Departamento de Ingeniería Industrial 1. El gas natura naturall es un combu combusti stible ble natura naturall que que no tiene tiene olor olor ni color, color, pero pero por medida medidas s de segu segurid ridad ad en su trans transpor porte te y distr distribu ibució ción n se usan usan susta sustanci ncias as 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 TETRAHIDROTIOFENO (THT) SULFURO DE DIETILO (DS) DIETIL SULFURO (DES) ETILETIL SULFURO (ES) ETIL ER!A"TANO (E) SE!#$UTIL ER!A"TANO (S$) ER!A"T ER!A"TANO ANO DE TER!#$UTIL TER!#$UTILO O (T$) N#"RO"IL ER!A"TANO (N%") ER ER!A"T !A"TAN ANO O ISO" ISO"RO RO"& "&LI LI!O !O (I") A!RILATO DE ETILO (A) A!RILATO DE ETILO (EA) Cuadro N° 2: Composición de sustancias odorizantes COMPOSICION
CANTIDAD (PPB)
1.1.
THT ' T$ *+DS *+DS , T$ *+ES *+ES , T$ ./+I" ./+I" '0+N" 1 1 T$ .0+DS .0+DS ,0 I" .+T$ '+DS
' -' -' -' -' -'
'+N" ' T$ 0+N" 0+N" 0
-'
as propied propiedade ades s princi principal pales es de cada cada una una de las sustanci sustancias as odori odorizan zantes tes indicando las !uente de re!erencia. Tipos de odorizantes
Departamento de Ingeniería Industrial Tetrahidrotiofeno (THT) El tetra"idrotio!eno #$%$& se utiliza solo o en combinación con otros sul!uros para odorizar el gas natural. 'ebido a su estructura c(clica el $%$ es el m)s estable de los gases odorizantes. $iene una ba*a permeabilidad con el suelo, debido a esto se usa en combinación con el $+, por e*emplo. $%$ es ligeramente irritante para la piel y tiene un e!ecto narcótico moderado.
-ig.1. $etra"idrotio!eno
Sulfuro de Dimetilo (DMS) 'S es caracterizado por su buena estabilidad a la oidación y buena permeabilidad al suelo. Es usado mayormente en combinaciones con $+, pero gracias a su alta presión de /apor en mezclas con 'S no es muy adecuado para odorizadores tipo /apor. 'S es un componente que causa nausea en altas concentraciones. 0!ecta el sistema ner/ioso.
-ig.2. Sul!uro de 'imetilo
Dietil Sulfuro (DES) 'ES tiene buena estabilidad de oidación, tiene ba*o umbral de olor, pero su alto punto de !usión es limitante para el uso en mezclas odorantes.
-ig.. 'ietil Sul!uro Metiletil Sulfuro (MES) ES tiene una buena estabilidad a la oidación en tuber(as, y una presión de /apor similar con $+ y as( las combinaciones $+ ES son adecuado para odorizadores de /aporización e inyección. 'el punto de /ista toicológico ES tiene propiedades similares con N3.
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-ig.4. etiletil Sul!uro
Etil Mercaptano (EM) El E puede eistir como un gas, con un desagradable olor parecido al a*o, o como un l(quido blanco. Se utiliza para dar olor al gas natural y para !abricar metionina, pesticidas, combustibles de motor a reacción y pl)sticos.
-ig.5. Etil ercaptano
Sec-Butil Mercaptano (SBM) El S+ es uno de los componentes menos usados en mezclas odorizantes. Se origina como subproducto impureza en la !abricación de $+ y rara /ez usada y solo en ba*as concentraciones. Este ercaptano de cadena rami!icada tiene buena estabilidad a la oidación, pero un punto de ebullición relati/amente alto.
-ig.6. Sec7+util ercaptano
Mercaptano de Terc-Butilo (TBM) $(pico 8olor gaseoso8, de ba*o umbral de olor, alta resistencia a la oidación #el m)s alto entre los mercaptanos& y una buena penetración en el suelo es lo que "acen de $+ el componente m)s utilizado de olores de gas. a principal des/enta*a es su alto punto de congelación que des"abilita el uso de $+ como un solo odorante y por lo tanto $+ tiene que ser mezclado con otros tipos de odorante.
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-ig.9. ercaptano de $erc7+utilo
N-Propil Mercaptano (NPM) N3 tiene un punto de congelación ba*o y un olor !uerte pero no se utiliza en altas concentraciones #t(picamente 76& debido a su ba*a estabilidad a la oidación. 'esde el punto de /ista toicológico que tiene un e!ecto depresi/o en el sistema ner/ioso central.
