¿Qué es el hidrógeno verde?

El hidrógeno verde es un vector energético que se obtiene mediante un proceso de electrólisis, que consiste en separar el hidrógeno (H₂) del oxígeno (O₂) utilizando electricidad proveniente de fuentes renovables como la solar o la eólica. A diferencia de otros tipos de hidrógeno como el gris o el azul, el hidrógeno verde no emite CO₂ en su producción, por lo que se considera 100% limpio y sostenible.

Tipos de hidrógeno: clasificación por colores

Para comprender mejor qué es el hidrógeno verde, es útil conocer los distintos tipos del hidrógeno según su método de producción:

• Hidrógeno gris: se obtiene a partir de combustibles fósiles, principalmente gas natural, a través de un proceso llamado reformado con valor. En España es actualmente la principal forma de hidrógeno consumida en el país, se estima que el consumo anual supera las 500.000 toneladas, utilizadas principalmente como materia prima en la industria, especialmente en refinerías (alrededor del 70%) y en la producción de productos químicos (aproximadamente el 25%).
• Hidrógeno azul: similar al gris, pero con captura y almacenamiento de carbono (CCS).
• Hidrógeno verde: producido con electricidad renovable, sin emisiones contaminantes.
• Hidrógeno rosa: se trata de una variante en estudio, que se produce mediante la electrólisis de agua, pero utilizando electricidad generada por energía nuclear.

El gobierno de España, a través del Plan Nacional Integrado de Energía y Clima (PNIEC) y la Hoja de Ruta del Hidrógeno Renovable, tiene como objetivo sustituir el hidrógeno gris por hidrógeno verde en los próximos años. Existe un enorme potencial para la descarbonización de la industria, ya que la sustitución del hidrógeno gris por hidrógeno renovable permitiría reducir significativamente las emisiones de CO₂ y avanzar hacia una economía más sostenible.

¿Cómo se produce el hidrógeno verde?

Imagina que queremos obtener un tipo de hidrógeno muy especial al que llamamos “hidrógeno verde”. ¿Por qué “verde”? Porque para producirlo, no usamos cosas que contaminen el planeta.

Una de las claves para entender qué es el hidrógeno verde está en su método de obtención. El proceso más común para producir hidrógeno verde es la electrólisis del agua, que emplea un dispositivo llamado electrolizador. Con electricidad limpia, el electrolizador separa el agua para darnos hidrógeno gaseoso, por un lado, y oxígeno por el otro. Este hidrógeno es el que llamamos “verde” y es tan prometedor para descarbonizar industrias y transportes en España y en todo el mundo.

Esta electricidad tiene que venir de fuentes limpias y renovables como la energía del sol o el viento. De esta formal nos aseguraremos que el proceso sea respetuoso con el medioambiente.

Tecnologías de producción de hidrógeno verde

La electrólisis del agua es el corazón de la producción de hidrógeno verde, pero la investigación y el desarrollo en la actualidad se centran en mejorar su eficiencia y reducir costes:

• Electrólisis Alcalina (AEL): una tecnología madura y rentable, aunque con menor densidad de potencia. Sigue siendo una opción robusta para grandes plantas.
• Electrólisis de Membrana de Intercambio Protónico (PEMEL): más compacta, rápida en respuesta a la intermitencia de las renovables y con mayor densidad de corriente. Es la tecnología preferida para aplicaciones que requieren flexibilidad y tamaño reducido.
• Electrólisis de Óxido Sólido (SOEL): opera a altas temperaturas, lo que puede mejorar la eficiencia cuando se aprovecha el calor residual de procesos industriales. Es una promesa a largo plazo para ciertas aplicaciones.
• Nuevas generaciones de electrolizadores: la investigación continua en materiales, catalizadores y diseños de celdas busca reducir la necesidad de metales preciosos (como el platino en PEM) y aumentar la durabilidad y eficiencia general de los sistemas.

Hidrógeno verde en España: un motor estratégico

España es uno de los países europeos con mayor potencial para el desarrollo del hidrógeno verde gracias a su alta disponibilidad de recursos renovables. Iniciativas como el Valle Andaluz del Hidrógeno Verde y proyectos en Huelva, donde se han anunciado grandes inversiones en plantas de producción y almacenamiento, posicionan al país como líder en el sur de Europa.

El hidrógeno verde en Huelva ha generado oportunidades de inversión, empleo y desarrollo tecnológico. En este sentido, este proyecto nace con la finalidad de formar a personas desempleadas para las nuevas oportunidades laborales que surgen con el hidrógeno verde en la provincia. Es una respuesta directa a la necesidad urgente de profesionales cualificados en el Polo Químico de Huelva y Palos de la Frontera.

Aplicaciones actuales y futuras

Comprender qué es el hidrógeno verde también implica conocer sus aplicaciones reales. Las aplicaciones del hidrógeno verde abarcan múltiples sectores estratégicos:

• Descarbonización industrial: esencial para industrias difíciles de electrificar como la siderurgia, la química (producción de amoníaco y fertilizantes) y las refinerías, donde actúa como materia prima o combustible.
• Transporte: puede utilizarse como combustible en vehículos de pila de combustible (coches, trenes, camiones e incluso aviones). De hecho, el primer tren de hidrógeno del mundo ya está en marcha, marcando un antes y un después en la movilidad ferroviaria. Descubre aquí cómo funciona este tren revolucionario
• Industria: sectores como la siderurgia, la producción de vidrio o de fertilizantes están empezando a sustituir el contaminante hidrógeno gris por su versión verde, reduciendo emisiones sin comprometer la eficiencia.
• Almacenamiento energético: permite almacenar el exceso de energía renovable intermitente para su uso posterior, actuando como un «depósito» estacional o de largo plazo.
• Energía doméstica: potencial uso en calefacción y producción eléctrica descentralizada.

Estas aplicaciones lo convierten en una palanca para la descarbonización global.

Ventajas y desventajas del hidrógeno verde

Ventajas del hidrógeno verde

• Cero emisiones de CO₂ en su producción.
• Facilita la descarbonización de sectores industriales intensivos en energía.
• Permite almacenar energía renovable y mejorar la estabilidad de la red eléctrica.
• Alta densidad energética: ideal para transporte de largo recorrido.
• Impulsa la creación de empleo cualificado y la innovación tecnológica.

Desventajas o problemas del hidrógeno verde

• Coste elevado en comparación con otras fuentes de energía.
• Infraestructura limitada para distribución y almacenamiento.
• Requiere grandes cantidades de agua y electricidad.
• Eficiencia energética inferior en algunos casos frente a alternativas directas como las baterías eléctricas.

Estos desafíos están siendo abordados con importantes avances tecnológicos y económicos, y forman parte de las discusiones en eventos como el Congreso Nacional del Hidrógeno Verde, donde se reúnen expertos, empresas e instituciones para debatir sobre el futuro del sector.

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Este enfoque implica repensar cómo diseñamos, producimos y gestionamos nuestros bienes. En lugar de enfocarse únicamente en el consumo, se pone el énfasis en la regeneración, la reutilización, el reciclaje y la eficiencia. El objetivo es claro: minimizar el impacto ambiental, optimizar los recursos y fomentar la sostenibilidad económica y social. 

Aplicación de la economía circular en la construcción 

La construcción es uno de los sectores con mayor consumo de materias primas y generación de residuos. Por ello, es también uno de los que más potencial tiene para aplicar los principios de la economía circular. La forma en la que diseñamos y edificamos nuestras infraestructuras debe transformarse para adaptarse a un mundo en el que los recursos son limitados. 

Desde el diseño, es posible incorporar soluciones que permitan desmontar y reutilizar los materiales al final de la vida útil del edificio. Así, se evita que los elementos constructivos terminen en vertederos. Se favorece, por tanto, una arquitectura “reversible”, que permite separar y recuperar cada componente. Esta concepción no solo minimiza los residuos, sino que también reduce la demanda de materias primas vírgenes y la huella de carbono asociada a su extracción y transformación.

Además, se está avanzando hacia el uso de materiales reciclados o reciclables. Algunos ejemplos incluyen el hormigón reciclado, la madera certificada o materiales compuestos provenientes de residuos industriales, como paneles de aislamiento a partir de fibras textiles recuperadas o plásticos reciclados de alta resistencia. Estos materiales no solo cumplen con criterios de sostenibilidad, sino que también pueden ofrecer mejores prestaciones en términos de durabilidad, eficiencia térmica o facilidad de mantenimiento.

