Cómo mejorar la eficiencia del procesamiento del gas natural y garantizar el cumplimiento a lo largo de la cadena de valor

El procesamiento del gas natural es esencial para suministrar gas listo para el mercado y, al mismo tiempo, garantizar unas operaciones seguras, eficientes y conformes a la normativa normativa en toda la cadena de valor. Hoy en día, las plantas de procesamiento operan en condiciones cada vez más complejas: las composiciones de los gases de alimentación son más variables, las expectativas normativas son cada vez más estrictas y la eficiencia energética y el rendimiento en materia de emisiones están sometidos a un escrutinio más riguroso que nunca. Al mismo tiempo, muchas instalaciones deben equilibrar estas exigencias mientras operan con activos obsoletos y se preparan para nuevas funciones en la transición energética, como la mezcla de hidrógeno y la gestión del carbono.

En un entorno de creciente presión de costes y unas operaciones de gas cada vez más complejas, garantizar la excelencia operativa en el procesamiento del gas natural se ha convertido en una clara ventaja competitiva. Las plantas que combinan un control fiable de los procesos, mediciones precisas y visibilidad en tiempo real en todas las fases de procesamiento pueden proteger los márgenes, reducir los riesgos y garantizar el rendimiento a largo plazo.

Las plantas que logran sistemáticamente una alta eficiencia operativa están mejor posicionadas para:

• Maximizar la producción de gas natural
• Reducir el consumo de energía
• Mejorar la planificación del mantenimiento
• Reducir las emisiones de gases de efecto invernadero
• Mantener estable la calidad del producto
• Mejorar la fiabilidad general de la planta

El procesamiento del gas requiere un gran consumo de energía, especialmente en los procesos de eliminación de gases ácidos, deshidratación y fraccionamiento. El aumento de los costes energéticos y los objetivos de descarbonización están llevando a los operadores a optimizar el consumo de energía sin comprometer el rendimiento ni el cumplimiento de las especificaciones del producto y los requisitos medioambientales. Lograr este equilibrio es especialmente difícil en plantas de procesamiento de gas que fueron diseñadas para calidades de gas de alimentación u otras condiciones de operación distintas a las que se enfrentan hoy.

Los sistemas que consumen mucha energía, como los compresores, las unidades de regeneración, los calentadores y los equipos de refrigeración, representan importantes oportunidades de mejora de la eficiencia. Es el caso, por ejemplo, de las industrias dedicadas a la:

• Optimización de la carga del compresor
• Reducción de la variabilidad del proceso
• Mejora de la recuperación de calor
• Mejora del rendimiento de la deshidratación
• Minimizar el venteo y el quemado innecesarios

En esencia, los operadores reducen el consumo de energía al hacer funcionar el proceso más cerca de sus condiciones óptimas, gracias, por ejemplo, al control avanzado de procesos (APC) y a la optimización de las tasas de circulación. La integración del calor y la recuperación de energía de las corrientes calientes del proceso reducen la energía necesaria de entrada, mejorando directamente los márgenes.

Al integrar e intensificar los procesos y reducir el número de etapas, los operadores pueden mejorar la eficiencia de forma estructural y conseguir un equilibrio más adecuado entre la recuperación de producto y el consumo de energía. Asimismo, la monitorización y el análisis en tiempo real desempeñan un papel fundamental en la optimización de los procesos, ya que permiten realizar ajustes de forma continua y mejorar la prevención de fallos.

La composición del gas natural es cada vez más variable por la integración de recursos no convencionales y la menor calidad de los yacimientos. Las mayores concentraciones y fluctuaciones de CO₂, H₂S, nitrógeno, agua e hidrocarburos más pesados suponen una carga adicional para las unidades de tratamiento, deshidratación y fraccionamiento. Como resultado, para mantener un funcionamiento estable y una calidad constante del producto se requiere una mayor flexibilidad del proceso y una visión más fiable en tiempo real de la composición del gas y del comportamiento del flujo.

La presión regulatoria está aumentando en las operaciones de exploración y producción (upstream) y en el transporte y procesamiento inicial (midstream) para reducir las emisiones de metano, limitar el venteo y el quemado, y mejorar la transparencia en la notificación de gases de efecto invernadero. Cada vez más se espera que las plantas de procesamiento de gas proporcionen datos de emisiones continuos y trazables en lugar de basarse en estimaciones o mediciones periódicas. Este cambio añade complejidad operativa, sobre todo cuando el control de las emisiones debe integrarse en las plantas existentes y adaptarse a la evolución de la normativa regional e internacional.

