Estación de inyección de biometano a la red: elementos, esquema y funciones

La estación de inyección de biometano es un conjunto de equipos situado entre la instalación de purificación y el gasoducto del operador. Sus funciones son cuatro: medir la calidad y la cantidad del gas, llevar su presión al valor existente en la red, darle olor (odorizarlo) y garantizar que el gas no conforme con los requisitos no llegue a la red. Aunque físicamente suele ser un contenedor o el edificio de una estación de gas, funcionalmente es un elemento de la responsabilidad tanto del productor como del operador.

Esquema típico

1. Recepción del gas de la instalación de purificación: entrada con válvula de corte y filtros.
2. Medición de la calidad: cromatógrafo de gases, medición del punto de rocío del agua y, en caso necesario, analizadores de oxígeno, H₂S o hidrógeno. Los datos sirven para las liquidaciones (poder calorífico) y para el control de la válvula de corte.
3. Acondicionamiento: posible enriquecimiento con propano (GLP) para alcanzar el poder calorífico o el índice de Wobbe exigidos, y dosificación del agente odorizante.
4. Compresión: si la presión de salida de la purificación es inferior a la de la red, se necesita un compresor (normalmente de pistón o de tornillo). El intervalo de presiones depende de la red local, p. ej., de media o de media presión elevada.
5. Regulación y protecciones: regulador de presión, válvulas de seguridad, válvulas de cierre rápido, sistemas de protección contra sobrepresión.
6. Medición para la liquidación: contador de gas (p. ej., ultrasónico, de turbina, rotativo) con corrector de volumen, que convierte el volumen a condiciones normales y, con el poder calorífico, a energía.
7. Corte y retorno del gas: una válvula de tres vías dirige el gas no conforme con los requisitos de vuelta a la purificación o a la antorcha.
8. Telemetría y control: transmisión de datos al operador y al centro de control.

Reparto de responsabilidades

En la concepción típica, el productor de biometano es propietario de la instalación hasta el punto de conexión, y el operador, desde el punto de conexión (gasoducto, acometida, a menudo sus propios sistemas de medición y estación de medida). El reparto exacto depende de las condiciones de conexión y del contrato; en Polonia, la calidad del gas inyectado es responsabilidad del productor, y el operador tiene derecho a negarse a recibir gas que no cumpla los parámetros. Los detalles deben acordarse con el operador de red competente, p. ej., con Polska Spółka Gazownictwa o con el operador de transporte GAZ-SYSTEM en el caso de las redes de alta presión.

Presión y capacidad de absorción de la red

La red de distribución tiene una capacidad de absorción limitada: si el consumo de gas en un tramo determinado disminuye (p. ej., en verano), el biometano puede no tener adónde ir. La solución suele ser la conexión con una red de mayor presión, la compresión inversa o el almacenamiento de un volumen intermedio (p. ej., la ampliación de la red). El análisis de los flujos en la temporada estival es uno de los elementos clave del análisis de la conexión. La propia presión en el punto de inyección debe ser superior a la de la red, por lo que el diseño del sistema de compresión depende de la presión más alta posible en la red.

Ejemplo: dimensionamiento del compresor

Supuestos: biometano de 400 m³/h (condiciones normales), presión de salida de la purificación de 1,2 bar(a), presión en la red de 8 bar(a). La relación de compresión es ≈ 6,7, por lo que se necesita un compresor multietapa. Potencia teórica de la compresión isoterma para un gas ideal: W = p₁V₁·ln(p₂/p₁); para un caudal de 400 m³/h (p₁V₁ = p₀V₀ con p₀ ≈ 1,013 bar) y ln(8/1,2) ≈ 1,90 resulta aprox. 21 kW; tras tener en cuenta el rendimiento y la imperfección de la refrigeración, la potencia real suele ser de 1,5–2 veces mayor, es decir, varias decenas de kW. Los cálculos exactos los realiza el proyectista; lo importante es que la compresión desde aprox. 1,2 bar(a) hasta 8 bar(a) es un consumidor de energía aparte y significativo.

Protecciones

• Cierre automático de la válvula al superarse los límites de calidad (O₂, H₂S, punto de rocío).
• Protección frente al retroceso del gas desde la red a la instalación (válvula antirretorno).
• Detección de gas en la envolvente y ventilación; zonas con riesgo de explosión conforme a la directiva ATEX.
• Parada de emergencia (ESD) y señalización en la sala de control.

Problemas típicos

• Desajuste de presiones: puesta en marcha sin acuerdo con el operador.
• Calibraciones demasiado poco frecuentes del cromatógrafo.
• Falta de antorcha de emergencia, por lo que el gas que no cumple los requisitos se evacua a la atmósfera.
• Capacidad de absorción de la red en verano subestimada.

Orden de los trabajos preparatorios

El proyecto de la estación debe elaborarse en paralelo con el de la instalación de purificación, porque la presión de salida, el caudal y la composición del gas determinan la selección del compresor, del contador de gas y de las válvulas. Se recomienda obtener antes del operador los datos sobre la presión de servicio y la máxima en el punto de conexión, el consumo mínimo estival de gas en el tramo y los requisitos en cuanto a la comunicación y a los protocolos de telemetría. La falta de estos datos al principio conduce a cambios de proyecto durante la ejecución, lo que es una de las causas más frecuentes de retrasos en la puesta en marcha de las plantas de biometano.

Resumen

La estación de inyección es una combinación de técnica de medición, de regulación y de protecciones. Bien diseñada, minimiza el riesgo de interrupción de la inyección y de disputas sobre las liquidaciones, y, acordada con el operador ya en la fase de condiciones de conexión, ahorra costosas correcciones.