El desafío de la detección de metano

El principal desafío del metano es que no se ve y no huele, por ello el reto es identificarlo y cuantificarlo, además de que la mayoría de las emisiones son intermitentes y tienen presencia en toda la cadena de valor del gas natural haciendo prácticamente imposible su detección sin las tecnologías adecuadas. Una herramienta fundamental es la realización de programas inteligentes de detección y reparación de fugas (Smart LDAR por sus siglas en inglés) que ayuden a determinar dónde, cuándo y cómo enfocar los recursos (ahondaremos este concepto en otro blog).

A continuación, presentamos las tecnologías más utilizadas a nivel internacional, clasificadas en dos categorías “a nivel de fuente” y “a nivel de sitio”:

A nivel de fuente (equipo o componente). Son métodos que miden las emisiones a nivel de fuente, es decir los equipos y componentes de donde provienen las emisiones.

• OGI: Las cámaras de visualización óptica de imágenes de gas (OGI, por sus siglas en inglés), utilizan tecnología infrarroja que permite “ver lo que no se ve”, detectan los gases de forma precisa, segura y sin parar operaciones, además utilizando lentes de largo alcance, pueden detectar a una distancia segura. Son ideales para identificar emisiones a nivel fuente (componente/equipo) y en combinación con un cuantificador QOGI (por sus siglas en inglés) se obtiene tanto el flujo de la emisión como su concentración. Entre sus limitaciones se encuentran el tiempo de inspección ya que es un proceso manual con recorridos por parte de inspectores especialistas, lo que en comparación con otros métodos generalmente presentan un costo mayor.

• RMLD (Remote Methane Leak Detector): El RMLD utiliza la espectroscopia láser de absorción de diodo ajustable (TDLAS) para detectar metano a distancia, midiendo la cantidad de luz absorbida a lo largo de la trayectoria del rayo láser. Es ideal para inspecciones rápidas en áreas de difícil acceso, como tuberías elevadas o zonas remotas. Sus principales ventajas son la seguridad y velocidad que ofrece al no requerir proximidad con la fuente de emisión, aunque su eficacia puede verse afectada por las condiciones climáticas. El RMLD cuantifica la concentración de metano en ppm-m, pero no proporciona una medición directa del flujo de emisión, lo que requiere un análisis adicional.

• Sniffer: Es una herramienta portátil que aspira aire para detectar concentraciones de metano mediante sensores catalíticos o infrarrojos. Se usa comúnmente en inspecciones manuales para identificar fugas cercanas a la fuente de emisión, siendo altamente sensible a pequeñas concentraciones de metano. Aunque es fácil de usar y ofrece precisión, requiere proximidad con la fuga, lo que puede ser riesgoso. Además, no cuantifica el flujo de emisión, limitando su utilidad en áreas grandes.

• High Flow Sampler: Este equipo utiliza una bomba para capturar el gas de una fuga y medir simultáneamente el flujo de aire y la concentración de metano, proporcionando una cuantificación precisa de la tasa de emisión en g/s o kg/h. Es ampliamente utilizado para medir grandes fugas en fuentes específicas, como válvulas y compresores. Aunque ofrece mediciones en tiempo real, es voluminoso y costoso, lo que lo hace menos adecuado para emisiones dispersas o ubicaciones de difícil acceso.

• TVA (Toxic Vapor Analyzer): El TVA emplea ionización de llama (FID) o fotoionización (PID) para detectar concentraciones de metano y otros compuestos volátiles en el aire, siendo útil para inspecciones en instalaciones industriales. Su capacidad de detectar diferentes gases lo hace versátil, pero requiere mantenimiento frecuente y no cuantifica la tasa de emisión, limitándose a medir concentraciones en puntos específicos. Es ideal para el monitoreo en plantas industriales y áreas donde se necesita un control exhaustivo de emisiones.

A nivel de sitio o instalación. Son tecnologías que realizan la detección desde nivel instalación o sitio, hasta regiones de mayor proporción.

• Sensores fijos de monitoreo continuo: Estos sensores se colocan estratégicamente en puntos de la instalación, pueden monitorear las emisiones de metano en tiempo real, lo que permite identificar fugas de manera rápida y precisa, además pueden sincronizarse con los sistemas de alarma. Una desventaja es que únicamente detectan a nivel de sitio o alguna área dentro del sitio y la detección e identificación de la fuente de emisión puede verse afectada por la dirección del viento, e igualmente hay que considerar en su inserción en las instalaciones aspectos de seguridad industrial y operativa.

   

 

 

 

• Laboratorios móviles: Su principal ventaja es la movilidad, permitiendo el análisis in situ en diferentes ubicaciones, desde instalaciones industriales hasta áreas remotas. Integran varios tipos de sensores y equipos analíticos, que proporcionan datos de las concentraciones de metano de forma precisa y en tiempo real. Su limitación es que no pueden identificar a nivel componente y según las dimensiones del vehículo, dependen de poder tener un paso de vía.

   

   

   

   

• Drones: Los drones pueden acceder a instalaciones con equipos en altura y espacios confinados. Permiten fijar una cámara OGI o sensores para la detección de emisiones y reduce considerablemente los tiempos de inspección. Esta es una de las tecnologías más recientes, reducen horas hombre durante inspecciones, pero están limitados a detección a nivel instalación o equipo, no identifican los componentes fuentes de las emisiones. Se quieran permisos para su registro, operación y transporte. Una limitación es que los vuelos tienen una duración de entre 20 a 35 minutos y se deben cambiar las baterías y el piloto siempre debe mantenerse cercano al dron, lo cual puede ser in inconveniente en distancias largas o de difícil acceso por lo tanto son buenas opciones para instalaciones, pero no así para ductos.

   

   

   

   

• Aeronaves: Es un concepto similar al de los drones, donde se instalan instrumentos de detección en helicópteros o avionetas, su principal ventaja es el territorio que pueden recorrer, por lo que son ideales para detectar de forma rápida emisiones en varias instalaciones y para seguir recorridos de ductos. Por supuesto que entre mayor altura se tiene respecto de las instalaciones la detección será menos precisa y baja el umbral de detección por lo que únicamente se detectarán grandes emisiones. Otra limitación de esta tecnología es su elevado costo.

   

   

   

   

• Satélites: Actualmente existen varios satélites que a través de las bandas infrarrojas realizan la detección de las emisiones con percepción remota mediante imágenes. Una gran ventaja es que cubre zonas territoriales muy extensas y dependiendo del satélite, tienen recorridos diarios o inclusive tener varias visitas al día. La finalidad es detectar super-emisores, pero están limitados por las condiciones climáticas, por ejemplo la nubosidad afecta la recopilación de datos. Otro aspecto es la resolución de las imágenes, que en los satélites actuales llega hasta ~5×5 km, pero actualmente se están haciendo grandes avances en este campo y se espera que a finales de 2024 el MethaneSat con una resolución de ~1×1 km, comience a proporcionar información. Un aspecto importante por considerar es que la información provista por los satélites debe ser procesada e interpretadas por especialistas en geomática.