Gestión de redes

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.

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