Afrontar los retos futuros de las líneas vitales del mundo moderno
El Grupo ROSEN está facilitando la transición segura en el sector energético de los hidrocarburos a los combustibles del futuro, en sistemas de transmisión probados en todo el mundo. Los expertos de la empresa trabajan para crear las condiciones necesarias para el transporte de las nuevas fuentes de energía y ayuda a los operadores a utilizar las infraestructuras existentes de forma segura y eficiente, también en lo que respecta a los requisitos medioambientales y de seguridad.
Basándose en el Acuerdo de París, la Agencia Internacional de la Energía (AIE) publicó en 2021 una hoja de ruta para lograr cero emisiones netas en 2050. El sector energético es la mayor fuente mundial de emisiones de gases de efecto invernadero y, por tanto, es fundamental para mantener el calentamiento global por debajo de 1,5 ºC. Los fenómenos meteorológicos extremos, cada vez más frecuentes, como incendios forestales, inundaciones y huracanes, ponen de relieve la urgencia de la transición de los combustibles fósiles a las energías renovables.
A medida que el mundo transite hacia la consecución de cero emisiones netas, la demanda mundial de energía sostenible seguirá creciendo. El hidrógeno (H2) desempeñará un papel clave como vector energético. Los sistemas de tuberías existentes parecen ideales para almacenar, transportar y distribuir esta fuente de energía renovable. Sin embargo, no es tan sencillo, porque el hidrógeno plantea nuevos retos a los sistemas existentes. Sus materiales están sometidos a amenazas diferentes a las de sus equivalentes que transportan gas natural.
Los gasoductos que transportan H2 están sujetos a los mismos peligros externos que los gasoductos de gas natural, pero es crucial reconocer cómo el medio afecta al material del sistema. El combustible H2 empuja el acero del que están hechas las tuberías aún más cerca de sus límites mecánicos. Esto hace que las inspecciones para comprobar el estado del material y el conocimiento de posibles grietas sean aún más importantes. El alcance de este efecto puede variar en función del grado y la microestructura del acero, la concentración de H2 y otros factores.
El conocimiento preciso de las condiciones individuales de los sistemas es la clave para su reutilización. "Esto es lo que hacemos cada día para ayudar a los operadores de la mejor manera posible: Evaluamos minuciosamente las propiedades de los materiales de los sistemas de tuberías para garantizar, en última instancia, que todas las fuentes de energía puedan transportarse de forma segura y eficiente", afirma Marion Erdelen-Peppler, Directora de la Línea de Negocio de Hidrógeno y Combustibles del Futuro del Grupo ROSEN en Lingen (Alemania). "Nos vemos como pioneros que ayudan a dar forma a la industria energética de combustibles convencionales y futuros, ya que analizamos las posibilidades tecnológicas"
Laboratorio de hidrógeno de última generación
Como ninguna otra empresa, ROSEN dispone de los datos, la experiencia, la tecnología y los conocimientos de H2 necesarios para la transición energética. La empresa dispone de un amplio portafolio de métodos para inspecciones en línea de conducciones de hidrógeno. Las últimas tecnologías de sensores detectan amenazas y defectos relacionados con el hidrógeno que podrían afectar a la integridad del sistema de transmisión. ROSEN realiza evaluaciones de integridad basadas en las propiedades de los materiales en su laboratorio de hidrógeno de última generación de Lingen, Alemania.
Ya se trate de la conversión completa de una tubería existente para transportar hidrógeno o de la introducción de una mezcla de hidrógeno, los requisitos normativos exigen ciertas acciones preparatorias. "Nuestro enfoque por fases hace que la transición energética sea más fácil de realizar para nuestros clientes, pero más importante es cumplir los requisitos tecnológicos y normativos", explica Marion. Cada paso estandarizado llena las posibles lagunas de datos y termina con una decisión de "adelante/no adelante" para proporcionar certidumbre de costes y la máxima seguridad del proyecto.
Nos vemos como pioneros que ayudan a dar forma a la industria energética de los combustibles convencionales y del futuro.