-ig.;. N73ropil ercaptano
Mercaptano Isoproplico (MIP) <3 es el segundo m)s resistente a la oidación de mercaptanos, tiene un !uerte 8olor gaseosa8 y ba*o punto de congelación. <3 es com=nmente usado en mezclas con <3 con el !in de disminuir el punto de congelación. En algunos casos <3 debe ser utilizado como un solo odorante stand. <3 tiene e!ectos toicológicos similares con la N3.
-ig.>. ercaptano
-ig.1?. 0crilato de metilo
0 y E0 son los componentes principales #*unto con etiletil piracina& del odorante sin azu!re. @ealizan una buena permeabilidad a tra/As del suelo
Departamento de Ingeniería Industrial #que es ligeramente in!erior en el caso de suelo seco& y ba*o umbral de olor. +a*o ciertas circunstancias pueden ser 8la/ados8 de la corriente de gas sobre todo si se produce la condensación de "idrocarburos dentro de la tuber(a. !crilato de Etilo (E!)
-ig.11. 0crilato de etilo
Mezclas de odorantes
os odorizantes utilizados a"ora son t(picamente una mezcla "ec"a, y ellos se di/iden en cuatro principales categor(as, que son: $odas las mezclas de mercaptanos ercaptanoalquil con mezclas de sul!uro ezclas $etra"idrotio!eno mercaptano ezclas acrilatos #azu!re libre& • • • •
a principal razón para mezclar odorizantes es para alcanzar propiedades espec(!icas para un odorizante para usarlo ba*o di!erentes condiciones o para me*orar algunas de sus caracter(sticas. Bna lista de algunas mezclas comunes est)n dadas en la tabla 1.
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$abla 1. 3ropiedades b)sicas de algunos odorizantes comunes #-uentes: 0rema D
1.2.
Código de colores de acuerdo a la norma N-30. 0ntes de mencionar lo pedido, "aremos una bre/e de!inición sobre la N-$0. a N"P! #National -ire 3rotection 0ssociation& es una organización !undada en EE.BB. en 1;>6, encargada de crear y mantener las normas y requisitos m(nimos para la pre/ención contra incendio, capacitación y uso de medios de protección contra incendios, utilizado tanto por bomberos como por el personal de seguridad. Sus est)ndares conocidos como
Departamento de Ingeniería Industrial National -ire Codes recomiendan las pr)cticas seguras desarrolladas por personal eperto en el control de incendios. Nosotros usaremos la norma N-30 9?4 7 Clasi!icación de productos qu(micos y sustancias peligrosas. Cali!icaciones N-30 #Escala ? 7 4&
•
$etra"idrotio!eno #$%$&
•
Sul!uro de 'imetilo #'S&
•
'ietil Sul!uro #'ES&
•
etiletil Sul!uro #ES&
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•
Etil ercaptano #E&
•
Sec7+util ercaptano #S+&
•
ercaptano de $er7+utilo #$+&
•
N73ropil ercaptano #N3&
•
ercaptano
•
0crilato de etilo #0&
•
0crilato de Etilo #E0&
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os instrumentos usados para /eri!icar la mezcla adecuada entre gas y odorizante. Es importante /eri!icar la mezcla adecuada de gas y odorizante en cada tramo de la tuber(a porque esto nos ayuda en caso de !uga. El ni/el de odorización puede ser /eri!icada por: •
•
El control de ni/el de odorización 7 Fue se puede "acer por ol!atometr(a en puntos seleccionados en la red de distribución o por medio de cuestionarios de muestra representati/a seleccionada de clientes. En ambos casos, se toman en cuenta indicadores indirectos de manera que ambas !ormas se consideran mAtodos sub*eti/os. edición de la concentración de odorante G El gas natural puede ser detectado continuamente o discontinuamente en puntos selectos sobre la red. En este caso particular se /a a medir la concentración de odorante en gas natural. Esto se llama mAtodo ob*eti/o.
