Nuevas soluciones tecnológicas de derrames de petróleo puestas a prueba

Un sistema de etiquetado equipado con un módulo de caracterización de onda se monta en un skimmer para rastrear la ubicación del skimmer y las condiciones de oleaje durante las operaciones de respuesta al derrame. Imagen: cortesía de Ohmsett

Se evaluó un skimmer en condiciones controladas para evaluar el impacto del dispersante mezclado con petróleo crudo en el rendimiento del skimmer. Imagen: cortesía de Ohmsett

Imagen: cortesía de Ohmsett

Una rotocraft equipada con un sensor infrarrojo térmico capturó imágenes de aceite emulsionado para validar las capacidades del sensor durante la prueba de detección remota financiada por NOAA y BSEE. Imagen: cortesía de Ohmsett

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No hay dos operaciones de respuesta al derrame de petróleo son las mismas. Cada uno puede presentar desafíos nuevos y aún más difíciles para los que responden ante los derrames a medida que detectan, contienen y recuperan el petróleo derramado. Diversos aspectos que afectan las operaciones de respuesta al derrame de petróleo pueden ser el entorno físico, el monitoreo de derrames, el uso de dispersantes químicos y la disponibilidad de la tecnología adecuada para la situación.

Se han logrado algunos desafíos a través de la investigación y el desarrollo tecnológico de técnicas para hacer frente a los derrames. Sin embargo, desarrollar nuevas tecnologías puede ser un desafío en sí mismo, ya que muchos países prohíben las pruebas de equipos de aguas abiertas o el entrenamiento de respuesta con petróleo. A diferencia de las instalaciones más pequeñas que dependen de modelos a escala y sustitutos del petróleo, Ohmsett: la Instalación Nacional de Pruebas de Energía Renovable e Investigación de Respuesta a Derrames de Petróleo lleva a cabo pruebas, capacitación e investigación con equipos a gran escala utilizando aceite real en condiciones de mar simuladas repetibles.
Gestionado por la Oficina de Seguridad y Protección del Medio Ambiente (BSEE), Ohmsett se compromete a ayudar a mejorar los métodos y tecnologías disponibles para la detección, la contención y la eliminación de derrames de hidrocarburos. Brinda a la Oficina y a otros usuarios de instalaciones de todo el mundo un entorno único de pruebas y respuesta de derrames de hidrocarburos que simula las condiciones del mundo real en un entorno seguro y controlado. "Aunque Ohmsett es una instalación operada por el gobierno, no es exclusiva para el uso de las agencias del gobierno de los EE. UU.", Dice John Delia, gerente de la instalación de Ohmsett. "Las empresas privadas, las agencias gubernamentales extranjeras y las universidades usan la instalación para probar el equipo, evaluar las opciones de adquisición y validar los hallazgos de la investigación".
La característica más notable de Ohmsett es el tanque de prueba de hormigón sobre el suelo que mide 667 pies de largo por 65 pies de ancho por 8 pies de profundidad y está lleno de 2.6 millones de galones de agua salada cristalina. La instalación está equipada con un generador de olas, tres puentes móviles con velocidades de remolque de hasta 6 nudos, un laboratorio de química de aceite / agua y una torre de control totalmente informatizada para recopilar datos de varios sensores y cámaras de video para su síntesis y análisis.
A medida que la industria de respuesta demanda tecnologías de derrames de petróleo más avanzadas e innovadoras, BSEE ha apoyado el desarrollo de tecnología emergente al financiar múltiples proyectos en Ohmsett. Más recientemente, la investigación incluyó un sistema de etiquetado de identificación Geo-Referencing equipado con un módulo de caracterización de olas, la disminución de las pruebas de espesor resbaladizo, la recuperación mecánica del aceite tratado pero no dispersado y la detección remota de las mareas negras.

