Medición de oxígeno en gas natural

Cómo identificar la contaminación por oxígeno en el gas natural 

El oxígeno tiene muchas propiedades. Es vital para mantener la vida, esencial para el Medio Ambiente, favorece la combustión y actúa como catalizador en muchas reacciones y procesos industriales y biológicos. Sin embargo, cuando se trata del procesamiento y transporte del gas natural, el oxígeno se considera un contaminante indeseable y potencialmente peligroso.

El oxígeno puede entrar en el tren de gas natural en varias etapas.  Lo más frecuente es que el oxígeno entre en las tuberías y los sistemas de distribución a través de fugas en las tuberías, válvulas y otros equipos.  Cabe señalar que, aunque la presión del gas en la tubería sea significativamente mayor que la del medio ambiente exterior, el oxígeno seguirá entrando a través de una fuga en la tubería.  Esto se debe a las diferentes presiones de vapor entre el gas de la tubería y el aire circundante. Por ejemplo, el gas de la tubería presurizado a 1000 psig suele tener un contenido de oxígeno inferior a 200 ppmV; este último tendrá una presión de vapor de 10,5 mmHg. En comparación, la presión de vapor del oxígeno en el aire es de alrededor de 157 mmHg.  Esto representa una relación de presión diferencial de casi 15:1, lo que, incluso con una presión de escape de gas de 1000 psig, es suficiente para que el oxígeno vuelva a filtrarse en la tubería. 

El oxígeno también puede introducirse en la red de procesamiento y transporte de gas natural a través de equipos defectuosos, debido a una purga incorrecta tras el cierre de los sistemas para el Mantenimiento o a procesos de extracción al vacío. Estos últimos se utilizan cada vez más para extraer la mayor cantidad posible de gas natural de los yacimientos agotados, pero también pueden introducir un exceso de oxígeno a través de los puntos de fuga existentes o las entradas de los compresores. 

La presencia de oxígeno en el gas natural puede crear una serie de problemas: 

Medición del oxígeno en el gas natural: mejores prácticas

Es evidente que, dado el impacto potencial que la contaminación por oxígeno puede tener en la seguridad, la calidad y los costes de funcionamiento de los sistemas de gas natural, es fundamental utilizar instrumentos de monitorización del oxígeno altamente precisos y fiables.  

Existen varias tecnologías que se utilizan para detectar y medir las concentraciones de oxígeno en el gas natural. Entre ellas se incluyen la cromatografía de gases, los sensores coulométricos, las células paramétricas de oxígeno, el apagado de fluorescencia y las pilas de combustible galvánicas. Aunque cada una tiene sus ventajas y desventajas, una de las mejores soluciones es utilizar un sensor especializado basado en una célula electrquímica galvánica que se conecta a un Monitor de proceso avanzado. Por ejemplo, la combinación de nuestro Transmisor de oxígeno intrínsecamente seguro Minox-i, En combinación con nuestro último Monitor de proceso multicanal, permite detectar fácilmente concentraciones de oxígeno de hasta 1 ppmV en el gas natural con tiempos de respuesta rápidos y niveles excepcionalmente altos de repetibilidad. 

El Minox-i utiliza una célula electrquímica galvánica estable y de larga duración. Está compuesta por cuatro capas: una membrana permeable al gas, un ánodo fabricado con una alta concentración de oro, un electrolito y un cátodo a base de plomo. El conjunto completo se encuentra dentro de una carcasa compacta de acero inoxidable que contiene los componentes electrónicos.    

El sensor funciona haciendo pasar una muestra de gas por el ánodo de oro de alta concentración, donde el oxígeno reacciona para formar ionenes hidroxilo. Estos se difunden a través de la membrana electrolítica hasta el cátodo, donde se oxidan y se convierten en óxido de plomo. Esta reacción produce un voltaje que es directamente proporcional a la concentración de oxígeno en la mezcla de gases.  A continuación, el voltaje es procesado por la electrónica del sistema para dar una señal de salida de 4...20 mA, que puede utilizarse para calcular con precisión el nivel de trazas de oxígeno en la muestra.  

Monitorización del oxígeno en tiempo real  

La señal de salida del Minox-i, al igual que la de otros sensores de proceso, debería idealmente alimentarse a un Monitor de proceso dedicado, como el último Michell Instruments Multi-Channel Process Monitor (MCPM).  Este instrumento de seis canales cuenta con una gran pantalla LCD táctil en color, lo que facilita su configuración y uso, y permite visualizar en tiempo real múltiples parámetros del proceso.   

El nuevo MCPM permite configurar alarmas de proceso estándar NAMUR 102, proporciona un registro completo de datos y ofrece opciones de conexión completas, incluyendo RS485 y Ethernet para Modbus TCP/IP.  Mediante el uso de la tecnología descrita anteriormente, los productores de gas natural y los operadores de transporte tienen acceso a datos vitales en tiempo real que garantizan que los sistemas de proceso y distribución funcionen de forma segura, eficiente y rentable.  

Somos los principales expertos mundiales en gases especializados, monitorización de humedad y medición del Punto de rocío.  Contamos con una amplia gama de productos, respaldados por un servicio técnico y de atención al cliente sin igual.  Para obtener más información, Hable hoy mismo con uno de nuestros especialistas en Aplicaciones. 

Fuentes

Departamento de Energía de los Estados Unidos: Oficina de Información Científica y Técnica

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