Deteccion de hidrocarburos por infrarojo y otros

[1] DETECCION DE HIDROCARBUROS POR INFRARROJO

Las emisiones fugitivas de hidrocarburos, tales como metano, butano, etano, compuestos orgánicos volátiles
(VOC’s), etc. se presentan en las actividades rutinarias dentro de la industria del petróleo y gas natural. Son bien conocidos los elementos de las instalaciones que son propicios para que pueda existir una emisión fugitiva, ductos, válvulas,bridas, compresoras, tanques de almacenamiento, etc. Existen tres razones principales por las que un monitoreo y prevención constante de estas emisiones debe ser efectuado, controlado y reducirse en lo mínimo.
Sin embargo, no es necesario que exista una explosión para que una fuga o emisión fugitiva provoque un daño severo a la salud. Los VOC’s generados en los procesos de la industriapetrolera, tales como hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos aromáticos, compuestos halogenados, compuestos oxigenados y compuestos azufrados, al ser liberados a la atmósfera provocan problemas concretos en la salud de la población. Se estima que cerca del 70% de las emisiones al aire por la industria petrolera se refieren a óxidos de azufre (SOx), mientras que casi 20 % son VOC’s. De éstos, el 91 % delas emisiones provienen de la evaporación de hidrocarburos, mientras que 9% se refiere a hidrocarburos liberados por procesos de combustión parcial. Aunque en el informe de desarrollo sustentable 2006 de PEMEX se muestra la reducción de emisiones de SOx y CO2, como agentes contaminantes, nada se menciona en cuanto a reducciones significativas de VOC’s ó metano . Actualmente existen diversastecnologías para sensar y detectar la presencia de vapores de hidrocarburos relacionados con emisiones fugitivas, diversos detectores de gases tóxicos y/o gases combustibles a base de sensores electroquímicos y catalíticos respectivamente, tanto fijos como portátiles son utilizados para este fin. Como muchos otros inventos y desarrollos tecnológicos, la industria militar diseñó una nueva tecnología queactualmente puede ser aplicada en la industria petrolera para poder detectar y, aun más, visualizar a través de una cámara, por medio de una imagen y en tiempo real, vapores de hidrocarburos. Utilizando el principio de las cámaras termográficas, con el uso de imágenes infrarrojas, esta tecnología es capaz de visualizar exactamente el lugar donde se encuentra la emisión de vapores de hidrocarburos yla dirección de su desplazamiento, lo que facilita y reduce significativamente el tiempo de su detección.
La energía emitida por los cuerpos viaja a través del medio de una manera dual, es decir, se transmite tanto en forma de partículas como en forma de ondas, por su naturaleza ondulatoria se pueden diferenciar, clasificar y estudiar por su frecuencia o por su longitud de onda. En este artículonos referiremos principalmente a la clasificación por la longitud de onda. Inmediatamente después de la banda del espectro visible se encuentra la banda del infrarrojo, que a su vez se encuentra dividida en tres bandas: infrarrojo cercano de 0.7μm a 1μm, infrarrojo de onda media de 3μm a 5μm e infrarrojo de onda larga de 8μm a 14μm. La radiación infrarroja se debe a cambios de los estados deenergía de los electrones exteriores de los átomos y a cambios de energía vibratoria y rotatoria de las moléculas.

Funcionamiento y Componentes del Detector

Una vez que se enciende el equipo de detección, la cámara infrarroja, comienza a trabajar un ciclo cerrado de enfriamiento, un sistema de ciclo Stirling, para un rápido enfriamiento del sensor, llamado detector de plano focal (FPA) de IndioAntimonio (InSb 320 x 256 píxeles, para longitudes de onda de 3μm a 5μm) que le permite llegar hasta su temperatura de operación, ésta es de aproximadamente 77 K. Básicamente un FPA es una combinación de varios detectores individuales en un arreglo matricial. Los detectores individuales en este arreglo son conocidos como píxeles y su función es convertir la energía de la radiación infrarroja a...