Las normativas europeas han fijado el objetivo de emisiones cero de gases de efecto invernadero, como el metano, para el 2050. Para cumplir con estas indicaciones y alcanzar, por lo tanto, los objetivos de sostenibilidad establecidos, es absolutamente necesario perseguir concretamente los objetivos de transición energética utilizando soluciones tecnológicamente avanzadas para minimizar progresivamente las pérdidas de gas en las redes de transporte y distribución. Las dispersiones son fisiológicas (por ejemplo, derivadas de tuberías y juntas) pero tienen un impacto significativo: basta pensar que se habla de pérdidas que pueden alcanzar presiones de 4 o incluso 5 bares durante los 365 días del año.
Reducir las emisiones de gas natural a la atmósfera y optimizar la gestión de las presiones de operación en las redes de gas: este es el objetivo, claro y ambicioso, del que nació el Proyecto 404, que el equipo Automa está llevando a cabo en sinergia con 2i Rete Gas, empresa del Grupo Italgas.
Iniciado en 2024 y promovido por la Autoridad [italiana] de Regulación de Energía Redes y Medio Ambiente ARERA, el Proyecto 404 se inserta dentro de la Resolución 404/2023/R/gas de ARERA, «Inicio de un procedimiento para la definición de medidas destinadas a la reducción de las emisiones fugitivas de metano en el sector de distribución de gas natural«.
En resumen, la Resolución 404/2023/R/gas tiene como objetivo:
- Definir herramientas y medidas para reducir las emisiones fugitivas de metano en las redes de distribución de gas natural;
- Establecer modalidades de monitoreo, contabilización y reporte de dichas emisiones;
- Promover la adopción de tecnologías y prácticas innovadoras destinadas a la sostenibilidad ambiental y a la seguridad de las infraestructuras.
La idea central detrás del Proyecto 404 es fuertemente innovadora y ambiciosa: implementar la adopción de tecnologías avanzadas para modular dinámicamente la presión en las redes de gas, reduciéndola automáticamente en tiempo real durante los períodos de menor consumo.
Para la realización del Proyecto, Automa ha empleado el sistema GOLEM, una solución tecnológica de vanguardia para el control inteligente de las presiones.
Esta aplicación del sistema GOLEM introduce un enfoque a la gestión dinámica de la presión aún poco difundido no solo en Italia, sino también a nivel internacional.
La solución Automa: la tecnología GOLEM aplicada a los sistemas de control de presión en las ERM.
El sistema GOLEM de Automa, aplicado a los sistemas de control de presión en las ERM, revoluciona el enfoque tradicional estático a la regulación de la presión. A diferencia de los métodos convencionales que mantienen una presión constante basada en la máxima demanda anual de la instalación, GOLEM modula la presión de manera dinámica en función de la demanda real de la red. Esto permite alcanzar los niveles de presión más altos solo cuando realmente es necesario, reduciendo significativamente la presión media de operación y, en consecuencia, reduciendo las emisiones fugitivas.
Además, cabe recordar que la instalación de GOLEM es de tipo Plug&Play, de hecho, no requiere intervenciones significativas en la parte mecánica y neumática del sistema. En el sentido de que no es necesario modificar la mecánica y la parte neumática existente del regulador de presión, es suficiente instalar el GOLEM en el piloto gracias a los soportes diseñados a medida. El proceso de instalación de GOLEM es, por lo tanto, rápido, simple y de bajo impacto operativo.
Esta sencillez de integración ha permitido la adopción del sistema dentro del Proyecto 404, donde, después de una primera fase de prueba en laboratorio, GOLEM ha sido implementado en el campo, demostrando su eficacia sin comprometer la continuidad del servicio.
El Proyecto ha previsto la instalación del sistema GOLEM en una configuración compleja representada por 2 ERM interconectadas al servicio de la misma instalación.
En este contexto, el sistema opera a través de dos algoritmos que actúan en paralelo para garantizar una gestión inteligente y estable de las cabinas.
El objetivo final es la automatización completa del sistema, con la ayuda de un software predictivo capaz de anticipar la demanda de gas de la red.
Esto conducirá a una gestión de la distribución de gas óptima y segura.
¿Cómo funciona la regulación dinámica aplicada al proyecto 404?
La excepcionalidad del proyecto radica en la posibilidad de hacer que “hablen” entre sí dos cabinas sin la necesidad de tener ningún enlace físico entre ellas. De hecho, las cabinas se comunican entre sí y operan de manera autónoma.
Para comprender mejor el contexto operativo, es útil distinguir entre los diferentes tipos de ERM: las “de antena”, típicamente destinadas a alimentar áreas circunscritas como un barrio o pequeños municipios, y las “malladas”, integradas en redes más complejas, capaces de servir zonas urbanas más extensas y articuladas.
