¿Qué es un motor de combustible dual y cuáles son sus beneficios para las aplicaciones de petróleo y gas?

La edad de piedra no terminó porque el mundo se quedó sin piedras, y la edad del petróleo no terminará porque nos quedamos sin aceite 1 . En cambio, la edad del petróleo terminará cuando nosotros (comunidades, empresas y gobiernos) aceleremos la transición energética hacia nuestro destino final: energía renovable del 100%.
En este viaje de transición energética hay pasos gigantescos que todos celebramos, como el mayor uso de hidrógeno verde en aplicaciones ferroviarias. También hay pasos incrementales-aquellos que se dirigen hacia la dirección correcta, aquellos que desafían el status-quo y aquellos que nos acercan a nuestro objetivo final.
El de la industria de petróleo y gas está dando pasos incrementales para reducir su huella ambiental y mejorar su desempeño financiero. Uno de estos pasos es el uso de motores de combustible dual, que se considera el próximo paso inmediato correcto. La industria ya está utilizando tecnologías que abarcan desde Microgrids hasta motores de emisiones ultrabajas en este viaje. Los motores de combustible Duel son la adición correcta a esta cartera.
La tecnología de motor de combustible dual se ha probado a lo largo de los años en aplicaciones de perforación y mantenimiento de pozos. Dado el mayor interés en estas soluciones de combustible dual, este artículo describe qué son los motores de combustible dual y sus beneficios en aplicaciones de petróleo y gas.
¿Qué es un motor de combustible dual y cómo funciona?
Los motores que pueden funcionar con una mezcla de dos combustibles diferentes se denominan motores de combustible dual. Con frecuencia, los combustibles diésel y de gas natural se usan juntos dentro de los motores de combustible dual. A menudo, los motores de combustible dual que mezclan diésel y gas natural también pueden funcionar con combustible diésel solo si el gas natural no está disponible temporalmente.
Más allá del gas natural y el diésel, algunos motores de combustible dual también pueden usar diferentes mezclas de biodiésel, gas de vertedero, gas biológico y otros combustibles.
¿Todos los motores de combustible dual son iguales?
No lo son; las diferencias entre los motores de Duel Fuel están mucho más allá de " tomayto" y " tomahto" .
Si bien los principios de funcionamiento de los motores de combustible dual son los mismos, aquellos que operan motores de combustible dual experimentan diferencias notables en el costo total de propiedad (TCO) y el tiempo de actividad. Cosas como la tasa de sustitución de gas natural, la calidad del gas natural, las emisiones producidas y la confiabilidad del equipo pueden tener un efecto operacional eficiente.
La tasa de sustitución es una palabra clave asociada con los motores de combustible dual. La tasa de sustitución es la porción de energía de combustible suministrada por gas natural. Al comparar motores de combustible dual, hay dos consideraciones importantes sobre las tasas de sustitución:
- factor de carga: Es importante comparar las tasas de sustitución de diferentes motores con el mismo factor de carga, que es donde operan normalmente sus motores. Comparar estrictamente las tasas de sustitución "máximas" de diferentes motores podría engañarlo y evitar que maximice los beneficios de los motores de combustible dual.
- consumo de combustible diésel: Considere evaluar las tasas de consumo de combustible diésel de los motores mientras compara las tasas de sustitución. Si un motor ofrece un mejor ahorro de combustible diésel, ese motor inicia la comparación de la tasa de sustitución con una ventaja importante.
Eche un Cómo funcionan los motores de combustible dual para obtener más información.
Beneficios de los motores de combustible dual en aplicaciones de petróleo y gas
Dentro de las aplicaciones de petróleo y gas, las operaciones de perforación y mantenimiento de pozos son las que comúnmente podrían ver que los motores de combustible dual alimentan los equipos. Esto se debe a los beneficios financieros y ambientales que la perforación y la experiencia de los contratistas de mantenimiento de pozos con motores de combustible dual. Miremos estos beneficios de los motores de combustible dual en aplicaciones de petróleo y gas.
Los motores de combustible dual reducen el impacto ambiental del funcionamiento del petróleo y el gas
A menudo, el gas natural se denomina "el puente hacia el futuro renovable" en los mercados de generación de electricidad . De hecho, 40% de la electricidad a escala de servicios públicos generada en los EE. UU. proviene de de gas natural. El resto se distribuye uniformemente entre el carbón, la energía nuclear y las energías renovables.
"Las consideraciones ambientales son una razón clave por la que muchos negocios, incluidos los operadores de perforación y mantenimiento de pozos, eligen el gas natural con respecto a otros combustibles fósiles", dijo Patricio Escobar, Gerente General de segmento de mercado de petróleo y gas de Cummins. "Aquellos que deciden reemplazar a diésel con gas natural experimentan varios beneficios ambientales y operacionales importantes", también dijo.
