Los Suelos, su humedad, las fugas subterráneas de gasoductos y otras conducciones subterráneas
Fuente: Colaje Imágenes Google
Todos sabemos que las fugas de las tuberías subterráneas que acarrean gas, petróleo, etc., pueden generar, al margen de las severas pérdidas económicas, gravísimos problemas de contaminación y como resultado potenciales problemas de salud pública. La nota de prensa y publicación científica que os mostramos hoy dicen demostrar que conocer la humedad del suelo resulta clave a la hora de detectar, analizar su dispersión y paliar tales daños, añadiendo que las exploraciones de los puntos realizando una saludable caminata resultan también mejor que intentarlo en automóvil. ¿? As bote pronto, todo parece extraño, aunque, como veréis, la explicación que ofrecen los investigadores se me antoja bastante plausibles. Ellos midieron otras propiedades del suelo como textura y permeabilidad, pero ofrecieron peores resultados, por razones obvias. La humedad del suelo, como frecuentemente el nivel de las aguas freáticas dependen también del clima pero….. mejor lean la noticia.
No suelo encontrar en estudios relacionados con los suelos a problemas aplicados como este. Me ha llamado la atención que, al margen de dar salida a nuestros conocimientos y ofrecer sus servicios en situaciones graves como esta. Os dejo la nota de prensa y el resumen del artículo, ambos en acceso abierto. Espero que sea útil para algunos de vosotros.
Juan José Ibáñez
Continúa……..
Un estudio revela que la humedad del suelo juega el papel más importante en la propagación subterránea del gas natural que se escapa de las tuberías
por Universidad Metodista del Sur, Universidad Metodista del Sur
Crédito: Elementa: Ciencia del Antropoceno (2022). DOI: 10.1525/elementa.2021.00095
El contenido de humedad del suelo es el principal factor que controla qué tan lejos y a qué concentración se propaga el gas natural desde una tubería subterránea con fugas, según un nuevo estudio.
Los operadores de tuberías deben tener en cuenta cómo la cantidad de agua que se encuentra en el suelo circundante afecta el movimiento del gas al tratar de determinar los peligros potenciales que plantea una fuga en la tubería, dijo Kathleen M. Smits de SMU, quien dirigió el estudio publicado recientemente en la revista Elementa que examinó las propiedades del suelo de 77 lugares en todo el país donde se había producido una fuga de gas.
«No necesitamos mirar más allá de Dallas o Georgetown, Texas, para ver dónde las fugas de tuberías subterráneas tienen el potencial de resultar en resultados catastróficos«, dijo Smits, presidente de Ingeniería Civil y Ambiental de la Escuela de Ingeniería SMU Lyle y profesor Solomon para el Desarrollo Global. «A menudo vemos que tales incidentes son el resultado de la falta de protocolos claros para detectar las fugas o evaluar los daños. Es por eso que debería haber más enfoque en la importancia de los factores ambientales como la humedad del suelo y cómo contabilizarlos adecuadamente en escenarios de fugas«.
En general, el equipo, codirigido por Younki Cho, científico investigador del Instituto de Energía de la Universidad Estatal de Colorado, descubrió que el gas metano que se escapa de una tubería no se propaga tanto cuando aumenta el contenido de humedad del suelo. Eso resulta en una mayor concentración de gas metano cerca del sitio de la fuga en un suelo más húmedo, reveló el estudio. Lo contrario fue cierto con un suelo más seco.
Pero Smits enfatizó que simplemente saber qué tan húmedo está el suelo en el momento de la fuga no es suficiente para sacar conclusiones sobre cómo el contenido de humedad del suelo afecta el movimiento del gas. La humedad del suelo, o la falta de ella, en el momento de la fuga desencadena diferentes comportamientos complejos en el suelo cuando el gas metano se filtra en los mismos espacios que el agua y el oxígeno en los poros del suelo. El contenido de humedad del suelo también puede cambiar con el tiempo debido al clima y otros factores como los niveles estacionales de la capa freática.
«Tienes que entender cómo la humedad controla tanto el movimiento como la concentración juntos«, dijo Smits. «Esto es algo que podemos ayudar [a los propietarios de tuberías] a seguir adelante para abordar los incidentes de fugas».
El equipo de investigación analizó más de 300 muestras de suelo de sitios de fugas en todo el país. Las muestras, que se tomaron en el momento de la fuga y nuevamente después de que se reparó la fuga, se pesaron cuando estaban mojadas. También se pesaron por segunda vez después de haber sido secados en un horno.
«La diferencia en los pesos seco y húmedo, vinculada con el conocimiento del volumen de la muestra de suelo, nos permitió calcular la humedad del suelo«, explicó Smits.
Otras cualidades del suelo, como su textura y permeabilidad, también fueron examinadas por el equipo, pero no demostraron tanto impacto en cómo el gas natural se movía bajo tierra.
Las encuestas andantes son mejores para encontrar fugas en las tuberías que para la detección móvil en ciertas circunstancias
En otro estudio destinado a mejorar la detección de fugas de gas, Smits e investigadores del Instituto de Energía de CSU encontraron que hay casos en los que operar una unidad de detección móvil desde la parte delantera o el techo de un automóvil no era tan efectivo como los caminantes que llevaban un instrumento de detección de mano.
