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Detección de emisiones fugitivas y sus implicaciones en el mantenimiento

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Imagen del artículo Detección de emisiones fugitivas y sus implicaciones en el mantenimiento

Rebeca Caramés
ENAGÁS

COMPROMISO NEUTRALIDAD EN CARBONO

Enagás ha adquirido el compromiso de ser neutra en carbono en el año 2040. Para lograrlo se ha establecido una ambiciosa estrategia de descarbonización con objetivos intermedios a corto-medio-largo plazo. La hoja de ruta está basada en la descarbonización del sector gasista, con el desarrollo de gases renovables y la adaptación de las infraestructuras para este tipo de gases, y la descarbonización de las infraestructuras, electrificando turbocompresores, haciendo uso del biometano para el consumo propio y reduciendo las emisiones de metano.

La reducción de emisiones de metano es un pilar fundamental de nuestra estrategia de descarbonización.

HUELLA DE CARBONO & EMISIONES DE METANO

Dentro de la huella de carbono las emisiones de metano suponen un 17% frente al 84% de emisiones de CO2. Este 17% se reparte un 13% en venteos y un 4% en emisiones fugitivas. Los venteos son liberaciones intencionadas y controladas a la atmosfera, con un volumen considerable y generalmente conocido. Mientras que las emisiones fugitivas son emisiones involuntarias a la atmosfera, debidas a la pérdida de la hermeticidad del equipo, que por lo general son causadas por desgastes de juntas y tensiones mecánicas o térmicas. Pueden localizarse en zonas aéreas o enterradas y no implican un riesgo en seguridad, a diferencia de lo que comúnmente conocemos como fuga que debe de repararse a la mayor inmediatez.

CAMPAÑAS LDAR (Leak detection and repair)

En Enagás llevamos más de 10 años realizando campañas de detección, cuantificación y reparación de emisiones fugitivas. En un principio se realizaban dichas campañas LDAR en instalaciones puntuales y representativas y posteriormente se extrapolaban los datos.

La campaña en una instalación se caracteriza por inspeccionar punto por punto cualquier fuente donde pueda existir una emisión fugitiva (brida, conector, PSV,…), cuantificar el valor de dicha emisión, reparación paralela si es posible, identificarla en campo con una tarjeta  mediante código de colores, registro en el aplicativo interno de emisiones de metano, un seguimiento hasta su reparación y un histórico con la trazabilidad de cada emisión.

Estos trabajos nos han permitido reducir las emisiones fugitivas un 76% respecto al año 2015, en línea con la iniciativa Global Methane Alliance liderada por Naciones Unidas, donde Enagás en el año 2019 se comprometió a reducir las emisiones de metano un 45% en 2025 y un 60% en 2030 respecto al año 2015.

CAMPAÑAS LDAR INTERNAS

A partir del año 2018 comenzamos la internalización de dichas campañas con el objetivo de que en tres años se deberían de alcanzar el 100% de las instalaciones. Para ello, Enagás adquirió equipos de detección y cuantificación como cámaras, cuantificadores y láseres. Se capacitó a todo el personal con cursos específicos en esta materia en su itinerario formativo y de forma que el primer año de campaña interna se realizaba con la colaboración de una contrata experta que hacía uso de los mismos equipos para localizar las emisiones fugitivas.

En nuestras campañas internas utilizamos tecnología bottom up, que es la que mide a nivel de fuente y usamos los factores de correlación de la “EN15446:2008 Emisiones fugitivas y difusas comunes en los sectores industriales” para la cuantificación.

Las campañas LDAR internas están incluidas en los Planes de Mantenimiento con una frecuencia anual y se ha establecido objetivos específicos en línea con los objetivos de compañía.

Para el reporte y el seguimiento se creo la aplicación interna de emisiones de metano, confeccionada a la medida de las necesidades y que está en continua mejora.

PLANES DE MANTENIMIENTO

Generadas instrucciones técnicas con el alcance y el detalle del desarrollo de las campañas junto con sus correspondientes gamas de mantenimiento anuales. Los planes de mantenimiento incluyen el 100% de las instalaciones, mediante órdenes de SAP generadas por ubicaciones técnicas para cumplir con el índice de regulación de costes. Las órdenes fuera de plan, para tareas puntuales, están unificadas para llevar un control y seguimiento de los trabajos y los costes asociados.

Fijado el objetivo de realizar la campaña LDAR interna en el primer cuatrimestre del año en curso, con sus correspondientes indicadores de seguimiento.

Los equipos para la detección y la cuantificación también están incluidos dentro de los planes de mantenimiento para su calibración anual en el Centro Metrológico de Enagás en Zaragoza.

SEGUIMIENTO Y PRIORIDAD REPARACIÓN EMISIONES FUGITIVAS

El aplicativo de emisiones de metano ha permitido la digitalización de los datos de las campañas LDAR, consolidando una base de datos transparente, segura y fiable. Junto con la información notificada en las órdenes de SAP SGM emitimos informes de seguimiento que nos permiten extraer conclusiones y acciones de mejora.

