la longitud de las diagonales para el clculo de la dureza. La NTP establece facilitar un Informe de Ensayo sealando la relacin de indicaciones que debe contener. Tablas de factores de correccin a ser usados en los ensayos hechos sobre superficies curvas Para superficies cilndricas se incluyen tablas en la NTP que indican factores de correccin para determinar la dureza as como ejemplos de clculo. NTP-ISO 6892:2000 PARA MATERIALES METALICOS: En Ensayo de Traccin a temperatura ambiente. OBJETO: La Norma Tcnica Peruana especifica el mtodo de ensayo de traccin a la temperatura ambiente de los materiales metlicos y define las propiedades mecnicas que pueden determinarse con este ensayo. PRINCIPIO DEL METODO: El ensayo consiste en someter una probeta a un esfuerzo de traccin, generalmente hasta la rotura, para determinar una o varias de las caractersticas definidas de la Norma. Salvo alguna especificacin para indicar lo contrario, el ensayo se lleva a cabo a la temperatura ambiente, es decir entre 10 C y 35 C. Para los ensayos que deban realizarse en condiciones controladas, la temperatura ambiente deber mantenerse a (23 +/- 5) C. DEFINICIONES: Se definen todas las caractersticas que se presentan en la realizacin del ensayo de traccin, desde las que se necesitan para preparar las probetas de ensayo y aquellas que establecen las propiedades mecnicas a determinar. PROBETAS: Se establece la forma y dimensiones de las probetas, los tipos y preparacin de los mismos, la determinacin del rea de la seccin inicial y el detalle de la longitud inicial entre las marcas. CONDICIONES PARA LA REALIZACION DEL ENSAYO: Se dan las prescripciones a las que debe ajustarse segn la naturaleza del producto, la velocidad de la mquina as como los mtodos de sujecin. Tambin se indica la precisin de los dispositivos de ensayo.

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DETERMINACION DE LAS PROPIEDADES MECANICAS: Se establece los procedimientos para la determinacin del: Alargamiento porcentual despus de la rotura Alargamiento porcentual total a fuerza mxima. Lmite elstico convencional. Lmite elstico de extensin total. Porcentaje de reduccin de rea (estriccin) INFORME DE ENSAYO Se facilita un Informe sealando la relacin de los datos que debe contener.

2. UBICACIN DEL PROYECTOEl presente proyecto fue tomado como referencia en el domicilio uno de los integrantes del grupo de trabajo, situado en el distrito de San Martin de Porres, con direccin: Av. San Francisco de Cayrn Mz. D Lote 4 Calle 8, referencia; cruce de Av. Universitaria y Av. Antnez de Mayolo (Vase plano de ubicacin)

3. MARCO TEORICO3.1 ORIGEN DEL GAS NATURAL:El descubrimiento del gas natural data desde la antigedad en el Medio Oriente. Hace miles de aos, se pudo comprobar que existan fugas de gas natural que prendan fuego al contacto con alguna chispa o similar, dando lugar a las llamadas "fuentes ardientes". En Persia, Grecia o la India, que levantaron templos para prcticas religiosas alrededor de estas "llamas eternas". Sin embargo, estas civilizaciones no reconocieron inmediatamente la importancia de su descubrimiento. Fue en China, alrededor del ao 900 antes de nuestra era, donde se comprendi la importancia de este producto. Los chinos perforaron el primer pozo de gas natural que se conoce en el ao 211 antes de nuestra era. En Europa no se conoci el gas natural hasta que fue descubierto en Gran Bretaa en 1659, aunque no se empez a comercializar hasta 1790. En 1821, los habitantes de Fredonia (Estados Unidos) observaron burbujas de gas que remontaban hasta la superficie en un arroyo. William Hart, considerado como el "padre del gas natural", excav el primer pozo norteamericano de gas natural. En 1890, se produjo un importante cambio con la invencin de las juntas a prueba de fugas en los gasoductos. El transporte del gas natural a grandes distancias se generaliz en el transcurso de los aos veinte, gracias a las mejoras tecnolgicas aportadas a los gasoductos. Despus de la segunda guerra mundial, el uso del gas natural creci rpidamente como consecuencia del desarrollo de las redes de gasoductos y de los sistemas de almacenamiento. En los primeros tiempos de la exploracin del petrleo, el gas natural era frecuentemente considerado como un subproducto sin inters que impeda el trabajo de los obreros forzados a parar de trabajar para dejar escapar el gas natural descubierto en el momento de la perforacin. Hoy en da, en particular a partir de las crisis petroleras de los aos 70, el gas natural se ha convertido en una importante fuente de energa en el mundo.

