toma de muestra de gas natural

TITULO: TOMA DE MUESTRAS Y CROMATOGRAFIA DE GAS NATURAL

1. OBJETIVO

El objetivo de este método es describir el sistema de toma de muestras representativas de gas natural

para poder determinar sus componentes.

2. ALCANCE

Este método sólo será aplicable a la toma de muestras de gas natural siempre que se halle en estado no

licuado.

3. DESCRIPCION

3.1 Equipo de medida y ensayos

Exceptuando el material específico que puede utilizarse para determinaciones especiales, los

recipientes en que se recojan las muestras deberán ser de vidrio o metálicos y tendrán que cumplir los

siguientes requisitos:

Que la absorción ejercida por sus paredes sea mínima sobre cualquiera de los componentes

presentes en la muestra de gas.

Deberán poderse cerrar y sellar herméticamente.

Inertes químicamente e impermeables a todos los gases.

Normalmente se utilizan recipientes de acero inoxidable 316 provistos de manómetro y válvulas de

precisión en la entrada y salida, con unión de acople rápido en la entrada.

3.2 Realización del ensayo

Preparación del material: Todo el material que se use para la toma de muestras deberá estar

desengrasado, limpio y seco.

Toma de muestras:

Se consideran dos sistemas de muestras:

a) Toma de muestras "in situ" con cilindros de toma de muestras de gas.

b) Línea de transporte de gas conectada al cromatógrafo.

ELABORADO POR R.JORGE CHAVEZ M.


Siempre que se pueda, se deberá efectuar la toma de muestras por el sistema de "Línea de

transporte de gas", ya que nos dará un tiempo menor del intervalo toma de muestra - análisis, lo

que se reflejará en unos mejores resultados analíticos.

Cuando se tome la muestra de gas con cilindros se deberá tener en cuenta que el volumen de la

muestra estará en función del número de ensayos y determinaciones que se pretendan realizar.

El objeto fundamental es conseguir que la porción de gas natural a tomar sea representativa, pero

dado que la toma de muestras presenta variedad de situaciones diferentes, en todos aquellos casos

en que sea posible, se fijarán las condiciones más apropiadas.

Cuando las muestras se tomen con cilindros, éstas deberán estar perfectamente limpias y secas.

Los puntos de muestreo situados en las líneas de gas deberán estar provistos de una unión de

acople rápido para poder acoplar los cilindros de toma de muestra.

La toma de muestra se efectuará de la manera siguiente:

a) Acoplar el cilindro a la línea de gas.

b) Abrir la válvula de entrada de gas al cilindro.

c) Cuando la presión del gas en el cilindro iguale a la de la línea de gas, abrir la válvula de salida

de gas del cilindro.

d) Esperar unos segundos para que el gas efectúe un buen barrido en el interior del cilindro y

cerrar la válvula de salida de gas del cilindro.

e) Repetir las operaciones "c" y "d" tres veces como mínimo.

f) Cuando la presión del gas en el cilindro sea la misma que la de la línea, se cerrará la válvula

de entrada de gas al cilindro.

g) Desacoplar el cilindro de la línea de gas.

Obtenida la muestra se etiquetará para su perfecta identificación.

Cuando las muestras se obtengan a través de la línea de transporte de gas conectada al

cromatógrafo de gases, se tendrá en cuenta:

1. Las líneas de transporte de gas deben ser tuberías de acero inoxidable de 6 a 8 mm de

diámetro exterior, uniendo los tramos de tubería por soldadura.



2. Las líneas deberán ir provistas de manómetro y manoreductor para poder regular la presión de

gas antes de su entrada al cromatógrafo de gases.

3. Antes de su unión con el cromatógrafo deberá instalarse una T en la línea de transporte para

purgar la línea.

4. OBSERVACIONES

Siempre que las tomas de muestras "in situ" se realicen en un lugar cerrado deberán tomarse las

medidas de seguridad pertinentes, teniendo especial precaución de no fumar en el momento de

efectuar la toma de muestras.

