Innovaciones en sistemas de compresión de gas natural

Introducción

La compresión del gas natural presenta una serie de beneficios muy importantes para la economía y la sostenibilidad energética. Los sistemas de compresión de gas natural facilitan la transportación del gas natural a largas distancias a través de gasoductos, permitiendo su distribución a regiones poco accesibles, contribuyendo a reducir la dependencia de otras fuentes de energía y fomenta la utilización del gas natural como una alternativa más limpia y eficiente.

En este contexto, actualmente se están desarrollando una serie de innovaciones tecnológicas orientadas a mejorar el proceso de compresión del gas de acuerdo a los requerimientos exigidos en planta, garantizando un flujo constante, la generación de energía eléctrica y la seguridad energética.

El objetivo es proporcionar una visión integral de cómo las nuevas tecnologías están transformando el proceso de compresión de gas y contribuyendo a la mitigación del impacto ambiental. Destacando las innovaciones tecnológicas recientes en este campo. Se analizarán las ventajas y beneficios que estas innovaciones ofrecen, así como su impacto ambiental, centrándose en la reducción de emisiones, el aumento de la eficiencia energética y la sostenibilidad en la industria del gas natural.

Proceso de compresión de gas natural

La compresión se puede representar mediante un proceso termodinámico, donde el gas a una presión P1 se comprime y posteriormente se descarga a una mayor presión P2, este proceso puede ocurrir en una o varias etapas. En la figura 1, se presenta un diagrama simplificado de este proceso¹.

El gas proveniente de la fuente entra a un intercambiador de calor donde se reduce la temperatura de T1 a T2. Producto de este descenso en la temperatura se puede o no producir condensación de ciertos compuestos, por lo tanto, en aquellos casos donde se produzca este proceso, es necesario colocar un separador, del cual salen dos corrientes una de gas por el tope y una de líquido por el fondo; la corriente de gas es enviada al compresor donde se eleva la presión desde P2 a P3 lo que origina un aumento de temperatura desde T2 a T3; la corriente de gas que sale del compresor a T3 entra a un intercambiador de calor de donde sale a una temperatura menor T4; esta corriente de gas, con cierto contenido de líquido, es enviada a un separador de donde salen dos corrientes una de gas por el tope y una de líquido por el fondo; así se cuenta con el volumen de gas a las condiciones de presión y temperaturas requeridas por el proceso.

Nuevas tecnologías en sistemas de compresión de gas natural

Las innovaciones continuas en el campo de la compresión de gas natural están dando lugar a tendencias emergentes que están transformando la industria:

• Uso de tecnologías avanzadas: La integración de tecnologías emergentes como inteligencia artificial (IA), Internet de las cosas (IoT) y análisis de datos está optimizando el rendimiento de los sistemas de compresión. Esto permite la monitorización en tiempo real, la detección temprana de fallos y el mantenimiento predictivo, mejorando la eficiencia operativa. Ej. Los sistemas SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos).
• Desarrollo de compresores libres de aceite: La industria está avanzando hacia el uso de compresores que no necesitan aceite para su funcionamiento, disminuyendo la contaminación del gas por residuos lubricantes y reducen los costos de mantenimiento. Estos compresores son más amigables con el medio ambiente y más adecuados para aplicaciones críticas donde se requiere gas natural de alta pureza.
• Compresión criogénica: Esta tecnología se aplica con el fin de mantener condiciones específicas del gas a temperaturas extremadamente bajas. Esta técnica reduce el consumo de energía y mejora la eficiencia del proceso de compresión.
• Enfoque en la descarbonización: Las nuevas tendencias se centran en la descarbonización de los sistemas de compresión de gas natural. Esto incluye el desarrollo de compresores potenciados con energías renovables, como la energía eólica o solar, para reducir la huella de carbono asociada con la compresión de gas.
• Tecnología de compresión avanzada: Los diseños innovadores de compresores están establecidos bajo los principios de ingeniería de vanguardia para mejorar la eficiencia y el rendimiento. Incorpora características como transmisiones de velocidad variable, geometrías de rotor avanzadas y sistemas de enfriamiento optimizados para mejorar la eficiencia energética y la flexibilidad operativa.
• Los sistemas de compresión de última generación: Integran tecnologías avanzadas de monitoreo y control para optimizar el rendimiento y reducir el tiempo de inactividad. El análisis de datos en tiempo real, los algoritmos de mantenimiento predictivo y las capacidades de monitoreo remoto permiten el mantenimiento y la resolución de problemas proactivos, lo que garantiza una operación y confiabilidad óptimas del sistema.
• Las tecnologías avanzadas de control de emisiones: Como los sistemas de combustión de bajas emisiones y los sistemas de tratamiento de gases de escape, ayudan a mitigar las emisiones de gases de efecto invernadero y los contaminantes del aire, alineándose con estrictas regulaciones ambientales y objetivos de sostenibilidad.

