Departamento de Ingeniera Industrial

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1. El gas natural es un combustible natural que no tiene olor ni color, pero por medidas de seguridad en su transporte y distribucin se usan sustancias odorizantes. En los cuadros N 1 y 2 se muestran algunas de estas sustancias y sus propiedades.

Cuadro N 1: Sustancias odorizantes.SUSTANCIAS ODORIZANTES

TETRAHIDROTIOFENO (THT)

SULFURO DE DIMETILO (DMS)

DIETIL SULFURO (DES)

METILETIL SULFURO (MES)

ETIL MERCAPTANO (EM)

SEC-BUTIL MERCAPTANO (SBM)

MERCAPTANO DE TERC-BUTILO (TBM)

N-PROPIL MERCAPTANO (NGP)

MERCAPTANO ISOPROPLICO (MIP)

ACRILATO DE METILO (MA)

ACRILATO DE ETILO (EA)

Cuadro N 2: Composicin de sustancias odorizantesCOMPOSICIONCANTIDAD (PPB)

THT 100%1

TBM 80%/DMS 20%0.1

TBM 80%/MES 20%0.1

TBM 79%/IPM 15%/NPM 6%0.1

TBM 75%/DMS 25%0.1

IPM 70%/TMB 10%/DMS 10%/NPM 10%0.1

TBM 50%/NPM 50%0.1

1.1. Las propiedades principales de cada una de las sustancias odorizantes indicando las fuente de referencia.

Tipos de odorizantes

Tetrahidrotiofeno (THT)El tetrahidrotiofeno (THT) se utiliza solo o en combinacin con otros sulfuros para odorizar el gas natural. Debido a su estructura cclica el THT es el ms estable de los gases odorizantes. Tiene una baja permeabilidad con el suelo, debido a esto se usa en combinacin con el TBM, por ejemplo. THT es ligeramente irritante para la piel y tiene un efecto narctico moderado.

Fig.1. Tetrahidrotiofeno

Sulfuro de Dimetilo (DMS)DMS es caracterizado por su buena estabilidad a la oxidacin y buena permeabilidad al suelo. Es usado mayormente en combinaciones con TBM, pero gracias a su alta presin de vapor en mezclas con DMS no es muy adecuado para odorizadores tipo vapor. DMS es un componente que causa nausea en altas concentraciones. Afecta el sistema nervioso.

Fig.2. Sulfuro de Dimetilo

Dietil Sulfuro (DES)DES tiene buena estabilidad de oxidacin, tiene bajo umbral de olor, pero su alto punto de fusin es limitante para el uso en mezclas odorantes.

Fig.3. Dietil SulfuroMetiletil Sulfuro (MES)MES tiene una buena estabilidad a la oxidacin en tuberas, y una presin de vapor similar con TBM y as las combinaciones TBM / MES son adecuado para odorizadores de vaporizacin e inyeccin. Del punto de vista toxicolgico MES tiene propiedades similares con NPM.

Fig.4. Metiletil Sulfuro

Etil Mercaptano (EM)El EM puede existir como un gas, con un desagradable olor parecido al ajo, o como un lquido blanco. Se utiliza para dar olor al gas natural y para fabricar metionina, pesticidas, combustibles de motor a reaccin y plsticos.

Fig.5. Etil Mercaptano

Sec-Butil Mercaptano (SBM)El SBM es uno de los componentes menos usados en mezclas odorizantes. Se origina como subproducto impureza en la fabricacin de TBM y rara vez usada y solo en bajas concentraciones. Este Mercaptano de cadena ramificada tiene buena estabilidad a la oxidacin, pero un punto de ebullicin relativamente alto.

Fig.6. Sec-Butil Mercaptano

Mercaptano de Terc-Butilo (TBM)Tpico "olor gaseoso", de bajo umbral de olor, alta resistencia a la oxidacin (el ms alto entre los mercaptanos) y una buena penetracin en el suelo es lo que hacen de TBM el componente ms utilizado de olores de gas. La principal desventaja es su alto punto de congelacin que deshabilita el uso de TBM como un solo odorante y por lo tanto TBM tiene que ser mezclado con otros tipos de odorante.

Fig.7. Mercaptano de Terc-Butilo

N-Propil Mercaptano (NPM) NPM tiene un punto de congelacin bajo y un olor fuerte pero no se utiliza en altas concentraciones (tpicamente 3-6%) debido a su baja estabilidad a la oxidacin. Desde el punto de vista toxicolgico que tiene un efecto depresivo en el sistema nervioso central.

