Gestión de redes

La mejora del biogás en biometano es un proceso tecnológico que convierte el biogás producido a partir de fuentes renovables, como el estiércol del ganado o la biomasa agrícola, en biometano, apto para su inyección en la red de gas natural.

Se trata de un complejo proceso de purificación cuyo objetivo es aumentar la calidad del biogás eliminando las impurezas y el CO₂ que contiene. El metano resultante se recoge, se comprime y se denomina biometano.

El biometano generado mediante el proceso de mejora es químicamente comparable al gas natural y puede introducirse en las infraestructuras existentes y utilizarse junto con otras fuentes para satisfacer la demanda energética.

Por el momento, la producción de biogás y su conversión en biometano sigue siendo muy inferior a la capacidad de inyección de las estaciones de regulación y medida (ERM).

Además, esta cantidad es variable en función de las circunstancias de los procesos de producción y conversión.

Actualmente, el operador de distribución de gas está obligado a garantizar la prioridad de inyección al productor de biometano. Por lo tanto, el sistema siempre debe inyectar biometano a la red cuando disponga de biometano apto para la inyección, que tiene preferencia sobre otras plantas de gas natural conectadas a la misma red.

Sin embargo, existen diferentes escenarios que pueden ocurrir durante el proceso de inyección. ¿Qué puede ocurrir?

Posibles escenarios durante la inyección de biometano

Cuando se produce biogás y la planta de upgrading mantiene un suministro regular de biometano tanto en cantidad como en calidad, teóricamente no hay obstáculos para el funcionamiento normal del sistema de inyección.

Pero también pueden surgir situaciones que impliquen cuestiones críticas, como:

• La presión medida en la entrada del regulador aumenta progresivamente debido al aumento de la producción de biometano en el sistema de upgrading. En este caso, el riesgo es que se produzca un fenómeno de sobrepresión.
• El caudal del sistema de upgrading supera el caudal máximo de biometano permitido, es decir, el productor inyecta más biometano del acordado contractualmente con el distribuidor de gas. Esta condición no suele suponer ningún riesgo para la seguridad de la planta, pero tiene consecuencias económicas para el productor que incurre en sanciones o penalizaciones previstas en el contrato por superar los límites de emisión.
• El biometano del sistema de upgrading no tiene presión suficiente para superar la presión de la red que, en este caso, es alta debido a la reducción de la demanda o a una condición de contrapresión. Aunque la producción sea regular, la presión de la red dificulta la inyección, lo que puede provocar la parada del sistema.
• La presión de la red aumenta temporalmente debido a la disminución del consumo. En estas condiciones, la presión de la red podría alcanzar el valor de consigna del regulador, provocando así la interrupción de la inyección.
• El biometano procedente del sistema de upgrading no cumple los parámetros de calidad exigidos.Por lo cual, se produce un problema en el sistema/equipo (alarmas de seguridad, alarmas de prevención, averías, fallo de alimentación) que obliga a parar la planta.

La solución AUTOMA para superar situaciones críticas

Para evitar los problemas asociados a los posibles escenarios críticos que acabamos de ver, en AUTOMA hemos diseñado e implantado un sistema capaz de optimizar la inyección de biometano en la red de gas natural y garantizar la prioridad de inyección al productor, independientemente de las fluctuaciones horarias de producción, caudal, presión y demanda en la red.

Se trata del sistema de regulación dinámica GOLEM-ZERO que combina una electrónica avanzada con un actuador electromecánico. GOLEM-ZERO desplaza el tornillo de ajuste deun regulador de presión neumático estándar, convirtiéndolo en un regulador inteligente.

La tecnología GOLEM se basa en un servomecanismo de acoplamiento mecánico que interactúa directamente con los pilotos de los reguladores de presión, apoyada por un avanzado sistema electrónico. Gracias a la inteligencia integrada enel sistema, GOLEM-ZERO puede funcionar de forma autónoma y ajustarse dinámicamente a las condiciones de contorno reales, reduciendo así la necesidad de intervención manual in situ.El sistema es aplicable a cualquier modelo de regulador y puede integrarse fácilmente en las ERM existentes, gracias a adaptadores diseñados a medida.

La alimentación puede suministrarse a través de la red eléctrica, pero también mediante un sistema fotovoltaico. Además de los controles de seguridad a nivel lógico, durante la fase de desarrollo – tanto en laboratorio como en el campo –, se implantaron sistemas de seguridad mecánicos y electromecánicos para evitar problemas con posibles bloqueos del tornillo de ajuste del piloto y, en general, con las lógicas implantadas.