Tuberías para el transporte de dióxido de carbono
Además de las nuevas fuentes de energía, la captura, utilización y almacenamiento de dióxido de carbono (CCUS) es cada vez más objeto de interés en el camino hacia un futuro neutro en carbono. La producción del llamado hidrógeno azul, que se obtiene principalmente a partir del gas natural, también requiere la captura de CO2 y su transporte a lugares seguros de almacenamiento subterráneo. Cada vez se ponen en marcha más proyectos e iniciativas piloto de CCUS. En la actualidad, el CCUS se aplica sobre todo en Norteamérica, pero también hay numerosos proyectos previstos en Europa para 2030 (AIE, Base de datos de proyectos CCUS 2023).
"Una red fiable de tuberías de CO2 es crucial para el CCUS", afirma Michael Tewes, Director de la línea de negocio de hidrógeno y combustibles del futuro del Grupo ROSEN en Lingen (Alemania). Transportar el CO2 capturado desde la fuente hasta los lugares de almacenamiento parece sencillo, pero en la práctica requiere una infraestructura sofisticada y resistente.
Con años de experiencia en inspección en línea, Michael sabe que el funcionamiento satisfactorio de una red de tuberías de CO2 depende de una supervisión y un mantenimiento exhaustivos: "Es la única forma de garantizar que las infraestructuras críticas puedan cumplir su cometido de forma fiable y segura, sin poner en peligro el medio ambiente ni el bienestar público."
Para llevar
La necesidad de infraestructuras de H2 y CO2 aumentará mientras que los requisitos del transporte de energía convencional se mantendrán durante las décadas de transición, con diferentes tasas de conversión en todo el mundo. ROSEN tiene una amplia experiencia en la modificación de tuberías y opera uno de los mejores laboratorios de análisis del mundo.
El mantenimiento de las infraestructuras en los sectores del petróleo, el gas y la minería es una importante contribución a la protección del clima. ROSEN apoya la gestión de la integridad con soluciones que minimizan los riesgos y el tiempo de inactividad.
Los datos son el activo más valioso del sector energético. ROSEN utiliza la IA para descubrir este tesoro a los operadores de infraestructuras.
Según el último Energy Transition Outlook para 2024, facilitado por la sociedad de clasificación DNV, la capacidad de las instalaciones de CCUS en funcionamiento, en construcción o en desarrollo aumentó casi un 50% entre 2022 y 2023. La expansión y el desarrollo de una infraestructura de transporte fiable lleva tiempo, por lo que las decisiones sobre este tipo de proyectos deben tomarse ahora si queremos que la transición energética tenga éxito.
El transporte de CO2 difiere significativamente del transporte tradicional de petróleo y gas. El CO2 suele transportarse a alta presión, lo que requiere materiales especiales y diseños de tuberías que garanticen la seguridad. El CO2 plantea retos específicos bajo presión, sobre todo en lo que respecta a la contención y la detección de fugas. Cada fuga anula los beneficios climáticos y supone un grave riesgo para las comunidades y los ecosistemas circundantes.
"Establecer una red de tuberías de CO2 es más que una proeza de ingeniería; es un compromiso con la seguridad pública y la protección del medio ambiente", afirma Michael. Aquí es donde entran en juego los modernos procesos de inspección y gestión de la integridad. ROSEN cuenta con un impresionante historial de inspección de oleoductos de CO2 mediante diversas tecnologías. La empresa lleva estudiando los retos que plantea la reconversión segura a CO2 desde 2009. El personal de ROSEN ha estado trabajando estrechamente para analizar y evaluar los retos y problemas de la reutilización de los gasoductos existentes. Prueba de ello son una serie de estudios, como los de Sameera Naib y Daniel Sandana sobre la primera planta comercial de producción de hidrógeno con reformador de metano en las instalaciones de la refinería Valero Port Arthur de Texas (Estados Unidos). El emplazamiento entró en funcionamiento en 2013 (revista Hydrocarbon Engineering, marzo de 2024).
