Estaciones de Regulación y Medición de Gas Natural

Las Estaciones de Regulación y Medición de Gas Natural cumplen un papel importante en el largo camino que recorre el gas natural hasta llegar a la industria. Desde sus puntos de origen, esta fuente de energía es conducida a través de diversas canalizaciones para que se pueda emplear en nuestros hogares, industrias y establecimientos comerciales.

El gas natural que se distribuye en México llega principalmente a través de la red nacional de gasoductos que cuenta con un poco mas de 16,000 km la cual es operada en su mayoría por PEMEX.

Aunque las canalizaciones que llevan el gas natural desde los pozos de gas o desde las plantas de regasificación hasta los puntos de consumo generalmente se suelen llamar redes de distribución, hay que distinguir entre gasoductos o redes de transporte (transportan gas a alta presión y a grandes distancias) y redes de distribución (conjunto de tuberías que, partiendo de los gasoductos, distribuyen el gas hasta los consumidores finales).

Además de las tuberías, las redes de distribución cuentan con otros elementos auxiliares para realizar la distribución del gas, entre las que se encuentran las estaciones de regulación de presión y medida (ERMs).

Las ERMs son instalaciones que tienen la función de filtrar el gas y reducir y estabilizar su presión, manteniéndola constante en su salida, dentro de unos límites previamente determinados, independientemente de la presión de entrada y de los caudales circulantes. Asimismo, incorporan los equipos de medición e instrumentación necesarios para la medida del volumen de gas emitido a través de ellas. Estos dispositivos permiten reducir y adecuar la presión del gas desde las redes de transporte (que oscila entre los 16 y los 80 bar) hasta el consumidor doméstico (22 milibar). Su equivalente eléctrico serían los centros de transformación.

Componentes básicos de las Estaciones de Regulación y Medición de Gas Natural
Los componentes básicos de las ERMs más completas son:

• Tuberías de entrada y salida.
• Válvulas de línea.
• Filtros.
• Válvulas de interrupción de seguridad (VIS).
• Válvulas de escape de seguridad (VES).
• Reguladores, monitor (RM) y principal (RP).
• Contadores.
• Equipos de transmisión de datos.

El elemento fundamental de las estaciones es el regulador, que es el equipo que permite la reducción y estabilización de la presión de salida, a pesar de las oscilaciones que pueda haber en la presión de entrada y de las variaciones del caudal de gas demandado. El principio de su funcionamiento es el equilibrio de fuerzas entre un muelle y una membrana que permiten el paso del gas a través de un orificio calibrado. Cuando la presión aguas abajo del regulador es superior a la de consigna o tarado (presión deseada en la salida de la estación), la presión sobre la membrana ejerce una fuerza superior a la del muelle y el paso de gas desde aguas arriba (gas sin regular) se reduce. Cuando la presión aguas abajo desciende debido al efecto demanda, la presión en la membrana produce una fuerza inferior a la del muelle, y se produce mayor paso de gas, hasta alcanzar el valor de consigna fijado. Los reguladores habitualmente utilizados son de dos tipos: los reguladores pilotados, utilizados prácticamente en todas las estaciones reguladoras de presión de red, y los reguladores de acción directa, más sencillos y fiables, que constituyen la mayoría del parque de reguladores de clientes. Los reguladores pilotados son más complejos que los de acción directa, pero su precisión de regulación durante todo el rango de caudal es mucho mayor. Otra ventaja esencial es su menor tamaño, lo que tiene gran importancia cuando se trata de reguladores para caudales medios o grandes. Complementando a los reguladores, estas estaciones disponen de dispositivos de seguridad para prevenir las consecuencias derivadas de fallos de funcionamiento de los mismos. Así, para prevenir sobrepresiones excesivas en la salida, disponen de las llamadas válvulas de interrupción de seguridad (VIS). También los sistemas de regulación finales a los clientes domésticos disponen de una válvula de seguridad que se cierra en caso de baja presión, con el objetivo de evitar la reanudación incontrolada de la llegada de gas después de una caída de presión excesiva que pudiera apagar las llamas de las cocinas.

