El uso de una adecuada tecnología puede limitar el impacto de las fugas en ductos, la identificación de las pérdidas por robo y traer consigo ahorros importantes para los operadores
A medida que envejece la infraestructura de ductos, un creciente número de fugas comienza a causar muertes humanas, catástrofes ambientales y daños a la propiedad, traduciéndose en altos costos en reputación y finanzas para los operadores. Adicionalmente, el incremento en el robo de tubería, resulta en pérdidas para operadores y propietarios por igual. Para combatir estos problemas, algunas tuberías sin sistemas de detección de fugas están siendo modernizadas, mientras que aquellas con sistemas de detección incorporados son revisadas y actualizadas para mejorar su fiabilidad y rendimiento. Si bien se entiende que un sistema de detección de fugas no puede reducir la probabilidad de las mismas, la aplicación de tecnología avanzada en campo puede ayudar a disminuir la consecuencia de cualquier fuga significativamente, así como proveer la localización de cuándo y dónde se produce el robo.
Un sistema ideal de detección/robo de fugas debe tener la capacidad de:
» Detectar fugas por debajo de 0,0001% (1 parte por millón).
» Precisar localización de fugas a menos de 1 metro.
» Generar cero falsas alarmas.
» Ser moderno en tuberías existentes.
» Trabajar bajo condiciones transitorias, estacionarias y de cierre.
» Ser un sistema de bajo costo de instalación y mantenimiento.
La realidad de las tecnologías y técnicas actualmente disponibles es algo diferente de un sistema ideal, pero los avances en campo continúan proporcionando mejoras. Las tecnologías de detección de fugas disponibles en gran medida pueden dividirse en dos grupos:
» Métodos externos que detectan físicamente la presencia de una fuga.
» Métodos internos que utilizan salidas de sensores de campo, como flujo y presión para inferir una fuga basada en la computación.
Los sistemas externos pueden ser costosos. El reequipamiento de tuberías externas puede ser difícil o incluso imposible, debido a que muchos de ellos requieren que la tubería esté descubierta en toda su longitud. Éstas pueden requerir un montaje cuidadoso y puede ser un desafío ampliarlas o modificarlas una vez instaladas. Las pruebas de algunos de estos sistemas también suelen ser un reto, ya que se requiere un derrame o liberación real de fluido o gases para validarlas correctamente. Los sistemas externos son más propensos a ser utilizados en instalaciones de tuberías nuevas.
En todo el mundo hay muchos más sistemas internos que externos instalados, debido a que la infraestructura se presta más fácilmente a este tipo de métodos. Estos sistemas van desde simples a complejos dependiendo de la instrumentación disponible en la tubería.
Como puede verse en las tablas mostradas, existe una brecha entre las tecnologías disponibles y un sistema ideal de detección de fugas. El desarrollo continuo y la mejora en las técnicas han demostrado que tanto la calidad, el rendimiento de los instrumentos utilizados y el método seleccionado tiene una gran importancia en el funcionamiento de cualquier sistema. Instrumentación, tal como medidores de ultrasónicos de transferencia de custodia, es la clave para un desempeño confiable, mientras que la mejora de los métodos de análisis estadísticos ha incrementado en gran medida la precisión de detección de fugas y reducido el nivel de falsas alarmas generadas.
Estadística de Flujo de equilibrio
Los sistemas de estadística de flujo de equilibrio se han aplicado a más de 500 tuberías a nivel mundial en tamaños que van desde 0,5 hasta 80 y longitudes de 2 km hasta 2.000 km. El sistema de balance de flujo estadístico más ampliamente implementado es ATMOS Pipe. Su núcleo patentado es por Prueba Secuencial de Relación de Probabilidad (SPRT): un método de prueba de hipótesis usado para decidir entre un escenario de fuga y no-fuga. Los datos utilizados por el SPRT es el inventario compensado de balance del volumen. Mediante el cálculo de la proporción de la probabilidad de una fuga sobre la probabilidad de no-fuga, se decide si el balance de volumen corregido ha aumentado con una probabilidad predeterminada, por ejemplo, 99%.
Para cubrir toda la gama de condiciones de operación, flujo y análisis de presión se lleva a cabo una determinación si la tubería está en marcha, parada u operando bajo estado estacionario, pequeños transitorios o grandes transitorios. Comprender el estado de funcionamiento permite diferentes tiempos de detección que deben aplicarse con el fin de minimizar las falsas alarmas. Los tamaños estimados de las fugas son proporcionados mediante la aproximación del balance de volumen corregido con errores de medición.
Uno de los principales retos de los sistemas de detección de fugas basados en el flujo, es la disponibilidad de medidores de flujo precisos. Puede decirse que no hay dos medidores de flujo que leerán siempre el mismo valor, estarán cerca, pero no será exactamente el mismo. La reducción al mínimo de los errores individuales de los medidores (y por lo tanto la diferencia entre las lecturas de dos medidores diferentes) mejora en gran medida el rendimiento de un sistema de balance de flujo estadístico. Asimismo, los cambios de temperatura y viscosidades del líquido afectan el perfil de flujo del medidor. Un cambio en el perfil de flujo puede introducir un error significativo en la medición de flujo y puede generar una falsa alarma de fuga. En los sistemas de gas, los efectos del perfil de flujo y remolino también pueden introducir errores como el cambio de velocidades de flujo. La solución operativa preferida es el uso de medidores ultrasónicos estándar para transferencia de custodia en líquido o gas, ya que en ambos se pueden usar raspa tubos y no presentan ninguna caída de presión. Los medidores ultrasónicos multitrayectoria para gas tienen la capacidad de corregir las tasas de flujo reportados por el análisis de las velocidades reportadas por las trayectorias. Los medidores de flujo de trayectoria múltiple, como el Panametrics LCT4, son independientes de la viscosidad e ideales cuando hay operaciones por lotes y cuando las condiciones ambientales son comúnmente variables.
Medidor Ultrasónico Panametrics LCT4
Caso de Estudio
Los operadores de las tuberías de petróleo crudo del NWO y NDO en Alemania instalaron Sistemas de Equilibrio de flujo estadístico ATMOS Pipe en 2002. Estas tuberías llevan más de 400 tipos de petróleo crudo con una amplia gama de lotes en tamaños y propiedades. ATMOS Pipe reemplazó un sistema hidráulico de detección de fuga existente basado en el modelo (RTTM), mejorando la detección de fugas en condiciones transitorias y reduciendo las falsas alarmas.
La disposición geográfica de las tuberías de NWO y NDO
Con la mejora de la capacidad de manejo de errores de los medidores y el procesamiento avanzado de datos, el sistema ATMOS Pipe probó que podía detectar fugas por debajo de 0,25% en la tubería de líquido, sin incrementar el número de falsas alarmas mientras reducía significativamente el tiempo de detección de fugas, adicionalmente mejoró la precisión de la localización de la fuga para fugas mayores a 1%.
Existen dos métodos de localización de fugas que se utilizan en el sistema: tiempo de vuelo (TOF) y la interpolación de presión. El algoritmo Least Squares se aplica para el método de interpolación de presión minimizando el error de localización.
La implementación de un sistema de detección de fugas confiable puede proporcionar un ahorro significativo para los operadores de ductos. Seleccionando la adecuada tecnología y metodología se puede ayudar a limitar el impacto de las fugas y la identificación de las pérdidas por robo, que se traduce en una mejora en la reputación hacia el público en general. Cuando diseñamos un sistema, la ruta recomendada es asociarse con un proveedor experto en la materia, con el fin de garantizar la mejor solución basándose en la mejor tecnología actual y la experiencia de campo.