El gas natural debe procesarse para eliminar impurezas, garantizar un transporte seguro y cumplir las especificaciones de calidad necesarias para su uso comercial. En su estado natural, el gas contiene agua, gases ácidos como H₂S y CO₂, así como hidrocarburos más pesados que, si no se eliminan, pueden causar corrosión, generar riesgos de seguridad u obstruir las tuberías. Entre las etapas clave del proceso tras la extracción de los yacimientos subterráneos se incluyen:

1. Separación (en el pozo o cerca de él): eliminación de agua libre, condensación, arena y sólidos del gas natural en estado natural para proteger los equipos que se utilizarán posteriormente. A continuación, el gas llega a las plantas de transformación a través de sistemas de recolección que recogen el gas bruto de múltiples pozos mediante una red de gasoductos.
2. Endulzamiento de gases: los gases ácidos como el sulfuro de hidrógeno (H₂S) y el dióxido de carbono (CO₂) se eliminan, normalmente mediante sistemas de aminas, para mejorar la seguridad, evitar la corrosión y cumplir las especificaciones.
3. Deshidratación del gas: se elimina el vapor de agua (normalmente mediante un proceso de deshidratación con glicol o tamices moleculares) para evitar la formación de hidratos, la corrosión y la congelación durante el transporte y el procesamiento.
4. Recuperación de hidrocarburos: los líquidos de gas natural (LGN), como el etano, el propano y el butano, se separan mediante procesos de refrigeración o criogénicos para aumentar el valor del producto.
5. Compresión: se incrementa la presión del gas para permitir su transporte por gasoducto, su inyección en sistemas de almacenamiento o su entrega a los usuarios intermedios.
6. Medición y control de calidad: se mide el caudal, la presión, la temperatura y la composición del gas para garantizar la precisión en aplicaciones de custody transfer, el cumplimiento normativo y un funcionamiento fiable.

Para que estos procesos funcionen de forma fiable, los responsables de la planta deben monitorizar continuamente los parámetros clave y el rendimiento del proceso—como la eficiencia en la eliminación de gases ácidos y la eficacia de la deshidratación— con el fin de evitar gas fuera de especificación, mantener la estabilidad operativa y proteger los equipos situados aguas abajo. En conjunto, estos factores garantizan que el procesamiento del gas natural siga siendo seguro, eficaz y conforme a las normas, a la vez que se obtiene un producto estable y comercializable.

Una monitorización precisa es clave para un procesamiento eficiente del gas, ya que repercute directamente en la calidad del producto, la estabilidad del proceso, la seguridad y el cumplimiento de la normativa. Incluso los pequeños errores pueden provocar que el gas no cumpla las especificaciones, reducir la eficiencia y aumentar el riesgo operativo. Al mismo tiempo, los operadores deben encontrar un equilibro entre unas regulaciones ambientales y de seguridad cada vez más estrictas con la necesidad de mantener el caudal de producción, lo que exige una monitorización fiable de las variables clave del proceso y un control operativo constante.

En procesos complejos como la separación de componentes, la deshidratación y la eliminación de gases ácidos, la fiabilidad de las mediciones es esencial para evitar ineficiencias, la contaminación de los equipos y la inestabilidad del proceso. Asimismo, los operadores también deben garantizar que la calidad final del gas cumple los límites de especificación definidos por las tarifas de los gasoductos y los acuerdos contractuales. Estos requisitos se rigen por marcos normativos y normas internacionales como, por ejemplo, las normas ISO 13686 o EN 16726, así como normas industriales de amplia aplicación, como ISO 6976 e ISO 12213 , AGA y GPA para el cálculo de la composición y la energía del gas, las normas API para la toma de muestras y los métodos ASTM para determinar el punto de rocío y el contenido de agua.

Al proporcionar datos de proceso claros y verificables, una medición fiable reduce la incertidumbre, favorece el cumplimiento de las normas y permite tomar mejores decisiones operativas. Cumplir las especificaciones de calidad y garantizar al mismo tiempo la fiabilidad del proceso requiere:

• Medición precisa del caudal, la presión y la temperatura
• Control fiable de la humedad, los gases ácidos y el punto de rocío
• Seguimiento y notificación de emisiones
• Control estable del proceso
• Documentación continua de los procesos

El mantenimiento predictivo está ganando importancia en el procesamiento de gas natural, ya que los operadores buscan reducir paradas imprevistas, aumentar la fiabilidad de los equipos y optimizar los costes de mantenimiento. Al monitorizar continuamente las condiciones del proceso y el comportamiento de los equipos, es posible detectar de forma precoz problemas como la corrosión, las incrustaciones o la degradación de los equipos antes de que afecten a la producción. Esto favorece un funcionamiento más estable y ayuda a mantener una calidad constante del gas. Al mismo tiempo, las funciones de diagnóstico y verificación inteligentes, como las que ofrece la Heartbeat Technology, proporcionan información continua sobre el estado del equipo y la integridad de las mediciones, lo que facilita las estrategias de mantenimiento basadas en el estado. Esto contribuye a un funcionamiento más seguro, un mejor cumplimiento de las normas y un uso más eficiente de los recursos de mantenimiento.