En este contexto, cobran especial relevancia los materiales inteligentes, capaces de adaptarse, autorrepararse o responder a estímulos ambientales. Su aplicación en arquitectura no solo impulsa la eficiencia y funcionalidad de los edificios, sino que refuerza los principios de la economía circular al alargar la vida útil de los componentes y reducir la necesidad de reemplazo.

Si quieres conocer ejemplos concretos y cómo se están integrando en proyectos reales, te invitamos a leer nuestro artículo: Materiales inteligentes: innovación sostenible en arquitectura

También se promueve la incorporación de tecnologías que reduzcan el consumo energético, como el aislamiento eficiente o los sistemas pasivos de climatización. El diseño bioclimático, el uso de cubiertas verde, los sistemas de ventilación natural y el aprovechamiento de luz solar son estrategias cada vez más comunes en los proyectos circulares. Todo ello contribuye a disminuir las emisiones durante la fase de uso del edificio, que representa un porcentaje significativo de su impacto ambiental total.

Otro aspecto fundamental es el análisis del ciclo de vida de los edificios. Esta herramienta permite evaluar el impacto ambiental desde la extracción de los materiales hasta el final de su vida útil, ayudando a tomar decisiones más sostenibles. Es una manera de cuantificar la circularidad del proyecto y establecer comparativas entre distintas soluciones constructivas. De hecho, cada vez más normativas y certificaciones de sostenibilidad como, LEED, BREEAM o VERDFE, integran el ACV como criterio obligatorio para acceder a los niveles más altos de certificación.

Economía circular e industria 

En el ámbito industrial, la economía circular se traduce en modelos de producción más eficientes y responsables. Esto puede implicar, por ejemplo, la adopción de estrategias como el ecodiseño, la servitización (pasar de vender productos a ofrecer servicios), el mantenimiento predictivo o el reaprovechamiento de subproductos y residuos. 

Algunas empresas están desarrollando “ecosistemas industriales” donde los residuos de una fábrica se convierten en materias primas para otra. Este tipo de sinergias permiten reducir costes, emisiones y dependencia de recursos vírgenes. 

Asimismo, la digitalización es un pilar clave. Tecnologías como el Internet de las Cosas o el Big Data permiten monitorizar en tiempo real los procesos, facilitando un uso más inteligente de los materiales y la energía. Así, se incrementa la eficiencia y se minimiza el desperdicio. 

Conclusiones 

La economía circular supone un cambio profundo en la forma de concebir el desarrollo industrial y constructivo. No se trata solo de reciclar, sino de rediseñar todo el sistema productivo para hacerlo más sostenible, resiliente y respetuoso con el entorno. 

Tanto en la industria como en la construcción, aplicar estos principios es una oportunidad para innovar, reducir costes y crear valor económico, ambiental y social. La transición hacia este modelo no solo es posible, sino necesaria. 

Si te interesa profundizar en este campo, te recomendamos explorar nuestra Maestría en Ingeniería Económica, donde aprenderás a liderar la transformación sostenible del sector. 

En este artículo exploramos en profundidad los tipos de residuos radiactivos, su tratamiento, los sistemas de almacenamiento y el papel clave de los profesionales especializados en su manejo.

¿Qué es un residuo radioactivo?

Se considera residuo radiactivo a cualquier material o producto de desecho que contiene o está contaminando con radionucleidos (átomos inestables que emiten radiación) en concentraciones o niveles de actividad superiores a los establecidos por las autoridades competentes, y para el cual no está previsto ningún uso. En otras palabras, son materiales que ya no tienen una a utilidad práctica, pero que siguen emitiendo radiación.

Estos residuos se generan principalmente en:

• Centrales nucleares, como resultado del proceso de fisión nuclear y el manejo de combustible gastado.
• Hospitales y centros médicos, donde se utilizan isótopos radiactivos en tratamientos oncológicos, radiodiagnóstico y medicina nuclear.
• Industrias, en procesos como la esterilización, medición y control de calidad.
• Centros de investigación, donde se manipulan materiales radiactivos para desarrollo científico y tecnológico.

Características de los residuos radioactivos

Presentan una serie de propiedades físicas y químicas que los hacen especialmente peligrosos para la salud humana y el medioambiente si no se gestionan adecuadamente. Veamos las características principales que determinan su clasificación, tratamiento y destino final:

• Emisión de radiación ionizante: pueden dañar tejidos vivos y requieren medidas de protección específicas.
• Tienen vida media variable: algunos desaparecen en días; otros, en miles de años.
• Generan calor residual: especialmente los residuos de alta actividad, que deben ser refrigerados.
• Presentan diferentes estados físicos: sólidos, líquidos o gaseosos, lo que influye en su tratamiento.
• Dependiendo de su origen pueden ser: nucleares, industriales, médicos o de investigación.
• Pueden contaminar el medio ambiente: algunos radionúclidos se dispersan fácilmente si no se aíslan bien.

Tipos de residuos radioactivos

Según su concentración de radionucleidos y el tiempo que tardan en ser seguros, los clasificamos en dos grandes grupos:

Residuos de baja y media actividad (RBMA)

• Presentan radiactividad moderada.
• No generan calor significativo.
• Contienen isótopos con una vida media corta o media (menos de 300 años).
• Son comunes en hospitales, laboratorios y algunas fases del mantenimiento de instalaciones nucleares

Su tratamiento consiste en compactación, solidificación o encapsulado, y suelen almacenarse en instalaciones superficiales. En España, el Cabril es la referencia nacional para este tipo de residuos.

Residuos de alta actividad (RAA)

• Emiten grandes cantidades de radiación durante miles de años.
• Generan calor residual, por lo que requieren refrigeración activa o pasiva.
• Incluyen el combustible nuclear gastado y los residuos del reprocesamiento.

Este tipo de residuo no puede almacenarse en superficie. Se estudian soluciones como almacenes geológicos profundos, capaces de contenerlos durante periodos superiores a 10.000 años.

Gestión de residuos radiactivos: procesos clave

La gestión de residuos radiactivos implica procesos tecnológicos complejos para reducir su volumen y peligrosidad, y para garantizar un almacenamiento seguro:

1. Clasificación y segregación: según su nivel de actividad y vida media.
2. Tratamiento: para reducir su volumen o estabilizar su forma (compactación, solidificación, evaporación…).
3. Acondicionamiento: encapsulado en bidones o matrices estables para facilitar su manipulación.
4. Almacenamiento temporal: se custodian durante décadas en instalaciones especializadas, mientras se define su solución final.
5. Disposición definitiva: los residuos de vida larga y alta actividad requieren almacenes subterráneos profundos, aun en desarrollo en muchos países.

Desafíos y futuro de la gestión de residuos nucleares

El mayor reto de la gestión de residuos nucleares es su permanencia en el tiempo. Algunos isótopos pueden tardar miles de años en perder su peligrosidad, lo que exige soluciones tecnológicas sostenibles y una aceptación social de los sistemas de almacenamiento.

Si quieres ampliar tu perspectiva, puedes consultar también nuestra Guía de consideraciones medioambientales en la ingeniería, una herramienta clave para comprender cómo integrar la sostenibilidad en todas las fases de un proyecto técnico.

Además, es necesario seguir invirtiendo en:

• Investigación en tecnologías de transmutación nuclear.
• Nuevos diseños de reactores que generen menos residuos.
• Estrategias de minimización desde el origen.

Uno de los desarrollos más prometedores en este sentido es la innovación de nuevas infraestructuras nucleares, como la primera central nuclear flotante del mundo, que abre nuevas posibilidades para la generación y gestión energética en zonas remotas o de difícil acceso.

Formación especializada: clave para una gestión segura

La gestión de residuos radiactivos requiere personal altamente capacitado. En Structuralia, ofrecemos formación técnica avanzada en energía nuclear, sostenibilidad y medioambiente, orientada a quienes deseen liderar la transformación del sector energético con una visión responsable y segura. Una de nuestras propuestas más destacadas es el Máster en Petróleo, Gas Natural y Petroquímica, diseñado para profesionales que buscan especializarse en los procesos clave de la industria energética, incluyendo la gestión de residuos en contextos complejos y de alto impacto.