Una vez identificada una emisión fugitiva mayor de 10 ppm, esta se registra en el aplicativo interno de emisiones de metano, con fecha de inicio de emisión el uno de enero del año en curso.

Si es posible se realiza la reparación paralela, que suelen ser reaprietes. En caso de no ser posible su reparación inmediata, se realiza un seguimiento de la misma hasta su eliminación.

Se registran según su grado de emisión en 50.000 ppm, 10.000 – 50.000 ppm, 500-10.000 ppm o 10-500 ppm. Esta clasificación es importante porque nos permite establecer una prioridad a la hora de reparar, como se aprecia en el gráfico, aunque las emisiones de 50.000 ppm son en número de emisiones un porcentaje relativamente pequeño si lo trasladamos a toneladas de CH4 emitidas vemos que esta cantidad es el grueso de las emisiones fugitivas emitidas y donde debemos poner el foco para priorizar estas reparaciones.

EMISIONES POR TIPO DE COMPONENTE

Otra de las clasificaciones al registrar una emisión en el aplicativo es el tipo de componente donde se encuentra ubicada la emisión.

Para la cuantificación de las emisiones fugitivas nos basamos en la “EN 15446:2008 Emisiones fugitivas y difusas comunes en los sectores industriales”, la cual nos indica como debe de realizarse las medidas de las emisiones fugitivas de vapores generados en las fugas de equipos y tuberías.

La norma se basa en la medición de la concentración de gas en la interfase de la emisión. Esta concentración (ppm) se mide con un instrumento portátil y se convierte a una velocidad de emisión másica (Kg/h) mediante el uso de un conjunto de correlaciones.

Los factores de correlación van en función del tipo de componente donde se ubica la emisión (brida, válvula, conector, …), por lo que es importante la correcta identificación del componente.

En el gráfico se ve de forma muy intuitiva, como el componente válvula es el que más Tch4/año emite con diferencia, a pesar que el mayor numero de emisiones se encuentran en los conectores roscados.

Otro ejemplo significativo es el componente trampa de rascadores, que se debe de tener en cuenta que solo aplica a la puerta de la trampa y no a la zona donde se ubica la trampa de rascadores.

El análisis de estos informes nos permite implantar acciones de mejora, como la eliminación de las válvulas de alivio (VES) en las ERMs. En este caso, se detectó que las Tch4/año emitidas por este tipo de componente eran significativas. La mayoría de las VES pierden su estanqueidad una vez que realizan un disparo y este tipo de válvulas se encontraban instaladas en todas las líneas de las ERMs (+500). Se elaboró un estudio donde quedó reflejado que las VES no eran válvulas de seguridad, si no de alivio, y que su eliminación no llevaba asociado ningún riesgo a nivel de seguridad. Se trasladó al Ministerio y una vez validado, procedimos a realizar un proyecto y a tramitar el acta de puesta en servicio de cada instalación tras su modificación.

Otra emisión fugitiva que detectamos se daba con bastante frecuencia estaba ubicada en los cofres de los actuadores de las válvulas neumohidráulicas (MOVs), sobre todo en las instalaciones más antiguas. Su eliminación requiere, en la mayoría de los casos, el desmontaje de la base de los cofres y la sustitución de las juntas tóricas. Son trabajos laboriosos y que requieren de un alto coste de horas de personal para su eliminación. En este caso, optamos por un contrato global a una empresa externa para acometer este tipo de reparaciones en todas nuestras instalaciones.

En algunas ocasiones nos encontramos con equipos en los que es compleja la eliminación de estas emisiones, aunque se sustituyen componentes desgastados como juntas, una vez que el equipo vuelve a operar la emisión tiende a aparecer. Esto es debido a que son equipos antiguos, que cuando fueron diseñados no se tenía en cuenta si en un momento dado existían pequeñas emisiones fugitivas. En estos casos estamos en contacto con los fabricantes para buscar la mejor solución.

EMISIONES POR TIPO DE INSTALACIÓN

La clasificación de las emisiones por tipo de instalación nos permite sectorizar y detectar dónde debemos de poner el foco para extrapolar las medidas adoptadas al resto de las instalaciones.

Como ejemplo, las emisiones fugitivas en las chimeneas de venteo de las estaciones de compresión. Se observó que en la mayoría de los venteos cuando los turbocompresores están despreseurizados de detectan emisiones, debido a que las válvulas no son estancas. En este caso se trata el tema en el grupo de operación y mantenimiento, para valorar el cambio en la frecuencia de los mantenimientos de este tipo de válvulas, así como el uso de una grasa más específica.

EMISIONES FUGITIVAS REMANENTES

Otra clasificación que tenemos en consideración son las emisiones remanentes, es decir, aquellas que su reparación es ambientalmente no viable, por el venteo que conlleva, o que son técnicamente no viables. Además algunas de estas reparaciones llevan asociado el dejar fuera de servicio la instalación y no dar el suministro. Como ejemplo las bridas a las entradas de las líneas de una ERM.

Dentro de las ambientalmente no viables, planificamos aquellas que tienen un mantenimiento en un futuro que lleva asociado el mismo venteo que se necesita para su reparación. De esta forma optimizamos venteos.

