El ININ desarrolla una red para medir el ácido sulfhídrico

El ININ hoy
EL ININ DESARROLLA UNA RED PARA
MEDIR EL ÁCIDO SULFHÍDRICO (H2S)
Por Alejandro E. Vilchis Pineda, Beatriz Hernández Méndez, Jose
Manuel García Hernández, Sergio Toral Rebolledo, Emmanuel
González González, Efrén Gutiérrez Ocampo, Marco Antonio Torres
Bribiesca y Reyes Alejandres Angel
El ácido sulfhídrico (H2S) existe de manera natural
en el petróleo crudo, gas natural, gases volcánicos
y manantiales de aguas termales. También se
manifiesta como resultado de la degradación
bacteriana de materia orgánica. Se puede derivar
de actividades industriales tales como,
procesamiento de alimentos, fábricas de papel,
minería, curtidurías y refinerías de petróleo.
Existe en los desagües de aguas negras
(domésticas) y se le puede encontrar en aguas
pantanosas, lagunas o aguas estancadas y
alcantarillados.
El ácido sulfhídrico es un gas más pesado que
el aire en un 18%, es inflamable, incoloro,
corrosivo, tóxico y su olor es el de la materia
orgánica en descomposición, como los huevos
podridos.
Es altamente toxico y puede ser letal en
concentraciones de 1000 ppm, necesitándose
solamente una inhalación para entrar en estado
de coma. Los efectos tóxicos asociados van desde
olores desagradables, dolores de cabeza,
inhibición del sistema nervioso central, parálisis
respiratoria hasta llegar a la muerte. En la tabla
1 se muestra un resumen de su toxicidad para
los seres humanos.
El Departamento de Sistemas Electrónicos de la
Gerencia de Sistemas, de la Dirección de Servicios
Tecnológicos, ha desarrollado una red de
monitoreo de H2S. La Gerencia de Ciencias
Tabla 1. Efectos sobre la salud *ppm partes por millón[1]
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Ambientales se encargó de definir los puntos
donde se instalaron las sondas de H2S.
radiación solar y presión barométrica. La estación
meteorológica también cuenta con un panel solar
y una tarjeta electrónica que es la encargada de
La red de H2S desarrollada en el ININ permite
conocer en tiempo real las concentraciones del
contaminante, así como los parámetros
meteorológicos representativos de la zona. Tiene
integrada alarmas audibles y visibles que alertan
de condiciones críticas de contaminación y
condiciones atmosféricas adversas. Permite
simular diferentes escenarios de la pluma del
contaminante.
La red de H2S está integrada por sondas que
miden de manera continua la concentración de
H2S que se encuentra en el aire. En la figura 2
se muestra una imagen de las sondas
desarrolladas en el ININ diseñada para trabajar
en áreas peligrosas (clase 1, división 2). Las
sondas se pueden diseñar con base en sensores
electroquímicos o de estado sólido, dependiendo
de las concentraciones de gas que se esperan
medir. En la figura 3 se muestra un sensor con
su tarjeta electrónica. Las sondas están diseñadas
para operar en puntos remotos (hasta 20 km
línea de vista) ya que el suministro eléctrico es
proporcionado por un panel solar. Están
equipadas con un radio trasmisor que permite
enviar la información a una computadora central.
Internamente cuentan con sensores de flujo y
filtro para generar su propio aire cero. Cuentan
con alarmas audibles y visibles locales. Cada
sonda tiene en su interior una tarjeta electrónica
que es la encargada de almacenar de manera
temporal las concentraciones obtenidas de los
sensores, enviar esta información por el radio
módem, así como realizar la rutina de
autodiagnóstico de la sonda para verificar su
estado.
La red tiene como complemento una estación
meteorológica montada sobre una torre de 21
metros, que mide la velocidad y dirección del
viento, temperatura ambiente y humedad relativa,
Figura 1. Sonda para medir H2S desarrollada en el ININ
Figura 2. Sensor de H2S con su tarjeta electrónica
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recolectar la información de los sensores y enviar
la información a través de un radio módem.