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3.2 CONCEPTO DE GAS NATURAL:Es un combustible gaseoso constituido por una mezcla de hidrocarburos livianos cuyo componente principal es el metano (CH4). Se denomina con el trmino "Natural" porque en su constitucin qumica no interviene ningn proceso; es limpio, sin color y sin olor. Se le agrega un odorizante para la distribucin slo como medida de seguridad. El gas natural es ms ligero que el aire, por lo que de producirse un escape de gas, ste tender a elevarse y a disiparse en la atmsfera disminuyendo el riesgo en su uso; a diferencia del GLP que es mas pesado que el aire y no se disipa fcilmente. El gas natural no requiere de almacenamiento en cilindros o tanques, se suministra por tuberas en forma similar al agua potable.

3.3 COMPOSICIN DEL GAS NATURAL:El gas natural se puede encontrar en forma "asociado", cuando en el yacimiento aparece acompaado de petrleo, o gas natural "no asociado" cuando est acompaado nicamente por pequeas cantidades de otros hidrocarburos o gases. La composicin del gas natural incluye variedad de hidrocarburos gaseosos, con predominio del metano, por sobre el 90%, y en proporciones menores etano, propano, butano, pentano y pequeas proporciones de gases inertes como dixido de carbono y nitrgeno. La composicin del gas vara segn el yacimiento.

Componente Nomenclatura Composicin (%) Metano Etano Propano Butano Pentano Hexano Nitrgeno Gas Carbnico CH4 C2H4 C3H8 C4H10 C5H12 C6H14 N2 CO2 95,08 2,14 0,29 0,11 0,04 0,01 1,94 0,39

Estado Natural Gas Gas Gas licuable (GLP) Gas licuable (GLP) lquido lquido Gas Gas

TABLA. Composicion quimica del gas natural

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Composicin del Gas Natural Impurezas como son, el helio, oxgeno, vapor de agua. Las propiedades del gas natural segn la composicin del cuadro anterior son:

Densidad Relativa : 0,65 Poder Calorfico : 9.032 kcal/m3 Cp (presin cte) : 8.57 cal/mol.C Cv (volumen cte) : 6.56 cal/mol.C

3.4 PROCESAMIENTO DEL GAS NATURAL:El gas natural se enva a plantas de procesamiento de gas para producir gas natural de calidad y lquidos del gas. El gas natural se transporta y distribuye hasta los usuarios finales por medio de ductos de acero de dimetros variables. Para poder comprimir y transportar grandes distancias es conveniente separar los componentes ms pesados, como el hexano, pentano, butanos y propanos y en ocasiones etano, dando lugar estos ltimos a las gasolinas naturales o a los lquidos de gas natural, para lo cual se utilizan los procesos de absorcin o criognicos. Las estaciones de compresin proveen la energa necesaria para hacer llegar el gas natural a travs del territorio nacional. Para que un consumidor tenga acceso al gas natural es necesario que interconecte sus instalaciones al sistema de transporte existente, o a una red de distribucin cercana.

3.5 PLANTAS DE PROCESAMIENTO DE GAS NATURAL EN PERU:Plantas en las cuales se procesa gas natural para recuperar lquidos as como tambin azufre y otras impurezas que posea el gas natural. Actualmente, en el pas se han establecido cuatro plantas de procesamiento de gas natural, constituido de la siguiente manera: Aguayta Energy del Per S.R.L. - Planta de Procesamiento y Fraccionamiento de Gas Natural. Graa y Montero Petrolera. - Planta de Gas Natural Verdn y Parias. (Piura).

