Combatiendo el cambio climático sin dejar de operar los ductos
Mantener las luces encendidas, los hogares calientes, las plantas en funcionamiento, los aviones volando y el agua corriendo no sería posible sin unos ductos operativos. Son uno de los medios más seguros para transportar un gas o un líquido.
Para contribuir a la lucha contra el cambio climático sin dejar de operar los ductos, los responsables de los mismos pueden poner en marcha acciones rentables y eficientes para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.1
Aquí veremos soluciones que implementan herramientas de software existentes o que requieren una inversión mínima en un nuevo software, entre ellas
- Soluciones de detección de fugas
- Optimización del consumo de gas combustible
- Mejora del funcionamiento de la red
- Paso al hidrógeno
Soluciones de detección de fugas
El transporte de cualquier fluido debe implicar la mayor mitigación de fugas posible. Aunque la mayoría de los oleoductos y gasoductos no tienen fugas, es casi imposible proteger completamente un ducto contra las fugas, especialmente cuando hay influencias fuera del control del operador del ducto, como causas naturales, excavación y corrosión externa e interna.
Además, cuando el fluido de un ducto es peligroso para las personas y el medio ambiente, las fugas corren el riesgo de emitir una cantidad considerable de gases de efecto invernadero.
La detección temprana de este tipo de fugas puede permitir que la fuga sea aislada y reparada con un impacto reducido en el medio ambiente.
Un programa completo de la Práctica Recomendada 1175 de la API es la mejor manera de seleccionar y gestionar la detección de fugas, ya que se trata de una norma redactada por un comité de operadores de ductos con experiencia en la detección de fugas del sector. El uso de este programa da a los operadores de ductos la mejor oportunidad de detectar una fuga, tomar las acciones correctas para minimizar el volumen de fluido derramado o gas liberado y causar el menor daño al medio ambiente.
Optimización del consumo de gas como combustible
Las estaciones de compresión de una red de gas causan importantes emiciones de gases de efecto invernadero, por lo que la optimización del consumo de este combustible supone una gran diferencia en la reducción de las emisiones de gas.
El objetivo general de un optimizador de gas es permitir a los ductos operar sus redes de manera más eficiente. Las herramientas de planificación offline pueden utilizarse para cubrir la optimización básica, pero consumen mucho tiempo porque requieren que el usuario establezca múltiples escenarios, cada uno con múltiples perfiles de demanda, y luego analice los resultados para establecer el plan de operación más eficiente para cada escenario.
Una alternativa sería un optimizador de gas en línea, preciso y automatizado, pero debido a la naturaleza compresible del gas, las operaciones transitorias y complejas de las redes de gas y los problemas de cálculo a gran escala, nadie ha creado aún con éxito una solución numérica.
Los recientes avances tecnológicos hacen que los optimizadores de gas en línea sean una posibilidad gracias a la potencia del cálculo en la nube. El optimizador puede entonces explorar un número mucho mayor de posibles escenarios de operación para un plan de gas-día determinado que una herramienta de planificación offline.
El optimizador identificará y recomendará un plan de explotación que requiera la menor cantidad de energía (emisiones/coste). El ahorro potencial de energía es visible en la figura 1, que utiliza el ejemplo de una red de gas de 2.600 km (1.616 millas) con diámetros de 32 a 16 pulgadas.
Figura 1: Ahorros potenciales de energía gracias a un sistema de optimización de gas
Como los compresores utilizan gas del ducto, la energía ahorrada está directamente relacionada con la reducción del gas consumido. En la figura 1, por ejemplo, la energía total ahorrada es de 112.200 MWh al año, lo que equivale a 10.635.000 Nm3 (375.571.000 pies cúbicos) de gas natural.
Mejorando las operaciones de la red
El venteo o quema de gas es una de las principales fuentes de emisión de metano y puede estar provocado por las purgas de las obras, las emisiones periódicas de los dispositivos, los arranques y paradas de los compresores y los incidentes inesperados (véase figura 2).2 La mejora del funcionamiento de la red es fundamental para reducir el venteo de gas y sus emisiones de gases de efecto invernadero.
Figura 2: Estimaciones de National Grid sobre las emisiones de gases de efecto invernadero
Para brindar apoyo operativo, como la evaluación de la capacidad, se puede utilizar un software de simulación de ductos como Atmos SIM, con el fin de abordar el esfuerzo complejo y que consume tiempo/costes/recursos necesario para establecer la capacidad exacta de las redes de gas complejas para la planificación y los compromisos de transporte de gas a corto y largo plazo.
Para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, los gestores de oleoductos pueden utilizar una combinación de simulación en tiempo real y modelización anticipada para evitar el escape de gas cuando la presión del ducto aumenta. Las emisiones de gas pueden evitarse aún más si se utiliza el mismo software de simulación para programar las operaciones de los compresores de manera que no se detengan y arranquen con frecuencia.
Planificando la transición al hidrógeno
El paso al hidrógeno y al gas natural renovable reducirá las emisiones de gases de efecto invernadero. Para ayudar en la transición, los programas de simulación de ductos como Atmos SIM serán una herramienta esencial en diferentes aspectos. Las moléculas de hidrógeno son mucho más pequeñas que las de gas natural, por lo que es más fácil que se produzcan fugas en los ductos. Por esta razón, la precisión de los modelos es crucial cuando se introduce el hidrógeno en los ductos de gas natural.
Para minimizar el impacto en el cambio climático, el software de simulación debería tener en cuenta las siguientes áreas clave para los cálculos de la mezcla de hidrógeno:
- Ecuaciones de estado: las mezclas de hidrógeno y gas natural deben modelarse con precisión desde el 0% hasta el 100% de hidrógeno.
- Ecuaciones del ducto: determinar el factor de fricción de una tubería o la caída de presión debida a la fricción para un caudal determinado.
- Mantenimiento de la seguridad del suministro: la densidad energética del gas metano es mayor que la del hidrógeno, por lo que la mezcla de ambos deberá tener en cuenta si la infraestructura de ductos existente puede suministrar la energía necesaria.
El uso de programas informáticos de simulación en la transición al hidrógeno puede servir de apoyo a la planificación a medio/largo plazo, permite a los operadores tomar decisiones sobre el refuerzo de la red de ductos con antelación y puede reducir problemas operativos importantes como las emisiones de gases de efecto invernadero.
Lo que puede hacer ahora para planificar la reducción de sus emisiones de gases de efecto invernadero
El papel del hidrógeno seguirá siendo crucial en la transición hacia una energía carbono neutral, por lo que un sistema eficaz de detección de fugas nunca ha sido tan importante.
La detección de fugas, junto con un software de simulación, puede ayudar a las empresas de ductos a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en caso de fuga.
Para obtener más información sobre la reducción de las emisiones de gases de un ducto, descargue el documento completo, presentado por primera vez en la Conferencia y Exposición Internacional de Ductos 2022.