Veremos cómo estos avances no solo optimizan el consumo de energía, sino que también prometen una reducción significativa del impacto ambiental. A medida que la investigación y el desarrollo continúan, la nanoenergía está posicionándose como una clave para el futuro de la sostenibilidad energética. 

En qué consiste la nanotecnología: invisible pero poderosa 

La nanotecnología es una disciplina científica que manipula la materia a escala nanométrica, es decir, a nivel de átomos y moléculas. Esta capacidad permite desarrollar materiales y dispositivos con propiedades mejoradas o totalmente nuevas. En el contexto de la nanoenergía, la aplicación de estos avances está revolucionando el sector energético, mejorando la eficiencia y reduciendo el impacto ambiental. 

Uno de los pilares fundamentales de la nanociencia y nanotecnología es la creación de nanomateriales con características únicas. Estos incluyen nanotubos de carbono, nanopartículas y nanocompuestos, que permiten desarrollar sistemas de almacenamiento y generación de energía más eficientes. Gracias a su estructura y propiedades avanzadas, estos materiales son capaces de optimizar la conversión y el almacenamiento de energía en dispositivos como baterías, supercondensadores y celdas solares. 

Qué papel juega la nanotecnología en la eficiencia energética 

La nanoenergía juega un papel clave en la mejora de la eficiencia energética. Al aprovechar la nanotecnología, se pueden diseñar materiales con propiedades de conducción térmica y eléctrica optimizadas, lo que reduce pérdidas de energía y maximiza el rendimiento de los sistemas energéticos. 

Uno de los desarrollos más prometedores en este campo son los nanotubos de carbono, que poseen una conductividad eléctrica y térmica superior a la de los materiales convencionales.  

Además, los avances en nanomateriales han permitido la creación de recubrimientos que minimizan la disipación de calor y maximizan la absorción de energía en paneles solares.

Con estas innovaciones, la vida útil de los dispositivos energéticos se extiende considerablemente, reduciendo la necesidad de reemplazo y disminuyendo los costos operativos. 

Cómo se reduce el consumo de energía con estas tecnologías 

El uso de nanotecnología permite desarrollar estrategias eficaces para reducir el consumo de energía en diversas aplicaciones industriales y domésticas. Por ejemplo, las baterías de alta capacidad y durabilidad han mejorado notablemente gracias a los nanomateriales, que incrementan la densidad energética y la estabilidad, prolongando su autonomía y reduciendo la frecuencia de recarga.

En el ámbito de la energía solar, la incorporación de nanotubos de carbono y otras estructuras avanzadas en celdas solares ha incrementado la eficiencia en la captación y conversión de energía, lo que disminuye el desperdicio energético. También se han logrado mejoras en los sistemas de iluminación mediante LEDs basados en nanotecnología, que ofrecen mayor luminosidad con un menor gasto eléctrico. Además, los avances en aislamientos térmicos inteligentes con nanomateriales permiten reducir las pérdidas de calor en edificios, optimizando los sistemas de climatización y generando ahorros significativos en el consumo de energía.

Aplicaciones innovadoras y futuro cercano 

 Las aplicaciones de la nanoenergía son cada vez más amplias y prometedoras:

• Futuro energético: se desarrollan soluciones innovadoras como celdas de combustible de nueva generación y materiales autoreparables que alargan la vida útil de los sistemas.
• Transporte:Nanotubos de carbono en vehículos eléctricos permiten estructuras más ligeras y baterías más eficientes, aumentando su autonomía.
• Construcción: recubrimientos y aislamientos con nanomateriales mejoran la eficiencia térmica de los edificios, reduciendo el consumo en climatización.
• Industria textil:tejidos inteligentes con nanotecnología que regulan la temperatura corporal, ayudando a reducir el gasto energético indirectamente.
• Electrónica: transistores basados en nanoestructuras logran dispositivos más rápidos, con menor generación de calor y menor consumo energético.

Aplicación en el transporte: vehículos eléctricos más eficientes 

La nanotecnología ha revolucionado el sector del transporte, especialmente en la fabricación de vehículos eléctricos. Gracias a los nanotubos de carbono, los vehículos eléctricos pueden ser más ligeros, lo que mejora su eficiencia y reduce el consumo de energía. De este modo se reduce la huella de carbono en un coche eléctrico.

Además, los nanomateriales han permitido crear baterías más eficientes con mayor densidad energética y mayor duración.  

La compañía Tesla utiliza nanotecnología en la fabricación de baterías para sus vehículos eléctricos, lo que les permite tener una mayor autonomía por carga y mejorar el rendimiento general del vehículo. 

Aplicación en la construcción: materiales avanzados para eficiencia térmica 

En el sector de la construcción, los recubrimientos y aislamientos basados en nanomateriales mejoran la eficiencia térmica de los edificios, lo que reduce la necesidad de sistemas de calefacción y refrigeración. Estos materiales avanzados tienen propiedades excepcionales para bloquear o retener el calor, lo que ayuda a mantener una temperatura interna más estable.  

El uso de pintura basada en nanotecnología en edificios comerciales, como en los rascacielos de Nueva York, ayuda a reducir la pérdida de calor durante el invierno y a minimizar el uso de aire acondicionado durante el verano. 

Aplicación en la industria textil: tejidos inteligentes para regulación térmica 

La nanotecnología ha encontrado un campo prometedor en la industria textil, desarrollando tejidos inteligentes capaces de regular la temperatura corporal. Estos tejidos incorporan nanopartículas que responden a los cambios de temperatura, asegurando que el usuario se mantenga cómodo sin necesidad de ajustes manuales.  

Marcas como Uniqlo han lanzado ropa con su tecnología Heattech, que utiliza materiales basados en nanotecnología para mantener el calor corporal, optimizando el confort sin necesidad de abrigos voluminosos. 

Aplicación en electrónica: transistores nanoestructurados para dispositivos más rápidos y eficientes 

En la electrónica, los avances en nanoestructuras permiten fabricar transistores más pequeños y eficientes. Estos transistores tienen una mayor velocidad de procesamiento y una menor disipación de calor, lo que mejora el rendimiento de los dispositivos y reduce el consumo de energía.  

Empresas como Intel están desarrollando chips con transistores basados en nanotecnología, como el procesador Intel Core i9, que ofrece un rendimiento más rápido y eficiente, permitiendo dispositivos más poderosos y duraderos. 

Desafíos y aspectos éticos 

A pesar de sus grandes beneficios, la nanoenergía también enfrenta desafíos y dilemas éticos importantes que deben abordarse con urgencia.

Uno de los principales retos es la producción a gran escala de nanomateriales sin generar impactos negativos en el medio ambiente. Algunos procesos requieren altos consumos de energía y el uso de sustancias químicas potencialmente contaminantes.

También preocupa la falta de regulación y la evaluación de riesgos. La nanotecnología avanza rápidamente, pero aún existen vacíos legales y normativos que dificultan garantizar su uso seguro.

En cuanto a la salud humana, algunos nanomateriales podrían tener efectos desconocidos si se inhalan o se incorporan en productos de uso diario, lo que exige más investigación científica.

Por último, la accesibilidad es clave. Si solo los países más avanzados pueden implementar la nanoenergía, podrían ampliarse las brechas tecnológicas y económicas a nivel global.

Conclusión 

La nanoenergía está redefiniendo la manera en que aprovechamos los recursos energéticos, impulsando una revolución en la eficiencia y sostenibilidad. A través de la aplicación de nanotecnología, se han desarrollado soluciones innovadoras que optimizan el consumo de energía y prolongan la vida útil de los dispositivos energéticos. Sin embargo, también es fundamental abordar los desafíos éticos y ambientales que estas tecnologías presentan. 

Para aquellos interesados en especializarse en este campo de vanguardia, programas académicos como el Máster de Formación Permanente en Eficiencia Energética y Energías Renovables ofrecen una formación integral en tecnologías emergentes y sostenibilidad energética. 

Francis Gallardo, en su Trabajo Final de Máster (TFM) del Máster en Ingeniería, Mercados y Contratos EPC de las Industrias de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica, aplica los conocimientos adquiridos para analizar el funcionamiento de una International Oil Company (IOC). A través de este estudio, explora la ingeniería de proyectos EPC, la dinámica del mercado energético y su papel en la transición hacia un modelo más sostenible. A continuación, presentamos los aspectos clave de su investigación.

