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Estudio de caso No. 2: Transporte de LPG por tuberías.

Impacto de la inyección de nitrógeno a las mezclas de hidrocarburos

*Heilyn L. González A.

*Ingeniero Químico; Magister Scientiarum en Ingeniería de Gas; Doctora en Ciencias de la Educación;

Consultora en Ingeniería de Gas y Petróleo.

E-mail: heilyn.gonzalez@gmail.com Código Orcid.org/0000-0002-8744-6050

En el presente artículo se analizará el impacto del nitrógeno sobre el LPG, un efecto que pudiera producirse cuando se deba inertizar la tubería para realizar reparaciones.

El caso que se estudia (transporte de LPG por tuberías) tiene en su contra la presión que se requiere para impulsar el fluido en un terreno donde la diferencial de nivel pudiera alcanzar los 1000 mts de altura (3280,8 pies).

La Tabla 1, presenta la composición del LPG, con un 97,85% de propano y butano. No obstante se advierte que también tiene un residual del 2,15% de etano, lo cual facilita la volatilización de la mezcla, debido a la presión de vapor que estos componentes le agregan. De la misma manera, al contaminar el fluido con metano o nitrógeno la volatilidad aumenta en forma drástica.

Tabla 1. Composición de la muestra de LPG.

Fuente: González (2010).

Los diagramas de fases presentados en esta sección fueron realizados con el modelo matemático de Peng-Robinson, incluido en el simulador.

El diagrama de fases de la Figura 1, presenta las curvas de isocalidad indicando el porcentaje de vapor en la mezcla entre el 20% y el 80%. El producto tiene, como desventaja, la factibilidad de evaporarse rápidamente con el incremento de las temperaturas. A pesar de ello, el análisis de las temperaturas a lo largo de la tubería es más o menos constante, lo cual invita a cuidar el impacto de la presión, que se convierte en el parámetro controlable.

A los fines del estudio se indican dos puntos de presión (164,7 y 129,7 lpca manteniendo constante la temperatura en 77°F). Estos parámetros, suministrados por los operarios del ducto se convierten en los valores claves para operar la tubería. Obsérvese que, a la presión más baja, el sistema se ubica por encima del punto de burbujeo, caso en el cual la operación se realiza sin mayores problemas.

En la Figura 2, se amplía el dibujo con el fin de evaluar mejor la posición de los valores claves de la presión.

Figura 1. Diagrama de fases de la muestra de LPG. Fuente: González (2010).

Figura 2. Diagrama de fases de la muestra de LPG, ampliado. Fuente: González (2010).

La Figura 3, nos entrega otro diagrama de fases de la muestra en la cual se agrega un 0,5% de metano y se normaliza. Obsérvese que la contaminación producida ubica el punto de operación, de la presión más baja, ligeramente por encima del punto de burbujeo del sistema, lo cual nos indica que, con cualquier descenso de la presión, la operación se ubica dentro de la envolvente y el fluido se evapora. En la misma figura se dibujan las curvas de isocalidad, con las cuales podemos apreciar el impacto de la vaporización del LPG cuando el punto de operación quede dentro de la envolvente.

La Figura 4, amplía el diagrama anterior, el cual se ha elaborado con las curvas de isocalidad; de esa manera se visualizan mejor los valores de la presión que se toma como referencias del estudio.

Figura 3. Diagrama de fases del LPG contaminado con 0,5 % de metano. Fuente: González (2010).

Figura 4. Diagrama de fases del LPG contaminado con 0,5 % de metano, ampliado. Fuente: González (2010).