En una encuesta móvil, la unidad de detección mide niveles elevados de gas metano en el aire mientras el automóvil conduce. Una mayor velocidad de desplazamiento o velocidad del viento fuera del automóvil resultó en una menor probabilidad de detección de fugas en comparación con una patrulla a pie.
«Por ejemplo, si solo se aísla la velocidad de viaje, comparando a una persona que camina a 2 a 3 millas por hora frente a un automóvil que conduce a una velocidad lenta de 20 a 30 mph, la probabilidad de detectar una fuga se reduce del 85% para una encuesta a pie al 25% para un automóvil», dijo Smits.
El estudio, publicado en la revista Environmental Pollution, mostró que la estabilidad atmosférica también tuvo un efecto en las encuestas móviles.
La estabilidad atmosférica determina esencialmente si el aire subirá, se hundirá o no hará nada. El aire cálido y menos denso se eleva (inestable), mientras que el aire más frío y denso se hunde (estable). El aire que permanece a la misma altitud se considera neutral.
Los investigadores encontraron que las encuestas móviles realizadas a velocidades entre 2 y 11 millas por hora se volvieron progresivamente menos efectivas (del 85% al 60%) para encontrar una fuga a medida que la estabilidad atmosférica pasó de condiciones extremadamente inestables a extremadamente estables. Las encuestas de caminata realizadas en estas mismas condiciones no reflejaron variabilidad.
«Las encuestas a pie encuentran la mayoría de las fugas, por mucho, pero requieren mucha mano de obra y cuestan mucho dinero«, anotó Smits. «Este estudio muestra que, si los operadores desean utilizar otro método, como una encuesta móvil, deben elegir cuidadosamente una velocidad de encuesta adecuada en diferentes condiciones climáticas para lograr una probabilidad de detección equivalente a la encuesta tradicional a pie».
Los hallazgos podrían aplicarse a cualquier tipo de tubería enterrada, dijo Smits.
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Altos niveles de metano en el área de fuga de Nord Stream
Más información: Younki Cho et al, Una mirada más cercana a las fugas subterráneas de gasoductos de gas natural a través de los Estados Unidos, Elementa: Ciencia del Antropoceno (2022). DOI: 10.1525/elementa.2021.00095
Shanru Tian et al, Investigación de la probabilidad de detección de soluciones de encuesta móvil para fugas de tuberías de gas natural bajo diferentes condiciones atmosféricas, Contaminación ambiental (2022). DOI: 10.1016/j.envpol.2022.120027
Información de la revista: Contaminación ambiental
Una mirada más cercana a las fugas subterráneas de gasoductos de gas natural en los Estados Unidos
Colecciones:Foro: Desarrollo de petróleo y gas natural: calidad del aire, ciencia del clima y política, dominio del conocimiento: ecología y sistemas terrestres
Younki Cho, Kathleen M. Smits, Nathaniel L. Steadman, Bridget A. Ulrich, Clay S. Bell, Daniel J. Zimmerle
Elementa: Ciencia del Antropoceno (2022) 10 (1): 00095.
https://doi.org/10.1525/elementa.2021.00095
Las fugas subterráneas en las tuberías de gas natural (GN) pueden provocar la acumulación y migración de metano (CH4) a través del suelo. Lo que no se entiende bien en tales escenarios es cómo las condiciones del suelo afectan el comportamiento de la migración de gases, particularmente en lo que respecta a las contribuciones relativas de las propiedades específicas del suelo, como el contenido de humedad del suelo. El objetivo de este estudio fue investigar los efectos de las propiedades del suelo sobre la concentración de CH4y la migración de las fugas de tuberías subterráneas de GN. Las características del sitio, como la cubierta superficial y las dimensiones espaciales, las muestras de suelo y los datos de concentración de gas, se recopilaron de más de 70 sitios de fugas de gas en los Estados Unidos utilizando un método de muestreo estandarizado. Se recolectaron muestras de suelo de sitios de excavación que tenían una profundidad de 1.5 ‘-5’. Las muestras de suelo recolectadas se analizaron en el laboratorio para medir la textura, permeabilidad y humedad del suelo. Se realizó un análisis estadístico para evaluar los efectos de las propiedades del suelo sobre la distancia y concentración de migración de CH4. La textura del suelo fue consistente en todas las ubicaciones geográficas debido a los protocolos estandarizados de relleno de tuberías, lo que permite el análisis de la concentración de gas y los datos de transporte con respecto a las condiciones del suelo. El contenido de humedad del suelo fue la influencia dominante en la concentración de gas y la distancia de propagación. El alto contenido de humedad del suelo se asoció con una difusión lateral reducida y concentraciones elevadas cerca del punto de fuga, mientras que las condiciones secas se asociaron con concentraciones reducidas y una mayor distancia de propagación. El aumento del contenido de humedad del suelo redujo la difusión lateral de CH4 en el suelo debido a la tortuosidad inducida por el agua, lo que resultó en concentraciones elevadas cerca del punto de fuga. Se sospechó que la migración lateral de CH4 era por difusión, comenzando a 5 m de las fugas, mientras que el transporte dentro de las inmediaciones de la fuga se controlaba por advección. Estos hallazgos demuestran un efecto pronunciado del contenido de humedad del suelo y la permeabilidad en la distancia y concentración de migración de CH4, proporcionando información clave sobre los efectos de las condiciones del suelo en la migración de NG y cómo explicar tales efectos en las encuestas de detección de fugas.