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Pluspetrol Per Corporation S.A. - Planta de Separacin de Gas Natural, Las Malvinas y Planta de Fraccionamiento de Lquidos de Gas Natural, Pisco. Procesadora de Gas Parias S.A.C. - Planta Criognica de Gas Natural.

PLANTA DE CAMISEA

PLANTA DE AGUAYTIA

PLANTA PLUSPETROL

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PLANTA PARIAS

3.6 CARACTERSTICAS TCNICAS Y ODORIZACIN:El gas natural es incoloro, inodoro, inspido, sin forma particular y ms ligero que el aire. Se presenta en su forma gaseosa por debajo de los -161C. Por razones de seguridad, se le aade mercaptan, un agente qumico que le da un olor a huevo podrido, con el propsito de detectar una posible fuga de gas. La naturaleza de la mezcla de hidrocarburos ligeros compuesta principalmente de metano, etano, propano, butanos y pentanos y otros componentes tales como el CO2, el helio, el sulfuro de hidrgeno y el nitrgeno se encuentran tambin en el gas natural. La composicin del gas natural nunca es constante, sin embargo, se puede decir que su componente principal es el metano (como mnimo 90%). Posee una estructura de hidrocarburo simple, compuesto por un tomo de carbono y cuatro tomos de hidrgeno (CH4). El metano es altamente inflamable, se quema fcilmente y casi totalmente y emite muy poca contaminacin. El gas natural no es ni corrosivo ni txico, su temperatura de combustin es elevada y posee un estrecho intervalo de inflamabilidad, lo que hace de l un combustible fsil seguro en comparacin con otras fuentes de energa. Adems, por su densidad de 0,60, inferior a la del aire (1,00), el gas natural tiene tendencia a elevarse y puede, consecuentemente, desaparecer fcilmente del sitio donde se encuentra por cualquier grieta. A una presin atmosfrica normal, si el gas natural se enfra a una temperatura de 161C aproximadamente, se condensa bajo la forma de un lquido llamado gas natural licuado (GNL). Un volumen de este lquido ocupa casi 600 veces menos espacio que el gas natural y es dos veces menos pesado que el agua (45% aproximadamente). Es inodoro, incoloro, no es corrosivo ni txico .Cuando se evapora se quema solamente en concentraciones del % al 15% mezclado con el aire. Ni el GNL ni su vapor pueden explotar al aire libre. Puesto que el gas natural licuado ocupa menos espacio, el gas natural se lica para facilitar su transporte y almacenaje. El gas natural es considerado como un combustible limpio. Bajo su forma comercializada, casi no contiene azufre y virtualmente no genera dixidos de azufre (SO2). Sus emisiones de xidos de nitrgeno (No) son menores a las generadas por el petrleo y el carbn. Las emisiones de dixido de carbono (CO2) son inferiores a la de otros combustibles fsiles (segn Eurogas emite 40 a 50% menos que el carbn y 25 a 30% menos que el petrleo).

3.7 CALIDAD DEL GAS NATURAL:El gas natural se mide en metros cbicos a condiciones estndar 1.013 Bar y 15C. El poder calorfico del gas natural es variable y depende de su composicin: cuanto mayor sea la cantidad de gases no combustibles que contenga, menor ser el valor Kcal. Adems, la masa volumtrica de los diferentes gases combustibles influye sobre el valor Kcal de la napa de gas natural. Cuanto mayor sea la masa, mayor ser la cantidad de tomos de carbono para el gas considerado y, por consiguiente, mayor ser su valor en Kcal.

