Diseño de un quemador para la mitigación de emisiones de gas natural en instalaciones de transporte

Abstract

Este proyecto desarrolla un quemador modular portátil para mitigar emisiones fugitivas de metano (CH₄) durante mantenimiento de gasoductos. El sistema garantiza >98% de eficiencia en combustión, cumpliendo normas API 521, ASME B31.8 y EPA 40 CFR Part 60. Tras un análisis funcional (caja negra/transparente), se evaluaron tres alternativas, seleccionándose un diseño con baterías Li-ion, ignición sin piloto y automatización por PLC. Opera en un rango de flujo de 69–6,360 Nm³/h a presiones ≤100 bar, con distancia de seguridad ≥15 m.

El diseño incluye una estructura telescópica de 16 m en acero API 5L X52, sistema hidráulico (carga >24 kN) y sensores de presión/temperatura/flujo. Simulaciones estructurales validaron un factor de seguridad >40 en componentes críticos. La inversión total es de USD $26,000, con costos operativos anuales de USD $3,000–$5,000. El retorno de inversión (ROI) estimado es 4–6 años, reduciendo costos en >USD $10,000/año al minimizar pérdidas de gas y evitar penalizaciones ambientales. Futuras mejoras: optimización de peso (acero X42) e integración de IoT para monitoreo remoto.

This project designs a portable modular burner to mitigate fugitive methane (CH₄) emissions during pipeline maintenance. The system ensures >98% combustion efficiency, complying with API 521, ASME B31.8, and EPA 40 CFR Part 60 standards. Through functional analysis (black box/transparent box), three alternatives were evaluated, selecting a design with Li-ion batteries, pilotless ignition, and PLC automation. It handles 69–6,360 Nm³/h flow rates at ≤100 bar pressure, with a ≥15 m safety distance.

The design includes a 16-m telescopic structure (API 5L X52 steel), hydraulic system (>24 kN load capacity), and pressure/temperature/flow sensors. Structural simulations validated a safety factor >40 for critical components. The total investment is USD $26,000, with annual operational costs of USD $3,000–$5,000. The estimated ROI is 4–6 years, reducing costs by >USD $10,000/year through minimized gas losses and avoided environmental penalties. Future optimizations: weight reduction (X42 steel) and IoT integration for remote monitoring.