ESTUDIO TÉCNICO FINANCIERO DE LA INSTALACIÓN DE UNA PLANTA DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL A PEQUEÑA ESCALA PARA USO DE ÉSTE COMO COMBUSTIBLE EN EL SECTOR TRANSPORTE AUTOMOTOR EN COLOMBIA DAVID JULIAN GIRALDO LUNA ANDREA CATALINA SOTELO BARAHONA FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS BOGOTÁ D.C. 2018 ESTUDIO TÉCNICO FINANCIERO DE LA INSTALACIÓN DE UNA PLANTA DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL A PEQUEÑA ESCALA PARA USO DE ÉSTE COMO COMBUSTIBLE EN EL SECTOR TRANSPORTE AUTOMOTOR EN COLOMBIA DAVID JULIAN GIRALDO LUNA ANDREA CATALINA SOTELO BARAHONA Proyecto integral de grado para optar al título de INGENIERO DE PETRÓLEOS Director HÉCTOR HERNANDO HERRERA FLOREZ Ingeniero químico Co-director BEATRIZ HERRERA JAIME Ingeniera de petróleos FUNDACIÓN UNIVERSIDAD DE AMÉRICA FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA DE INGENIERÍA DE PETRÓLEOS BOGOTÁ D.C. 2018 NOTAS DE ACEPTACIÓN ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ___________________________ Firma del Presidente del Jurado ___________________________ Firma del jurado ___________________________ Firma del Jurado Bogotá D.C., Agosto de 2018 3 DIRECTIVAS DE LA UNIVERSIDAD Presidente de la Universidad y Rector del Claustro Dr. JAIME POSADA DÍAZ Vicerrector de Desarrollo y Recursos Humanos Dr. LUIS JAIME POSADA GARCÍA-PEÑA Vicerrectora Académica y de Posgrados Dra. ANA JOSEFA HERRERA VARGAS Decano de la Facultad de Ingenierías Ing. JULIO CESAR FUENTES ARISMENDI Director Programa de Ingeniería de Petróleos Ing. JOSE HUMBERTO CANTILLO SILVA 4 Las directivas de la Universidad de América, los jurados calificadores y el cuerpo docente no son responsables por los criterios e ideas expuestas en el presente documento, estos corresponden únicamente a los autores. 5 DEDICATORIA Dedico este proyecto de grado a mis padres, quienes dieron todo su apoyo económico y su conocimiento de ingeniería para que culminara mi carrera, a mi hermana menor que me llena los días de ternura, a mis amigos que compartieron estos cinco años conmigo desde el primer semestre, a mi compañero de tesis, Julián Giraldo, con el que trabajamos fuertemente y con dedicación este proyecto. A los profesores, quienes fueron los que mayor aportaron en el conocimiento de mi carrera. Por último a Sebastián Rodríguez por ser mi novio, compañero de estudio y amigo en toda mi carrera, y especialmente quiero agradecer a mis abuelitos quienes han sido el motor de mi familia. Andrea Catalina Sotelo Barahona 6 DEDICATORIA Dedico este proyecto a mis padres quienes fueron mi inspiración durante toda mi vida y me dieron todo su apoyo, a mis hermanas por ser tan especiales conmigo, a mi abuelita por sus bueno consejos y su gran amor, al resto de mi familia que siempre confiaron y se preocuparon por cada paso que di en esta carrera. A mis amigos que hice durante la universidad ya que sin ellos hubiera sido muy aburrida la carrera. A los profesores durante mi carrera que dieron todo sus conocimientos para mi carrera. Le doy gracias a Dios por ayudarme en todo momento y haberme acompañado en este proyecto. Finalmente a mi compañera de Tesis, Andrea Sotelo, con la que tuve la oportunidad de conocerla mejor y junto con ella trabajamos arduamente para completar este proyecto de grado. David Julián Giraldo Luna 7 AGRADECIMIENTOS Agradecemos a todos los que estuvieron en el acompañamiento del proyecto. A nuestro director Ing. Héctor Herrera que dio toda la