El sistema se gestiona manual y remotamente a través de cualquier software SCADA o WebPressure (una suite desarrollada por AUTOMA específicamente para la industria), y funciona en modo totalmente automático, actuando dinámicamente sobre el punto de consigna del regulador según lógicas predefinidas. El sistema GOLEM-ZERO se comunica localmente con el GOLIAH5P (G5P), es decir, una RTU AUTOMA, o con cualquier PLC/RTU a través del protocolo Modbus en un puerto RS485.

Gracias a GOLEM-ZERO, la gestión de la inyección de biometano se realiza en tiempo real, a distancia y de forma automatizada. El sistema optimiza las actividades operativas diarias, garantizando al mismo tiempo una perspectiva de éxito a largo plazo para la planta.

Cuando hay demanda de gas de la red, el tiempo de inactividad en el que no se puede inyectar biometano debido a fluctuaciones en la producción suelen ser aproximadamente de un 10 – 12% de las horas anuales.  Con GOLEM-ZERO, estas interrupciones se reducen de un 70 – 80%, lo que permite inyectar hasta un 6 – 8% más de biometano a lo largo del año.

Además, las intervenciones de balanceo en el campo, no planificadas pero necesarias para garantizar la prioridad de inyección, disminuyen hasta un 35%, lo que se traduce en menores costes operativos.

AUTOMA diseña y produce soluciones de hardware y software innovadoras y Made in Italy para el monitoreo y el control remoto en los sectores del petróleo, el gas y el agua.

Nacimos en 1987 en Italia, y hoy más de 50.000 dispositivos Automa están instalados en más de 40 países en el mundo.

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Con la valiosa colaboración de Lluís Castaño, Product Manager de Kromschroeder, S.A. (partner de Automa en España).

El biometano es un recurso clave para la transición energética, pero su inyección en las redes de distribución plantea retos operativos y tecnológicos relacionados con la presión y la continuidad del servicio. De hecho, antes de ser introducido, el biometano debe satisfacer estrictos estándares en materia de calidad del gas, medición, tratamiento, regulación de la presión y odorización.

Estos retos requieren soluciones innovadoras. Por este motivo, AUTOMA ha desarrollado algunos algoritmos específicos para su sistema GOLEM para la regulación dinámica de la presión del gas en la red. De hecho, el principal campo de aplicación de GOLEM inicialmente era la gestión de las redes de gas natural; pero, gracias a nuevos algoritmos desarrollados, es posible aplicar el sistema también al sector del biometano con el objetivo de inyectar el biometano dentro de las redes de distribución regulando dinámicamente la presión del gas natural en la red.

El biometano y las redes de distribución

La producción de biometano parte de los residuos producidos por las actividades humanas, como residuos sólidos, aguas residuales, residuos zootécnicos y forestales. Cuando el biogás permanece en la planta de tratamiento de residuos, no es aconsejable liberarlo a la atmósfera porque produce efectos muy nocivos, como el efecto invernadero.

Este gas combustible puede ser tratado en la misma planta a través de generadores de energía eléctrica para producir electricidad y, si disponemos de una red eléctrica cercana, podemos introducir la electricidad en la red.

¿Y si no disponemos de una red eléctrica cercana? Lo que podemos hacer con el exceso de gas es llegar a un acuerdo con las compañías de distribución del gas para introducir el biogás en sus redes de distribución del gas.

Esto solo puede hacerse a condición de que dicho gas sea tratado para ser intercambiable con el metano presente en la red, gracias a un proceso que se llama upgrading: el biogás puede considerarse biometano y, por lo tanto, entrar en la red de distribución del gas.

Una red de distribución del gas tiene un cierto volumen constante. En cualquier punto de la red puede haber un consumo, mientras que en uno o más puntos de la red se inyecta gas para tratar de mantener una presión definida por el set point de los reguladores de presión en los puntos de inyección. En condiciones estacionarias se produce un equilibrio entre los caudales en los puntos de inyección y los caudales en los puntos de consumo. El resultado es una presión constante.

Los riesgos de las redes de biometano

La mayoría de los puntos de inyección de biometano se caracteriza por tuberías de pequeño diámetro y por un volumen de gas disponible no muy elevado y dependiente de la capacidad productiva, sujeto a fluctuaciones diarias y estacionales. Dado que en los puntos de producción de biometano de baja capacidad el flujo es muy limitado, pueden producirse funcionamientos anormales de los reguladores de presión neumáticos tradicionales.