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Diversos anlisis sobre el valor Kcal del gas natural son realizados en cada etapa de la cadena del producto. Se utilizan para esto analizadores con proceso cromatogrfico del gas, para poder realizar anlisis fraccionales de las corrientes de gas natural, separando el gas natural en sus componentes identificables. Los componentes y sus concentraciones se convierten en valor calorfico bruto en Kcal. /m3 por metro cbico. La composicin del gas natural vara segn la zona geogrfica, la formacin o la reserva de la que es extrado. Los diferentes hidrocarburos que forman el gas natural pueden ser separados utilizando sus propiedades fsicas respectivas (peso, temperatura de ebullicin, presin de vaporizacin). Normalmente, el gas natural tal cual se presenta despus de su extraccin no se puede transportar, ni tiene una utilizacin comercial, pues necesita antes una primera transformacin. El gas natural comercializable se compone casi exclusivamente de metano y de etano, excluyendo las impurezas que como la humedad deben ser removidas del gas natural bruto. El transporte por gasoductos impone a su vez reglas sobre la calidad del gas natural. En cualquier caso, el gas natural debe ser tratado con el fin de eliminar el vapor de agua, los slidos y los otros contaminantes y separarlo de ciertos hidrocarburos cuyo valor es ms elevado como producto separado que como producto mezclado. La normatividad peruana vigente especifica que el gas natural deber ser entregado por el concesionario en las siguientes condiciones: a) Libre de arena, polvo, gomas; aceites, glicoles y otras impurezas indeseables. b) No contendr ms de tres miligramos por metro cbico (3mg/m3 (st)) de sulfuro de hidrgeno, ni ms de quince miligramos por metro cbico (15mg/m3 (st)) de azufre total. c) No contendr dixido de carbono en ms de tres y medio por ciento (3.5%) de su volumen y una cantidad de gases inertes totales no mayor de seis por ciento (6%) de su volumen; entendindose como gases inertes a la suma del contenido de nitrgeno y otros gases diferentes al dixido de carbono. d) Estar libre de agua en estado lquido y contendr como mximo sesenta y cinco miligramos por metro cbico (65mg/m3 (st)) de vapor de agua. e) No superar una temperatura de cincuenta grados centgrados (50 C). f) Con un contenido calorfico bruto comprendido entre 8 450 Kcal. /m3 y 10300 Kcal. /m3 (st).

3.8 BENEFICIOS DEL GAS NATURAL:Hoy en da el gas natural es la eleccin de energa ambiental. El uso del gas natural puede ayudar a evitar muchas de las preocupaciones a nivel ambiental incluyendo la contaminacin, la lluvia cida y las emisiones de gas efecto invernadero. Su composicin qumica simple y natural hace que el gas natural sea un combustible inherentemente limpio y eficiente: tiene menos emisiones que el carbn o el petrleo, que no se queman del todo y as son llevadas a la atmsfera. Por el contrario, la combustin del gas natural prcticamente no tiene emisiones atmosfricas de dixido, y muchas menos emisiones de monxido de carbn, hidrocarburos reactivos, xidos de nitrgeno y dixido de carbono que la combustin de otros combustibles fsiles.

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Adems, el gas natural tiene un precio de mercado menor al de cualquier otro combustible fsil, es seguro, reduce los costos de mantenimiento, y aumenta la eficiencia en el proceso de generacin.

3.9 PRINCIPALES USOS DEL GAS NATURAL:El gas natural es una fuente de energa en abundancia; en nuestro pas existen reservas importantes de gas natural que garantizan su disponibilidad a bajo costo para los prximos 50 aos. Es el combustible que menos contamina, no ensucia los utensilios, calienta con rapidez y al ser suministrado por tubera se le utiliza en la medida que se le necesita; proporcionando un elevado grado de confort en los hogares y establecimientos comerciales tales como restaurantes, panaderas, hoteles, hospitales y oficinas. Tanto en el hogar como en los locales comerciales, el gas natural puede utilizarse para cocinar, obtener agua caliente, secar y en la calefaccin de ambientes. Para suministrar gas natural a las viviendas y locales comerciales, en forma similar al agua potable, se debe instalar una tubera de servicio que conecte la red de distribucin ubicada en la calle o avenida a travs de una caja registradora donde se reduce la presin y se verifica el consumo de los usuarios. Las tuberas de conexin estn enterradas y equipadas con dispositivos de seguridad. Las viviendas y establecimientos comerciales que tienen instalaciones de gas natural incrementan su valor, debido a que cuentan con un servicio continuo de energa adicional al suministro elctrico.

