La ventaja virtual: explorando el impacto de los gemelos digitales en el sector del GNL

Aug 05, 2023

Por Ricardo Pinto, VP S. Europa / LATAM, Akselos

La rápida evolución de la tecnología ha llegado a todos los rincones de la industria y el comercio, y el sector del Gas Natural Licuado (GNL) no es una excepción. Entre las tecnologías emergentes que muestran una promesa considerable en el panorama del GNL, se destaca una: el gemelo digital.

Como sugiere el nombre, un gemelo digital es una réplica virtual de una entidad física, ya sea una planta completa, un proceso o un equipo individual. Para crear un gemelo digital, los ingenieros primero construyen un modelo detallado y luego lo vinculan con datos de inspección y sensores. A medida que se introduce nueva información en el gemelo, el propietario del activo obtiene información detallada sobre las áreas de riesgo para optimizar el mantenimiento y la inspección y prevenir fallas.

Al aprovechar los datos, la simulación y el análisis en tiempo real, los gemelos digitales brindan conocimientos profundos que permiten a las organizaciones optimizar los procesos, prevenir averías, mejorar la seguridad y, en última instancia, impulsar la rentabilidad. Los gemelos digitales ayudan a formular decisiones más informadas y precisas al brindar una visión integral de las operaciones, lo que los convierte en una herramienta crucial en las operaciones de GNL.

Mejora de las operaciones de la planta de GNL

En las plantas de GNL, la eficiencia operativa y la seguridad son primordiales. Aquí, un gemelo digital puede replicar virtualmente toda la planta, capturando cada detalle, desde el equipo grande hasta la válvula más pequeña. Estos gemelos aprenden y se actualizan constantemente con la afluencia de datos de varios sensores instalados en sus homólogos físicos.

Imagine al gemelo prediciendo la falla de un compresor o de un intercambiador de calor días o semanas antes de que suceda. Al identificar estos problemas antes de que se conviertan en fallas catastróficas, los operadores pueden planificar las actividades de mantenimiento de manera más efectiva, reduciendo el tiempo de inactividad no planificado y mejorando la eficiencia operativa general.

Además, los gemelos digitales permiten a los operadores ejecutar simulaciones para mejorar los procesos sin alterar las operaciones reales de la planta. La tecnología permite a los operadores realizar inspecciones virtuales de equipos que prácticamente no son inspeccionables debido a su costo prohibitivo o porque son inaccesibles.

Revolucionando el transporte de GNL

El transporte de GNL es otra área en la que los gemelos digitales pueden tener un impacto significativo. Estos buques, que a menudo se mueven en duras condiciones marítimas, cuentan con una variedad de maquinaria y sistemas, cada uno de los cuales desempeña un papel fundamental.

Los datos en tiempo real de los sensores instalados en el barco se pueden introducir en un gemelo, lo que permite a los operadores monitorear el estado del barco, anticipar posibles fallas en los equipos y programar el mantenimiento preventivo. Además, el gemelo puede simular diferentes escenarios climáticos y su impacto en la estabilidad del barco, la tensión estructural y el consumo de combustible. El gemelo digital Akselos del buque Shell Bonga, flotante, de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) proporciona un ejemplo de cómo los datos de sensores en tiempo real y el modelado predictivo pueden optimizar las operaciones, mejorar las estrategias de mantenimiento y reducir el riesgo de tiempo de inactividad no planificado de grandes buques marítimos. El gemelo identificó 94 puntos críticos en los que los operadores podrían realizar mantenimiento de manera proactiva, lo que liberó cientos de millones en valor de activos adicionales y ayudó a extender la vida útil del barco en cinco años.

El gemelo digital Bonga FPSO

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Despliegue en el mundo real: regasificación de GNL

Los gemelos digitales también pueden aportar ventajas transformadoras al proceso de regasificación al ofrecer detalles y precisión incomparables en el análisis del sistema, facilitando la detección temprana y mitigando posibles problemas.