5. CILINDRO TOMA DE MUESTRAS

Estos cilindros se fabrican de tubos sin costura con paredes más gruesas en la zona de la rosca, que

impiden la expansión al instalar las válvulas. Extremos totalmente conformados que maximizan la

resistencia y eliminan posibles caminos de fuga. Pulido interior con arena para eliminar

imperfecciones superficiales y partículas extrañas.

Cilindro de acero utilizado comúnmente para la toma de muestras de Gas Natural



6. CROMATOGRAFIA DE GAS

La cromatografía gaseosa es un método de separación en el cual los componentes de una mezcla se

reparten entre dos fases: la fase estacionaria (líquida), que posee una superficie de exposición muy

grande y la otra, la fase móvil, que es un gas que circula en contacto con la fase estacionaria. La

muestra se vaporiza en el sistema de inyección y es transportada por la fase móvil gaseosa (gas

carrier) a través de la columna. El reparto o partición de los componentes de la muestra con la fase

estacionaria, se basa en sus diferentes solubilidades en esta fase a una temperatura dada. Por lo tanto,

los componentes de la mezcla (solutos o analitos) se separan entre sí en base a sus presiones de vapor

relativas y de acuerdo a sus afinidades con la fase estacionaria. Este tipo de proceso cromatográfico se

denomina elución.

Los principales componentes en un sistema de cromatografía gaseosa son: la fuente de gas portador, el

sistema de inyección, el horno que contiene la columna, el detector y el sistema de registro e

integración.

6.1. Descripción del Cromatografo de gases

Un cromatógrafo de gases consiste en varios módulos básicos ensamblados para:

1) Proporcionar un gasto o flujo constante del gas transportador (fase móvil),

2) Permitir la introducción de vapores de la muestra en la corriente de gas que fluye,

3) Contener la longitud apropiada de fase estacionaria,

4) Mantener la columna a la temperatura apropiada (o la secuencia del programa de temperatura),

5) Detectar los componentes de la muestra conforme efluyen de la columna, y

6) Proveer una señal legible proporcional en magnitud a la cantidad de cada componente.

Jeringa de inyección



Esquema de un Cromatógrafo de Gases

En resumen, un Cromatógrafo de gases funciona de la siguiente forma: un gas inerte fluye en forma

continua desde un cilindro de gas a través del inyector, la columna y el detector. La velocidad de flujo

del gas carrier se controla para asegurar tiempos de retención reproductibles y minimizar las

variaciones y ruidos en el detector. La muestra se inyecta (normalmente con una microjeringa) en el

inyector que se encuentra a alta temperatura donde se vaporiza y es transportada a la columna, en

general de 15 a 30 m de largo, cubierta en la parte interior por un film de un líquido de alto punto de

ebullición (la fase estacionaria). La muestra se reparte entre la fase móvil y la estacionaria de modo de

que los componentes individuales se separen en base a su solubilidad relativa en la fase líquida y sus

presiones de vapor relativas.

Luego de la columna, el gas carrier y la muestra pasan a través de un detector, donde se mide la

cantidad de cada componente y se genera una señal eléctrica. Esta señal se transmite a un sistema de

registro e integración, el cual genera un cromatograma que representa un registro del análisis. En la

mayor parte de los casos, el sistema integra automáticamente el área de cada pico, realiza los

cálculos e imprime un reporte con los resultados cuantitativos y los tiempos de retención.

6.2 Que se determina con un cromatografo



Se utiliza para determinar:

1. Los porcentajes de componentes individuales del gas natural

2. El valor calorífico (BTU)

3. La densidad relativa

4. La compresibilidad y

5. Los valores del numero Wobbe, (PCS/√densidad)

Moderno cromatografo de gases



Cilindros para toma de muestras



7. RECOMENDACIONES PARA LA TOMA DE MUESTRA SEGURA

Directiva de equipos a presión portátiles (TPED)

La Directiva de Equipos a Presión Portátiles (TPED) proporciona los requisitos en relación al diseño,

fabricación y ensayos de recipientes y accesorios a presión, incluyendo a los cilindros de toma de

muestra y discos de ruptura. La intención de la directiva es ofrecer un nivel consistente de seguridad

en los productos de los países de la Unión Europea.