Imagen. Presentacin de la instalacin de gas natural en una vivienda

1. Coccin de alimentos.La coccin de alimentos con gas natural, es la alternativa ms ventajosa, respecto a otros combustibles tales como el kerosene, el GLP, la lea y el carbn; as como tambin la energa elctrica. Las cocinas a gas natural permiten un menor gasto; usted

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gastar menos que si utiliza cocinas elctricas o cocinas que operan con otro tipo de combustible como por ejemplo el GLP o el kerosene.

2. Calefaccin.El gas natural tambin permite calentar los ambientes de los hogares o locales comerciales, alcanzando un confort a bajo costo en los perodos de bajas temperaturas, con equipos que pueden adaptarse a todas las necesidades. Para poder disfrutar de la calefaccin a gas natural se debe instalar, en las habitaciones que se desee, un radiador, el cual producir calor sin consumir el aire interior ni alterar la esttica de la vivienda o establecimiento. Los sistemas de calefaccin con gas natural proporcionan la flexibilidad necesaria para satisfacer cualquier necesidad. Estos sistemas ofrecen soluciones para el confort de cualquier espacio; desde habitaciones pequeas hasta edificios que pueden ser: hospitales, escuelas, oficinas, hoteles, etc.

3. Calentamiento de agua.El agua, elemento indispensable en una vivienda, se puede calentar mediante diversos aparatos conocidos comnmente como calentadores o termas. Los calentadores a gas natural producen agua caliente al instante, sin lmite y a bajo costo. Entran en funcionamiento slo cuando se necesita, permitindose con ello un mximo ahorro. Bsicamente existen tres tipos de calentadores:

Los de produccin instantnea, que calientan el agua en la medida que se consume. Los de acumulacin, que varan segn su capacidad y tiempo de calentamiento; este tipo de calentadores tienen una reserva de agua caliente que se mantiene a una temperatura determinada. Las calderas mixtas de doble funcin, que brindan dos tipos de servicios en la vivienda: agua caliente y calefaccin por radiadores de agua. 3.10 CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DE UNA INSTALACION DE GAS NATURAL EN UNA VIVIENDA Definir cuales son los puntos de entrega del gas. Definir el recorrido de la tubera desde la acometida hasta cada artefacto (considerando si la tubera de cobre se instalar de forma subterrnea o area). No debern proyectarse tuberas en inmediaciones de otras instalaciones que puedan causar daos (cables elctricos, tubera de agua y desage, etc). Las tuberas de cobre seleccionadas deben cumplir con las normas tcnicas peruanas. Al unir las tuberas de cobre se deber utilizar una soldadura adecuada con una temperatura de fusin mayor a: 450 C. Se utilizar soldadura fuerte por capilaridad para unir tuberas de cobre con sus accesorios.

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Las tuberas expuesta debe pintarse de amarillo, si es instalada contra una pared deber estar como mnimo a 5 cm. Del suelo para evitar el contacto con algn liquido. Para la puesta en marcha de la instalacin debe ser realizada por una empresa calificada

Imagen. Esquema generalizado de la instalacin de gas interna domiciliaria

4. OBJETIVOSa. Dar a conocer y crear conciencia en las personas sobre los beneficios del gasnatural como combustible energtico en el caso del uso domstico. b. Informar a la poblacin que sera mucho mejor el uso del gas natural a comparacin del petrleo o gasolina, ya que es ms econmico, ms seguro, ms prctico y menos contaminante.

c. Hacer que la gente se interese ms en este tema del gas natural en las viviendas,ya que la gente no est informada de todos los beneficios que nos puede ofrecer este gas. d. Realizar un proyecto que nos sirve como base para elaborar futuros proyectos relacionados con el uso del gas natural. e. Estar preparados y capacitados para la llegada del gas natural a nuestras viviendas.