En el Máster en Ingeniería, Mercados y Contratos EPC de las Industrias de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica, se estudian las características y el funcionamiento de los sectores de Petróleo, Gas y Petroquímico, así como, los procesos para la producción de biocombustibles, combustibles renovables o más sostenibles, el aprovechamiento del gas natural (tanto de yacimiento, así como, el gas natural sintético) como base para la generación de energía eléctrica y su papel en la cadena de producción de hidrogeno y la combinación de todos estos procesos con tecnologías de captura de emisiones (CCSU: Carbon capture, storage and use). De estos sectores se analizan tanto las bases técnicas y de ingeniería, así como los ejercicios que definen la dinámica de su mercado global.

Esto, bajo la perspectiva del papel del sector energético en la transición hacia una calidad de vida sostenible, según las bases planteadas en el Acuerdo de Paris 2030.

De igual manera, se profundiza en la gestión de proyectos, ilustrando la dirección y gerencia organizativa y administrativa que se ejecuta en el desarrollo de los grandes proyectos de ingeniería, aprovisionamiento y construcción.

En base a estos tópicos se construyó este trabajo final de máster (TFM) titulado Fundamentos de Ingeniería, Mercados y Contratos EPC de las Industrias de Petróleo, Gas Natural y Petroquímica, aplicado al caso de estudio de una International Oil Company (IOC), cuyo objetivo general es aplicar las destrezas adquiridas en los tópicos anteriormente descritos, a través del análisis de diferentes
casos y escenarios presentes en los sectores en los que opera una compañía internacional de petróleo o una IOC (International Oil Company).

Con el objetivo de ilustrar el proceso de estudio llevado a cabo y la información obtenida, mostraremos algunos fragmentos de los casos estudiados y sus análisis.

Complejidad de la Refinería y Margen de Refinación

El índice de complejidad de la refinería indica el alcance, la capacidad y la intensidad de capital de los procesos posteriores a la unidad de destilación atmosférica. Nos permite, clasificar a las refinerías en un rango de categoría desde simples a muy complejas, y una de las aplicaciones prácticas es que nos da una idea del tipo de crudos que puede procesar la refinería y de la capacidad de
aprovechamiento de este. Mientras más 3compleja puede procesar crudos más pesados y transformarlos en productos más valiosos.

Se requiere conocer el índice de complejidad dos refinerías que la IOC tiene en propiedad

Para ello, a partir de una serie de datos conocidos, fue necesario realizar una serie de cálculos basados en las siguientes ecuaciones:

Lo que nos permitió llegar al resultado mostrado en la siguiente tabla:

Donde:

• Factor de complejidad de unidad (CFU).
• Capacidad unidad de proceso (Ci).
• Capacidad unitaria relativa a la capacidad de destilación atmosférica (Q ADU %).
• Índice de complejidad de unidad (CI).
• Índice de complejidad de la refinería (CIR).

Según los datos tabulados, el valor del índice de complejidad para cada refinería se encuentra entre el rango 5<CIR<14), el cual es el establecido para la categoría de refinerías complejas. Sin embargo, también se puede observar que el mayor índice de la Refinería 2 denota mayor complejidad en su configuración, casi alcanzando la clasificación de “muy compleja” (CIR>14).

Crack Spread y Rentabilidad de una refinería

El Crack Spread es una medida simple que permite estimar el margen de refino en un momento y unas circunstancias dadas del mercado. Se basa en la diferencia de precios del mercado de uno o dos productos de la pizarra de producción y el precio de un barril de crudo. Existen diferentes combinaciones para el crack spread que pueden ser creadas en función de la configuración que se desee reflejar. Uno de ellos es el 1:1 el cual mide la diferencia entre el precio de un barril de crudo y el precio de un barril de gasolina, es común en refinerías que maximizan la producción de gasolina. El crack spread 3:2:1 el cual contrasta los precios de crudo, gasolina y diésel. Este último fue el aplicado al caso de estudio.

Fórmula para el cálculo:

Conociendo los datos de mercado (Precios de Crudo y Productos), se plantea para la Refinería 1 del apartado anterior, determinar el margen teórico de refinación “Crack Spread” de configuración 3- 2-1 y analizar su rentabilidad.

De acuerdo con la Tabla anterior, en esas condiciones dadas de mercado, el Crack Spread para la Refinería 1 resulta en un valor de 14.32 $/bbl. Podemos comentar lo siguiente:

• Es un valor positivo lo cual indica que esta combinación de precios de materia prima y productos (Oferta, Demanda) en este momento dado del mercado es un escenario favorable o rentable.
• Si se está evaluando como posible cobertura contra el riesgo en el mercado de futuro. Entonces es un escenario favorable.

Rentabilidad de la Refinería

El crack spread excluye los costos de refinado distinto a los costos del crudo y además los precios y rendimientos de toda la cesta de productos. Por lo que su valor positivo no es determinante de la rentabilidad de una refinería.

Para analizar la rentabilidad de la operación una Refinería se debe conocer:

• Margen Bruto de Refinación (Gross Refining Margin) en función del precio y rendimiento de la cesta de productos.
• Margen Variable en el que descontamos los costos variables de los procesos (Energía, químicos y catalizadores requeridos).
• Margen Operativo en el que se deducen los costos fijos (mano de obra, mantenimiento, gastos generales, seguros e impuestos).
• El costo asociado tanto a la compra como al transporte del crudo (Freight Cost), si aplica.

Teniendo en cuenta estos factores, se puede calcular el Margen de Refinación real acorde a la configuración y utilización de la refinería y se puede también evaluar el Return on Investment (ROI) de una operación con determinado crudo.

Como ejercicio práctico, si asumimos por el tipo de Crack Spread solicitado (3-2-1), el cual es muy común de la configuración de Refinación en los Estados Unidos, que se trata de una refinería en US GC (Golf Coast), podremos consultar algunas fuentes de información.

Por ejemplo, en EIA Methodology Notes Oil Industry and Markets Division Agosto 2024 se ha publicado la tabla de Márgenes de refinación de varias regiones, incluyendo la Costa del Golfo en Estados Unidos. Este, considera la configuración de la refinería, los rendimientos en productos (yields), costos de energía, costos de emisiones si aplica, así como tipo de crudo, costo y transporte.
Siendo así, obtenemos un valor más cercano al real para el Margen de la Refinería 1. Como se observa en la imagen, es un valor menor al calculado mediante el Crack Spread, 11.08 vs 14.32 $/bbl, lo cual es lógico ya que el mismo refleja todos los factores de costos y operativos necesarios para determinar el margen real de una refinería.

Por tanto, teniendo en cuenta el valor real de 11.08 $/bbl se puede decir que la operación de la refinería es rentable.

Evaluación de Costos de Plantas de regasificación de LGN: Onshore y FSRU (Floating, Storage and Regasification Unit)

Conociendo los gastos de inversión estimados en la construcción de una Terminal de Regasificación Onshore de 3 mtpa con 180.000 m3 de almacenamiento, frente a una FSRU de similar capacidad, ambas en propiedad de la IOC, definir cuál de las dos instalaciones es la más económica.

Para lograr conocer cuál de las dos instalaciones es la más conveniente en función de la economía de proyecto de inversión, a partir de los costos estimados y de la aplicación de una serie de fórmulas de cálculo, se pueden obtener los gastos en capital (CAPEX) y los gastos operativos (OPEX) de cada proyecto lo que nos permite contrastar cada escenario. Esta comparación la podemos visualizar de manera grafica en la siguiente figura.

Para este caso, la instalación más económica en todos los aspectos considerados ha resultado ser la FSRU. Con un costo total de CAPEX+OPEX de 405 m$ vs 689 m$ de la instalación Onshore. Esto tiende a ser así, debido a que las unidades FSRU permiten mayor flexibilidad en cuanto a reubicación, arrendamientos, impuestos, servicios, permisos.

En cuanto al tiempo de construcción, asumiendo que se trata de la construcción de un nuevo barco y no de la conversión de un antiguo metanero a FSRU el tiempo de construcción a pesar de ser más largo que en el caso de una conversión, sigue siendo más corto que la construcción de una instalación en tierra. Esta última podría tomar entre 36 y 40 meses mientras que la de la FSRU estará entre 27 y 36 meses, lo cual es una ventaja frente a la instalación convencional en tierra.