Beneficios de las innovaciones tecnológicas en el proceso de compresión

A continuación se presentan los beneficios que impactan positivamente en la industria del gas natural:

• Eficiencia energética: Las nuevas tecnologías aplicadas a los sistemas de compresión permiten mejorar la eficiencia en la compresión del gas natural, reduciendo las pérdidas energéticas y optimizando el consumo de recursos. Esto se traduce en un transporte más rentable y sostenible del gas.
• Reducción de emisiones: La implementación de innovaciones en compresión de gas natural contribuye significativamente a la reducción de emisiones contaminantes. Tecnologías como compresores de última generación minimizan la liberación de gases de efecto invernadero, ayudando a mitigar el impacto ambiental.
• Mayor fiabilidad y seguridad: Las mejoras tecnológicas garantizan un funcionamiento más confiable de los sistemas de compresión, reduciendo los tiempos de inactividad y mejorando la seguridad operativa. Esto se traduce en una distribución más eficaz y segura del gas natural a lo largo de los gasoductos.
• Adaptabilidad a las demandas del mercado: Las innovaciones permiten una mayor flexibilidad en la respuesta a las demandas del mercado energético. Los sistemas de compresión mejorados ajustan rápidamente a cambios en los flujos de gas y requisitos de distribución, optimizando la capacidad de la red.

Perspectivas futuras en los procesos de compresión de gas natural

Las innovaciones tecnológicas en los sistemas de compresión de gas natural prometen avances considerables en eficiencia y sostenibilidad. Las nuevas tecnologías en compresores y el diseño de estaciones de gas enfatizan mejoras en eficiencia y confiabilidad mediante el uso de materiales avanzados y tecnologías de lubricación mejoradas.

Los compresores de gas están siendo diseñados más compactos, y eficientes, mientras que las estaciones de gas se están integrando y automatizando para permitir una gestión remota y eficiente de las operaciones. La automatización y los modelos dinámicos de simulación desempeñan un papel fundamental en la optimización de la compresión de gas, permitiendo ajustes en tiempo real para maximizar la eficiencia operativa y minimizar el consumo de energía.

El diseño ingenieril avanza para adaptarse a las demandas del mercado, con enfoques modulares y sostenibles que minimizan las emisiones y optimizan el consumo de recursos. El crecimiento del mercado de la compresión de gas natural se impulsa por la creciente demanda de energía limpia y eficiente, siendo adoptadas soluciones innovadoras en diversas industrias.

Se espera que este crecimiento continúe, impulsado por la necesidad de reducir emisiones y promover la sostenibilidad energética. En conjunto, estas tendencias y avances tecnológicos perfilan el futuro de los procesos de compresión de gas natural, con énfasis en eficiencia, sostenibilidad e innovación en toda la cadena de valor del gas.

Conclusión

El futuro de la industria del gas natural está determinado por las innovaciones tecnológicas, a medida que las empresas se esfuerzan por ofrecer a los clientes soluciones de estaciones compresoras eficientes, rentables y sostenibles. Al adoptar estas innovaciones, la industria puede mejorar sus capacidades operativas, reducir el impacto ambiental y mantener su posición como un contribuyente fundamental en la economía global.

Referencias

1. Morales, P Fernando; ” Procesos de compresión y expansión de gas natural”; 2001.