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5. ANALISIS Y METODOLOGIA DEL CLCULOA continuacin se da una secuencia de cmo se realizo el anlisis y el clculo de dimetros para cada tramo de tubera para poder hallar su designacin correspondiente mediante el uso de una tabla que esta normada segn la norma tcnica peruana 111.0111: Gas Natural Seco. Usando la ecuacin: Renouard Lineal:

(mm) = 4.82DONDE:

232000 * S GN * FS * L* * Q1.82 P

(1)

SGN: Densidad relativa del Gas Natural (0.65) P: Cada de Presin Mxima en las Tuberas (15 mmca) Q : Consumo (m3 / h) Teniendo en cuenta que:Q= Potencia Calorifica Poder calorifico interior

(m3 / h)

(2)

L*: (LREAL + LEQUIV.) m : DIMETRO INTERIOR (mm) FS: FACTOR DE SIMULTANEIDAD = 4 PARA EL TRAMO A-B: L= 5.5 m LUEGO: Pot. Calorfica = 3000 Kcal. /h (CALEFACTOR) Usando la ecuacin (2): QA-B = 0.3 m3 / h Reemplazando en (1): = 6.35 mm (vase plano de distribucin)

ENTONCES L* = 1.2L = 6.6 m

Luego usando la tabla normada por la NTP 111.0111 se obtiene que la designacin es: Presupuesto para el tramo A-B:

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5.5 metros de TUBERIA DE COBRE TIPO L : 2 codos 90 cobre : S/. 2.8 1 vlvula de corte 3/4: S/. 9 Varilla de cobre para soldar: S/. 3.9 Luego Costo total para el tramo A-B: S/.106.7

S/. 91

PARA EL TRAMO B-C: L= 3 LUEGO:

(vase plano de distribucin)

ENTONCES L* = 3.6

Pot. Calorfica = 8300 Kcal. /h (COCINA) Usando la ecuacin (2): QB-C = 0.83 m3 / h Reemplazando en (3): = 8.23 mm

Luego usando la tabla normada por la NTP 111.0111 se obtiene que la designacin es: Presupuesto para el tramo B-C: 3 metros de TUBERIA DE COBRE TIPO L : 1 codos 90 cobre : S/. 1.4 1 vlvula de corte 3/4: S/. 9 1 Varilla de cobre para soldar: S/. 3.9 Luego Costo total para el tramo B-C: S/. 47.2 S/. 32.9

PARA EL TRAMO B-D: L= 0.8 LUEGO:

(vase plano de distribucin)

ENTONCES L* = 0.96

Pot. Calorfica = 11300Kcal. /h (COCINA) Usando la ecuacin (2): QB-C = 1.13 m3 / h Reemplazando en (3): = 7.03 mm

Luego usando la tabla normada por la NTP 111.0111 se obtiene que la designacin es: 1/2 Presupuesto para el tramo B-D: 0.8 metros de TUBERIA DE COBRE TIPO L 1/2: 2 tees : S/. 3.8 S/. 8.8

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1 Varilla de cobre para soldar: S/. 3.9 Luego Costo total para el tramo B-D: S/. 16.5

PARA EL TRAMO D-E: L= 0.5 LUEGO: Pot. Calorfica = 800 Kcal. /h

(vase plano de distribucin)

ENTONCES L* = 0.6

Usando la ecuacin (2): QB-C = 0.8 m3 / h Reemplazando en (3): = 5.59 mm

Luego usando la tabla normada por la NTP 111.0111 se obtiene que la designacin es: 1/2 Presupuesto para el tramo B-D: 0.5 metros de TUBERIA DE COBRE TIPO L 1/2: 1 codos 90 cobre 1/2: S/. 1.2 1 vlvula de corte: S/. 8.7 1 Varilla de cobre para soldar: S/. 3.9 Luego Costo total para el tramo D-E: S/. 19.29 S/. 5.49

PARA EL TRAMO D-F: L= 8.35 LUEGO:

(vase plano de distribucin)

ENTONCES L* = 10.02

Pot. Calorfica = 19300 Kcal. /h Usando la ecuacin (2): QB-C = 1.93 m3 / h Reemplazando en (3): = 13.99 mm

Luego usando la tabla normada por la NTP 111.0111 se obtiene que la designacin es: 1 Presupuesto para el tramo D-F: 8.35 metros de TUBERIA DE COBRE TIPO L 1: 4 codos 90 cobre 1: S/ 6.4 1 vlvula de corte 1: S/. 9.3 S/. 173.9

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2 tee: S/. 4.2 6 Varilla de cobre para soldar: S/ 23.4 Luego Costo total para el tramo D-F: S/. 217.2

