david julian giraldo luna andrea catalina sotelo barahona fundación universidad de américa

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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

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Firma del Presidente del Jurado

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Firma del jurado

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Firma del Jurado

Bogotá D.C., Agosto de 2018
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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