Básicamente, se han identificado cuatro riesgos principales:

1. Reducción de la producción: una disminución de la producción puede reducir la presión, comprometiendo la inyección continua de biometano en la red.
2. Interrupciones del servicio: a veces, la interrupción del servicio se debe a fallos en el sistema de upgrading que no puede mantener una presión suficiente ni suministrar gas de calidad constante.
3. Sobreproducción de biometano: un aumento de la producción por encima de los límites operativos puede comprometer la seguridad de la red y/o las condiciones contractuales entre el productor y el operador.
4. Sobrepresión de la red: un aumento temporal y espontáneo de la presión de la red puede causar la interrupción de la inyección.

El funcionamiento normal de un regulador de presión consiste en abrirse cuando es necesario alcanzar un determinado punto de presión en función de su punto de consigna. Si no se alcanza este valor, el regulador se abre al máximo, consumiendo en muy poco tiempo la cantidad de biometano disponible, si está limitada por la capacidad de la planta de biogás. A medida que se consume la cantidad disponible de biometano, se produce una rápida despresurización del sistema de producción. El efecto inmediato puede ser la suspensión de la inyección de biometano.

La causa de todos estos problemas es la forma en que funcionan los reguladores de presión estática. En este contexto, la capacidad de regular dinámicamente la presión aguas arriba del regulador se convierte en una función estratégica para garantizar la continuidad y la calidad del servicio.

La solución Automa: la tecnología GOLEM para la gestión dinámica de la inyección de biometano

En este caso específico que estamos ilustrando, hemos realizado una adaptación de GOLEM a las necesidades operativas de una empresa de distribución de gas que ha solicitado una solución para la regulación de la inyección de biometano en una red de distribución. GOLEM de AUTOMA permite una gestión dinámica de la inyección de biometano, mejorando la continuidad del servicio y reduciendo los riesgos operativos.

La tecnología GOLEM se basa en un servomecanismo de acoplamiento mecánico que interactúa directamente con los pilotos del regulador de presión, apoyada por un avanzado sistema electrónico. Gracias a la inteligencia incorporada al sistema, GOLEM puede funcionar de forma autónoma, reduciendo la necesidad de intervención manual. El sistema es aplicable a cualquier modelo de piloto y puede integrarse fácilmente en las redes existentes gracias a adaptadores diseñados a medida.

Las características del sistema GOLEM están representadas por cuatro tipos de modulación de la presión y el flujo:

• La modulación de la presión es la capacidad de variar y mantener la presión, según el punto de consigna.
• La limitación del flujo es la capacidad de mantener el caudal por debajo de un cierto valor máximo, pero siempre proporcionando el máximo valor de presión posible.
• Es posible programar semanalmente los valores de presión por franjas horarias, por ejemplo, por la noche la presión es inferior que durante el día.
• Es posible compensar el caudal aplicando valores de presión a una parte de un caudal máximo determinado.

Cuando se asigna al sistema una presión objetivo superior o inferior a la presión inicial leída por el sistema, se inicia un algoritmo con un tiempo de análisis de las condiciones. Cuando es necesario aumentar o disminuir la presión, se inicia un movimiento motor. El tiempo durante el cual el motor se mueve se controla estrictamente para garantizar la cantidad de movimiento realmente requerida, observando y analizando las variaciones de presión y caudal. Luego se aplica un movimiento necesario, positivo o negativo, para aumentar o disminuir la presión y alcanzar el objetivo predeterminado para el sistema.

Este enfoque gradual conducirá tarde o temprano a alcanzar o incluso superar la presión objetivo. Si en el siguiente análisis se supera la presión objetivo, se decide realizar una contramedida durante un tiempo igual a la mitad del tiempo anterior. Esta corrección progresiva del movimiento del tornillo de control termina cuando el objetivo se alcanza dentro de una tolerancia dada. La misma lógica del algoritmo se aplica para mantener una restricción del flujo por debajo de un valor máximo y siempre tratando de mantener la máxima presión posible.

El sistema GOLEM examina el caudal y la presión. Si el caudal está lo suficientemente elevado, pero sin embargo dentro del intervalo de seguridad, el sistema decidirá abrir el regulador y proporcionar esa cantidad de gas. De esta manera, el caudal que teníamos tenderá a disminuir, al igual que la presión de entrada. Cuando el sistema GOLEM, tras analizar continuamente estos parámetros, comprueba que la presión se está acercando a un valor muy próximo a la presión de la red, cerrará el transporte de gas para evitar el riesgo de interrupción del flujo de gas y, por lo tanto, devolverá el biometano al tanque de almacenamiento del sistema de upgrading (condición de sobrepresión).