Fig.8. N-Propil Mercaptano

Mercaptano Isoproplico (MIP)MIP es el segundo ms resistente a la oxidacin de mercaptanos, tiene un fuerte "olor gaseosa" y bajo punto de congelacin. MIP es comnmente usado en mezclas con MIP con el fin de disminuir el punto de congelacin. En algunos casos MIP debe ser utilizado como un solo odorante stand. MIP tiene efectos toxicolgicos similares con la NPM.

Fig.9. Mercaptano Isoproplico

Acrilato de Metilo (MA)

Fig.10. Acrilato de metilo

MA y EA son los componentes principales (junto con Metiletil piracina) del odorante sin azufre. Realizan una buena permeabilidad a travs del suelo (que es ligeramente inferior en el caso de suelo seco) y bajo umbral de olor. Bajo ciertas circunstancias pueden ser "lavados" de la corriente de gas sobre todo si se produce la condensacin de hidrocarburos dentro de la tubera.

Acrilato de Etilo (EA)

Fig.11. Acrilato de etilo

Mezclas de odorantes

Los odorizantes utilizados ahora son tpicamente una mezcla hecha, y ellos se dividen en cuatro principales categoras, que son: Todas las mezclas de mercaptanos Mercaptano/alquil con mezclas de sulfuro Mezclas Tetrahidrotiofeno / mercaptano Mezclas acrilatos (azufre libre)La principal razn para mezclar odorizantes es para alcanzar propiedades especficas para un odorizante para usarlo bajo diferentes condiciones o para mejorar algunas de sus caractersticas. Una lista de algunas mezclas comunes estn dadas en la tabla 1.

Tabla 1. Propiedades bsicas de algunos odorizantes comunes (Fuentes: Arkema Innovative Chemistry, Symrise).

1.2. Cdigo de colores de acuerdo a la norma NFPA.Antes de mencionar lo pedido, haremos una breve definicin sobre la NFTA.La NFPA (National Fire Protection Association) es una organizacin fundada en EE.UU. en 1896, encargada de crear y mantener las normas y requisitos mnimos para la prevencin contra incendio, capacitacin y uso de medios de proteccin contra incendios, utilizado tanto por bomberos como por el personal de seguridad. Sus estndares conocidos como National Fire Codes recomiendan las prcticas seguras desarrolladas por personal experto en el control de incendios. Nosotros usaremos la norma NFPA 704 - Clasificacin de productos qumicos y sustancias peligrosas. Calificaciones NFPA (Escala 0 - 4)

Tetrahidrotiofeno (THT)

Sulfuro de Dimetilo (DMS)

Dietil Sulfuro (DES)

Metiletil Sulfuro (MES)

Etil Mercaptano (EM)

Sec-Butil Mercaptano (SBM)

Mercaptano de Ter-Butilo (TBM)

N-Propil Mercaptano (NPM)

Mercaptano Isoproplico (MIP)

Acrilato de Metilo (MA)

Acrilato de Etilo (EA)

1.3. Los instrumentos usados para verificar la mezcla adecuada entre gas y odorizante.

Es importante verificar la mezcla adecuada de gas y odorizante en cada tramo de la tubera porque esto nos ayuda en caso de fuga. El nivel de odorizacin puede ser verificada por:

El control de nivel de odorizacin - Que se puede hacer por olfatometra en puntos seleccionados en la red de distribucin o por medio de cuestionarios de muestra representativa seleccionada de clientes. En ambos casos, se toman en cuenta indicadores indirectos de manera que ambas formas se consideran mtodos subjetivos.

Medicin de la concentracin de odorante El gas natural puede ser detectado continuamente o discontinuamente en puntos selectos sobre la red. En este caso particular se va a medir la concentracin de odorante en gas natural. Esto se llama mtodo objetivo.

