Una historia de dos sistemas de bombeo de tuberías: cuando las cosas salieron mal

Este artículo se centra en dos tuberías y sus sistemas de bombeo que son, en muchos sentidos, polos opuestos. Uno está en Kansas, mientras que el otro está en los estados bálticos de Europa. Uno bombea y transporta petróleo desde Canadá a los estados del sur de Estados Unidos. El otro transporta gas natural desde Rusia a Alemania. Ambos oleoductos se cerraron en 2022. En uno se restableció el flujo, pero no en el otro.

Hay ramificaciones políticas porque el mundo depende en gran medida del petróleo y el gas, pero los aspectos técnicos también son importantes.

El oleoducto Keystone se construyó hace unos 20 años para transportar petróleo pesado desde las arenas bituminosas del sur de Alberta hasta Cushing, Oklahoma, y ​​luego hasta Houston. TC Energy (anteriormente TransCanada) es el propietario y operador del oleoducto.

Hay más de 200.000 millas de oleoductos en Estados Unidos para petróleo crudo, gasolina/diésel y líquidos de gas natural. Esto podría dar la vuelta a la Tierra ocho veces, pero eso es una miseria en comparación con los 2,5 millones de millas de gasoductos naturales, que podrían dar la vuelta a la Tierra 100 veces.

Los oleoductos están hechos de acero o plástico y la mayoría están enterrados entre 3 y 6 pies bajo tierra, pero están protegidos por listones de madera, concreto y capas de arena.

¿Cómo se bombea el petróleo a través de oleoductos? Las bombas centrífugas generalmente se colocan cada 20 a 100 millas para proporcionar la presión necesaria para mantener el petróleo en movimiento, pero la distancia depende de la topografía. Las bombas funcionan con motores eléctricos, aunque se pueden utilizar motores diésel o turbinas de gas.

El oleoducto Keystone constaba de 39 estaciones de bombeo. De ellas, una filial de Kiewit llamada TIC construyó 27 estaciones en dos fases. En la primera fase, construyeron nueve estaciones con motores de 5.000 caballos de fuerza (hp) y bombas centrífugas espaciadas en Dakota del Norte y del Sur. En la segunda fase, instalaron bombas de línea principal en 16 estaciones de bombeo existentes desde Dakota del Norte hasta Kansas. También construyeron desde cero dos estaciones con bombas centrífugas y de 6.500 hp en Kansas y Oklahoma.

El flujo de petróleo se detuvo el 7 de diciembre de 2022, apenas siete minutos después de que se descubriera una fuga. La fuga derramó 14.000 barriles o casi 600.000 galones. La filtración fue la mayor en Estados Unidos en casi una década.

Sin embargo, se trata de una fuga menor en comparación con el derrame de 260.000 barriles del Exxon Valdez en 1989 o el derrame de petróleo de Deepwater Horizon de 5.000.000 de barriles en 2010.

La fuga ocurrió en el condado de Washington, a unas 200 millas al noroeste de Kansas City. Es una zona rural de más de 5.000 personas que cultivan trigo, maíz y ganado.

Normalmente, el petróleo fluye por el oleoducto Keystone a 622.000 barriles por día en un tubo de 36 pulgadas que tiene 2.600 millas de largo y ha estado en funcionamiento desde 2010. El plan de expansión de Keystone, llamado Keystone XL, fue cancelado después de que el presidente Joe Biden negara un acuerdo clave. permiso necesario para el proyecto en 2020. El propietario era TC Energy y, al 31 de marzo de 2020, el gobierno de Alberta.

El operador del oleoducto pronto tuvo más de 100 empleados en el terreno junto con los reguladores de la Agencia de Protección Ambiental (EPA) y otros especialistas ambientales para la supervisión. El petróleo de la fuga aparentemente se esparció hacia arriba sobre una ladera y fluyó hacia abajo hacia un pequeño arroyo llamado Mill Creek. Los trabajadores colocaron barreras para contener un mayor movimiento de petróleo. También aspiraron petróleo del arroyo hacia camiones.

El petróleo de Canadá es pesado y tiende a hundirse bajo el agua, lo que magnifica el problema de limpieza. Ninguna población local fue evacuada ni el suministro de agua se vio amenazado de ninguna manera.

