¿Qué es el punto de rocío de los hidrocarburos y cómo se mide?

Componentes del gas natural

En el punto de extracción, el gas natural comprende 20 o más componentes individuales de hidrocarburos y no hidrocarburos. El metano es el componente principal, normalmente entre el 60 y el 90 %, con otros componentes presentes en diferentes proporciones, desde altos porcentajes hasta trazas de menos del 0,01 %. Los componentes no hidrocarburos no deseados incluyen dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y humedad. Además del metano, otros componentes de hidrocarburos son el etano (C2H6), el propano (C3H8) y el butano (C4H10).

El procesamiento inicial seca el gas para eliminar el agua líquida y reducir la concentración de vapor de agua. El procesamiento posterior elimina el CO2 y el H2S antes de que la separación a temperatura reducida extraiga los condensados arrastrados y reduzca la concentración de hidrocarburos no metánicos, como los líquidos de gas natural (LGN): etano, propano, butano, isobutano y gasolina natural. El resultado es una mezcla de gases con una alta proporción de metano, pero que todavía contiene cantidades variables de etano, propano y butano.

Por lo tanto, el término 'gas natural' describe una mezcla de gases que contiene una amplia gama de hidrocarburos, desde alifáticos ligeros de cadena corta (compuestos no aromáticos) hasta moléculas pesadas de cadena larga.

¿Cómo define la industria el punto de rocío de los hidrocarburos?

Punto de rocío de hidrocarburos (HCDP) indica la temperatura a la que los componentes pesados de hidrocarburos comienzan a condensarse fuera de la fase gaseosa cuando el gas se enfría a presión constante. A veces se denomina 'eliminación de gotas de hidrocarburos líquidos'.

Por lo tanto, un HCDP más alto normalmente indica una mayor proporción de componentes de hidrocarburos pesados. Este es un parámetro importante para los operadores de tuberías: si el gas natural contiene una alta proporción de hidrocarburos pesados, existe un mayor riesgo de que se forme condensado líquido en la tubería.

El HCDP se define como la serie de puntos coincidentes de presión y temperatura en los que los hidrocarburos se condensan en líquido a partir de una mezcla de gas natural. Normalmente se muestra en un diagrama de fases (véase más abajo) en función de la presión y la temperatura del gas, para el gas natural con una composición determinada. La línea del punto de rocío divide la región bifásica gas-líquido y la región monofásica de gas. Son posibles dos temperaturas de punto de rocío a una presión dada y dos presiones de punto de rocío a una temperatura dada.

Este fenómeno de la envolvente de fase da lugar a un comportamiento conocido como condensación retrógrada. La palabra «retrógrado» significa que se mueve hacia atrás y este fenómeno recibió este nombre porque es contradictorio con el comportamiento de fase de los componentes puros, que se condensan al aumentar la presión y/o disminuir la temperatura. La presión máxima a la que se pueden formar los líquidos se denomina criocondensación, y la temperatura máxima a la que se pueden formar los líquidos se denomina criotermia. Tenga en cuenta que, dada la forma de la envoltura de fase, la medición del punto de rocío de los hidrocarburos y del potencial de líquido de hidrocarburos se suele realizar a una presión de entre 25 y 30 bares (idealmente 27 bares), donde se produce la caída del líquido a las temperaturas más altas. Cuando se forma condensado a partir de una mezcla de gases, la distribución de los hidrocarburos cambia de modo que la fase líquida se enriquece en los componentes más pesados, mientras que la fase gaseosa se empobrece de estos componentes más pesados. A medida que el gas se enfría por debajo de su temperatura de punto de rocío original, toda la curva de punto de rocío se desplaza hacia temperaturas más frías para la fase gaseosa restante, que ahora está empobrecida en componentes más pesados. La temperatura del gas enfriado se convierte en el nuevo HCDP de la corriente de gas.

Dificultades para medir el punto de rocío de los hidrocarburos

El punto de rocío de hidrocarburos (HCDP) no es un parámetro fácil de medir. La composición del gas, los contaminantes y aditivos, las altas presiones y la presencia de compuestos corrosivos varían de una tubería a otra y todos afectan a los resultados de las mediciones.

El HCDP es muy sensible a los componentes específicos de la corriente de gas y está fuertemente influenciado por la concentración de los hidrocarburos más pesados, especialmente C6+. La presencia de hidrocarburos más pesados aumentará el HCDP y no incluirlos en un cálculo de HCDP subestimará el HCDP. Por lo tanto, una determinación precisa del HCDP requiere la evaluación de la distribución de los componentes individuales en la fracción C6+ (al menos C9 pero posiblemente más alto).

Cómo medir el punto de rocío de los hidrocarburos

Existen varios métodos aceptados para medir el punto de rocío de los hidrocarburos que se han desarrollado a lo largo del tiempo.