Control subjetivo de odorizacinMediante el control subjetivo de odorizacin, la concentracin se prueba principalmente con el uso de equipos electrnicos. Todos estos instrumentos emplean el uso de la nariz humana para determinar el gas en la mezcla de aire en el cual un individuo puede detectar el olor del odorante. Estas pruebas cuantitativas de olfato son llamadas comnmente pruebas de olfato.Slo hay algunos fabricantes de tales unidades. Algunos de ellos son, por ejemplo, el DTEX hecha por YZ Systems, el Odorometer hecha por Bacharach, y el Heath Odorator (ver Fig. 17.) Las tres unidades estn diseadas para mezclar gas y aire y moverlos a una cmara para oler. El aire es aspirado a travs de cada unidad, y se mezcla con gas. El tcnico huele la mezcla de gas y aire, aumentando gradualmente el nivel de gas en la mezcla hasta que l o ella detecta un olor a gas.El Bacharach Odorometer fue el primer dispositivo diseado para controlar los niveles de olor y que est disponible hoy en da. El Odorometer utiliza un rotmetro (bolas flotante arriba y abajo en la corriente de aire creado por la apertura de la corriente de gas). Los resultados de una prueba se leen fuera de la parte inferior de las bolas y se comparan con una tabla en la puerta de la unidad preparada para cada Odorometer.El Heath Odorator es otra unidad diseada para probar la intensidad del olor. El primer paso con este dispositivo es para poner a cero la unidad siguiendo las instrucciones impresas en el lado de la caja. Siguiente abrir la vlvula de gas, mientras que el posicionamiento de su nariz por encima de la cmara de aspiracin hasta que la intensidad del olor alcanza el nivel de umbral. Presione el botn de visualizacin y copia por la lectura.De nuevo con la nariz por encima de la cmara de aspiracin, abra la vlvula hasta que la intensidad del olor llega a un nivel fcilmente detectable. Una vez alcanzado el nivel fcilmente detectable, se presiona el botn de la pantalla y leer la pantalla. Luego compare las dos lecturas de la pantalla a la carta para la correccin en el lado de la unidad para obtener los resultados de las pruebas.Para hacer una prueba con el DTEX el operador enciende el poder y la unidad se pone a travs de una serie de comprobaciones de autodiagnstico. Despus de que el operador inicia la sesin con una contrasea privada, l o ella puede optar por hacer una prueba en un lugar de prueba pre-ingresado, o una nueva ubicacin puede ser introducida a travs del teclado de la unidad.

Fig. 17. a) Bacharach Odorometer b) Heath Odorator y c) DTEX Control objetivo del odorizadorEl uso de Titratores, analizadores y cromatgrafos son varios mtodos empleados para el anlisis cuantitativo de azufre. Una variedad de detectores se utilizan incluyendo cintas de plomo acetato, quimioluminiscencia, fotomtrico de llama y tecnologas con detectores electroqumicos. Estos instrumentos se pueden configurar ya sea para uso en laboratorio o colocados directamente sobre la tubera para clculos en tiempo real. Estos instrumentos proporcionan para las determinaciones en tiempo real de azufre total y en muchos niveles caso mercaptano individual y componentes de sulfuro.Hay una variedad de fabricantes, solo mencionaremos algunos:Los Sulfur Smart Series H2S Analyzers de Del Mar Scientific estn diseados para analizar y controlar los niveles de concentracin de sulfuro de hidrgeno en flujos continuos y presurizados, nos muestra los valores en tiempo real.Galvanic Applied Sciences Inc. - Model 801W, Mode 902, Model 801P Estos instrumentos estn fabricados por Galvanic Applied Sciences Inc. y tienen varios modelos que emplean la tecnologa de cinta de acetato de plomo para la determinacin de los niveles de H2S y lecturas alternas entre sulfuros totales y H2S.Applied Automation - Process Gas Chromatograph Applied Automation ofrece una serie de modelos de cromatgrafos de gas para la deteccin de componentes de azufre.Ionics - Sievers 355 Sulfur Chemiluminescence Detector (SCD) Cromatgrafo para el anlisis de compuestos de azufre. El SCD utiliza un quemador de acero inoxidable para lograr combustin a alta temperatura de compuestos que contienen azufre para formar monxido de azufre.