Tan pronto como el caudal se vuelve peligrosamente bajo y se aproxima al límite inferior, el sistema GOLEM reduce el flujo de gas para recuperar tanto el caudal como la presión. En un momento dado, debería alcanzarse un flujo constante.

Los resultados de la solución Automa

Gracias a la implementación de GOLEM para la regulación de la inyección de biometano en la red de distribución gestionada por nuestro cliente, la gestión dinámica del flujo ha mantenido las presiones dentro del rango operativo incluso en caso de fluctuaciones repentinas de la producción, mejorando la estabilidad general de la red.

 Se han logrado importantes resultados:

• Reducción de las interrupciones de inyección causadas por caídas de presión.
• Gestión optimizada de la sobreproducción de biometano.
• Mejor resiliencia de la red en las operaciones de suministro de biometano.

Así se abre el camino a una gestión más segura, eficiente y sostenible del recurso de biometano.

¿Cómo se lograron estos resultados? 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.

La investigación y el desarrollo de soluciones cada vez más eficientes e innovadoras es nuestro compromiso diario. Hasta la fecha, más de 50.000 dispositivos Automa están instalados en más de 40 países en el mundo.

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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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Garantizar caudales de gas siempre dentro de la rangeabilidad del contador, actuando sobre la regulación automática del valor de presión: en este artículo te contamos el reto ganado por la tecnología GOLEM de AUTOMA con la instalación en una ERM al servicio de una red de distribución del gas en antena.

Un proyecto que garantiza el cumplimiento de la resolución 512/2021/R/gas, emitida por la Autoridad de Regulación de la Energía, las Redes y el Medio Ambiente italiana (ARERA), que impone el mantenimiento del flujo de gas dentro de los límites permitidos por el rango de medición del contador y que, en consecuencia, requiere un monitoreo preciso y un control adecuado del flujo.

La solución Automa: la tecnología GOLEM aplicada al control del caudal

La tecnología GOLEM, que se caracteriza por la capacidad de hacer dinámica y automática la regulación de la presión del gas sin requerir cambios sustanciales en las instalaciones existentes, se basa en un servomecanismo de acoplamiento mecánico que gestiona el tornillo de ajuste del regulador y lo hace controlable.

Gracias a esta innovadora tecnología de adaptación, el Sistema puede aplicarse en cualquier regulador de presión, pilotado o a acción directa, con una simple intervención de retrofit (o readaptación). Una solución que puede ser adaptada e implementada con prontitud, y que ha contribuido a la elección de GOLEM por parte de nuestro cliente.

En este caso específico, la lógica de funcionamiento del sistema GOLEM se modificó para permitirle mantener los caudales de funcionamiento dentro de la rangeabilidad correcta para la que se ha diseñado el contador.

Puesto que no puede influir directamente en la demanda de gas de la planta, ya que esta es determinada por la extracción aguas abajo, el Sistema interviene directamente en la presión de red, modificándola para adaptar el caudal en metros cúbicos a la rangeabilidad del contador. En concreto, al reducir la presión se reduce el caudal en metros cúbicos y viceversa. Esta capacidad de regular directamente la presión en la ERM permite, de hecho, un control directo del caudal en metros cúbicos al contador.

Además, la lógica de funcionamiento del GOLEM ha sido optimizada para permitir el control del caudal simultáneamente a la gestión de un perfil de presión horaria. En concreto, la presión disminuye durante las horas nocturnas y luego vuelve a los intervalos deseados durante el día, con una consiguiente importante reducción de las emisiones fugitivas. 

Por otro lado, para garantizar la seguridad y la continuidad del servicio del Sistema, además de las lógicas algorítmicas internas de GOLEM, tenemos dos fines de carrera mecánicos que monitorean constantemente la presión asegurándose de que no exceda los umbrales establecidos. Los fines de carrera mecánicos ofrecen una seguridad adicional respecto a las únicas lógicas algorítmicas, protegiendo de posibles anomalías de sistema. De hecho, cuando se alcanza un final de carrera, el sistema se detiene y devuelve la presión a su origen.

Los resultados obtenidos gracias a GOLEM de AUTOMA

La implementación de GOLEM puede ser definida como Plug&Play, ya que no requiere intervenciones significativas en la parte mecánica y neumática del sistema. No es necesario modificar las presiones de las motorizaciones ni reajustar las conexiones existentes, lo que simplifica considerablemente el proceso de instalación, y por lo tanto la posterior conducción y mantenimiento de la planta. Esta ha sido una primera y muy importante ventaja para nuestro cliente.