Un observador dijo que la fuga de Kansas y las otras dos fugas de petróleo desde 2017 justificaron la decisión de Biden de cancelar Keystone XL en 2020. Esta es una perspectiva que se centra en los accidentes y los derrames de petróleo. El propietario intentó durante 14 años que se permitiera Keystone XL, una extensión del oleoducto Keystone original. Mientras se esperaba que esto sucediera, en 2017 se otorgaron permisos para aumentar las tasas de flujo de petróleo en Keystone aumentando la presión en el oleoducto, una situación única en los oleoductos estadounidenses. Después de que se aprobara este permiso, se produjeron tres derrames de petróleo en Keystone, cada uno de varios miles de barriles de petróleo. Uno está en Dakota del Norte, otro en Dakota del Sur y el tercero, y el mayor derrame, está en Kansas.

Existía preocupación por el tiempo de inactividad porque el transporte de petróleo a Cushing, Oklahoma, que es un centro de múltiples tanques para el almacenamiento y entrega en Estados Unidos, se había interrumpido parcialmente, pero el tiempo de inactividad no se produjo.

TC Energy manifestó su compromiso de remediar completamente el lugar del accidente. El 14 de enero de 2023 anunciaron que se habían recuperado 12.300 barriles de petróleo. Esto se compara con los 14.000 barriles que se escaparon del oleoducto, pero en muchos casos, dichas estimaciones están subestimadas y a menudo resultan ser el doble de la estimación original.

TC Energy proporcionó una actualización más detallada el 3 de enero de 2023:

“La sección de la tubería impactada fue reemplazada por completo. Ha sido transportado a una instalación de terceros donde será analizado como parte de la investigación. Compartiremos los detalles de esta investigación, una vez que estén disponibles, así como nuestras acciones”.

Todo lo que la compañía dirá es que el oleoducto estaba operando a presión reducida cuando ocurrió el accidente y que no hubo sabotaje en el oleoducto por parte de un tercero. TC Energy informó el 9 de febrero de 2023 que la fuga en la tubería probablemente se debió a la tensión de flexión en la tubería y a un defecto de soldadura y que los costos del incidente serían de casi 500 millones de dólares. El oleoducto Keystone volvió a estar en servicio el 29 de diciembre de 2022 y estaba en pleno funcionamiento al momento de esta publicación. La empresa insiste en que el oleoducto funciona a presión reducida.

Políticamente, Alemania dio la espalda al carbón y a la energía nuclear entre 2005 y 2015. Esto le dejó con energías renovables solares y eólicas y, por supuesto, con gas natural, que procedía de Rusia, que tenía mucho. Esta acogedora relación entre Alemania y Rusia continuó hasta la eventual construcción de un segundo gasoducto en el Báltico, Nord Stream 2, que se completó en septiembre de 2021, pero el gas nunca llegó debido a la acumulación de fuerzas rusas alrededor de Ucrania. En octubre de 2012, en la bahía de Portovaya, en la costa báltica de Rusia, una ceremonia anunció la apertura del Nord Stream 1, en realidad un gasoducto gemelo desde Rusia a Alemania que tiene 621 millas de largo.

Gerard Schroder fue presidente del comité de accionistas del oleoducto (y ex canciller de Alemania). Vladimir Putin era presidente de Rusia. Putin dijo:

“Nord Stream satisfará la creciente demanda de recursos energéticos de Europa. El gas se suministrará directamente por la ruta más corta, conectando las principales reservas rusas de gas con los mercados europeos sin riesgos de tránsito, de forma constante y fluida. Podemos garantizarlo.”1

En la instalación de transmisión de gas de Gazprom en la bahía de Portovaya se encuentran ocho unidades de bombeo de gas, o compresores. Cada uno está propulsado por un motor Rolls-Royce. Estas unidades llevan el gas natural a la presión requerida para empujar el gas a lo largo de los ductos sin la necesidad de estaciones de presurización a lo largo del ducto.

Seis de las unidades de bombeo tienen una capacidad de 52 megavatios (MW), mientras que las dos restantes tienen 27 MW. Gazprom dijo en ese momento que se trataba de la estación compresora de gas más potente del mundo.

Antes de que el gas llegue a los oleoductos Nord Stream, se eliminan las partículas sólidas, se extrae el agua y se miden los volúmenes de gas en la estación de compresión.