Protección de exceso de presión

Los cilindros con gas comprimido deben estar dotados con equipos de alivio de presión de acuerdo a

las regulaciones DOT (Departamento de Transporte) de los EEUU, y a CGA (Canadian Gas

Association) S-1.1. La normativa CGA ofrece una lista de equipos que pueden ser utilizados con

gases específicos. También contiene información sobre otros tipos de dispositivos de alivio de

presión.

▲Asegúrese de utilizar el dispositivo de alivio de presión adecuado para el gas en uso.

▲El llenado correcto del cilindro y de acuerdo a las especificaciones DOT u otras regulaciones

locales, es crítico para evitar el exceso de presión.

Discos de ruptura

Los discos de ruptura protegen a los cilindros de toma de muestra de excesos de presión, venteando el

contenido de los mismos a la atmósfera. El disco de ruptura está soldado a un cuerpo que se rosca a

una válvula o una te. El cierre del disco de ruptura se efectúa mediante una junta tórica. Se puede

sustituir fácilmente sin desmontar la válvula o la te del cilindro.

Disco de Ruptura Tes para discos de ruptura



Precauciones sobre los discos de ruptura.

1. No utilice discos de ruptura en lugares donde el escape del contenido del cilindro a la atmósfera

pueda ser peligroso.

La ruptura del disco deja escapar los gases al ambiente por medio de seis orificios radiales en el

cuerpo. El alivio de la presión es inmediato y el gas escapa a alta velocidad, acompañado de un fuerte

ruido.

2. Observe la presión de rotura. (Ésta está marcada en la cara final del disco de ruptura, según

requisitos del CGA S-1.1)

3. Asegúrese de que la máxima presión de rotura no es mayor que la presión de prueba del cilindro.

4. Asegúrese de que la mínima presión de rotura es al menos, un 40 % mayor que la presión de

llenado del cilindro.

5. Inspeccione periódicamente los discos de ruptura. Su capacidad se deteriora con el tiempo debido a

la temperatura, la corrosión y la fatiga. Los impulsos, ciclos de presión/vacío, el calor, los fluidos y

los entornos corrosivos pueden reducir la presión de rotura del disco.

6. No use estos discos de ruptura para proteger recipientes de volúmenes mayores de 11 355 cm3 (3

galones) para gases comprimidos, ó 5677 cm3 (1,5 galones) para gases licuados.

7. Disponga de algún medio adecuado para aislar el cilindro del sistema y evitar problemas, en el caso

de que el disco de ruptura reviente mientras se está tomando la muestra.

8. En cilindros que contengan gases licuados, pequeños incrementos de la temperatura durante el

transporte o almacenamiento pueden provocar la expansión del líquido y el vaciado del cilindro a

través del disco de ruptura. Consulte las regulaciones locales y otras directrices apropiadas para

conocer los límites seguros de llenado en su aplicación específica.

Tapones de protección

Protegen a las válvulas de posibles daños. Los tapones se acoplan a un cuello roscado adaptado a la

bóveda del cilindro. Son de acero recubierto y están disponibles para usar con cilindros de 2250 y

3785 cm3 (1 gal). Se pueden utilizar sólo con válvulas en ángulo.

Para pedirlos, añada C a la referencia del cilindro.

Ejemplo: 304L-HDF8-2250C



Tapones para rosca y tapones para racor

Los tapones para rosca o racor protegen los racores Swagelok y las roscas NPT de las válvulas durante

el transporte de los cilindros. Para ampliar la información, contacte con su representante autorizado de

Swagelok.

Asa

Este accesorio ofrece una forma cómoda y segura de transportar los cilindros de toma de muestra. Es

de acero inoxidable 304 y está disponible para usar con cilindros de 400 cm3 y superiores, así como

con cilindros de 300 cm3 con rango de 344 bar (5000 psig).

Para pedir un cilindro de toma de muestra con asa montada en fábrica, añada una H como sufijo a la

referencia del mismo.

Ejemplo: 304L-HDF4-300H



Componentes básicos de un Cromatógrafo de gases.


toma de muestra de gas natural

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