#ontrol su$%eti&o de odorizaci'n
ediante el control sub*eti/o de odorización, la concentración se prueba principalmente con el uso de equipos electrónicos. $odos estos instrumentos emplean el uso de la nariz "umana para determinar el gas en la mezcla de aire en el cual un indi/iduo puede detectar el olor del odorante. Estas pruebas cuantitati/as de ol!ato son llamadas com=nmente Dpruebas de ol!ato. Sólo "ay algunos !abricantes de tales unidades. 0lgunos de ellos son, por e*emplo, el '$EH "ec"a por IJ Systems, el Kdorometer "ec"a por +ac"arac", y el %eat" Kdorator #/er -ig. 19.& as tres unidades est)n diseLadas para mezclar gas y aire y mo/erlos a una c)mara para oler. El aire es aspirado a tra/As de cada unidad, y se mezcla con gas. El tAcnico "uele la mezcla de gas y aire, aumentando gradualmente el ni/el de gas en la mezcla "asta que Al o ella detecta un olor a gas. El Bacharach dorometer !ue el primer dispositi/o diseLado para controlar los ni/eles de olor y que est) disponible "oy en d(a. El Kdorometer utiliza un rot)metro #bolas !lotante arriba y aba*o en la corriente de aire creado por la apertura de la corriente de gas&. os resultados de una prueba se leen
Departamento de Ingeniería Industrial !uera de la parte in!erior de las bolas y se comparan con una tabla en la puerta de la unidad preparada para cada Kdorometer. El Heath dorator es otra unidad diseLada para probar la intensidad del olor. El primer paso con este dispositi/o es para poner a cero la unidad siguiendo las instrucciones impresas en el lado de la ca*a. Siguiente abrir la /)l/ula de gas, mientras que el posicionamiento de su nariz por encima de la c)mara de aspiración "asta que la intensidad del olor alcanza el ni/el de umbral. 3resione el botón de /isualización y copia por la lectura. 'e nue/o con la nariz por encima de la c)mara de aspiración, abra la /)l/ula "asta que la intensidad del olor llega a un ni/el !)cilmente detectable. Bna /ez alcanzado el ni/el !)cilmente detectable, se presiona el botón de la pantalla y leer la pantalla. uego compare las dos lecturas de la pantalla a la carta para la corrección en el lado de la unidad para obtener los resultados de las pruebas. 3ara "acer una prueba con el DTE el operador enciende el poder y la unidad se pone a tra/As de una serie de comprobaciones de autodiagnóstico. 'espuAs de que el operador inicia la sesión con una contraseLa pri/ada, Al o ella puede optar por "acer una prueba en un lugar de prueba pre7ingresado, o una nue/a ubicación puede ser introducida a tra/As del teclado de la unidad.
-ig. 19. a& +ac"arac" Kdorometer b& %eat" Kdorator y c& '$EH #ontrol o$%eti&o del odorizador
Departamento de Ingeniería Industrial El uso de $itratores, analizadores y cromatógra!os son /arios mAtodos empleados para el an)lisis cuantitati/o de azu!re. Bna /ariedad de detectores se utilizan incluyendo cintas de plomo acetato, quimioluminiscencia, !otomAtrico de llama y tecnolog(as con detectores electroqu(micos. Estos instrumentos se pueden con!igurar ya sea para uso en laboratorio o colocados directamente sobre la tuber(a para c)lculos en tiempo real. Estos instrumentos proporcionan para las determinaciones en tiempo real de azu!re total y en muc"os ni/eles caso mercaptano indi/idual y componentes de sul!uro. %ay una /ariedad de !abricantes, solo mencionaremos algunos: os Sulfur Smart Series H*S !nal+zers de 'el ar Scienti!ic est)n diseLados para analizar y controlar los ni/eles de concentración de sul!uro de "idrógeno en !lu*os continuos y presurizados, nos muestra los /alores en tiempo real. ,al&anic !pplied Sciences Inc - Model ./012 Mode 3/*2 Model ./0P Estos instrumentos est)n !abricados por Mal/anic 0pplied Sciences
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-ig.1. Sul!ur Smart #-uente: 'el ar Scienti!ic&
-ig.2. icroS0 G Cromatógra!o de gases #-uente: Siemens&
1.4.
El principio !(sico o qu(mico yo mAtodo de determinación de las sustancias odorizantes. 3or lo mencionado en el apartado anterior "ay dos !ormas de poder determinar la concentración de los odorizantes, esto es mediante un an)lisis sub*eti/o #o!talmogra!(a& y por medios que nos miden directamente la concentración de odorizantes. 0 continuación mostraremos los mecanismos que usan en cada uno de estos procesos:
Departamento de Ingeniería Industrial a) #ontrol su$%eti&o de odorizaci'n a tarea m)s importante es estimar la concentración de odorante óptima. 3ara el c)lculo de la concentración de odorante m(nimo rele/ante para la seguridad necesaria para alcanzar el ni/el de alerta de olor #grado , /Aase el la tabla 1&, se utiliza un /alor determinado eperimentalmente. Concentración m(nima de odorante representa el contenido de odorizante del gas natural #mg.m7&, que cumple con los requisitos para la creación de a/iso del ni/el de olor 7 grado . Estimación de la concentración de odorante m(nimo se determina por: •
•
•
Oalor7 #mg.m7& que representa la concentración m(nima de un odorante en mezcla de aire7gas natural, que garantiza !iabilidad el ni/el de olor ad/ertencia, l(mite in!erior de eplosi/idad in!lamable #E -& 7epresado en /ol. 'el gas natural en el aire, y de la obligación de e/ocar el ni/el ad/ertencia de olor antes de una quinta parte #es decir, 2?& de E - del gas natural en el aire que se llegó.