Desde los primeros meses de funcionamiento, tras la fase de ajuste en la que se calibró el sistema, la implementación de GOLEM en las ERM ha permitido:

•  lograr una importante reducción de las mediciones fuera de umbral
•  mejorar en consecuencia el sistema de medición
•  reducir considerablemente las sanciones económicas por las medidas fuera de umbral
•  reducir significativamente las emisiones fugitivas

También el mantenimiento del Sistema resultó extremadamente sencillo de manejar para nuestro cliente. De hecho, con una simple acción sobre un tornillo, es posible regular manualmente el piloto del regulador, o bien desmontar el servomotor y restablecer la configuración original del sistema de reducción en aproximadamente 10 segundos. Esto facilita enormemente el trabajo de los técnicos de mantenimiento, ya que les permite intervenir en el regulador de presión, los pilotos, los monitores y otros componentes de la ERM para realizar las tareas de mantenimiento de acuerdo con la normativa vigente.

La implementación de GOLEM en este proyecto ha producido resultados extremadamente satisfactorios para nuestro cliente, mejorando también la eficiencia operativa.

Con la solución AUTOMA es posible obtener un aumento inmediato de la eficiencia y precisión de la regulación de presión, con la consiguiente reducción de las pérdidas de gas y de los costes operativos. Además, gracias a GOLEM, el sistema es capaz de reducir las ineficiencias relacionadas con las variaciones de la oferta y la demanda de gas. En vista de una posible integración de las fuentes renovables, GOLEM está diseñado para gestionar también la inyección de biometano enlas redes de gas natural, a diferencia de muchas otras soluciones en el mercado.

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. Hoy en día, más de 50.000 dispositivos Automa están instalados en más de 40 países en el mundo.

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Por Cristiano Fiameni, Director Técnico del Comité Italiano del Gas
De la ponencia «Methane emissions: actualizaciones normativas»
SMART GRID DAYS 2024, 18 y 19 de septiembre de 2024.

¿Cuáles son las novedades normativas relativas a las Methane Emissions que se han concretado y que entran en vigor?
En la primavera de 2024, el Reglamento 2024/1787 sobre la reducción de las emisiones de metano en el sector energético fue aprobado primero por el Parlamento, luego por el Consejo y, por último, mediante publicación en el Boletín Oficial el 15 de julio de 2024, con entrada en vigor el 4 de agosto de 2024.

Este Reglamento es un dispositivo que tiene un impacto enorme: es directamente aplicable y no requiere transposición nacional.

Toda la cadena de suministro de gas está cubierta, de hecho, el Reglamento trata de sectores industriales muy diferentes (basta pensar, por ejemplo, en el sistema de almacenamiento o regasificación y en lo completamente diferente que es de un sistema de distribución urbano) y esto nos lleva a prever algunos elementos de dificultad desde el punto de vista de la aplicación, porque es difícil tener una única norma que funcione para todas las situaciones.

Veamos algunos aspectos destacados en detalle para comprender mejor el estado de las cosas.

La aplicación del Reglamento sobre las Methane Emissions

El Reglamento 2024/1787 establece las normas para medir, cuantificar, monitorear, notificar y verificar con precisión las emisiones de metano en el sector energético de la Unión Europea, así como para reducirlas.

La reducción se puede lograr a través de investigaciones de detección y reparación de fugas, obligaciones de reparación y restricciones a la liberación y la combustión en antorcha. El Reglamento también establece normas sobre los instrumentos que garanticen la transparencia en cuanto a las emisiones de metano.

El Reglamento se aplica:

• a la investigación y cultivo de petróleo y gas fósil, así como la recolección y el procesamiento de gas fósil;
• al transporte y la distribución de gas natural, excepto los sistemas de medición en los puntos de consumo final y partes de las líneas de servicio entre la red de distribución y el sistema de medición ubicadas en la propiedad de los clientes finales, así como el almacenamiento subterráneo y las operaciones en terminales e instalaciones de GNL.

Se aplica a toda la cadena de suministro en lo que respecta al sector de la distribución, es decir, a los conductos de distribución en la vía pública, mientras que los grupos de medición del cliente final quedan excluidos.

Por lo que se refiere a las derivaciones de usuario, existen problemas críticos desde el punto de vista de la aplicación, ya que el Reglamento se aplica a las conexiones, pero, desde el límite de la propiedad hasta el medidor quedan excluidas, mientras que en el terreno público están incluidas.