La tecnología ya ha dejado su huella en el escenario europeo, mejorando notablemente la eficiencia operativa y la vida útil de la infraestructura crítica de gas natural licuado (GNL). Akselos se ha asociado con Adriatic LNG para aprovechar las capacidades innovadoras de la tecnología de gemelos digitales para revitalizar las operaciones de la terminal de regasificación de Adriatic LNG.

Terminal de GNL del Adriático (https://www.adriaticlng.it/es/the-terminal/)

La terminal Adriatic LNG alberga cuatro vaporizadores de rejilla abierta (ORV), componentes críticos en la regasificación. El agua de mar que fluye a través de los tubos intercambiadores de calor en los ORV vaporiza el GNL, lo que a menudo tensiona las tuberías debido a las diferencias de temperatura. Si no se aborda, esto puede provocar averías de los ORV y un tiempo de inactividad significativo de los activos, ya que un solo ORV puede tardar hasta dos años en reemplazarse.

Desafortunadamente, los operadores no tienen visibilidad de exactamente qué tuberías están más estresadas y, por lo tanto, es probable que fallen debido a las herramientas de software de simulación heredadas que se basan en el análisis de elementos finitos, un método comúnmente utilizado en ingeniería y fabricación para ayudar a los ingenieros a simular un sistema. tensión, deformación y otras propiedades físicas.

Si bien el FEA tiene sus puntos fuertes, es limitado cuando se analizan sistemas grandes y complejos como los ORV. Por ello, se desarrolló un nuevo software de simulación, denominado Análisis de Elementos Finitos de Base Reducida (RB-FEA). RB-FEA se basa en los principios clave de FEA para ofrecer simulaciones más rápidas y precisas de activos más grandes. Cuando una simulación RB-FEA se combina con datos en vivo de un activo, el resultado es un gemelo digital que permite a los operadores detectar problemas de seguridad y resolverlos de manera preventiva y precisa.

En Italia, se utilizó RB-FEA para construir un gemelo digital de un ORV utilizando datos de entrada de dibujos, datos de inspección e historial de carga. Se realizó una evaluación de aptitud para el servicio (FFS), validada por Bureau Veritas, que reveló que ciertas tuberías necesitaban mantenimiento temprano. Los resultados se mostraron en un panel fácil de usar, clasificando los tubos según su vida útil. Gracias al gemelo digital, Adriatic LNG ahora puede realizar evaluaciones FFS continuas, lo que permite un mantenimiento predictivo hasta el nivel milimétrico, evitando el tiempo de inactividad y garantizando un suministro constante de gas natural.

El panel de Akselos

El camino por delante

La tecnología de gemelos digitales, aún en sus etapas incipientes en la industria del GNL, está preparada para un rápido crecimiento. A medida que los avances en Internet de las cosas (IoT), la inteligencia artificial y el aprendizaje automático revolucionen la recopilación y el análisis de datos, las posibles aplicaciones y capacidades de los gemelos digitales se expandirán dramáticamente.

Una de las ventajas más destacadas de esta tecnología es su potencial para reducir los tiempos de inactividad inesperados. Los gemelos digitales permiten a los operadores inspeccionar áreas que antes eran inaccesibles, lo que permite una comprensión profunda del estado del sistema. Esto se puede aprovechar para identificar y rectificar rápidamente problemas inminentes, permitiendo un mantenimiento proactivo y evitando interrupciones operativas repentinas. Además, la utilidad de la tecnología de gemelos digitales puede beneficiar a otros componentes integrales del proceso de GNL, como los brazos de carga y las tuberías.

A medida que esta tecnología innovadora madure, promete mejorar significativamente las operaciones existentes y los estándares operativos de las nuevas instalaciones de GNL. Al permitir un examen exhaustivo de los sistemas en un entorno virtual libre de riesgos, los gemelos digitales pueden optimizar potencialmente las instalaciones futuras. Este enfoque pionero lanzará la industria del GNL a una era marcada por una mayor seguridad, mayor eficiencia y costos reducidos.