Densidade do gás natural
A densidade do gás natural é de cerca de 0,78 kg/m³ e a sua densidade relativa ao ar é de cerca de 0,6. Os dois valores são aproximados e variam com o lote entregue, e é o segundo, por ser inferior a 1, que faz o gás natural subir quando escapa.
A densidade é a ponte entre as duas formas de contar gás. O contador conta volume, a fatura cobra energia, e há situações, sobretudo técnicas, em que é a massa que interessa. A densidade é o número que liga o volume à massa, e é também o que determina o comportamento do gás quando deixa a tubagem e entra numa divisão.
Densidade absoluta e densidade relativa
A densidade absoluta e a densidade relativa são duas grandezas diferentes, com valores diferentes e unidades diferentes, e a confusão entre elas é frequente porque ambas são chamadas densidade.
| Grandeza | Valor aproximado | Unidade |
|---|---|---|
| Densidade absoluta | 0,78 | kg/m³ |
| Densidade relativa ao ar | 0,6 | Sem unidade |
| Metano na composição | Cerca de 90 | % em volume |
A densidade absoluta diz quantos quilogramas cabem num metro cúbico. A densidade relativa compara a densidade do gás com a do ar nas mesmas condições, e por isso não tem unidade: é uma razão. Um valor de 0,6 significa que o mesmo volume de gás natural pesa cerca de 60% do que pesaria de ar. Ambos os valores dependem da composição do lote, dominada pelo metano, cerca de 90%, com o restante repartido por outros hidrocarbonetos e por gases inertes. A composição é publicada como média nacional apenas para efeitos de comparação, o que significa que estes números são referências e não constantes.
De volume para massa
Para passar de volume para massa, multiplique o volume pela densidade absoluta. A tabela abaixo usa 0,78 kg/m³, e todos os valores herdam a aproximação desse número.
| Volume (m³) | Massa aproximada (kg) |
|---|---|
| 1 | 0,78 |
| 10 | 7,8 |
| 84 | 65,5 |
| 100 | 78 |
| 220 | 171,6 |
| 1 000 | 780 |
Os 84 m³ da linha do meio são o consumo usado como exemplo em todo este sítio, que convertido em energia dá 84 × 11,2 = 940,8 kWh e convertido em massa dá cerca de 65,5 kg. A densidade não entra em nenhum passo da faturação: o gás natural canalizado é medido em volume e faturado em energia, e a massa aparece apenas em cálculos técnicos, em balanços de processo e na conversão de caudais expressos em kg/h. A 0,78 kg/m³, 1 kg/h corresponde a cerca de 1,28 m³/h.
Porque é que o gás natural sobe e o propano desce
O gás natural sobe porque a sua densidade relativa ao ar, cerca de 0,6, é inferior a 1. Uma fuga em ambiente fechado acumula primeiro junto ao teto, espalha-se pelo plano superior da divisão e sai por qualquer abertura alta antes de descer. O propano e o butano têm densidade relativa superior a 1, comportam-se ao contrário e acumulam-se junto ao chão, em caves, poços e caixas de escada descendentes, onde não se dispersam sozinhos.
Essa diferença muda o que se procura e onde. Numa instalação de gás natural, as aberturas de ventilação úteis são as altas; numa instalação de gás de botija, são as baixas. É o mesmo raciocínio que faz a mesma divisão ser segura para um gás e perigosa para o outro.
A concentração importa tanto como a posição. Em ar ambiente, o metano é inflamável entre cerca de 4,4% e 16,4% em volume, e o gás natural é habitualmente citado como explosivo entre 5% e 15%. Abaixo do limite inferior a mistura é demasiado pobre para arder, acima do limite superior é demasiado rica, e é entre os dois valores que uma faísca tem consequência. Subir e dispersar reduz o tempo que uma divisão passa dentro dessa janela, mas não a elimina, sobretudo em espaços altos e fechados.
A densidade no gás natural liquefeito
No estado líquido, a densidade do gás natural é muitas ordens de grandeza superior à do estado gasoso, e é essa a razão de existir o transporte por navio. Arrefecido até liquefazer, o gás natural ocupa cerca de 600 vezes menos volume, valor que é a referência corrente da indústria e é aqui apresentado como tal e não como medição própria. Em 2024, 98% do abastecimento do sistema português entrou por essa via, pelo terminal de GNL de Sines, operado pela REN Atlântico e situado cerca de 120 km a sul de Lisboa, e os restantes 2% pela interligação com Espanha.
O erro mais comum: confundir 0,6 com 0,6 kg/m³
O erro mais comum é tratar a densidade relativa, 0,6, como se fosse uma densidade absoluta em kg/m³. São números diferentes com significados diferentes: 0,78 kg/m³ é massa por volume, 0,6 é uma razão sem unidade. Usar 0,6 kg/m³ para converter volume em massa produz um resultado cerca de 23% abaixo do correto, e o engano passa despercebido porque o número tem aspeto plausível.
O segundo erro é operacional e mais grave. Quem vem de uma instalação de botija procura o gás junto ao chão e ventila pelas aberturas baixas, o que num sistema de gás natural é procurar no sítio errado. A densidade relativa inferior a 1 inverte por completo a geometria do problema, e a única forma de acertar é saber qual dos gases está na tubagem antes de decidir onde abrir.
A densidade termina em kg/m³ quando é absoluta, e sem unidade nenhuma quando é relativa ao ar. Essa ausência de unidade é a marca que distingue as 2, e é a primeira coisa a verificar num número encontrado sem contexto.