Analizadores ópticos de punto de rocío de hidrocarburos en línea
Estos analizadores utilizan un sensor de espejo refrigerado para determinar la temperatura del punto de rocío de hidrocarburos de la muestra de gas de forma precisa y automática. Su principal ventaja es la fiable repetibilidad de las mediciones: a diferencia del analizador de rocío manual descrito a continuación, las mediciones son completamente objetivas y automáticas. No se requieren operadores especializados y los costes generales de funcionamiento son bajos, aunque se requiere una inversión de capital significativa.

El analizador de punto de rocío Condumax CD603 de Michell Instruments autiliza la técnica de punto oscuro, que es una variación del sensor de punto de rocío de espejo frío, para proporcionar mediciones continuas y precisas de HCDP. Las mediciones del punto de rocío del agua también están disponibles utilizando el mismo analizador, utilizando el sensor de humedad de óxido de metal cerámico de Michell.

Probadores manuales de punto de rocío de hidrocarburos con espejo refrigerado
Destinados a realizar controles puntuales de la calidad del gas natural en las tuberías y a verificar las mediciones de otros analizadores de punto de rocío de hidrocarburos, los comprobadores de punto de rocío de hidrocarburos son instrumentos portátiles diseñados para que un solo ingeniero los pueda utilizar fácilmente sobre el terreno.

As well as their portability, the key advantage of the manual dew-point testers is their low capital investment. However, they are only recommended as a maintenance tool or to carry out spot checks at point where no online analyzer is installed.

A pesar de su comodidad, presentan varias desventajas, entre ellas, los elevados costes de funcionamiento. Aunque el instrumento en sí es sencillo, su uso requiere mucha mano de obra y personal altamente cualificado. Las mediciones en sí son subjetivas, ya que dependen del criterio del operador. Por muy experimentados y bien formados que estén los operadores, la precisión de las mediciones variará en cierta medida de un individuo a otro. Debido a estos factores, los medidores manuales de rocío de espejo enfriado solo son adecuados para controles periódicos de la calidad del gas.

La técnica original para medir el punto de rocío de los hidrocarburos consistía en utilizar un higrómetro de espejo refrigerado. Se trata de un método manual que requiere un operador experto para ver la formación de condensación en un espejo refrigerado y utilizar su criterio para determinar la temperatura del punto de rocío.

High-resolution video for reliable, repeatable measurements
Los avances recientes en los nuevos modelos de comprobadores portátiles del punto de rocío han superado muchas de las desventajas y limitaciones de los instrumentos más antiguos.

El medidor de punto de rocío Condumax CDP301 de Michell Instrument utiliza la técnica fundamental del espejo enfriado, pero reduce la dependencia del juicio de un operador para registrar con precisión la temperatura del punto de rocío. El CDP301 utiliza vídeo de alta definición para mostrar la formación de condensación en una pantalla, lo que facilita a los usuarios determinar la temperatura exacta del punto de rocío con solo pulsar un botón. El vídeo también se graba para proporcionar un registro preciso de todas las mediciones para su posterior análisis. El CDP301 también puede medir el punto de rocío del agua utilizando el mismo sensor de espejo refrigerado.

Cromatógrafo de gases (GC) para un análisis en profundidad de la composición de los gases
Utilizado adecuadamente, un cromatógrafo de gases permite a los usuarios analizar con mayor precisión la composición exacta de su gas natural. Este método determina las concentraciones de cada elemento de hidrocarburo (hasta C12 en la mayoría de los casos). Un cromatógrafo de gases como el LDetek MultiDetek2-EX permite a los usuarios:

• combinar una serie de parámetros de calidad del gas/tarifas en un solo analizador
• identificar los componentes que contribuyen a un nivel de punto de rocío alto para determinar la razón/fuente
• proporcionar una curva envolvente de fase teórica.

Sin embargo, un GC no es una solución ideal para supervisar el proceso porque utiliza valores calculados para determinar el punto de rocío de los hidrocarburos. Un analizador de punto de rocío de hidrocarburos en línea, como el Condumax II, es el método más eficiente y rentable para supervisar el proceso y detectar condiciones de alteración del proceso, con un GC secundario utilizado para proporcionar datos de análisis adicionales.

Conclusión: ¿Qué es el punto de rocío de los hidrocarburos y por qué es importante?

Entender qué es el punto de rocío, específicamente el punto de rocío de hidrocarburos, es crucial para mantener la eficiencia y seguridad de los sistemas de gas natural. El punto de rocío de hidrocarburos mide la temperatura a la que los hidrocarburos más pesados se condensan fuera de la fase gaseosa, lo que puede provocar problemas operativos como obstrucciones y daños en los equipos. La supervisión y el control precisos del punto de rocío de los hidrocarburos ayudan a prevenir estos problemas, garantizando un funcionamiento fluido y fiable de las tuberías. El empleo de tecnologías de medición avanzadas permite determinar con precisión el punto de rocío de los hidrocarburos, lo cual es esencial para optimizar la calidad del gas y salvaguardar la infraestructura.

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El punto de rocío de los hidrocarburos y el procesamiento del gas natural son temas complejos. Por favor ponte en contacto con nosotros si tienes algún comentario que hacer sobre este artículo o si deseas discutirlo más a fondo.