25.01.2022 - Technische Universität München

Los neutrones detectan atascos en las tuberías

Un nuevo método basado en neutrones ayuda a mantener abiertas las tuberías submarinas

Tanto la industria como los consumidores privados dependen de oleoductos y gasoductos que se extienden miles de kilómetros bajo el agua. No es raro que estos oleoductos se obstruyan con depósitos. Hasta ahora, había pocos medios para identificar la formación de tapones in situ y de forma no destructiva. Las mediciones realizadas en la Fuente de Neutrones de Investigación Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) demuestran ahora que los neutrones pueden ser la solución elegida.

Los oleoductos y gasoductos son las arterias de nuestro suministro energético. Como los oleoductos Nord Stream, transportan las fuentes de energía a través de largas distancias bajo el agua hasta las instalaciones de almacenamiento y producción en tierra.

Pero no sólo los cuellos de botella en el suministro, como los tenemos ahora, pueden provocar escasez. En determinadas condiciones, la mezcla de los oleoductos -que suele estar compuesta por gas, petróleo y agua- puede volverse muy viscosa e incluso formar fases sólidas.

Especialmente incómodos para los operadores son los hidratos sólidos que se forman a partir del gas y el agua, por ejemplo, cuando la mezcla se enfría a las bajas temperaturas del fondo marino durante las paradas prolongadas de los oleoductos.

Los enfoques anteriores no funcionan bajo el agua

Para reparar un atasco in situ, primero hay que localizar la sección afectada de la tubería. Localizar los atascos desde el exterior es un reto, ya que pueden formarse en cualquier lugar a lo largo de la tubería.

Hasta la fecha, se utilizan cámaras de imagen térmica y rayos gamma para detectar los atascos. Sin embargo, ninguno de estos métodos funciona bajo el agua. Los ultrasonidos, por su parte, no tienen problemas para penetrar en el agua, pero los bloques de hidrato sólo pueden detectarse a corta distancia desde el exterior de la pared de la tubería.

Esta limitación plantea dificultades prácticas, ya que las tuberías submarinas se instalan a profundidades de hasta 2.000 metros y suelen estar cubiertas de forma natural por materiales del fondo marino, como arena o limo. Otro reto técnico asociado a los métodos acústicos surge de la falta de una clara diferencia entre las impedancias acústicas de la fase de hidrato y otras fases de la mezcla de crudo, lo que dificulta la discriminación.

Neutrones: la sonda perfecta

TechnipFMC, una empresa con unos 20.000 empleados en todo el mundo especializada en oleoductos y gasoductos submarinos, estaba "buscando un método más eficaz para encontrar los tapones de una manera sin contacto, no destructiva y fiable a pesar del grosor de las paredes", afirma el Dr. Xavier Sebastian, director de proyectos de la empresa.

Como sugirió la Dra. Sophie Bouat, directora general de Science-S.A.V.E.D. (Scientific Analysis Vitalises Enterprise Development), "los neutrones son la sonda perfecta para la tarea en cuestión". Ella estableció el contacto con los científicos del Heinz Maier-Leibnitz-Zentrum de Garching, cerca de Múnich.

"Utilizando el análisis de activación rápida de neutrones gamma, los átomos ligeros y el hidrógeno en particular pueden ser detectados con gran precisión", continúa. Dado que el contenido de hidrógeno de los hidratos y del petróleo o el gas normales es considerablemente diferente, debería ser posible detectar bloqueos midiendo la concentración de hidrógeno.

Estudio de viabilidad en FRM II

El Dr. Ralph Gilles, coordinador de la industria en la Fuente de Neutrones de Investigación FRM II, realizó un estudio de viabilidad sobre este tema junto con otros colegas de la Universidad Técnica de Múnich y del Forschungszentrum Jülich. Utilizando el instrumento PGAA (Prompt Gamma Activation Analysis), que utiliza neutrones fríos de FRM II, los investigadores establecieron que este enfoque puede utilizarse para diferenciar entre el petróleo y el gas y la obstrucción.

En la instalación de radiografía y tomografía NECTAR y en el instrumento FaNGAS (espectroscopia de rayos gamma inducidos por neutrones rápidos) utilizaron neutrones rápidos de FRM II para demostrar que un número suficientemente grande de neutrones penetra en las paredes metálicas de las tuberías para facilitar la respectiva medición, y que ésta también funciona bien bajo el agua.

Una pequeña fuente de neutrones detecta tapones

Los resultados demuestran claramente que los neutrones son idóneos para esta aplicación. Además, "nuestros experimentos han demostrado que incluso podemos distinguir un tapón incipiente de uno totalmente desarrollado", afirma el Dr. Ralph Gilles. "Esto es muy beneficioso, porque entonces se puede incluso calentar preventivamente un segmento de tubería para fundir el bloqueo antes de que se desarrolle completamente".

En la práctica, un detector móvil con una pequeña fuente de neutrones se desplazará de un lado a otro de la tubería para buscar tapones. "Estamos muy satisfechos de que, con la ayuda de las mediciones en la fuente de neutrones de investigación, hayamos encontrado un método eficaz que facilita mucho la detección de estos tapones en el futuro", afirma el Dr. Xavier Sebastian.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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