(Última modificación - 12 de septiembre de 2001).
La composición de una muestra de gases es, probablemente, el parámetro más importante de la misma. Esta característica es el resultado de la facilidad con que pueden estimarse las distintas propiedades de un gas a partir de su composición, ya sea mediante correlaciones, ecuaciones de estado o cálculo de propiedades aditivas.
Cuando se conoce la composición una mezcla de gases es posible obtener los siguientes parámetros con razonable exactitud
Por esta razón es muy importante que los sistemas de análisis de gases estén adecuadamente calibrados.
En general la herramienta estándar para determinar la composición de una mezcla gaseosa es la cromatografía de gases. En consecuencia, en esta página se analizarán en detalle las metodologías de medición, la representatividad de las muestras de gas, los problemas frecuentes durante el análisis y algunas características de las corrientes gaseosas típicas de los sistemas de producción en yacimientos de hidrocarburos.
Existen diferentes configuraciones cromatográficas adecuadas para el análisis de muestras gaseosa.
Los sistemas más simples tienen las siguientes características:
En cambio, los sistemas más complejos suelen trabajar con:
Existen numerosas configuraciones alternativas, pero los dos grandes grupos (configuraciones simples y complejas) tienen las siguientes características globales.
Características de las Configuraciones Simples: En general se trata de sistemas robustos, poco sensibles a los cambios de condiciones de trabajo, con factores de respuesta (calibración) poco variables en el tiempo, y presentan poca sensibilidad para los componentes minoritarios. Son configuraciones aptas para determinaciones rutinarias donde el objetivo principal es la determinación de las propiedades medias del gas.
Características de las Configuraciones Complejas: En este caso los sistemas son más delicados y resultan muy sensibles a los cambios de condiciones de trabajo. Los factores de respuesta (calibración) suelen variar en el tiempo, en la medida que las columnas sufren agotamiento o las válvulas alteran ligeramente la proporción de las distintas corrientes de flujo. Son configuraciones aptas para cuantificar componentes minoritarios (BTEX, compuestos pesados, etc) y requieren calibraciones y controles permanentes.
La selección de un tipo de configuración o el otro depende del uso final del dato cromatográfico y de las condiciones operativas.
En todos los casos se recomienda calentar el botellón de muestreo (y agitarlo para homogeneizar su contenido) unos 20 °C por encima de la temperatura de la corriente de gases muestreada. Esta práctica garantiza que no queden componentes condensables retenidos en el botellón durante la etapa de análisis. También deben calefaccionarse todas las partes del sistema de medición que sean contactadas por el gas a analizar.
En general el muestreo de gases es muy simple. Sin embargo es conveniente tener en cuenta los siguientes factores.
Limpieza de los botellones de muestreo: Hay dos tipos de impurezas que pueden afectar notoriamente la calidad de una muestra de gases:
El aire suele manifestarse como impureza por una purga ineficiente de los botellones. Una vía normal de eliminación de una posible contaminación con aire es la de purgar repetidamente el botellón luego de llenarlo con el mismo gas a muestrear. Esta práctica es desaconsejable cuando se estima que durante el proceso se puede depositar líquido en el botellón (temperatura de muestreo por debajo de la temperatura de la corriente a muestrear).
En general la obtención de un buen vacío en el botellón (1 mm de Hg o menos) acompañado de una purga de las cañerías de muestreo, es una excelente garantía de la no presencia de contaminaciones con aire. En este caso se deben evitar las purgas sucesivas del tomamuetras, que pueden acarrear otros inconvenientes. El muestreo se realiza por purga de las cañerías y llenado simple, del botellón, a la presión de muestreo.
La contaminación con aire es un problema de importancia cuando los sistemas de análisis no discriminan entre Nitrógeno y Oxígeno. Como los gases asociados a las mezclas naturales de hidrocarburos no contienen oxígeno libre, en la cromatografía estándar se asume que la señal generada por el oxígeno es parte de la señal correspondiente al nitrógeno. Como resultado la presencia de aire en una muestra puede acarrear una sobre-estimación del tenor de Nitrógeno en la misma.
Cuando se analizan por separado el oxígeno y el nitrógeno (mediante el empleo de tamices moleculares) es posible corregir la composición global sabiendo que en el aire la proporción de oxígeno a nitrógeno guarda la relación 20:80.
Si el botellón de muestreo contiene líquidos hidrocarbonados (en general como resultado de muestreos previos y limpieza inadecuada) suelen presentarse dos problemas diferentes.
Relacionados, o no, con las situaciones mencionadas (presencia de distintos tipos de impurezas), en el análisis de gases suelen presentarse algunos inconvenientes típicos. También se comentan las posibles soluciones.
En las corrientes gaseosas frecuentemente se encuentran cantidades variables de líquido disperso bajo la forma de aerosoles. En estos casos, muchas veces resulta de interés la correcta caracterización del tipo y cantidad de este líquido disperso en la corriente de gas. La condensación de este líquido puede originar problemas severos en el transporte de gas.
Los sistemas habituales de muestreo y análisis no son adecuados para caracterizar estos aerosoles por las siguientes razones:
En estos casos es necesario emplear sistemas de muestreo que permiten capturar y caracterizar el líquido disperso.
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