Mercado y Precios del Gas Natural

Henry Hub Natural Gas Spot Price

En este apartado se hizo el estudio del comportamiento de los precios de mercado del gas natural considerando un periodo de 6 años, desde el 2018 hasta el 2024. Se identificaron cuales fueron los valores mínimo y máximo de cotización de mercado del Henry Hub Natural Gas Spot Price (Dollars per Million Btu, (monthly), cuándo se produjeron y cuáles fueron las circunstancias coyunturales que los propiciaron. Por tanto, se desarrolló un análisis detallado, sin embargo, en este articulo solo citaremos algunos de los escenarios más conocidos durante tal periodo y el comportamiento observado para el periodo 2023-2024.

Junio 2020: El 11-03-19 la OMS decreta oficialmente la Pandemia del Covid-19. La disminución de las actividades en los distintos sectores económicos y de manufactura como parte de los esfuerzos para mitigar la crecida de contagios del virus conllevó a una disminución del consumo energético y por tanto de las fuentes de energía.

Por otra parte, la estación de invierno 2019-2020, conocida en el sector energético como The heating season ya que es la época en que se necesita combustible para calentar los hogares y áreas comerciales, siendo menos severa, con temperaturas más templadas, conllevó a menos necesidad de combustible y por tanto a que los niveles de inventario de gas natural en US y Europa más alto que la misma temporada el año anterior.

Mayo 2022: La invasión de Rusia a Ucrania se inició en febrero de 2022. Ya comienza entonces en este periodo a reflejarse la influencia en los precios que la geopolítica relacionada a tal situación conlleva. Rusia y Ucrania son países claves en el suministro de GN principalmente a Europa. Rusia por sus reservas, y Ucrania por su red de transporte y almacenamiento y también sus reservas offshore en el Mar Negro. En el 2021 Rusia fue el primer país exportador de GN principalmente para Europa y también para Asia . Este conflicto representa disminución en el suministro, por tanto, Europa y Asia buscan y compiten por cargos de LGN desde otras zonas.

Las condiciones climáticas más severas durante el invierno 2021-2022 se tradujo en que en US el consumo de GN aumentase.

Agosto 2022: Continua el escenario descrito en el apartado anterior. Los factores que contribuyen a la volatilidad en los primeros meses de este año incluyen:

• El clima y mayor consumo por temperaturas más frías durante el invierno.
• Disminución en la producción de gas natural desde finales de 2021 debido a las bajas temperaturas.
• Récord de las exportaciones de GNL desde US a Europa para compensar la reducción de suministro desde Rusia. Este país es el principal proveedor de GN a la Unión Europea y el Reino Unido mediante los siguientes sistemas (capacidad conjunta 16 Bcf/d):
  • Offshore (underwater Baltic Sea) gasoducto Nord Stream 1 hacia Alemania.
  • Vía Bielorrusia hacia Polonia.
  • Vía Ucrania hacia Eslovaquia.

Adicionalmente, US este año ha visto incremento de sus exportaciones de GN hacia México. El GN desde US hasta México, fluye a través desde las áreas de producción de Permian, a través de los sistemas:

• Chihuahua-Bahio (Samalayuca-Sasabe gasoducto).
• The Wahalajara system (Waha Hub en Texas hasta Guadalajara).

Período 2023-2024: Podemos ver en el gráfico la diferencia de precios con respecto a los años anteriores, y vemos que, ha alcanzado su punto más bajo en Marzo 2024. Durante estos dos últimos años, luego de la de la volatilidad que azotó los precios en los años anteriores, la tendencia ha sido menor volatilidad y menores precios. Tal es el escenario que, la volatilidad pudo ser amortiguada inclusive, ante eventos como los ataques ocurridos a buques este año en el Mar Rojo. Esto se debe principalmente a tres factores: menor consumo, mayor producción, mayores niveles de inventarios.

Inviernos con temperaturas más altas tanto en 2023 como en 2024 e incremento de la producción de GN y de Líquidos del Gas natural redujeron la extracción de inventarios en US.

En Europa por su parte, desde 2022, luego de estar expuestos a la inestabilidad generada por la disminución del suministro desde Rusia, los gobiernos de esta región decidieron establecer como medida mandataria y que se encuentra en vigencia hasta marzo del 2025, la reducción del consumo de GN en al menos 15%. Esta medida, en adición a, inviernos con mayores temperaturas tanto en
2023 como en 2024 ha permitido a la región alcanzar niveles de récords de inventarios.

Adicionalmente, se han instalado nuevas facilidades para la recepción de LGN en Alemania, lo que permite continuar con importación de cargos de LGN principalmente desde US. Aligerando la dependencia del GN por diferentes gasoductos provenientes de Rusia. Además, se han colocado en servicio nuevas FSRU para expandir la capacidad de regasificación en varios terminales.

Ahora bien, de camino hacia el mix energético sostenible, el Gas Natural es un puente de transición en el paso de combustibles fósiles a energías renovables, debido a, su potencial para la generación de energía eléctrica con menos emisiones y también por su potencial para la producción de hidrógeno y de productos petroquímicos. Por lo anterior, los proyectos de GN y GNL continuarán en
aumento con la finalidad de cubrir el consumo de los futuros años. Según el International Energy Outlook 2023 de EIA, debido a factores como el crecimiento económico en regiones como la India y China, se espera un aumento de su consumo para generar energía eléctrica. En la figura siguiente se puede apreciar los pronósticos, hasta el año 2050, de producción y consumo del GN, y se visualiza la brecha entre ambos, para Europa, Eurasia y Asia Pacífico. Es decir, el mercado por cubrir.

Industria Petroquímica

Se proyecta una demanda creciente para los compuestos y derivados petroquímicos debido a su aplicación en la obtención y fabricación de un gran número de compuestos, materiales y herramientas de importante utilidad en los diferentes sectores de la vida diaria. El diseño e ingeniería de los proyectos de construcción de nuevas plantas petroquímicas o de la integración de procesos petroquímicos a las actuales plantas de refinación, requiere la selección de los productos a elaborar y de las tecnologías para su obtención. Existe la opción de desarrollar una tecnología propia, para lo cual se requiere el trabajo previo de un equipo de investigación y desarrollo, lo que significa contemplar un periodo de tiempo adicional, o se tiene la opción de seleccionar del grupo
de procesos comerciales o patentes ofrecidas por los distintos licenciantes en la industria.

En este caso, se requiere seleccionar un derivado intermedio o final petroquímico y el proceso comercial (patente) para su obtención.

Óxido de Propileno

El Óxido de Propileno (Propylene Oxide, PO) es un líquido incoloro con muy bajo punto de ebullición, de alta volatilidad, alta reactividad debido a su polaridad y a las características de su anillo epoxi que se abre fácilmente en combinación con otras sustancias. Con olor característico, similar al éter.

Es un compuesto derivado de la cadena petroquímica del Propileno. Ocupa el segundo lugar en cuanto a usos del Propileno luego de la Producción de Polipropileno (PP) y copolímeros. Es punto de partida para la obtención de los siguientes productos:

• Poliuretanos y solventes industriales: a partir de la síntesis de poliol poli éter. Las espumas de poliuretanos son fundamentales para el aislamiento térmico (y actualmente muy aplicado en construcción de edificaciones por su ligereza), solventes y adhesivos para la construcción y manufactura, piezas automotrices, recubrimientos, suelas para zapatos y gomas deportivos.
• Glicoles Propilenicos o Propilenglicol: En distintos grados para las diferentes aplicaciones. Entre ellas, anticongelantes, excipiente y solvente en las industrias farmacéutica, cosméticas y alimentaria.

Mas de 10 MMton de PO se producen anualmente a nivel mundial.

Existen dos principales vías para la producción de Oxido de Propileno a partir de Propileno: la hidro halogenación del Propileno con cloruro de hidrógeno y la otra es mediante la oxidación. Dentro de la vía de oxidación, se han desarrollado varias patentes basadas en la epoxidación del Propileno con Peróxido de Hidrogeno (HP), por tanto, llamadas procesos HPPO (Hydrogen Peroxyde to propylene Oxide).