a m(nima concentración de odorante
C n
puede ser estimada con la
siguiente !órmula: C n =
100∗ K 0.5∗ LEL
os /alores de se obtienen mediante mediciones de ol!atometr(a utilizando muestra de!inida de datos. Oalores7 t(picos de odorantes com=nmente utilizados son ?,?; para tetra"idrotio!eno, ?,? para mercaptanos y ?,?9 mg.m7 para el odorante libre de azu!re. a intensidad del olor es el grado de percepción del olor que es por el olor e/ocado. Com=nmente la intensidad del olor se e/al=a como un ni/el de odorización. ista de los ni/eles de odorización se puede encontrar en la tabla 1.
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$abla 1. Ni/eles de odorización.
$) #ontrol o$%eti&o de odorizaci'n
ediante este mAtodo encontramos los siguientes: •
1.5.
'etector !otomAtrico de llama #-3'& Metodología. -3' se emplea generalmente como detectores de cromatogra!(a. El e!luente de una columna de cromatogra!(a se pasa a tra/As de un rico en "idrógeno, llama a ba*a temperatura. Especies de sul!uro se con/ierten en S2, que se ecita y emite radiación en la rela*ación. a radiación emitida es monitoreada por un tubo !otomultiplicador. Características y limitaciones . a -3' es muy sensible y selecti/a a azu!re. Su respuesta a azu!re es, sin embargo, no equimolar no lineal y que "ace que sea di!(cil de calibrar porque se requieren /arios est)ndares de m=ltiples componentes de concentración /ariable.
arcas reconocidas de instrumentos yo accesorios eistentes en el mercado internacional con sus respecti/as im)genes. Ia !ueron mencionadas l(neas arriba algunos instrumentos de medición, moti/o por el cual ya no se "ar)n mención.
2. En un diagrama de !lu*o represente un sistema de seguridad ante alg=n accidente originado por alguna !uga de gas natural en local comercial o industrialP no ol/ide mencionar en su sistema las medidas pre/enti/as, identi!icación de riesgos y los dispositi/os de seguridad y control.
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. En un recuadro liste las aplicaciones que se le est) dando al gas natural en nuestro pa(s y al costado en otra columna liste otras aplicaciones con /alor agregado que se le podr(a dar al gas natural y cu)l ser(a su impacto en la econom(a y la calidad de /ida en nuestro pa(s en p)rra!os deba*o de los recuadros.
Apli2a2iones del gas natural En nuestro país Otras apli2a2iones "rodu22i3n de !o2inar 4idr3geno !alentar agua %enera2i3n de ele2tri2idad Transporte automotor Industria sider5rgi2a
Departamento de Ingeniería Industrial Industria petro6uími2a Industria del pl7sti2o Industria del 2emento Industria de 2er7mi2a Industria te8til 4. En las instalaciones receptoras de gas natural en ba*a, media y alta presión, una /ez construidas y antes de la puesta en ser/icio por parte de la empresa suministradora del ser/icio, deben ser sometidos a rigurosas pruebas de estanquiedad. 3ara las siguientes preguntas in/estigue acerca del protocolo de pruebas de estanquiedadP debe anear todos los arc"i/os que "aya utilizado como consulta en el !ormato y el lin en una carpeta que denominara eploración bibliogr)!ica. 5. En el siguiente esquema N° 1 se pide identi!icar cada uno de los n=meros. a respuesta deber) ser mostrada en el cuadro N° . Es7uema N8 09 Sistema de distri$uci'n unifamiliar en $a%a presi'n
#uadro N8 59 cuadro de respuestas9 N:mero 0
Identificaci'n 0cometida
*
la/e de acometida
5
0rmario de regulación
Sim$olo4a
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(mite de la propiedad (mite de la /i/ienda
<
la/e de /i/ienda
=
$oma de presión en /i/ienda
.
la/e de coneión de aparato
3
0parato de utilización