Aquí hay tres de estas consideraciones ambientales.
- reducido de refinación y transporte de combustible diésel: El combustible diésel atraviesa un largo viaje para llegar de la cabeza de pozo a su tanque de combustible. Al usar el gas disponible en el sitio en sus motores de combustible dual, también reduce la necesidad de que esas operaciones procesen y entreguen combustible diésel a su sitio. Esto, a su vez, reduce los impactos ambientales asociados del transporte y la refinación.
- reducido de acampado: Otra ventaja medioambiental clave que se logra a través del uso de gas natural en el lugar es la disminución de la quema. El exceso de gas natural quemado a través de la acampada se puede volver a desplegar para alimentar los motores de combustible dual en un sitio de pozo.
Los motores de combustible dual ofrecen ahorros financieros gracias a un menor consumo de combustible diésel
El costo de combustible es uno de los artículos de línea de gastos primarios para operaciones de perforación y mantenimiento. Los motores de combustible dual brindan ahorros financieros en forma de costos de operación reducidos (OpEx).
Así es como los reducidos gastos operativos cobran vida.
- substituyendo el combustible diésel por combustible de gas natural: Como se mencionó anteriormente, el combustible diésel pasa por un viaje más largo para llegar a los motores en un sitio de pozo. Este viaje incluye la producción de petróleo, transporte de petróleo, producción de diésel en una refinería, almacenamiento, transporte y entrega a la camión de bombas. Todos estos pasos dentro del viaje de diésel vienen con costos adicionales. Mientras tanto, el gas natural producido en el cabezal de pozo se puede procesar en el lugar y suministrarlo a los motores. El uso de gas natural in situ en lugar de diésel, resulta en ahorros operacionales para los contratistas de perforación y mantenimiento de pozos.

Los motores de combustible dual operan con un desempeño parecido al diésel
Históricamente, una razón clave por la que los motores de diésel han sido la mejor opción entre las aplicaciones de petróleo y gas ha sido su sólido desempeño. Los motores de diésel son conocidos por su longevidad y el combustible diésel ofrece una densidad de energía muy alta. Estos siguen siendo muy precisos. Mientras tanto, los motores de gas natural también han cambiado a través de los años. Miremos el desempeño del motor de tres aspectos:
- densidad de potencia: La densidad de potencia es la potencia de salida de un motor por unidad de volumen del motor. Por ejemplo, para motores de gran cilindrada, a menudo vería que los motores de gas natural más grandes ofrecen una potencia de salida comparable a la de los motores de diésel más pequeños. En otras palabras, los motores de diésel tienen una mayor densidad de energía que los motores de solo gas natural. Mientras tanto, también hay motores de diésel equipados para aplicaciones de combustible dual. Esto, combinado con los controles electrónicos dentro del motor, permite que un motor de combustible doble tenga una densidad energética similar a la de un diésel mientras funciona con un modelo de combustible doble.
- respuesta transitoria: El desempeño de respuesta transitoria es la capacidad de un motor para responder a las diversas demandas de energía de la operación. Muchas aplicaciones de petróleo y gas requieren capacidades de respuesta transitoria que los motores de gas natural al 100% a menudo tienen problemas para adaptarse. Mientras tanto, los motores de combustible dual seleccionados pueden ofrecer un rendimiento transitorio comparable con sus alternativas solo a diésel.
- rango operativo optimizado: Los motores a menudo funcionan en un ciclo de trabajo estándar según la aplicación en la que se usan. La aplicación de una nueva tecnología, como el combustible dual, a veces puede requerir cambios en ese patrón operativo para lograr el máximo ahorro de combustible. La optimización del motor de combustible dual resuelve este problema al garantizar la tasa de sustitución máxima del gas natural en el rango operativo ideal que requieren las aplicaciones de gas y petróleo. Esto maximiza la porción de energía de combustible proporcionada por gas natural, lo que conduce a un mejor desempeño en aplicaciones de petróleo y gas.
Si ya tiene motores listos para ser equipados, los kits de combustible dual le ahorrarán dinero
Muchas aplicaciones de petróleo y gas ya usan motores que están listos para ser equipados usando dos kits de combustible. Este es un excelente punto de partida, ya que ahora puede ahorrar dinero y ayudar al medioambiente al elegir un kit de combustible doble a través de un nuevo motor de combustible dual.
- beneficios financieros: El kit de combustible dual cuesta menos que comprar un motor nuevo y requiere cambios mínimos en el motor existente, lo que resulta en esfuerzos de integración de equipos reducidos. Esto reduce el capital total requerido para mejorar su flota y lograr objetivos operativos y de sostenibilidad.
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Referencias:
1 The Economist (24 de Jul. 1999). Las células de combustible cumplen con las grandes empresas [artículo]. Obtenido de https://www.economist.com/