Investigadores del Southwest Research Institute (SwRI) y la Universidad de Michigan (U-M) han publicado un nuevo estudio que muestra que un nuevo quemador avanzado de metano, creado con fabricación aditiva y aprendizaje automático, elimina el 98% del metano emitido durante la producción de petróleo. El quemador fue diseñado por investigadores de ingeniería de la U-M y probado en el SwRI.
El artículo, “Un estudio experimental de los efectos de la composición de los gases residuales y el viento cruzado en las antorchas no asistidas utilizando un nuevo enfoque de prueba en interiores”, se publicó en Industrial & Chemical Engineering Research.
Los productores de petróleo pueden generar metano durante la producción de petróleo y, por lo general, utilizan antorchas para quemar este gas. Sin embargo, el viento que sopla a través de los quemadores de llama abierta convencionales reduce su eficacia, liberando el 40% o más de metano a la atmósfera. A lo largo de 100 años, el metano tiene un potencial de calentamiento global 28 veces mayor que el dióxido de carbono y es 84 veces más potente en una escala de tiempo de 20 años. La quema reduce el potencial general de calentamiento global, pero la quema ineficaz debilita esta estrategia. El SwRI colaboró con ingenieros de la U-M para aprovechar el aprendizaje automático, la dinámica de fluidos computacional y la fabricación aditiva para crear y probar un quemador con alta eficiencia de destrucción de metano y estabilidad de combustión en las difíciles condiciones presentes en el campo.
“Probamos el quemador en una instalación interior en el SwRI, donde pudimos controlar el viento cruzado y medir la eficiencia del quemador en diferentes condiciones”, dijo el ingeniero principal del SwRI, Alex Schluneker, uno de los coautores del artículo.
“Incluso la más mínima cantidad de viento cruzado redujo significativamente la efectividad de la mayoría de los quemadores. Descubrimos que la estructura y los movimientos de las aletas dentro del quemador eran esenciales para mantener la eficiencia. El equipo de la U-M lo diseñó para mejorar significativamente el rendimiento”.
El quemador tiene una base de boquilla compleja que divide el flujo de metano en tres direcciones diferentes. El diseño del impulsor guía el gas hacia la llama. Este novedoso diseño permite la mezcla uniforme de oxígeno y metano y da tiempo para que se produzca la combustión antes de que los vientos cruzados puedan afectarla. Este diseño es clave para la eficiencia del quemador.
“Una buena proporción de oxígeno y metano es clave para la combustión”, dijo el ingeniero de investigación sénior del SwRI, Justin Long. “El aire circundante debe capturarse e incorporarse para mezclarse con el metano, pero demasiado puede diluirlo. Los investigadores de la UM realizaron una gran cantidad de trabajo de dinámica de fluidos computacional para encontrar un diseño con un equilibrio aire-metano óptimo, incluso cuando se somete a condiciones de fuertes vientos cruzados”.
Los equipos del SwRI y la UM siguen colaborando en la creación y prueba de nuevos diseños de quemadores, con el objetivo de crear un prototipo aún más eficiente y rentable en 2025.
Fuente: Tech Xplore.