Modelo Matemático para Determinar las Emisiones de Gases de Efecto Invernadero en Plantas de Endulzamiento de Gas Natural con Aminas

Abstract

Este estudio presenta el desarrollo de un modelo matemático para la cuantificación de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) en plantas de endulzamiento de gas natural que utilizan dietanolamina (DEA) como solvente. La investigación responde a la necesidad de contar con herramientas más precisas que integren variables operativas críticas, dado que metodologías convencionales, como los factores de emisión del IPCC, no reflejan la variabilidad de las condiciones específicas de operación. Para tal fin, se realizaron 324 simulaciones en Aspen HYSYS, aplicando un diseño factorial completo en el que se variaron parámetros como presión y temperatura del gas de alimentación, caudal de gas, concentración y flujo de DEA, así como la temperatura del rehervidor. Los datos obtenidos fueron analizados estadísticamente mediante regresión cuadrática, lo que permitió generar modelos predictivos para el flujo másico de CO₂ y CH₄. La validación del modelo frente a los resultados de simulación mostró un error absoluto entre 0,0 % y 3,7 %, junto con coeficientes de determinación (R²) superiores al 99,9 %, confirmando su precisión y confiabilidad. El análisis reveló que variables como la temperatura del rehervidor y el caudal de gas tienen una influencia directa en las emisiones, mientras que sus interacciones resultan determinantes para la eficiencia global del proceso. Estos hallazgos demuestran que las condiciones operativas afectan de manera significativa la absorción y posterior liberación de GEI durante el proceso de regeneración de la amina, evidenciando la necesidad de enfoques multivariantes en el diseño y control de plantas. En conjunto, el modelo constituye una herramienta práctica y robusta para apoyar la toma de decisiones en la industria, contribuyendo a la optimización de procesos, reducción de emisiones y cumplimiento de compromisos ambientales internacionales.