Aplicaciones: Artículo 15

Por lo que se refiere al Artículo 15 – Restricciones a la liberación y la combustión en antorcha, más conocido como Venting y Flaring, el Reglamento se ha mantenido estructurado como antes: existe una prohibición sustancial, excepto por razones de emergencia o seguridad.

Este enfoque puede ser correcto en el sector industrial, pero en una red urbana la situación se complica. Por lo tanto, en este caso, será necesario prestar la máxima atención a la seguridad y, en algunas actividades rutinarias, será necesario realizar una combustión en antorcha en lugar de una liberación a la atmósfera.

Las autoridades competentes: nombramientos y cuestiones críticas

Una o varias autoridades competentes deberán ser nombrados por el Estado Miembro seis meses después de la entrada en vigor del Reglamento (por lo tanto, antes del 5 de febrero de 2025). La autoridad competente deberá monitorear y garantizar el cumplimiento del Reglamento. En algunos casos, también puede intervenir en los programas de inspección y puede imponer sanciones en relación con el cumplimiento o incumplimiento de los requisitos del Reglamento.

En cuanto a los gestores, en el plazo de un año, deben presentar a las autoridades competentes el informe que contiene la primera cuantificación de las emisiones.

La situación se complica, porque en el Artículo 12 del Reglamento se habla de cómo esta actividad de cuantificación debe llevarse a cabo de acuerdo con las normas técnicas en desarrollo y con lo establecido en el Artículo 32, afirmando a continuación que «Hasta la fecha de aplicación de dichas normas o prescripciones técnicas, los gestores y las empresas seguirán las prácticas industriales más avanzadas y utilizarán las mejores tecnologías disponibles para la medición y cuantificación de las emisiones de metano». A continuación, se afirma que «los gestores y las empresas establecidos en la Unión podrán utilizar para estos fines los últimos documentos técnicos de orientación del OGMP 2.0 aprobados antes del 4 de agosto de 2024».

 Normas armonizadas: redacción y aprobación

En el Artículo 32 del Reglamento, la Comisión pide al CEN (Organización Europea de Normalización) que trabaje en la redacción de normas armonizadas para:

• la medición y cuantificación de las emisiones de metano a que se refiere el Artículo 12, apartado 5;
• las investigaciones Leak Detection and Repair a que se refiere el Artículo 14, apartado 1;
• el equipo necesario a que se refiere el Artículo 15, apartados 3 y 5;
• la cuantificación de las emisiones de metano a que se refiere el Artículo 18, apartado 3;

Una vez finalizada la tarea del CEN, la Comisión evalúa si el proyecto de norma que ha recibido cumple o no con su solicitud y, en caso afirmativo, las normas se publican en el Boletín Oficial. No obstante, la Comisión aún puede adoptar actos delegados para establecer normas adicionales o partes de estas. La fecha límite para redactar estas normas es la primavera de 2027.

Detección y reparación de fugas: criticidades (y aspectos positivos)

A más tardar el 5 de mayo de 2025 para los sitios existentes (y dentro de los 6 meses a partir de la fecha de entrada en funcionamiento para los nuevos sitios) los gestores deben presentar a las autoridades competentes un programa de detección y reparación de fugas (programa LDAR).

Por lo tanto, el plazo es un poco ajustado, porque la autoridad debe ser nombrada antes de febrero de 2025, luego, en mayo, los gestores deben presentar el programa y, antes de agosto, deben haber realizado la primera inspección.

¿Cómo funciona la detección? Después de realizar la búsqueda de fugas (véanse los anexos I y II del Reglamento), los gestores reparan o sustituyen todos los componentes en los que se produzcan emisiones iguales o superiores a los niveles especificados. Para entenderlo mejor: en los peores casos, podemos encontrarnos con niveles de 500 o 1000 ppm, que son valores muy bajos.

Una vez detectadas las fugas, la reparación debe realizarse de inmediato si es posible. Este requisito se aplica más fácilmente a una planta industrial que, por ejemplo, a la red de gas de una gran ciudad. El Reglamento también establece que «Si no puede realizarse inmediatamente después de la detección, la reparación será objeto de un nuevo intento lo antes posible y, en cualquier caso, en un plazo de 5 días a partir de la detección, y se completará en un plazo de 30 días a partir de la detección«.

Cualquier retraso en las reparaciones debe ser justificado con un informe, lo que da lugar a una importante carga administrativa, incluso desproporcionada en relación con la intervención operativa solicitada.

Sin embargo, el Reglamento deja una pequeña ventana de oportunidad si se demuestra que las fugas son pequeñas y difícil de reparar, de modo que el monitoreo continuo y la reparación podría causar un daño ambiental mayor que el beneficio de la reparación en sí.

