¿Qué son las emisiones de controladores neumáticos?
Una enorme cantidad de la automatización en el campo petrolero corre con gas natural presurizado en lugar de electricidad, y esa conveniencia trae un costo: los controladores que lo usan ventean gas como parte de cómo funcionan. Un controlador neumático accionado por gas usa el gas natural del sitio como su suministro de energía, y buena parte de ese gas termina en la atmósfera. Esta guía explica cómo los controladores neumáticos emiten gas y la diferencia entre los dispositivos de alto venteo, bajo venteo e intermitente.
Emisiones de controladores neumaticos en una línea: Las emisiones de controladores neumáticos son gas natural liberado por los controladores de instrumento accionados por gas conforme operan. Estos controladores usan gas presurizado del sitio para sensar y accionar válvulas para control de nivel, presión y flujo, y ventean ese gas a la atmósfera ya sea de forma continua (venteo) o en ráfagas cuando accionan. Se clasifican como de alto venteo, bajo venteo o de venteo intermitente según cuánto y cuándo liberan gas, y en conjunto son una fuente de emisión mayor y fuertemente regulada.
Por qué los controladores accionados por gas emiten
En sitios remotos sin energía de red, durante mucho tiempo ha sido más simple correr la instrumentación con la única fuente de energía que está en todas partes en una instalación de gas: el propio gas del ducto. Un controlador neumático toma gas natural presurizado como su suministro, usa esa presión para sensar una variable de proceso y accionar una válvula de control y - crucialmente - expulsa gas a la atmósfera como parte de su operación normal. El gas no se fuga por una falla; el venteo está diseñado en cómo funciona el dispositivo.
Ese es el punto esencial sobre las emisiones de controladores neumáticos. Como el fluido de trabajo es gas natural en lugar de aire de instrumento, cada expulsión de ese fluido es una liberación de metano y COV. Multiplique un controlador modesto por los miles de ellos repartidos por una cuenca productora, y el agregado se vuelve una de las fuentes de emisión más grandes del sector de exploración y producción, que es exactamente por lo que estos dispositivos atraen tanta atención regulatoria.
Entender esto hace obvias en retrospectiva las opciones de mitigación: cambiar lo que el controlador venteá (de gas natural a aire), cambiar cuánto venteá (diseños de bajo venteo o intermitentes), o eliminar el venteo por completo (dispositivos eléctricos o autocontenidos). Esas alternativas son el tema de la página de venteo cero.
Alto venteo, bajo venteo e intermitente
Los controladores de venteo continuo ventean gas de forma constante como parte de mantener su señal de control. Un dispositivo de alto venteo libera gas a una tasa continua relativamente alta; un dispositivo de bajo venteo hace lo mismo pero está diseñado para ventear mucho menos de forma continua. Cambiar un controlador de alto venteo por uno de bajo venteo, donde la aplicación lo permite, recorta las emisiones sustancialmente sin cambiar el diseño básico accionado por gas, que es por lo que los reajustes a bajo venteo se volvieron un paso temprano y común.
Los controladores de venteo intermitente funcionan distinto. En lugar de un venteo constante, liberan gas solo cuando accionan - cuando un nivel o una presión cruza un umbral y el controlador acciona una válvula. Entre esos eventos idealmente emiten poco o nada. Sus emisiones por lo tanto dependen fuertemente de qué tan seguido el proceso los hace accionar y de si sellan bien entre eventos; un dispositivo intermitente sano que cicla rara vez emite mucho menos que uno que cicla de forma constante o que fuga cuando está inactivo.
La clasificación importa porque maneja tanto la regulación como la estimación. Las reglas distinguen entre estos tipos, y los inventarios de emisiones aplican suposiciones distintas a cada uno. Un inventario de sitio exacto depende de saber cuáles controladores son de alto venteo, bajo venteo o intermitentes, y, para los dispositivos intermitentes, con qué frecuencia realmente ciclan.
Rastrear el accionamiento y la salud con SCADA
Para los controladores de venteo intermitente en especial, las emisiones están atadas a un comportamiento que un sistema de control puede observar: qué tan seguido acciona la válvula asociada, y si el proceso cicla de forma normal o se agita. Una válvula de descarga que castañetea, o un controlador que acciona mucho más de lo que su proceso debería requerir, es a la vez un problema mecánico y un problema de emisiones, ya que cada accionamiento venteá gas. El patrón de accionamiento es una ventana a ambos.
Una plataforma SCADA de nube como Merobix ayuda graficando los movimientos de válvula y las variables de proceso que estos controladores manejan - niveles de tanque y separador, ciclos de descarga y presiones - para que un operador pueda detectar un controlador que cicla anormalmente seguido o un dispositivo que parece estar venteando cuando debería estar inactivo. Merobix no mide directamente los pies cúbicos de gas que un controlador venteá, pero al revelar un accionamiento y un comportamiento de proceso anormales apunta a los operadores hacia los controladores que están a la vez fallando y emitiendo más de lo que deberían.
Esa visibilidad de comportamiento complementa la vista a nivel de flota. Saber cuáles sitios aún corren dispositivos de alto venteo, y ver cuáles controladores intermitentes están ciclando en exceso, ayuda a los operadores a priorizar dónde un cambio a bajo venteo, una reparación o una conversión a una alternativa no emisora recortará más gas - convirtiendo una fuente difusa y difícil de ver en acción dirigida.
Preguntas frecuentes
¿Por qué los controladores neumáticos liberan gas natural?
Porque usan gas natural presurizado del sitio como su fuente de energía en lugar de electricidad o aire de instrumento. El gas provee la presión que el controlador necesita para sensar una variable de proceso y accionar una válvula, y expulsar ese gas a la atmósfera es parte de cómo opera el dispositivo. Es una liberación diseñada, no una fuga, y por eso cambiar el fluido de trabajo o el tipo de dispositivo es la forma de recortarla.
¿Cuál es la diferencia entre controladores de alto venteo y de bajo venteo?
Ambos son dispositivos de venteo continuo que ventean gas de forma constante para mantener su señal de control, pero un controlador de alto venteo libera gas a una tasa continua mucho más alta que uno de bajo venteo. Reemplazar los controladores de alto venteo con modelos de bajo venteo, donde la aplicación lo permite, reduce sustancialmente las emisiones manteniendo el mismo diseño básico accionado por gas, lo que lo convirtió en un paso de mitigación temprano común.
¿Qué es un controlador de venteo intermitente?
Es un controlador que libera gas solo cuando acciona - cuando una variable de proceso cruza un umbral y acciona una válvula - en lugar de ventear de forma continua. Entre accionamientos idealmente emite poco. Sus emisiones dependen de qué tan seguido el proceso lo hace ciclar y de qué tan bien sella cuando está inactivo, así que un dispositivo que cicla de forma constante o que fuga cuando debería estar cerrado emite mucho más que uno sano que cicla rara vez.
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