PARA EL TRAMO F-G: L= 6.05 LUEGO: Pot. Calorfica = 300 Kcal. /h

(vase plano de distribucin)

ENTONCES L* = 7.26

Usando la ecuacin (2): QB-C = 0.3 m3 / h Reemplazando en (3): = 6.48 mm

Luego usando la tabla normada por la NTP 111.0111 se obtiene que la designacin es: 3/4 Presupuesto para el tramo F-G: 6.05 metros de TUBERIA DE COBRE TIPO L 3/4: 2 codos 90 cobre 3/4: S/. 2.8 1 vlvula de corte 3/4: S/. 9 3 Varilla de cobre para soldar: S/. 11.7 Luego Costo total para el tramo F-G: S/. 124.2 S/. 100.7

PARA EL TRAMO F-N: L= 11.2 LUEGO:

(vase plano de distribucin)

ENTONCES L* = 13.44

Pot. Calorfica = 22300 Kcal. /h Usando la ecuacin (2): QB-C = 2.23 m3 / h Reemplazando en (3): = 15.7 mm

Luego usando la tabla normada por la NTP 111.0111 se obtiene que la designacin es: 1 1/4 Presupuesto para el tramo N-F: 11.2 metros de TUBERIA DE COBRE TIPO L 1 1/4: 2 codos 90 cobre 1 1/4: S/. 3.6 1 vlvula de corte 1 1/4: S/. 9.5 S/. 313.4

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2 Varilla de cobre para soldar: S/ 7.8 Luego Costo total para el tramo N-F: S/. 334.3

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ACCESORIOS

DESIGNACION

UNIDADES PRECIO UNITARIO 1.3 m 14.85 m 8.35 m 11.2 m S/.10.98 /m S/.16.65 /m S/.22.32 /m S/.27.98 /m

TUBOS

TUBO TUBO TUBO 1 TUBO 1

VARILLA DE SOLDAR

VARILLA DE SOLDAR

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S/. 3.90

CODO

CODO SOLDADO CODO SOLDADO CODO SOLDADO CODO SOLDADO

1 1

1 5 4 2

S/.1.20 S/.1.40 S/.1.60 S/.1.80

TEE

TEE SOLDADO 3/4x1/2x3/4 TEE SOLDADO 1/2x1/2x1 TEE SOLDADO 1x1x1 TEE SOLDADO 1x3/4x1 1/4

1 1 1 1

S/.2.10 S/.2.00 S/.2.10 S/.2.20

VALVULA DE BOLA

VALVULA DE VALVULA DE

1 3

S/.8.70 S/.9.00

VALVULA DE CORTE

VALVULA DE 1

1

S/.9.50

JUNTA

JUNTA DE 1

1

S/. 1.00

Tabla. Accesorios y sus respectivos costos

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TRAMO

L (m)

L* (m)

Q (m3/h)

DimetrosCalculado (mm) Normalizado (pulg)

AccesoriosCodos Tees Vlvulas

COSTOS S/.

A-B B-C B-D D-E D-F F-G F-N TOTAL

5.5 3 0.8 0.5 8.35 6.05 11.2 35.4

6.6 3.6 0.96 0.6 10.02 7.26 13.44 42.48

0.3 0.83 1.13 0.8 1.93 0.3 2.23 7.52

6.35 8.23 7.03 5.59 13.99 6.48 15.7

3/4 3/4 1/2 1/2 1 3/4 1 1/4

2 1 1 4 2 2 12

2 2 4

1 1 1 1 1 5

106.7 47.2 16.5 19.29 217.2 124.2 334.3 865.1

TABLA. Detalles de cada tramo (longitud, caudal, accesorios, costos)

COSTO TOTAL DE MATERIALES: S/. 865.1 MANO DE OBRA: S/. 865.1 GASTOS GENERALES: S/. 100 TOTAL: S/. 1830.2

6. CONCLUSIONESEn la actualidad se busca un combustible que pueda satisfacer las necesidades energticas del hambre, como poder usar un sistema de calefaccin o colocar estufas a gas en nuestros hogares, pero los combustibles que se utilizaban como el petrleo, la lea, el carbn o el kerosene, resultaban no ser muy econmicos y a la vez eran contaminantes; es por eso que surge la necesidad de utilizar el gas natural.