La actividad prenormativa de Marcogaz

Marcogaz, la asociación internacional sin ánimo de lucro que representa a la industria europea del gas, ha elaborado documentos prenormativos sobre las mejores técnicas que deben aplicarse para llevar a cabo actividades específicas. Los documentos correspondientes están disponibles en el sitio web https://www.marcogaz.org y se pueden descargar libremente: se trata de una serie de 9 BATs (Best Available Tecniques) relativa al «Venting and Flaring«.

En 2024 se publicó la BAT 0, «Introductory document to the Best Available Techniques to Reduce Methane Emissions from Venting and Flaring Activities in the Mid-downstream Gas Sector«.

Las otras BAT serán:

• BAT 1 – Reduce pressure before venting
• BAT 2 – Mobile recompression
• BAT 3 – Stationary recompression
• BAT 4 – Flaring as replacement of venting
• BAT 5 – High bleed continuous pneumatics mitigation
• BAT 6 – Electrical or pneumatic air starters
• BAT 7 – Use of nitrogen to purge LNG pipes
• BAT 8 – LNG truck loading – dry coupling connectors
• BAT 9 – Excess flow valves in new service lines

Además, la elaboración de una «Guidance for enhancing methane emission reduction and the application of the EU regulation on methane emission».

A nivel normativo, una actividad que comenzó hace unos años en el proyecto de cuantificación de emisiones está llegando a su fin, con tres enfoques:

1. Infraestructura del gas (la parte de cuantificación y presentación de informes), regulada en el Artículo 12 del Reglamento.
2. Leak Detection and Repair, es decir, cómo realizar las investigaciones y los programas de reparación, Artículo 14.
3. Infraestructura del gas, es decir, toda la parte relativa al Venting and Flaring, Artículo 15.

Como hemos visto, la parte técnica de apoyo a los artículos operativos del Reglamento es objeto de proyectos de normas en curso de elaboración a nivel CEN. Los tiempos no son inmediatos, ya que estos temas presentan dos dificultades: una objetiva-técnica, porque no todo está ya disponible y consolidado, y otra operativa, porque a nivel europeo los países tienen sensibilidades diferentes.

Llegar a un acuerdo sobre el contenido de las normas cuando existen prácticas operativas o normativas nacionales variadas dificulta aún más la conclusión de la actividad.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que hay numerosos expertos italianos que participan en estas actividades tratando de hacer su contribución.

El Comité Italiano del Gas, fundado en 1953, tiene como objetivo mejorar la seguridad y la eficiencia en el uso de los gases combustibles. En 1960 se unió a UNI, el organismo nacional italiano de normalización, convirtiéndose así en el organismo oficial italiano para la unificación normativa en el sector del gas combustible.

Como asociación que incluye miembros institucionales y no institucionales, el CIG cubre con sus socios toda la cadena, desde la importación de gas hasta el transporte, la distribución, el almacenamiento, el uso, los equipos, los dispositivos y las instalaciones.

El informe Global Methane Tracker 2024 publicado por la Agencia Internacional de Energía (AIE) revela datos preocupantes: en 2023 las emisiones de metano en el sector energético aumentaron en 3 millones de toneladas respecto al año anterior. Esto ha llevado su total a 120 millones de toneladas.

A pesar de los esfuerzos realizados por el sector para reducir las pérdidas, las emisiones de metano en el sector energético siguen siendo un desafío significativo. Limitar drásticamente estas pérdidas es esencial no solo para mejorar la eficiencia de las redes energéticas, sino también para contrarrestar la emergencia climática.

El problema de la sobrepresión

Una parte importante de las pérdidas de gas está relacionada con la sobrepresión en las instalaciones y en las redes: este término se refiere a una condición en la que la presión de funcionamiento dentro de las redes de distribución del gas es a menudo superior a los niveles óptimos mientras se respetan las normas de seguridad y gestión operativa para el funcionamiento correcto, creando riesgos para la seguridad, el medio ambiente y las propias infraestructuras.

Las emisiones fugitivas, es decir, la liberación incontrolada de gas (como el metano) en el medio ambiente, son proporcionales a la presión de funcionamiento, por lo que una optimización y reducción de ésta conduce a una reducción inmediata de las emisiones.

Además, la sobrepresión puede acelerar el deterioro de las tuberías y los componentes de las redes, aumentando el riesgo de fallos estructurales y reduciendo la eficiencia operativa general.

