La incorporación de hidrógeno en redes de transporte de gas natural está abriendo nuevos desafíos técnicos para la industria energética. Así lo advirtió el especialista internacional en Clean Fuel Business Ideas Ignitor & Accelerator, Carlos Zygier, quien analizó cómo las propiedades físico-químicas del hidrógeno impactan directamente en el desempeño, seguridad y eficiencia de los sistemas de compresión centrífuga utilizados en infraestructura de transporte y generación eléctrica.

De acuerdo con el análisis, el aumento de las mezclas de hidrógeno —conocidas como Hydrogen Blending Ratio (HBR)— modifica variables críticas en los compresores centrífugos, como la relación de presión, la eficiencia politrópica y la temperatura de descarga. Uno de los hallazgos más relevantes es que, bajo condiciones constantes de entrada, tanto la relación de presión como la temperatura de salida disminuyen a medida que aumenta la proporción de hidrógeno, mientras que la eficiencia politrópica se mantiene relativamente estable.

El especialista subrayó que hasta un 30% de mezcla de hidrógeno no genera aumentos significativos ni en la capacidad de compresión ni en el consumo energético. Sin embargo, sí provoca cambios importantes en el comportamiento operativo del compresor, especialmente en la estabilidad del sistema. Según explicó, al incrementar el HBR desde 0% hasta 30%, el margen de surge —condición crítica de inestabilidad aerodinámica— se amplía considerablemente, desplazando las líneas de surge y choke hacia abajo y reduciendo el rango operacional estable en aproximadamente un 30%.

Este fenómeno, señaló, obliga a optimizar tanto el diseño de los compresores centrífugos como sus sistemas de control operacional cuando se proyecta el uso de mezclas de hidrógeno.

Impacto en materiales y componentes críticos

Uno de los focos principales del análisis estuvo puesto en la compatibilidad de materiales frente al hidrógeno. El especialista alertó sobre riesgos asociados al “hydrogen attack” en aceros al carbono y aceros de baja aleación cuando las temperaturas superan los 200°C, condición que generalmente no sería aplicable en compresores de gasoductos.

Asimismo, advirtió sobre los efectos de la fragilización por hidrógeno —hydrogen embrittlement— que puede afectar especialmente a aceros de alta resistencia y aleaciones de titanio en condiciones inferiores a 150°C, rango habitual en infraestructura de transporte por ductos.

En línea con las recomendaciones técnicas internacionales, enfatizó que no deberían utilizarse materiales con límite de fluencia superior a 827 MPa, en concordancia con el estándar API 617 para compresores centrífugos.

El especialista también destacó el rol crítico de los sistemas de sellado. Los dry gas seals (DGS), utilizados para evitar fugas no controladas de gas desde la carcasa del compresor, aparecen como uno de los componentes más sensibles frente a mezclas crecientes de hidrógeno.

Según detalló, con concentraciones de hidrógeno cercanas al 5% se requieren revisiones exhaustivas de sistemas auxiliares, donde el peor escenario podría implicar reemplazos en sistemas de sellado y loops antisurge. En mezclas del 10%, las inspecciones deben extenderse “flange to flange”, incluyendo potencialmente el reemplazo del rotor. Mientras que al alcanzar un 20% de hidrógeno, podrían requerirse cambios completos en los cartridges de los dry gas seals.

Además, recordó que muchos sellos de ejes fabricados en materiales como PEEK o PTFE deben ser cuidadosamente evaluados para asegurar compatibilidad con hidrógeno. En el caso de los O-rings, indicó que normalmente son diseñados con materiales resistentes a este gas, mientras que los DGS suelen tolerar mezclas de hasta 20% H2, siempre bajo temperaturas inferiores a 392°F (200°C aproximadamente).

Menor flujo energético y desafíos operacionales

Otro aspecto relevante abordado en el análisis es la reducción del poder calorífico del gas transportado a medida que aumenta el contenido de hidrógeno. Aunque el flujo másico disminuye, el desafío operacional radica en mantener la capacidad energética volumétrica de los sistemas.

Para lograrlo, el especialista explicó que sería necesario incrementar la velocidad del compresor, elevar la carga hidráulica (head rise) y aumentar la potencia en torno al 20% para facilitar mezclas de hasta 10% de hidrógeno.

En el caso de compresores reciprocantes, mantener un flujo energético constante implicaría incorporar más unidades en operación simultánea. Incluso bajo velocidades y relaciones de presión fijas, el incremento de hidrógeno no generaría cambios relevantes en la potencia eléctrica ni en mediciones de corriente alterna, aunque sí produciría una disminución significativa del flujo energético transportado.

Finalmente, el especialista destacó que algunas investigaciones muestran que mezclas de hasta 8% de hidrógeno podrían reducir costos operacionales anuales y emisiones de carbono, reforzando el interés de la industria por avanzar en estrategias de blending. Sin embargo, enfatizó que la transición requiere evaluaciones detalladas de integridad mecánica, rediseño operacional y una profunda revisión de compatibilidad de materiales para evitar riesgos en infraestructura crítica.

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