En el Proyecto 404, la regulación dinámica de la presión se realiza en dos cabinas “malladas”, respectivamente:
- Cabina Primaria: representa la cabina principal que establece y controla la presión de la red. En las redes malladas existe una Cabina Primaria, mientras que en las redes de antena cada cabina opera como Primaria.
- Cabina Secundaria: representa la cabina de soporte que modula el caudal de gas suministrado en función de los parámetros detectados. En una red mallada pueden coexistir varias Cabinas Secundarias.
Ambos tipos de cabina analizan de forma autónoma los parámetros detectados de la red, como la presión y el caudal, y actúan de manera independiente. Aunque las dos cabinas siguen dos algoritmos diferentes, ambas leen los mismos parámetros de la red y esto les permite colaborar y crear un único “organismo” de regulación.
Como se puede observar en el gráfico, antes de la instalación del Smart Regulator se produce una condición de estaticidad. La presión se mantiene constante, manteniéndose al nivel correspondiente a la necesidad máxima de la instalación.
El Proyecto 404 se desarrolla a través de tres fases principales:
Fase 1
La primera fase (ya concluida) previó la aplicación de la regulación dinámica en franjas horarias definidas, modulando la presión en función de la demanda efectiva de gas. El objetivo era validar el concepto de reducción de la presión en los períodos de bajo consumo, como en las horas nocturnas. En el siguiente gráfico se muestra la evolución de la presión en 24 horas, que varía de 4 bar mantenidos durante el día a 2 bar en las horas nocturnas.
Fase 2
La segunda fase involucra dos cabinas en una red mallada y prevé que sean capaces de operar adaptándose en tiempo real a las variaciones de la red, gracias a un algoritmo inteligente capaz de responder rápidamente a las diferentes condiciones operativas. Esta fase ya ha sido probada y actualmente está operativa en varias cabinas en todo el territorio italiano, demostrando la fiabilidad y solidez de la solución. El siguiente gráfico muestra cómo la presión se mantiene entre 2 y 2,5 bar durante la mayor parte del día, aumentando solo alrededor de las 20:00, en correspondencia con el pico de demanda por parte de los usuarios.
Un elemento especialmente significativo en el funcionamiento del sistema es la forma en que la cabina secundaria, aunque funciona con una lógica de regulación autónoma, contribuye activamente al mantenimiento del equilibrio general de la red. Su capacidad para adaptarse a la presión establecida por la cabina primaria y modular dinámicamente el caudal en función de franjas horarias configurables permite evitar situaciones críticas, como la inversión de funciones entre las dos cabinas.
Este comportamiento colaborativo se traduce en un equilibrio continuo entre los caudales suministrados: cuando la cabina primaria reduce su contribución, la secundaria aumenta de forma complementaria, y viceversa. El resultado es una respuesta casi instantánea a las variaciones de la red, lo que garantiza la estabilidad del sistema y una gestión inteligente y distribuida de los flujos.
En el siguiente gráfico se puede ver claramente cómo interactúan las dos cabinas: la curva de la cabina secundaria se eleva exactamente en los momentos en que la de la primaria desciende, lo que demuestra una compensación eficaz entre los dos nodos. Otro gráfico, que muestra solo la cabina secundaria, permite apreciar el comportamiento específico de cada elemento dentro del sistema.
Fase 3
La tercera fase prevé la integración de un algoritmo predictivo basado en inteligencia artificial, capaz de estimar la demanda y el caudal de gas para los días siguientes, optimizando aún más la eficiencia del sistema.
¿Qué se espera una vez implementados los tres pasos del Proyecto 404?
Reducir de manera significativa las pérdidas de gas, contribuyendo así activamente a la reducción de las emisiones a la atmósfera. Aunque el Proyecto aún está en fase de prueba, los primeros resultados son extremadamente prometedores.
Con la aprobación de las autoridades competentes, esta metodología podría convertirse en un nuevo estándar normativo. Gracias a esta innovación, Automa y 2i Rete Gas, empresas del Grupo Italgas, están trazando un camino hacia una gestión más eficiente y sostenible de las redes de gas, demostrando que la transición ecológica es posible a través de soluciones tecnológicas inteligentes y de vanguardia.
AUTOMA está activa desde 1987 en el desarrollo de soluciones de hardware y software para el monitoreo y control remoto de las redes de transporte y distribución de gas, funcionales para su gestión operativa. Hasta la fecha, más de 50.000 dispositivos Automa están instalados en más de 40 países en el mundo.
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Project Manager en Automa S.r.l.
Leonardo Mazzoli es Junior Project Manager en AUTOMA S.R.L. Graduado en Ingeniería Mecánica, Leonardo dirige el desarrollo de productos y de estrategias de mercado, ocupándose también de los procesos de ingeniería. Además, supervisa proyectos de investigación y desarrollo, promoviendo la innovación técnica y la optimización de las soluciones empresariales.