Las emisiones remanentes suponen más de un 40% de nuestras emisiones fugitivas, por ello, buscamos soluciones disponibles en el mercado como por ejemplo las cajeras/abrazaderas. Son reparaciones temporales que se realizan a medida de cada componente, y se inyectan de resina, lo que nos permite contener la emisión hasta que en un futuro pueda realizarse la reparación definitiva. Estas reparaciones aportan un certificado con los cálculos, el diseño specífico de cada pieza y la ficha de seguridad de la resina.

En cuanto a las emisiones no remanentes tenemos fijado un objetivo de reparar un 50% en 3 meses y el 30% en 6. Realizamos el seguimiento mediante indicadores mensuales.

CAMPAÑAS LDAR EXTERNAS

Cada año realizamos campañas LDAR externas en instalaciones representativas. Utilizamos tanto tecnología bottom up (cuantificadores, cámaras,..) como tecnología top down, que mide por áreas de arriba hacia abajo (helicópteros, drones, láser,…). Buscamos reducir la incertidumbre en la cuantificación mediante la selección de distintas tecnologías e identificar emisiones en alturas o sitios inaccesibles que puedan ser extrapolables a otras instalaciones similares.

Los costes asociados a estas tecnologías son elevados y los equipos no suelen estar disponibles en España.

EL RETO DE LA RECONCILIACIÓN

A día de hoy, los intervalos de incertidumbre y las limitaciones tecnológicas hacen que la reconciliación de los datos bottom up&top down sea compleja. Estamos trabajando, tanto internamente como dentro de proyectos estratégicos, para avanzar en este campo.

Las tecnologías top down ofrecen información cuantitativa, pero con un alto nivel de incertidumbre y no identifican el elemento de fuga.

El objetivo es identificar todas las fuentes de emisión, utilizando ambas tecnologías, para así implementar medidas de mitigación.

PROYECTOS ESTRATÉGICOS

Enagás participa en varios proyectos estratégicos.

Con Satlantis, a través de nuestra filial Enagás Emprende en el proyecto para detectar y cuantificar emisiones de metano desde satélites con alta precisión. Colaboramos en la calibración de su cámara  óptica con ensayos en campo.

Participando y liderando proyectos de GERG (Europen Gas Research Group). En la actualidad, realizando pilotos con distintas tecnologías top down y bottom up para avanzar en la reducción de la incertidumbre y la reconciliación.

Colaborando con IMEO en la reconciliación de datos bottom up&top down en las Estaciones de Compresión, a través de las instalaciones europeas más representativas. IMEO es una iniciativa del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (UNEP), que fue lanzado en la Cumbre del G20 y cuenta con el apoyo de la Comisión Europea. El objetivo de este observatorio es mejorar la precisión y la transparencia de las compañías a la hora de reportar sus emisiones de metano.

REPORTE OGMP2.0 (Oil&Gas Methane Parthership)

OGMP es una iniciativa de la Coalición por el Clima y el Aire Limpio liderada por el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, en asociación con la Comisión Europea. Cuenta con la participación de más de 80 compañías, entre ellas Enagás.

OGMP marca una directriz técnica para la empresa de gas de cara a la implementación del proceso de cuantificaciones de metano. Este método pretende mejorar la precisión y la transparencia de los informes de emisiones en el sector del petróleo y del gas.

En noviembre 2019 Enagás adquirió de forma voluntaria el compromiso de enviar cada año las emisiones de metano de cada uno de los activos.

Como vemos en la tabla hay varios niveles para reportar, desde el más sencillo que es reportar el número de emisiones hasta los niveles más altos y precisos como detallar cada emisión en la fuente concreta e indicando el tipo de emisión. Enagás reporta el 100% de las emisiones fugitivas de los activos operados en el nivel 4.

El Observatorio Internacional de Emisiones de Metano (IMEO) ha reconocido a Enagás con la máxima calificación ‘Gold Standard’ por segundo año consecutivo al destacar su plan de emisiones de metano como uno de los más robustos y detallados en el marco de la asociación OGMP2.0. Este es el único marco integral de informes basado en mediciones para la industria del petróleo y el gas.

Este reconocimiento supone un refuerzo al compromiso de la compañía con la neutralidad en carbono y la reducción de emisiones de metano.

FUTURO REGLAMENTO EUROPEO

Hasta la fecha, solo las inspecciones de gas de fondo están recogidas en el Reglamento de Redes y Acometidas de Combustibles Gaseosos.

La Comisión Europea tiene previsto aprobar en los próximos meses el Reglamento sobre la reducción de las emisiones de metano en el sector energético.

Este Reglamento va a tener un impacto significativo en el sector. Los artículos que nos afectan más directamente son la detección y reparación de emisiones fugitivas (LDAR) y el venteo y quema en antorcha, que solo se permitirá en casos de emergencia.

En cuanto a las campañas LDAR, si bien los trabajos que hemos venido realizando en estos últimos años nos posicionan en una posición favorable de partida, debemos adaptarnos a unas inspecciones con más frecuencias y a menores tiempos en los plazos de las reparaciones.

Los costes de los operadores regulados serán cubiertos si se procede de manera eficiente y transparente.

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