orientación del proyecto y su apoyo como profesional, a nuestra co-directora Ing. Beatriz Herrera que aportó con todo el apoyo técnico, a la empresa UPME-Unidad de Planeación Minero Energética que se encargó dar el asesoramiento e información del proyecto con el director general Ricardo Humberto Ramírez. A nuestros orientadores de la Universidad de América, Ing. Adriángela Romero, quien ayudó con toda la orientación técnica y al orientador financiero Luis González quien asesoró la viabilidad de este proyecto. Se agradece especialmente a la Universidad de América, la cual nos instruyó durante todo el desarrollo de nuestra carrera de Ingeniería de Petróleos y fue nuestro segundo hogar en estos cinco años. 8 CONTENIDO pág. RESUMEN 25 INTRODUCCIÓN 26 OBJETIVOS 28 1. GENERALIDADES DE LOS COMBUSTIBLES 29 1.1 CLASIFICACIÓN 29 1.1.1 Convencionales 29 1.1.2 Derivados del petróleo no convencionales 29 1.1.3 Sintéticos 29 1.1.4 Energías Alternativas 29 1.2 COMBUSTIBLE PARA EL TRANSPORTE AUTOMOTOR EN COLOMBIA 31 1.3 PROMEDIO DE CRECIMIENTO ANUAL DE LA DEMANDA DE LOS PRINCIPALES ENERGÉTICOS PARA EL TRANSPORTE AUTOMOTOR 33 1.3.1 El diésel en Colombia 34 1.3.2 La gasolina en Colombia 35 1.3.3 Gas natural en Colombia 37 1.4 GAS NATURAL COMPRIMIDO COMO COMBUSTIBLE 39 1.4.1 Gas natural comprimido como combustible en Colombia 40 1.5 DIÉSEL COMO COMBUSTIBLE 42 1.5.1 Diésel como combustible en Colombia 42 1.6 GAS NATURAL LICUADO (GNL) PARA EL SECTOR TRANSPORTE 43 1.6.1 Actores involucrados en la cadena del GNL 44 1.6.2 Gas Natural Licuado (GNL) vs Gas Natural Comprimido (GNC) 46 1.6.3 Gas Natural Licuado (GNL) vs Diésel 49 2. CADENA DEL VALOR DEL GAS NATURAL EN COLOMBIA 51 2.1 EXPLORACIÓN Y PRODUCCIÓN DEL GAS NATURAL 51 2.2 REDES PRINCIPALES DE GASODUCTOS EN COLOMBIA 58 2.3 OFERTA Y DEMANDA DEL GAS NATURAL EN COLOMBIA 62 2.3.1 Proyecciones de oferta de gas natural 63 2.3.2 Proyecciones de demanda de gas natural 63 2.3.3 Escenario de oferta y demanda del Gas Natural Licuado como combustible 66 3. EMPLAZAMIENTO 69 3.1 CARACTERÍSTICAS DE VEHÍCULOS A GAS NATURAL LICUADO 69 9 3.1.1 Tecnologías de motores a gas natural. 69 3.2 RUTAS DE MAYOR CIRCULACIÓN DE VEHÍCULOS PESADOS 73 3.3 UBICACIÓN DE LA PLANTA DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL 84 3.3.1 Terreno 84 3.3.2 Condiciones urbanísticas 86 4. DISEÑO DE LA PLANTA DE LICUEFACCION DE GAS NATURAL A PEQUEÑA ESCALA 88 4.1 TRANSPORTE 88 4.2 PLANTA DE LICUEFACCIÓN DE GAS NATURAL 96 4.2.1 Tipos de refrigeración 97 4.2.2 Capacidad de licuefacción 105 4.2.3 Simulación ASPEN HYSYS 107 4.2.4 Descripción y selección de equipos y tecnologías 118 4.3 DISTRIBUCIÓN 121 4.3.1 Descripción de camiones cisterna 122 4.3.2 Cálculos de volúmenes de suministro 127 4.3.3 Tiempos de carga 127 4.4 ESTACIONES DE SERVICIO DE COMBUSTIBLE 128 4.4.1 Depósitos criogénicos 130 4.4.2 Regasificador 131 4.4.3 Dispensador de GNL y GNC 132 4.4.4 Líneas de GNC y GNL. 133 4.5 NORMATIVIDAD Y SEGURIDAD 134 4.6 DEMANDA ESTIMADA DE LA PLANTA DE LICUEFACCIÓN 142 5. DETERMINACIÓN DE LOS INDICADORES FINANCIEROS PARA LA VIABILIDAD DEL PROYECTO 154 5.1 EVALUACIÓN DE COSTOS DE INVERSIÓN (CAPEX) 154 5.2 COSTOS DE INVERSION 155 5.3 COSTOS OPERATIVOS (OPEX) 156 5.4 INGRESOS PARA LA PLANTA DE LICUEFACCIÓN 156 5.4.1 Evaluación de ingresos 157 5.5 CÁLCULO DEL VPN 158 5.5.1 Estado de resultados 158 5.5.2 Flujo de Caja Neto 162 5.5.3 Calculo del VPN para la planta de Bogotá 163 6. CONCLUSIONES 165 7. RECOMENDACIONES 167 BIBLIOGRAFÍA 168 10