Tanto el petróleo como el gas exportados desde Rusia generan ingresos que pueden utilizarse para apoyar la guerra rusa en Ucrania, pero los ingresos por exportaciones de petróleo son mayores que los ingresos por exportaciones de gas.

Rusia se ha dado cuenta de que recortar el gas natural no afecta sus ingresos por exportaciones (como lo hace el petróleo), pero sí afecta más a las economías de los países de la Unión Europea (UE). Para Rusia, cortar el gas es un arma económica poderosa. Rusia suministró a la UE el 40% de su gas en 2021, siendo Alemania, Italia y Países Bajos los tres principales importadores. Alemania había importado más del 50% de su gas de Rusia a través del gasoducto Nord Stream 1.

A finales de junio de 2022, esta cifra había caído al 25%. El daño a la UE fue mayor porque el precio del gas natural en Europa y Asia aumentó en octubre de 2021 a cinco veces su valor de un año antes. Se volvió más caro reemplazar el gas ruso.

En julio de 2022, Rusia redujo su principal suministro de gas a Europa a través del gasoducto Nord Stream 1 a sólo alrededor del 20% de su capacidad. El Reino Unido se vio menos afectado, ya que importó menos del 5% de Rusia. Rusia atribuyó el recorte a una turbina de bombeo defectuosa, pero Alemania lo desestimó. Rusia cerró Nord Stream 1 en agosto de 2022. Desde entonces, Rusia dice que ha estado revisando los oleoductos Nord Stream 1 y Nord Stream 2, examinando toda la infraestructura.

Las explosiones hicieron estallar los oleoductos Nord Stream en septiembre de 2022, cuando ninguno de los gasoductos circulaba gas. Los expertos suecos dijeron que se trataba de un sabotaje, pero no culparon a nadie. En el período de 10 meses que finalizó en noviembre de 2022, los costos que Alemania pagó para importar gas, incluido el gas natural licuado (GNL), se duplicaron con creces en comparación con el período anterior. Peor aún, la cantidad de gas importado cayó casi un 30%.

Se ha cortado el suministro de gas desde Rusia y los precios han aumentado, marcados por aumentos intermitentes. Europa tiene una crisis de gas y una lección clara es que los países necesitan preservar su seguridad energética.

Europa ha luchado por reemplazar el gas ruso importando GNL. A finales de enero de 2023, la primera importación de GNL se transportó en cisterna a una nueva terminal de GNL cuya construcción llevó a Alemania ocho meses. El invierno en Europa sin suficiente gas o electricidad puede ser difícil de soportar, como nos dice la sufrida población de Ucrania.

Alemania había importado más del 50% de su gas de Rusia a través del gasoducto Nord Stream 1. A finales de junio de 2022, esta cifra había caído al 25% y recientemente Rusia detuvo el flujo por completo.

Putin proclamó a principios de septiembre que los problemas energéticos de Europa son resultado de las sanciones impuestas por Occidente a Rusia. Es más fácil culpar a Occidente que admitir que el comienzo de esta guerra energética fue la invasión rusa de Ucrania.

En Europa, la seguridad energética ha tenido prioridad sobre la seguridad climática. Cuando se apagan las luces y los calentadores de las casas no funcionan, los riesgos de desastres climáticos se desvanecen. Ambos oleoductos, en lados opuestos del mundo, tienen algo en común: la seguridad energética. La necesidad y la escala del suministro son mucho mayores en los oleoductos Nord Stream que en el oleoducto Keystone.

La seguridad energética sigue siendo una preocupación en Estados Unidos. Recordemos la tormenta de hielo polar que azotó Oklahoma y Texas en febrero de 2021 y provocó apagones masivos que casi colapsaron la red eléctrica.

El mundo necesitará petróleo y gas durante mucho tiempo. Empresas creíbles como BP y DNV predijeron estimaciones anteriores del 36% al 46% de la energía mundial. La EIA prevé actualmente el 50% del petróleo y el gas.

Datos de Nord Stream, número 24, 2012.

Datos tomados de onesteppower.com, forbes.com, bbc.com, tpenergy.com, oilprice.com, reuters.com

Ian Dexter Palmer, ingeniero y consultor petrolero, ha trabajado en Los Alamos, el Departamento de Energía, BP y Higgs-Palmer Technologies. Es colaborador de Forbes.com y autor de The Shale Controversy. Puede comunicarse con él en [email protected].