¿Cómo se pueden reducir los problemas relacionados con la presión de las redes de gas sin comprometer el suministro? Una respuesta concreta y eficaz viene de la regulación dinámica.

Qué significa regulación dinámica

La regulación dinámica permite ajustar en tiempo real la presión en las redes de distribución del gas a la demanda efectiva. En la práctica, el sistema basado en el principio de regulación dinámica regula automáticamente la presión en función de las variaciones de consumo:

• Durante los períodos de baja demanda (por ejemplo durante la noche), la presión se reduce para evitar sobrepresiones y minimizar las pérdidas de gas.
• En los momentos de pico de consumo, la presión se aumenta para garantizar que el flujo de gas se ajuste a la demanda, siempre dentro de límites seguros.

En resumen, adoptar una regulación dinámica de la presión en las redes significa:

1) disminuir exponencialmente los volúmenes de gas perdidos

2) operar de manera más eficiente la red, exponiéndola también a pequeñas tensiones, y reduciendo así la frecuencia de fallos a largo plazo.

La regulación dinámica se realiza mediante tecnología data-driven. Esta permite recopilar datos en tiempo real que luego se analizan con algoritmos inteligentes que calculan las acciones correctoras necesarias para mantener la presión en un valor óptimo. En sistemas especialmente complejos, el sistema es capaz de predecir los cambios en la demanda o en las condiciones de la red aprovechando el análisis predictivo y la inteligencia artificial.

Por lo tanto, un sistema de este tipo debe combinar capacidades de monitoreo por un lado y capacidades de control por el otro.

La solución ideal debe integrar en consecuencia:

– Funcionalidades de Edge Computing que permiten respuestas más rápidas y hacen el sistema más robusto y confiable.

– Inteligencia Artificial para la gestión de los big data, capaz de encontrar un modelo para clasificar la información, tomar decisiones o predecir el curso futuro de los eventos.

– Cybersecurity, fundamental para la protección de datos de este tipo.

– Capacidad de reducir las ineficiencias relacionadas con las variaciones de la oferta y la demanda de gas, para asegurar la continuidad del servicio.

Con estas características, el sistema es capaz de estimar la necesidad requerida por los usuarios en cada ciclo de ejecución, y de corregir cuando sea necesario los parámetros de gestión de la red para mantener la presión al mínimo en las horas en que la demanda es menor y aumentarla cuando también aumenta la demanda de los usuarios.

¿El resultado? Una compensación óptima que limita las fugas y al mismo tiempo asegura una gestión eficiente de la red.

La solución Automa: la tecnología GOLEM

La tecnología GOLEM de AUTOMA, desarrollada para controlar dinámicamente los reguladores, también regula la presión bajo demanda para reducir las emisiones y optimizar los caudales.

Simplificando al máximo, podemos decir que GOLEM convierte cualquier regulador de presión existente en un elemento que puede ser controlado remotamente. De esta manera es posible controlar a distancia la presión del gas basándose en un valor deseado, ya sea una medida que viene del final de línea o una medida local en la estación de regulación y medida (ERM).

El sistema permite, por ejemplo, establecer perfiles diarios de presión, es decir, seguir los caudales o las presiones objetivo. Gracias a las protecciones integradas, como los límites mecánicos y las reservas de energía, GOLEM garantiza un funcionamiento continuo y fiable.

GOLEM, además, se caracteriza por la capacidad de hacer dinámica y automática la regulación de la presión del gas sin requerir cambios sustanciales en las instalaciones existentes, integrándose fácilmente en válvulas ya existentes, tanto a acción directa como pilotada. Otra ventaja importante es que GOLEM no requiere el uso del venting, un aspecto destacado especialmente después de que el nuevo Reglamento europeo de emisiones ha prohibido su uso en procesos industriales.

A diferencia de otras soluciones similares disponibles en el mercado, la aplicación de GOLEM no se limita al control remoto del gas en las redes de distribución de gas natural: de hecho, está diseñado para gestionar también la inyección de biometano dentro de las redes de gas natural, abordando así la creciente necesidad de integrar fuentes renovables en las redes de distribución.

AUTOMA desarrolla soluciones de hardware y software para el monitoreo y el control remoto de las redes de transporte y distribución del gas, funcionales para su gestión operativa.

Nacimos en 1987 en Italia, y hoy más de 50.000 dispositivos Automa están instalados en más de 40 países en el mundo.

¿Quieres asegurarte de regular de forma segura y eficiente la presión de las redes de gas?

Contacta con nuestro equipo sin compromiso y te diremos qué podemos hacer para reducir tus pérdidas y mantener siempre un nivel de servicio adecuado.