Sistema de etiquetado de identificación Geo-Referencing
La capacidad de rastrear de forma remota las condiciones de las olas durante las operaciones de desnatado podría dar a los respondedores una mejor comprensión del entorno en tiempo real y mejorar las operaciones durante un incidente de derrame. En un esfuerzo por avanzar en estas herramientas, BSEE financió AECOM, de Gaithersburg, Maryland, para desarrollar un sistema de identificación Geo-Referencing Identification (GRID) equipado con un Módulo de Caracterización de Olas (WCM). Cuando se monta en un skimmer, el sistema de etiquetado caracteriza el movimiento de las olas del océano, rastrea la ubicación del skimmer y transmite la información a los operadores y a otro personal en ubicaciones remotas.
"Este proyecto mejorará la última generación de tecnología GRID y permitirá a los encargados locales de derrames de petróleo medir las características de las olas para mejorar sus operaciones de desnatado", dijo Karen Stone, ingeniero de respuesta a derrames de petróleo del BSEE. "También transmitirá datos a los comandantes de incidentes durante las operaciones de derrame para permitir una conciencia operacional en tiempo real".
El equipo de AECOM, dirigido por Ben Schreib, evaluó el sistema GRID montado en un skimmer en condiciones de oleaje en la cuenca de prueba Ohmsett. AECOM y sus subcontratistas, Midstream y Envigia, también desarrollaron una boya WCM flotante para calcular las condiciones de las olas.
Durante la evaluación, los sistemas de etiquetado WCM y GRID se unieron a un skimmer comercialmente disponible y se sometieron a condiciones de oleaje variables, mientras que dos boyas WCM identificaron la altura de onda, la longitud de onda y el período. Para recolectar datos comparativos de oleaje, las dos boyas WCM se operaron por separado en la misma área que el skimmer.
A través de una red de malla sobre WiFi, AECOM pudo comunicar la posición del skimmer y la información de las ondas a una tableta con una aplicación de interfaz de usuario hecha a medida y vía satélite a una plataforma de interfaz GIS basada en la web.
"Queríamos determinar si los algoritmos en las unidades GRID estaban midiendo con precisión las condiciones de las olas. Ohmsett tiene una idea bastante acertada de la altura, longitud y período exactos de la ola, por lo que podríamos comparar las unidades GRID con la realidad ", dijo Stone. "Esto permitirá a los ingenieros de AECOM incorporar un 'factor de corrección' durante ciertas condiciones de oleaje para medir con mayor precisión las condiciones oceánicas".

Disminución del espesor de la mancha
Durante las operaciones reales de respuesta al derrame de petróleo, no se puede suponer que un skimmer recuperará el petróleo en un espesor de mancha consistente. En muchos casos, es probable que un skimmer opere en una mancha que disminuya en grosor. En un esfuerzo por obtener datos básicos de investigación sobre el rendimiento del skimmer, el BSEE realizó pruebas de espesor de slick disminuidas en un vertedero y dos skimmers oleofílicos. El objetivo era evaluar el rendimiento de los skimmers en cuanto a tasas de recuperación de petróleo y eficiencias de recuperación de petróleo mientras se recuperaba el petróleo de las capas de hidrocarburos progresivamente más delgadas.
"Es importante comprender cómo se ve afectado el rendimiento de un skimmer cuando funciona a medida que disminuye el espesor de la mancha", dice Kristi McKinney, ingeniero de BSEE.
En esta serie de pruebas, el personal de Ohmsett usó el Método de prueba estándar ASTM F2709 para determinar una tasa de recuperación medida de la placa de sistemas estacionarios de skimmer de aceite, el estándar para probar el rendimiento de los espumadores estacionarios en aguas tranquilas. El estándar requiere pruebas ya que el espesor de la mancha disminuye de 3 a 2 pulgadas de aceite para crear las condiciones ideales necesarias para medir el rendimiento máximo de un sistema de desnatado; sin embargo, incorporaron varios otros espesores de mancha de aceite que van desde 2 pulgadas hasta 1/8 pulgadas. Según McKinney, esta serie de experimentos es la primera de su tipo y representa una continuación de los datos de investigación básica asociados con la cuantificación del rendimiento del skimmer con diferentes parámetros de prueba.