Establecer una red de oleoductos de CO₂ es más que una proeza de ingeniería: es un compromiso con la seguridad pública y la protección del medio ambiente.
Más seguridad y protección
La Agencia Internacional de la Energía informa de que los satélites detectaron más de 5 millones de toneladas de emisiones de metano procedentes de grandes fugas de combustibles fósiles en todo el mundo en 2023. Incidentes catastróficos como fugas de gas o vertidos de petróleo causados por tuberías defectuosas ponen de relieve la importancia del trabajo de ROSEN y de una sólida gestión de la integridad por parte de los operadores de tuberías. Sin embargo, mantener, limpiar e inspeccionar estas infraestructuras críticas no siempre es fácil. Una combinación de circunstancias como el diseño de la tubería, las condiciones de funcionamiento y/o las características del producto pueden dificultar la inspección en línea mediante métodos convencionales. ROSEN se ha hecho un nombre en tareas especialmente complejas.
Coexistencia de tecnología y naturaleza
Debido a la creciente demanda de energía y al envejecimiento de las infraestructuras, los retos técnicos del pasado son tan relevantes hoy como lo serán mañana. Las tuberías requieren una inspección personalizada si no pueden inspeccionarse con métodos o herramientas estándar. Puede ser que el sistema de tuberías no esté en funcionamiento o que tenga curvas muy estrechas o caudales o presiones extremadamente bajos, insuficientes para el funcionamiento estándar de las herramientas convencionales de inspección en línea, o que transporte un medio que plantee desafíos. Las tuberías que transportan H2 o amoníaco son tan difíciles como inspeccionar una tubería que transporta betún a 150°C. Por ejemplo, ROSEN fue llamado por un operador canadiense para inspeccionar una tubería cuyo diámetro disminuye de 8 a 6 pulgadas en un tramo de 300 metros. La tubería no había sido inspeccionada en su totalidad, por lo que el operador disponía de muy pocos datos sobre su estado. No parecía haber solución sin tener que excavar la sección bajo un río, lo que obviamente tendría un impacto significativo en el ecosistema de la zona, así como en los recursos financieros que habría que gastar en ello.
ROSEN en Canadá desarrolló una nueva unidad de tracción para una herramienta de inspección en línea que permitiría incluir en la inspección tanto la sección de 8 pulgadas como la de 6 pulgadas de la tubería. "Diseñamos un plan para llevar a cabo la inspección sin perturbar indebidamente la flora y la fauna de la ribera", explica Zachary Farrell, Director Principal del Proyecto en ROSEN Canadá. Esto era especialmente importante porque el oleoducto atraviesa tierras indígenas. ROSEN Canadá colaboró con el grupo indígena local para reducir al mínimo cualquier perturbación del medio ambiente. Los conjuntos de datos de las mediciones de las distintas secciones se compararon utilizando soldaduras equivalentes. De este modo, los datos podían analizarse como si procedieran de una tubería continua. El informe completo sobre la sección se entregó al cliente siete días después de la intervención. El análisis exhaustivo de los datos no sólo garantizó la seguridad del activo, sino que también redujo el riesgo de que se produjeran fallos de integridad desconocidos y minimizó el impacto medioambiental de la inspección.
Mantener la economía en marcha
En África occidental, ROSEN recibió el encargo de inspeccionar dos oleoductos para detectar la corrosión. Los oleoductos están situados a 120 kilómetros de la costa, a 1.100 metros de profundidad. El cliente solicitó una inspección de dos secciones de 8 kilómetros.
En circunstancias ideales, el cliente habría podido inspeccionar el sistema de oleoductos en una sola pasada. Sin embargo, ROSEN se dio cuenta de que una válvula defectuosa podía suponer un obstáculo para la herramienta de inspección. Un caso así suele requerir una o varias interrupciones operativas, lo que posiblemente provoque el cierre de la central de producción de energía y de la infraestructura energética asociada.
ROSEN propuso realizar la inspección desde ambas direcciones de la tubería y desarrolló una herramienta personalizada para la inspección de la continuidad y la corrosión que proporcionaba datos precisos e imágenes de alta resolución del estado de la tubería.
