La industria y los consumidores privados dependen de los oleoductos y gasoductos que se extienden miles de kilómetros bajo el agua. No es raro que los depósitos obstruyan estas tuberías. Hasta el momento, solo hay unas pocas formas de identificar la formación de tapones in situ y de forma no destructiva. Los neutrones pueden hacer esto mucho más fácil, como muestran las mediciones en la fuente de neutrones del centro de investigación Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) en la [Universidad Técnica de Munich (TUM).](http://Los neutrones detectan bloqueos en tuberías)
Los oleoductos y gasoductos son las arterias de nuestro suministro de energía. Al igual que los oleoductos Nord Stream, transportan los portadores de energía a largas distancias bajo el agua hasta las instalaciones de almacenamiento y producción en tierra.
Pero los cuellos de botella en el suministro no son las únicas cosas que pueden conducir a problemas de suministro. Bajo ciertas condiciones, la mezcla en las tuberías, que normalmente consiste en gas, petróleo y agua, puede volverse muy viscosa e incluso formar fases sólidas. Los hidratos sólidos, que se forman a partir del gas y el agua, son particularmente desagradables para los operadores, por ejemplo, cuando la mezcla se enfría a las bajas temperaturas del lecho marino cuando la tubería está inactiva durante mucho tiempo. (Ver foto a continuación)
Los enfoques anteriores no funcionan bajo el agua
Para reparar un bloqueo en el sitio, primero se debe encontrar la sección afectada de la tubería. Dado que se puede haber formado en cualquier lugar a lo largo de la tubería, localizar el bloqueo desde el exterior es un gran desafío.
Hasta ahora, se han utilizado cámaras termográficas y rayos gamma para detectar los bloqueos. Sin embargo, ninguno de estos métodos funciona bajo el agua. Los ultrasonidos, por el contrario, penetran en el agua sin problemas, aunque los bloques de hidratos solo se pueden ver desde el exterior de cerca a través de la pared de la tubería.
Dado que las tuberías submarinas se colocan a profundidades de hasta 2000 metros y, a menudo, están cubiertas de forma natural por materiales del lecho marino, como arena o limo, esto plantea otras dificultades prácticas. Además, las impedancias acústicas de la fase de hidrato y otras fases de la mezcla de petróleo crudo apenas difieren.
TechnipFMC, una empresa especializada en tuberías submarinas con alrededor de 20.000 empleados en todo el mundo, estaba "buscando un método más eficiente para poder detectar dichos tapones sin contacto, de manera no destructiva y confiable a pesar de las paredes gruesas", dice Javier Sebastian, jefe de proyecto de la empresa.
"Los neutrones son la sonda perfecta para la tarea en cuestión", sugirió Sophie Bouat, directora general de Science-SAVED (Scientific Analysis Vitalises Enterprise Development) que fue la que presentó y estableció contacto con los científicos del Centro Heinz Maier-Leibnitz en Garching, cerca de Múnich.
"Con el rápido análisis de activación de neutrones gamma, los átomos de luz y el hidrógeno en particular pueden detectarse con mucha precisión", continúa. Dado que los hidratos y el petróleo y el gas difieren significativamente en su contenido de hidrógeno, debería ser posible detectar bloqueos midiendo la concentración de hidrógeno.
Ralph Gilles, coordinador industrial de la fuente de neutrones de investigación FRM II , llevó a cabo un estudio de viabilidad sobre este tema junto con otros colegas de la Universidad Técnica de Munich y el Centro de Investigación Jülich.
Con el instrumento PGAA (Prompt Gamma Activation Analysis), que utiliza neutrones fríos del FRM II, el equipo de investigación analizó muestras con rayos X y pudo demostrar que de esta manera es posible distinguir entre petróleo y gas o el tapón.
Usando la instalación de radiografía y tomografía NECTAR y el instrumento FaNGAS (Fast Neutron Induced Gamma Ray Spectroscopy), utilizaron neutrones rápidos del FRM II para demostrar que una cantidad suficientemente grande de neutrones penetra las paredes metálicas de la tubería para permitir la medición respectiva. y que la medida también funciona bien bajo el agua.
Una pequeña fuente de neutrones detecta obstrucciones
Los resultados muestran claramente que los neutrones son ideales para esta aplicación. "Nuestros experimentos también han demostrado que incluso podemos distinguir un coágulo incipiente de un bloqueo completamente desarrollado", dice Ralph Giles. "Esto es muy beneficioso, porque incluso puede calentar de manera preventiva un segmento de tubería para derretir el bloqueo antes de que se desarrolle por completo".
En la práctica, un detector móvil con una pequeña fuente de neutrones se mueve de un lado a otro a lo largo de la tubería para buscar tapones. "Estamos muy contentos de que, con la ayuda de las mediciones en la fuente de neutrones de investigación, ahora hemos encontrado un método eficiente que hará que sea mucho más fácil encontrar estos enchufes en el futuro", dijo Javier Sebastián.
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