Recuperación mecánica de petróleo tratado pero no dispersado
Con el uso de dispersantes durante las operaciones de respuesta, existen afirmaciones de que el aceite tratado que no se ha dispersado puede hacer que la contención y la recuperación tradicionales sean más difíciles que el aceite no tratado. En respuesta a estos comentarios, el BSEE realizó una investigación en Ohmsett para determinar si el crudo no dispersado tratado con cantidades variables de dispersante afecta las operaciones de contención mecánica y recuperación.
Durante la primera fase del proyecto, dos skimmers oleofílicos, uno con un tambor liso y el otro con discos de aluminio, se probaron independientemente en condiciones controladas. Utilizando la norma ASTM F2709 como guía, se realizaron pruebas comparativas del crudo tratado y no tratado y del crudo tratado y degradado para determinar la tasa de recuperación de petróleo y la eficiencia de recuperación. "Los resultados preliminares indican que el rendimiento de ambos tipos de skimmer se vio afectado por la presencia de dispersantes en el aceite", dijo McKinney.
La segunda fase comparó la capacidad de un boom para contener petróleo crudo y petróleo crudo mezclado con dispersante. Utilizando la Guía estándar de la norma ASTM F2084 para recopilar datos de rendimiento de la pluma de contención en un entorno controlado, como guía, se montó una barrera de 50 pies de altura al puente principal para simular el remolque en el mar. El aceite fue precargado en el ápice de la pluma, que podría ser monitoreado en tiempo real utilizando dos cámaras subacuáticas de alta definición. La pluma fue remolcada a velocidades incrementales para determinar cuándo se produjo la primera pérdida. "También se llevaron a cabo corridas a diversas velocidades con el crudo tratado y el crudo dispersante para cuantificar y comparar el volumen de petróleo perdido debido al arrastre", dijo McKinney. "BSEE actualmente está analizando los datos obtenidos de estas pruebas y puede realizar más pruebas de skimmer y / o boom para recopilar datos adicionales".

Teledetección de mareas negras
La detección remota ha cambiado la forma en que la industria de respuesta a derrames ha asumido el desafío de detectar, monitorear y medir las mareas negras. BSEE recientemente se asoció con la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA) para evaluar diferentes plataformas de teledetección utilizadas para evaluar los derrames de petróleo. Esto incluyó monitorear y medir con precisión el espesor de las mareas negras de petróleo.
NOAA y BSEE realizaron un estudio para comprender mejor las capacidades y limitaciones de varios sistemas en Ohmsett. El objetivo del proyecto fue la identificación de emulsiones de aceite de plataformas aéreas y satelitales con una variedad de sensores, al mismo tiempo que se recolectan mediciones in situ del espesor físico in situ y de la química del aceite en un entorno de prueba controlado.
Para el estudio, el personal de Ohmsett creó una mancha de aceite emulsionada a gran escala en condiciones naturales pero controladas y la mantuvo durante toda la evaluación. El aceite emulsionado en el tanque fue visto desde múltiples ángulos y alturas con sistemas de sensores remotos montados en el puente principal, un vehículo aéreo no tripulado, un avión con alas fijas y un helicóptero. Además, tres satélites equipados con una variedad de sensores tuvieron la tarea de sobrevolar el tanque de prueba Ohmsett para capturar datos de teledetección de alta resolución con el muestreo físico en la evaluación de la mancha de aceite emulsionada.
El estudio permitió al equipo de BSEE y NOAA obtener una mejor comprensión de la resolución del sensor y el impacto de la altitud del sensor al caracterizar las emulsiones de aceite de superficie. También brindó información útil para juzgar las plataformas y tecnologías de teledetección más eficientes para la respuesta en el mundo real y la oportunidad de mejorar estas técnicas para futuras evaluaciones de daños y derrames.
En https://www.bsee.gov/what-we-do/oil-spill-preparedness/oil-spill-response-research/master- puede encontrar una lista maestra de los proyectos de investigación de respuesta a derrames de hidrocarburos realizados por el BSEE en Ohmsett. lista-de-petróleo-derrame-investigación.

Sobre el Autor

Jane-Ellen Delgado es Especialista Senior en Comunicaciones de Marketing de Ohmsett Facility. Ella ha estado con Ohmsett desde 2004, administrando el marketing, la publicidad, la publicidad y la marca de la instalación. La Sra. Delgado tiene un MBA en Marketing de City University of Seattle, WA y una licenciatura en Periodismo de la Universidad Estatal de Nueva York en Brockport. En la WEB: www.ohmsett.com