Con motivos de seguridad al gas se le aade un agente qumico llamado mercaptan, que le da un olor a huevo podrido, con el propsito de detectar una posible fuga de gas.

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El uso del gas natural puede ayudar a evitar muchas de las preocupaciones a nivel ambiental incluyendo la contaminacin, la lluvia cida y las emisiones de gas efecto invernadero. Toda instalacin de tuberas deber pasar una prueba de hermeticidad, la cual se realizar mediante una prueba con fluidos (aire, nitrgeno u otro gas inerte, pero no oxgeno u otro gas combustible), incrementndose la presin gradualmente (se pondr a prueba a una presin de 1.5 veces la presin mxima admisible de operacin, como mnimo 150 milibar, durante mnimo 2 horas). En una vivienda: En una vivienda que consume 2 balones de GLP por mes gasta actualmente S/.66 Nuevos Soles mensuales; para generar la misma cantidad de energa calorfica con otros combustibles, gastar:

UTILIZANDO

GASTO (Nuevos Soles / Mes)

Electricidad GLP Kerosene Gas Natural Carbn Lea

86 66 51 33 22 16

TABLA. Gastos comparativos entre diferentes elementos utilizados como combustible

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Si bien resulta ms barato utilizar carbn o lea; el gas natural es un combustible moderno que brinda mayores facilidades, siempre esta disponible, contiene menor grado de contaminacin y se paga despus de consumirlo.

VENTAJAS QUE OFRECE EL GAS NATURAL:1. Econmico El gas natural es el combustible de menor precio y permite obtener un ahorro sustancial en relacin con otros combustibles. Con el gas natural usted pagar su consumo despus de utilizarlo; no tendr la necesidad de pagar por adelantado. El Estado Peruano, por intermedio del Ministerio de Energa y Minas y OSINERG, garantiza la calidad del servicio que recibe el usuario a un bajo costo. 2. Seguro El gas natural proporciona la seguridad que usted busca para su familia o establecimiento comercial. No es txico ni corrosivo, y se disipa rpidamente a la atmsfera cuando hay alguna fuga, de esta forma se minimizan los riesgos en su uso. El gas natural no tiene color ni olor por lo que, como medida de seguridad, se le adiciona un odorizante con la finalidad de detectarlo fcilmente mediante un olor caracterstico 3. Brinda comodidad Como el gas natural llega por tubera, se dispone del servicio las 24 horas y los 365 das del ao. De esta forma se evita tener que almacenarlo en tanques o cilindros, disfrutando de un suministro continuo, similar al servicio de agua, electricidad y telfono de cualquier ciudad moderna. 4. Combustible ecolgico, limpio y menos contaminante La toma de conciencia de la degradacin del medio ambiente causada por las emisiones de gases de escape de origen vehicular, ha inducido a la bsqueda de combustibles ms "limpios". El gas natural es el combustible que menos contamina el ambiente, debido a que en su combustin no se generan gases txicos, cenizas ni residuos. Su transporte y distribucin se realiza mediante tuberas subterrneas por lo que no daa el paisaje ni atenta contra la vida animal o vegetal. A diferencia del GLP, que en nuestro pas es distribuido principalmente en balones haciendo uso de vehculos pesados que circulan constantemente por la ciudad incrementando el trfico, deteriorando el pavimento y contaminando el ambiente. Con el gas natural usted cuida su salud, la de su familia y tambin su ciudad.

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7. RECOMENDACIONESPara su tranquilidad, slo tiene que seguir estas simples recomendaciones: QU HACER SI HUELE A GAS? En caso de sentir el olor a gas:

NO ENCIENDA, ni accione interruptores ni aparatos elctricos.

NO FUME, ni encienda ningn tipo de flama.

VENTILE la habitacin abriendo puertas y ventanas.

CIERRE las llaves de paso de gas natural.

LLAME a su distribuidor de gas natural.

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ANEXOS

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