Fig.1. Sulfur Smart (Fuente: Del Mar Scientific)

Fig.2. MicroSAM Cromatgrafo de gases (Fuente: Siemens)

1.4. El principio fsico o qumico y/o mtodo de determinacin de las sustancias odorizantes.

Por lo mencionado en el apartado anterior hay dos formas de poder determinar la concentracin de los odorizantes, esto es mediante un anlisis subjetivo (oftalmografa) y por medios que nos miden directamente la concentracin de odorizantes. A continuacin mostraremos los mecanismos que usan en cada uno de estos procesos:

a) Control subjetivo de odorizacinLa tarea ms importante es estimar la concentracin de odorante ptima. Para el clculo de la concentracin de odorante mnimo relevante para la seguridad necesaria para alcanzar el nivel de alerta de olor (grado 3, vase el la tabla 1), se utiliza un valor K determinado experimentalmente.Concentracin mnima de odorante representa el contenido de odorizante del gas natural (mg.m-3), que cumple con los requisitos para la creacin de aviso del nivel de olor - grado 3.Estimacin de la concentracin de odorante mnimo se determina por:

Valor-K (mg.m-3) que representa la concentracin mnima de un odorante en mezcla de aire-gas natural, que garantiza fiabilidad el nivel de olor advertencia, lmite inferior de explosividad / inflamable (LEL / LFL) -expresado en vol. % Del gas natural en el aire, y de la obligacin de evocar el nivel advertencia de olor antes de una quinta parte (es decir, 20%) de LEL / LFL del gas natural en el aire que se lleg.

La mnima concentracin de odorante puede ser estimada con la siguiente frmula:

Los valores de K se obtienen mediante mediciones de olfatometra utilizando muestra definida de datos.Valores-K tpicos de odorantes comnmente utilizados son 0,08 para tetrahidrotiofeno, 0,03 para mercaptanos y 0,07 mg.m-3 para el odorante libre de azufre.La intensidad del olor es el grado de percepcin del olor que es por el olor evocado. Comnmente la intensidad del olor se evala como un nivel de odorizacin. Lista de los niveles de odorizacin se puede encontrar en la tabla 1.

Tabla 1. Niveles de odorizacin.

b) Control objetivo de odorizacinMediante este mtodo encontramos los siguientes: Detector fotomtrico de llama (FPD)Metodologa. FPD se emplea generalmente como detectores de cromatografa. El efluente de una columna de cromatografa se pasa a travs de un rico en hidrgeno, llama a baja temperatura. Especies de sulfuro se convierten en S2, que se excita y emite radiacin en la relajacin. La radiacin emitida es monitoreada por un tubo fotomultiplicador.Caractersticas y limitaciones. La FPD es muy sensible y selectiva a azufre. Su respuesta a azufre es, sin embargo, no equimolar no lineal y que hace que sea difcil de calibrar porque se requieren varios estndares de mltiples componentes de concentracin variable.

1.5. Marcas reconocidas de instrumentos y/o accesorios existentes en el mercado internacional con sus respectivas imgenes.

Ya fueron mencionadas lneas arriba algunos instrumentos de medicin, motivo por el cual ya no se harn mencin.

2. En un diagrama de flujo represente un sistema de seguridad ante algn accidente originado por alguna fuga de gas natural en local comercial o industrial; no olvide mencionar en su sistema las medidas preventivas, identificacin de riesgos y los dispositivos de seguridad y control.

3. En un recuadro liste las aplicaciones que se le est dando al gas natural en nuestro pas y al costado en otra columna liste otras aplicaciones con valor agregado que se le podra dar al gas natural y cul sera su impacto en la economa y la calidad de vida en nuestro pas en prrafos debajo de los recuadros.

Aplicaciones del gas natural

En nuestro pasOtras aplicaciones

CocinarProduccin de hidrgeno

Calentar agua

Generacin de electricidad

Transporte automotor

Industria siderrgica

Industria petroqumica

Industria del plstico

Industria del cemento

Industria de cermica

Industria textil

4. En las instalaciones receptoras de gas natural en baja, media y alta presin, una vez construidas y antes de la puesta en servicio por parte de la empresa suministradora del servicio, deben ser sometidos a rigurosas pruebas de estanquiedad. Para las siguientes preguntas investigue acerca del protocolo de pruebas de estanquiedad; debe anexar todos los archivos que haya utilizado como consulta en el formato y el link en una carpeta que denominara exploracin bibliogrfica.

5. En el siguiente esquema N 1 se pide identificar cada uno de los nmeros. La respuesta deber ser mostrada en el cuadro N 3.Esquema N 1: Sistema de distribucin unifamiliar en baja presin

Cuadro N 3: cuadro de respuestas:NmeroIdentificacinSimbologa

1Acometida

2Llave de acometida

3Armario de regulacin

4Lmite de la propiedad

5Lmite de la vivienda

6Llave de vivienda

7Toma de presin en vivienda

8Llave de conexin de aparato

9Aparato de utilizacin