Acá, se decidió proponer como vía de producción la tecnología Evonik-Uhde. Tecnología HPPO (Hydrogen Peroxide to Propylene
Oxide) Evonik-Uhde para la producción de Óxido de Propileno a partir de Propileno y Peróxido de Hidrogeno.

La tecnología ha estado en operación comercial desde el 2008 con su primera planta en SK Picglobal, Corea
del Sur, cuya capacidad actualmente es de 130.000 ton/año.

Algunas de las ventajas que proponen los licenciantes de la tecnología, son las siguientes:

• Permite el uso tanto de propileno grado polimérico (PG) como de propileno grado químico (PG).
• Las condiciones medianamente severas de operación del reactor (<100 C, 30 bar) produce menos productos secundarios o no deseados con respecto a otras vías de producción.
• Menor consumo de materia prima y energía (Por la transferencia eficiente de calor en el proceso).
• Mediante su patente de la tecnología de producción de peróxido de hidrogeno, Evonik y ThyssenKrupp Uhde ofrecen integrar de forma optimizada al diseño, la planta de producción de dicho compuesto.

Proceso

Se conforma de 4 bloques: Reacción, Recuperación de Propileno, Purificación del Oxido de Propileno y Recuperación del Solvente.

Gestión de Proyectos y Contratos EPC

Reclamaciones más habituales planteadas en los contratos EPC

Un proyecto industrial es un proyecto técnico destinado a la construcción de una planta industrial. Además de tener un tiempo, alcance y costo establecidos, se requiere cumplir con unas especificaciones de calidad determinadas que garantizan el funcionamiento adecuado y seguro del producto o resultado obtenido.

Para su ejecución, se presentan dentro de los proyectos industriales distintos tipos de contrataciones. Una de ellas son los proyectos EPC (Engineering, Procurement, and Construction). En un proyecto EPC los propietarios del proyecto (Cliente) contratan a una empresa (Contratista EPC) y le designan la responsabilidad de elaborar la ingeniería de detalle, llevar a cabo las compras de
materiales y equipos y ejecutar la construcción y puesta en marcha de la planta.

Durante el desarrollo del proyecto pueden ocurrir eventos o situaciones que afectan las premisas acordadas para los parámetros tiempo, costo, alcance y calidad y por tanto afectan la fluidez de todo el proceso. Este tipo de situaciones llevará, en el mejor de los casos, a la efectiva comunicación entre el cliente y el contratista para tomar las medidas que aseguren su solución y así llegar a la conclusión exitosa de las actividades, o si esto no es posible, se recurrirá inclusive a un arbitraje o laudo internacional.

A continuación, se exponen algunos ejemplos de reclamaciones más habituales planteadas en los contratos EPC, relacionadas a los parámetros tiempo, costo y calidad. Algunas de ellas pueden estar relacionadas por su naturaleza, con más de un parámetro.

El retraso implica tiempo. En caso de retaso las actividades se culminan en un tiempo mayor al planificado.

En cuanto al costo, las fallas en la interpretación de las cantidades y especificaciones de equipos, materiales o recursos impactan en los costos directos.

La inconformidad con el resultado del trabajo y el desempeño de los equipos es directamente resultado de fallas en la calidad del proyecto.

Sin embargo, recordemos que cada uno de estos bloques está relacionado, la falla en alguno de estos puede repercutir en los otros. Por ejemplo, falla en la calidad del resultado, traerá retrasos y/ o costos asociados. O los cambios inesperados en costos pueden llevar a procedimientos adicionales que retrasan el desarrollo del proyecto.

Para evitar estas situaciones, es importante que cada pieza del organigrama del proyecto cumpla su trabajo. Se debe tener en cuenta que, la calidad del proyecto no solo aplica a la evaluación técnica de los equipos o de los procesos industriales, sino que abarca el control de la calidad de todos los procedimientos y metodologías de trabajo aplicados.

Eventos de Fuerza Mayor

Una situación significativa que origina variaciones en las premisas inicialmente acordadas para los parámetros tiempo, costo, alcance y calidad del proyecto son los eventos de fuerza mayor.

Fuerza Mayor: concepto para calificar aquellos eventos repentinos que hacen imposible el cumplimiento de las obligaciones.

En general, para que exista fuerza mayor suelen identificarse 3 requisitos:

• Externalidad: el evento de fuerza mayor debe estar fuera del entorno de control de las partes.
• Imprevisibilidad: el evento debe ser inesperado, no previsible.
• Irresistibilidad: el evento debe hacer imposible el cumplimiento de las obligaciones.

Adicionalmente, a estos tres aspectos, siempre debe tenerse en cuenta las estipulaciones del contrato elaborado en cada caso, ya que, se debe verificar si no existen clausulas referentes a los reclamos relacionados a fuerza mayor.

La International Chamber of Commerce considera en su publicación: Cláusulas de fuerza mayor y de onerosidad excesiva, como casos presuntos de fuerza mayor los siguientes:

1. Guerra (ya esté declarada o no), hostilidades, invasión, actos de enemigos extranjeros, amplia movilización militar.
2. Guerra civil, disturbios, rebelión y revolución, usurpación -militar o no- del poder, insurrección, actos de terrorismo, sabotaje o piratería.
3. Restricciones monetarias y comerciales, embargo, sanción.
4. Acto de una autoridad, ya sea legal o ilegal, cumplimiento de cualquier ley u orden gubernamental, expropiación, ocupación de obras, requisa, nacionalización.
5. Plaga, epidemia, desastre o evento natural extremo.
6. Explosión, incendio, destrucción de equipos, interrupción prolongada del transporte. telecomunicaciones, sistemas de información o energía.
7. Disturbios laborales generales tales como boicot, huelga y cierre patronal, huelga de celo, ocupación de fábricas y locales.

En el caso de evento natural extremo se podría reseñar el caso Global Tungsten & Powder Corp vs Largo Resources Ltd. El objeto del contrato era la comercialización de un concentrado de tungsteno. El demandado argumentó que una sequía le había impedido producir concentrado de tungsteno debido a la escasez de agua. A pesar, de que el tribunal reconoció el evento como fuerza
de causa mayor de igual manera estableció que el demandado debió cumplir con su obligación mediante la implementación de medidas alternativas que le permitieran abastecerse de agua, por ejemplo, camiones cisterna, aunque implicase mayor costo.

Conclusiones

• La intensidad de capital y el nivel de complejidad y especialización de las unidades aguas abajo de la unidad de destilación atmosférica en una refinería define su índice de complejidad. En el caso de las refinerías estudiadas, los índices están en el rango 5<CI<14 que corresponde a refinerías complejas.
• El crack spread positivo de la Refinería 1 indica que una operación es viable en unas condiciones dadas del mercado en un periodo determinado. Pero esto no es definitivo en la rentabilidad de las operaciones a largo plazo, ya que, para ello se requiere, un análisis de costos, que parte de la determinación de la tasa de retorno y de los márgenes bruto, variable
  y operativos y de cómo se optimizan las operaciones de la refinería.
• Dado los menores costos, el proyecto de GNL más económico para la empresa será la unidad de regasificación flotante FSRU.
• El mercado de GN, al igual que el del crudo, es un mercado con un nivel alto de sensibilidad ante las circunstancias naturales, demográficas y geopolíticas del entorno en un tiempo dado. El periodo 2023-2024 ha sido de menor volatilidad, pero menores precios que en periodos anteriores. En los próximos años la brecha que persiste entre las tasas de producción y consumo de los países importadores de esta materia prima representa la oportunidad de mercado a cubrir en los proyectos de inversión.
• El Óxido de Propileno (PO) es un producto intermedio en la cadena petroquímica del Propeno o Propileno. Su importancia radica a que, es punto de partida para la producción de Poliuretanos y de Propilenglicol.
• Tiempo, costo, alcance y calidad son las variables que rigen el cumplimiento exitoso del desarrollo y ejecución de un proyecto EPC.
• Un concepto que se presenta en los contratos EPC es el de causa de “Fuerza Mayor” y se refiere a aquellos eventos repentinos que hacen imposible el cumplimiento de las obligaciones contractuales. Debe cumplir con los requisitos de externalidad, imprevisibilidad e irresistibilidad.