La primera red de H2S se diseñó e instaló en
una empresa del ramo petrolero a finales del
año 2009. Actualmente se encuentra operando
y está bajo un programa de mantenimiento
preventivo brindado por personal del Instituto.
Esta red se integró con 10 sondas de H2S que
envían su información a una computadora
central (datalogger). Cuenta con una estación
meteorológica cuyos datos se mandan a la misma
computadora central. En ésta se almacena la
información de manera permanente en una base
de datos. En la figura 3, se muestra un diagrama
de la red de H2S instalada.
Como complemento a la red, se integró una
cámara de video IP que permite observar el
movimiento físico dentro de la instalación.
El datalogger es el encargado de enviar la
información recolectada de las sondas de H2S, la
estación meteorológica y de cámaras a un centro
de supervisión y mando mediante un enlace
inalámbrico dedicado (se puede establecer un
enlace a una distancia de hasta 80 km siempre
y cuando haya línea de vista).
El enlace se estableció mediante una solución
inalámbrica, eficiente y robusta de banda ancha,
que utiliza tecnologías avanzadas incluyendo
OFDM (Orthogonal frequency-division
multiplexing), que se basa en una multiplexación,
lo cual significa enviar un conjunto de ondas
portadoras de diferentes frecuencias moduladas,
donde cada una transporta información. Esto
garantiza el desempeño excelente, con operación
en multi-banda para máxima flexibilidad en
transmisión con calidad y control de tráfico
asimétrico. En la figura 4 se muestra un
diagrama esquemático de esta configuración.
Del otro lado del enlace se tiene una torre de
comunicaciones de 60 metros, con un nodo de
Ethernet de la propia empresa. La información
se envía y se recibe en un servidor, donde es
procesada y almacenada.
Desde cualquier computadora, a través de
Internet, satisfaciendo privilegios de seguridad,
se puede consultar la información que se genera
en la red de H2S en cualquier momento.
Figura 3. Diagrama de la red de H2S
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Figura 4. Esquema de comunicación inalámbrica
Actualmente existe interés en instalar redes
adicionales en otras empresas del ramo petrolero
y de generación de energía eléctrica.
Beneficios al contar con una red de H 2S
• Tomar decisiones oportunas para el control de
emisiones con la finalidad de evitar eventos
catastróficos.
• Conocer las concentraciones en tiempo real de H2S
en el ambiente laboral y en la periferia de la
instalación.
• Conocer la trayectoria de la pluma del contaminante
en tiempo real mediante modelación.
• Advertir concentraciones que rebasen los límites
normativos y de referencia
• Contar con un sistema automático de alarmas
audibles y visibles que alerten condiciones adversas
• Advertir sobre condiciones meteorológicas
desfavorables para la dispersión del contaminante.
• Lograr en forma automática la detección, recopilación
y procesamiento de los datos de las redes de monitoreo
de H2S en las instalaciones.
Conclusiones
Se cuenta con una tecnología propia basada en
plataformas comerciales que tienen el soporte
local y permanente, lo cual asegura la correcta
operación del sistema durante su ciclo de vida.
Además, existe el conocimiento para incorporar
mejoras futuras con facilidad y flexibilidad,
atendiendo los requerimientos del usuario.
Agradecimientos
En el desarrollo de la red de H2S, participó un
equipo de trabajo interdisciplinario. Los autores
de este trabajo expresamos nuestro
reconocimiento y agradecimiento a trabajadores
de Talleres Generales del ININ, así como al
personal de apoyo del Departamento de Sistemas
Electrónicos por su colaboración en la
construcción, instalación y puesta en servicio de
la primera red de H2S, conforme a la normativa y
reglamentación vigente.
Referencias
[1] De la Cerda José Pablo (2008). «Monitoreo y control del H2S
en petróleo y gas- Tecnología EndCor», Portal digital de
petróleo, gas, carbón, energías alternativas, ed. 2008. Ed.
Mene, S.A.
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