Gracias a la solución de ROSEN, el tiempo de inactividad se redujo al mínimo para garantizar la seguridad de las personas y del medio ambiente sin riesgo de poner en peligro el sistema en esa profundidad de agua.
Los expertos en integridad de tuberías llevan mucho tiempo deseando fusionar datos de distintas herramientas.
Fusión de datos e IA para una mayor comprensión
Combinar muchas fuentes de datos suele ser la mejor forma de obtener información más fiable sobre el estado de un activo cuando las capacidades de los sistemas informáticos y la experiencia humana son limitadas. La inteligencia artificial (IA) abre nuevas vías para identificar patrones en grandes cantidades de datos y obtener nuevas perspectivas.
En ROSEN, tecnologías de eficacia probada como la MFL (fuga de flujo magnético) se utilizan de nuevas formas para la fusión de datos. La fusión de datos lleva a un nuevo nivel las evaluaciones de integridad de pérdida de metal en inspección en línea (ILI) basadas en perfiles de corrosión tridimensionales. Integra la información de las herramientas MFL-A (axial) y MFL-C (circunferencial) utilizando una red de aprendizaje profundo para caracterizar exhaustivamente todos los tipos de características de pérdida de metal, independientemente de su dirección o morfología. La fusión de datos MFL proporciona una calidad de datos similar a la de un escáner láser para toda la longitud de la tubería, lo que supone un cambio radical en la precisión y certeza de los informes de pérdida de metal, así como un cálculo optimizado de la presión de rotura. Conocer el estado de una tubería ayuda a tomar mejores decisiones, como evitar excavaciones innecesarias, que son costosas y perjudiciales para la flora y la fauna.
Gran recopilación sistemática de datos
"Los expertos en integridad de tuberías llevan mucho tiempo deseando fusionar datos de distintas herramientas", afirma Hazem Rahmah, Jefe de Servicio de Fusión de Datos de ROSEN en Lingen (Alemania). Mediante una red neuronal convolucional (CNN) preentrenada y el desarrollo de nuevos algoritmos, ROSEN combina los puntos fuertes de distintas tecnologías de inspección para ofrecer una mayor confianza en el estado de las tuberías.
ROSEN se basa en la recopilación sistemática y a gran escala de datos procedentes de múltiples fuentes. Esto incluye datos de inspecciones y pruebas en línea, registros históricos de varios proveedores, datos de sistemas de información geográfica (SIG) y datos medioambientales. La empresa explora cada vez más el uso de la IA para mejorar la evaluación de esta gran cantidad de datos para la gestión de la integridad. "De forma similar a cómo el software impulsado por IA ayuda a la detección del cáncer mediante el análisis de imágenes médicas, aplicamos con cautela técnicas de IA para ayudar a los expertos con la propuesta de decisiones centradas en los activos", afirma Benjamin Wolters, responsable de IA, Datos y Arquitectura de Lingen.
La interacción hombre-máquina es lo más importante
Específicamente, ROSEN está trabajando para utilizar la IA con el fin de generar análisis de datos de mayor calidad, agregando los conocimientos de todos los analistas de datos del mundo y poniéndolos a disposición de los clientes para mejorar la inspección de activos. La IA también ayuda a los analistas a detectar, identificar y dimensionar los defectos. La responsabilidad sigue siendo humana.
Dado que los defectos de los sistemas de tuberías cambian con el tiempo y que pueden aparecer nuevos defectos con nuevas fuentes de energía (como el H2, véase más arriba), este tipo de interacción hombre-máquina es extremadamente relevante. Los seres humanos y las máquinas se entrenan continuamente con nuevos datos para que la cantidad total de conocimientos aumente y todos los defectos potencialmente peligrosos se identifiquen de forma rápida y fiable.
Con este conocimiento ampliado, ROSEN continúa escribiendo la historia de la gestión de la integridad de los activos y de la empresa, en línea con su propósito: Asegurar un futuro sostenible - potenciado por la tecnología.