Reseña del Autor

Francis Gallardo: «Soy Ingeniero Químico de Procesos, egresada de la Universidad Central de Venezuela. He tenido la oportunidad de trabajar en las áreas de optimización de pozos de producción, optimización de sistemas de refinación mediante el software Aspen PIMS, y de investigación y desarrollo en la manufactura de productos químicos, entre ellos, poliuretanos.»

Testimonio de Autor

¿Por qué elegiste Structuralia?

«Es una institución con una sólida trayectoria y que aporta una importante contribución en la difusión de material audiovisual, de investigación y de la enseñanza en la ciencia y áreas STEM.»

¿Qué es lo que más destacarías del máster?

«Lo que me llevó a elegir esta especialización fue el interés en profundizar en los procesos industriales ya existentes y en cómo se desarrolla el mercado global de la energía, así como, adentrarme en las nuevas tecnologías.

Se estudia la industria, los procesos de producción, la integración petroquímica, el desarrollo y dirección de los proyectos que permiten la construcción e instalación de tales procesos y se analiza la dinámica del mercado, todo esto bajo la perspectiva de que la tendencia es hacia el “Mix energético” o diversidad de fuentes de energía. Se analizan los procesos de las tecnologías de
combustibles y carburantes biosintéticos y renovables (Biofuels and Advanced Biofuels) y de las biorrefinerías, al igual que, las tecnologías de aprovechamiento del gas natural y del papel de este en los procesos de producción de hidrógeno y en la combinación de estos con CCSU (Carbon Capture, Storage and Use).

Mas aún, no solo se limita a los procesos relacionados al área O&G y Petroquímica, sino que permite consolidar y reforzar los conocimientos de los procesos químicos que son las bases de las principales industrias.»

¿En qué te ha ayudado o crees que te podría ayudar en tu actual o futuro desarrollo profesional?

«Considero que, estos conocimientos son herramientas indispensables al ser profesional del área de ingeniería en la realidad actual. Una realidad en la que se requiere la generación de procesos industriales más sostenibles y en equilibrio con el ecosistema. La visión tecnológica, de desarrollo de proyectos y del mercado que he adquirido me permite ser parte en el diseño, desarrollo y
ejecución de procesos, y en la toma de decisiones relacionada en cada uno de estos aspectos, con la seguridad del conocimiento de la dinámica actual y de la tendencia esperada en la industria.»

La Gran Presa Renacimiento en África, tan imponente como compleja

El continente africano se enfrenta a desafíos significativos en términos de desarrollo de infraestructuras, una pieza clave para el progreso económico y social. En el marco del Día de la Industrialización de África, celebrado el 20 de noviembre, es crucial reconocer los proyectos que están transformando la región. Uno de los más emblemáticos es La Gran Presa Renacimiento, un ejemplo de cómo la ingeniería puede impulsar el crecimiento sostenible en África. Este proyecto no solo busca satisfacer la creciente demanda energética, sino que también marca un hito en la historia de las infraestructuras del continente.

Foto aérea de la Gran presa Renacimiento en África. Europa Press

El Surgimiento de La Gran Presa Renacimiento

La Gran Presa Renacimiento surgió en respuesta a la creciente necesidad de energía en la región del Cuerno de África, particularmente en Etiopía. A medida que la economía del país crecía y se modernizaba, también lo hacía la demanda de electricidad. La falta de infraestructura adecuada para satisfacer esta demanda se convirtió en un obstáculo para el desarrollo del país y la mejora del bienestar de su población. En este contexto, se decidió llevar a cabo la construcción de una presa hidroeléctrica de gran envergadura, un proyecto ambicioso que no solo ayudaría a resolver la crisis energética, sino que también posicionaría a Etiopía como un exportador clave de electricidad en la región.

Características y Datos Clave de La Gran Presa Renacimiento

La Gran Presa Renacimiento es una de las obras de ingeniería más impresionantes de África y, cuando se complete, será la mayor planta hidroeléctrica del continente. Con una capacidad de generación estimada en 6.450 megavatios (MW), esta presa es un gigante en términos de producción de energía. Además, su construcción ha implicado un coste aproximado de 4.800 millones de dólares, financiados en su mayoría por el gobierno etíope, lo que demuestra la magnitud y la importancia del proyecto para la nación.

La presa se encuentra en el río Nilo Azul, uno de los afluentes más importantes del Nilo, y su embalse tendrá una capacidad de almacenamiento de 74.000 millones de metros cúbicos de agua. Este proyecto no solo abastecerá de electricidad a millones de personas en Etiopía, sino que también permitirá la exportación de energía a países vecinos, como Sudán y Djibouti, fortaleciendo la cooperación regional y fomentando el desarrollo económico compartido.

Retos en la Ejecución del Proyecto

El camino hacia la finalización de La Gran Presa Renacimiento ha estado lleno de retos. Uno de los principales desafíos ha sido la controversia internacional, ya que Egipto y Sudán han expresado preocupaciones sobre el impacto que la presa podría tener en su acceso al agua del Nilo. Las negociaciones entre los países involucrados han sido largas y complejas, y aunque se han logrado algunos acuerdos, las tensiones persisten. Además, la magnitud del proyecto ha requerido la movilización de recursos técnicos y humanos a una escala sin precedentes en la región, lo que ha puesto a prueba las capacidades logísticas y de gestión del país.

Vista cenital de la Gran presa Renacimiento en África. El confidencial

En conclusión, La Gran Presa Renacimiento no solo representa un avance significativo para Etiopía, sino también un símbolo del potencial de África para liderar en el desarrollo de infraestructuras sostenibles. Este proyecto es un claro ejemplo de cómo la ingeniería puede transformar sociedades, alineándose con los objetivos del Día de la Industrialización de África. A medida que avanzamos hacia un futuro más industrializado y tecnológicamente avanzado, es crucial que los ingenieros y arquitectos no abandonen la formación continua y se mantengan al tanto de las innovaciones en su campo. La educación es el cimiento sobre el cual se construirán las infraestructuras del mañana. Para ello, os invitamos a todos los profesionales del sector a explorar el catálogo de cursos y maestrías online que ofrece Structuralia, especializados en ingeniería e innovación, y así contribuir de manera significativa al desarrollo sostenible del continente.

Publicado originalmente el 28 de septiembre de 2021, actualizado el 05 de diciembre de 2022.

¿Sabes en qué consiste la energía hidráulica? En este post, te mostramos todas las ventajas e inconvenientes de este tipo de energía.

La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía cinética generada por el agua en movimiento, normalmente en las centrales hidroeléctricas junto a un embalse. La conducción y fuerza del agua se aprovecha para mover turbinas o molinos de agua, que a su vez giran un generador conectado a un rotor. El giro del rotor es lo que produce la electricidad, de acuerdo con los principios de Faraday. En apariencia, se trata de una energía renovable, ya que el agua siempre fluye, pero a continuación veremos que también existen ventajas y desventajas de la energía hidráulica que se han de tener en cuenta.

Energía hidráulica: Conoce todas sus ventajas y desventajas

La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía cinética generada por el agua en movimiento, normalmente en las centrales hidroeléctricas junto a un embalse. La conducción y fuerza del agua se aprovecha para mover turbinas o molinos de agua, que a su vez giran un generador conectado a un rotor. El giro del rotor es lo que produce la electricidad, de acuerdo con los principios de Faraday. 

En apariencia, puede afirmarse que se trata de una energía renovable pues que el agua siempre fluye. A pesar de presentar grandes ventajas, la energía hidráulica también cuenta con una serie de desventajas que se deben de tener en cuenta.

Foto: Factor Energía

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de la energía hidráulica?

Antes de entrar a conocer cuáles son las ventajas y desventajas, es importante conocer que la energía hidráulica ofrece un suministro energético continuo, aunque también es cierto que suele ser limitado y concreto ya que necesita de un embalse en un río o lago para generar electricidad. Ahora bien, algunos de los beneficios e inconvenientes de estas centrales hidroeléctricas son las siguientes:

Ventajas de la energía hidráulica

Estos son algunos de los beneficios de los embalses como fuente de energía hidráulica:

• 1. Es una energía renovable ya que se obtiene de la caída del agua de un embalse. Este se alimenta del agua de la lluvia, mientras se mantenga el ciclo del agua y el embalse no se seque, seguirá produciendo energía hidráulica por lo que puede decirse que es una fuente de energía inagotable.

  2. Es una energía limpia puesto que la energía hidráulica no produce residuos (ni físicos ni químicos), ni tampoco gases de efecto invernadero. A pesar de que en los embalses se produce la descomposición de residuos orgánicos y esto podría ser una fuente de emisión de metano, con el paso del tiempo se ha comprobado que se trata de una cantidad insignificante.

  3. Proporciona electricidad estable. Al contar con reservas de agua, no depende directamente de la lluvia, es decir, aunque un día no llueva, la producción de energía no se detiene. Esto no ocurre con otras energías renovables, como la eólica en los que si no hay viento no se produce electricidad, o la solar, en la que si el día está nublado no produce energía.

  4. La producción de la energía hidráulica es flexible se puede adaptar según las necesidades del momento porque se puede regular el flujo de salida del agua que mueve las turbinas. De esta manera, se controlar si se genera más o menos electricidad, una de las grandes diferencias con otro tipo de energías.

  5.  Es una fuente de energía muy económica a largo plazo ya que lo más inversión requiere es la construcción de la central hidroeléctrica. La energía se renueva de forma gratuita y no depende de las variaciones del mercado.

  6. Es segura. Se trata de una energía que no puede provocar accidentes peligrosos para nuestra salud ni la de las especies animales y vegetales, como si puede ocurrir con la energía nuclear.

  7. Sirve para evitar inundaciones y para sanear zonas pantanosas.

  8. Suministro de riego en zonas de cultivos, para aquellas zonas en las que hay poca cantidad de agua o para épocas de sequía.

  9. El almacenamiento de agua en los embalses también sirve para realizar actividades recreativas.

  10. Permite controlar el caudal del río y evitar las crecidas como consecuencia de las lluvias torrenciales.

Foto: Renovables Verdes

Desventajas de la energía hidroeléctrica

Como contrapartida de todas las ventajas anteriormente mencionadas, la energía hidráulica presenta los siguientes inconvenientes:

• • Le pueden afectar las sequías, aunque en realidad, en las presas siempre se mantiene una reserva de agua para cuando no llueve. Pero, la realidad es que en las zonas donde hay sequías prolongadas esta energía no es viable o bien conlleva trabajos costosos y difíciles, como el desvío del cauce de otro río que alimente el embalse. Por ello, las temporadas con muchas sequías pueden ser un auténtico impedimento a la hora de generar electricidad por esta vía.

  • Necesita una gran inversión inicial. La construcción de una central hidroeléctrica requiere de una gran inversión de capital, aunque también es cierto que los costes de mantenimiento son bajos.

  • Consecuencias medioambientales ya que la construcción de centrales hidroeléctricas genera cambios en el ecosistema afectando gravemente a los animales y las plantas, así como a la calidad del agua.

  • Encontrar un lugar idóneo es una tarea algo complicada ya que es necesario que tenga la orografía adecuada y sea dependiente del curso del agua para que se pueda sacar el máximo provecho posible al terreno.

¿Cómo aprovechar todas las ventajas de la energía hidráulica?

Ante los problemas que pueden surgir con la energía hidráulica como la dependencia de los ciclos de lluvias y sequias, es imprescindible conocer a la perfección el terreno dónde se construirá la central hidroeléctrica. Además, ante estas ventajas e inconvenientes de esta fuente de energía, también es aconsejable realizar un estudio de otras alternativas de energías renovables y limpias, como pueden ser la eólica y la solar.

Foto: Wikipedia

Para conocer todo acerca de la energía hidráulica y otras fuentes de energía, te recomendamos estudiar el Máster en Eficiencia Energética y Energías Renovables, o bien, el Máster en Generación Sostenible de Energía Eléctrica. Ampliar tu formación en este sentido puede ser de gran ayuda a la hora de enfrentarnos a los problemas ambientales del presente, y así, asegurar la disponibilidad energética del futuro.

La neumática y la hidráulica han desarrollado un papel principal en la evolución de la industria de las últimas décadas, pero  han estado presentes desde las forjas más primitivas de la Antigua Grecia. Hoy en día forman parte cotidiana de las líneas de producción y las maquinarias de casi todos los sectores a nivel mundial. 

Y el elemento mecánico que ha permitido sacar todo el provecho a la energía de los fluidos, de manera simple y eficiente, ha sido el cilindro hidráulico. Que no es más que una pieza cilíndrica capaz de convertir la presión que ejerce un líquido en energía mecánica de forma axial, esto quiere decir, que sirven para generar un movimiento lineal. Y se les llama cilindros de simple efecto a aquellos que solo ejercen la fuerza en una dirección.

¿Cómo funcionan?

Los cilindros hidráulicos de simple efecto funcionan bajo un concepto bastante simple: Una bomba inyecta el líquido, por lo general aceite, a un cilindro hueco con una pieza móvil en el interior, la cual se desplaza gracias a que el líquido ocupa todo el interior del cilindro. La fuerza y velocidad del desplazamiento dependerá, por un lado del volumen interno del cilindro, y por el otro, la capacidad de inyectar el líquido a presión que tenga la bomba hidráulica.

Para convertir la presión del líquido en energía mecánica el cilindro de simple efecto requiere de una serie de componentes que permiten que todo lo comentado anteriormente se cumpla de la manera más eficiente.

Partes de un cilindro hidráulico de simple efecto

Los principales componentes que encontramos de manera general e un cilindro hidráulico de simple efecto son: 

• La culata posterior: Pieza sólida encargada de encauzar y direccionar el fluido que entrará al cilindro
• Conexión: Punto de acceso del fluido desde la bomba hacia el cilindro 
• Émbolo: Pieza móvil del mismo diámetro que el interior del cilindro, que se desplaza gracias a la presión del fluido
• Junta anular: son piezas que ayudan a la estanqueidad del émbolo 
• Muelle de reposición: Es la pieza que le permite al émbolo volver a su posición de reposo, en caso de ser necesario.
• Culata anterior: la pieza que sella el extremo contrario de la pieza cilíndrica y mantiene todas las piezas juntas.
• Orificio de desaireación: evacúa el líquido que pueda haber pasado a través del émbolo.

Vástago:  Una barra metálica que se encarga de convertir la fuerza del aceite en energía mecánica, realizando un desplazamiento axial.

Cilindros de simple efecto: tipos

Simple efecto 

Regresan por la fuerza externa, es decir del equipo o elemento que recibe el movimiento axial del Vástago, es por eso que generalmente trabajan dispuestos de manera vertical (ayuda de la fuerza de la gravedad)

Simple efecto salida en resorte

Consta de un resorte que se retrae cuando el aceite llena la cámara del cilindro y empuja el émbolo hacia el extremo del cilindros y hace entrá el vástago, de esta manera, cuando se vacía la cámara el cilindro puede volver a su posición original sin depender de alguna fuerza externa.

Simple efecto entrada en resorte

En este caso, en la posición de reposo, es decir, cuando no hay aceite en la cámara del cilindro, el resorte retrae completamente el vástago, y es cuando se inyecta el aceite que se empuja el vástago hacia afuera del cilindro.

Como saber que tipo de cilindro de simple efecto se necesita

Los cilindros de simple efecto encuentran su lugar en cualquier sistema mecánico que necesite hacer o generar una fuerza en un sentido unidireccional, o bidireccional en el caso de los cilindros de doble efecto. Esto se traduce en mover una carga, levantar una plataforma, aplicar una fuerza (una prensa), liberar una carga, cerrar una compuerta, y así, las aplicaciones se extienden hasta el límite de la imaginación.

Para poder seleccionar el cilindro hidráulico más adecuado para nuestras necesidades, resulta muy útil conocer los parámetros que usan los fabricantes para elaborar los distintos tipos de cilindros, y estos parámetros son:

1. Capacidad de fuerza de un cilindro: Esto se obtiene multiplicando el área efectiva de la cámara interna del cilindro en centímetros cuadrados (cm²), por la presión en bares de la bomba.
2. Capacidad de aceite del cilindro: Se calcula multiplicando el área del cilindro en centímetros cuadrados (cm²), por la carrera del vástago, es decir, el desplazamiento lineal del vástago en centímetros (cm)
3. Capacidad del depósito en caso de varios cilindros: Se consigue multiplicando la capacidad de aceite del cilindro por la cantidad de cilindros a utilizar.