Las estaciones de regulación están sujetas a un plan de mantenimiento que contempla la realización de operaciones de inspección y mantenimiento exhaustivos.

Actualmente, las válvulas de seguridad por mínima presión son de rearme automático, que se rearman solas siempre que se mantengan cerradas las válvulas de alimentación a los aparatos durante un tiempo mínimo de unos diez minutos o incluso más en el caso de instalaciones receptoras comunitarias (IRCs) con un mayor volumen de tuberías. Cuando la estación de regulación suministra a uno o a muy pocos clientes también se suele instalar una válvula de alivio de seguridad (VAS), que ventea una pequeña cantidad de gas en el caso de que la presión alcance su valor de tarado. Así se evita la interrupción del suministro por disparo de la VIS debido a pequeñas sobrepresiones. Al principio de cada línea de regulación, siempre existe un filtro para retener las impurezas arrastradas por el gas (óxidos, residuos de soldadura, tierras, etc.) que de otra manera podrían dañar los reguladores, los equipos de seguridad y ensuciar las canalizaciones u otros equipos situados aguas abajo. Por ello, las estaciones de regulación también mejoran la calidad del gas eliminando impurezas del mismo. Normalmente también disponen de medida de caudal, que puede tener dos objetivos: disponer de un control interno del gas que circula por las tuberías, tanto para realizar balances de gas como para controlar la capacidad de las instalaciones, o medir el gas para facturación en el caso de instalaciones de transferencia de gas a otras distribuidoras o a clientes finales. En la nueva organización del sistema de distribución de gas, que incrementa el posible número de actores (empresas) con acceso a las redes, los equipos de medición de caudal han adquirido una gran importancia.

Los tipos de medidores de caudal habitualmente utilizados son:

• Contadores de membrana: se utilizan masivamente en los suministros domésticos y a pequeños comercios. Miden el gas en baja presión y volúmenes relativamente pequeños (hasta unos 100 m3(n/h). No se utilizan en la red de distribución.
• Contadores de pistones rotativos: se emplean para suministros a comercios o pequeñas industrias, especialmente si se alimenta en presión superior a la baja presión.
• Contadores de turbina y otros. Para medir volúmenes medios o grandes a cualquier rango de presión se usan contadores de turbina, que funcionan por el principio de los molinillos (cuanto más rápido pasa el gas, más rápido gira la turbina). En la cara de la entrada de la turbina se encuentran los tubos del enderezador de flujo, que tiene el objetivo de homogeneizar el flujo de caudal para conseguir la correcta precisión de medida. Mide el caudal bruto, por lo que es necesario corregirlo por la presión, la temperatura y el coeficiente de compresibilidad para obtener el volumen de gas en condiciones estándar (1.03225 bar y 15 ªC).
• También hay otro tipo de contadores, como las placas de orificio (sistemas deprimógenos), los ultrasonidos o el vortex (sistema de medición de caudal de torbellino).

El elemento fundamental de las estaciones es el regulador, que es el equipo que permite la reducción y estabilización de la presión de salida

Componentes básicos y funcionamiento de las Estaciones de Regulación y Medición de Gas Natural

Las ERMs son instalaciones de funcionamiento automático que tienen la función de filtrar el gas y reducir y estabilizar su presión, manteniéndola constante en su salida, dentro de unos límites previamente determinados, independientemente de la presión de entrada y de los caudales circulantes. Una vez que el gas en alta presión entra en la estación de regulación y medida, el filtro se encarga de limpiarlo para reducir los daños que éste pueda ocasionar en los equipos de la estación y en otros dispositivos instalados aguas abajo. Posteriormente, el regulador principal es el encargado de realizar la regulación del gas que sale a una menor presión de la estación. También juegan un papel muy importante en este proceso la válvula de interrupción de seguridad (VIS), que actúa en función de la presión de salida cerrando en el caso de que la misma supere un valor de sobrepresión determinado, y el regulador monitor, que es un regulador de seguridad que está a la espera de un fallo del regulador principal para entrar en funcionamiento.

Las Estaciones de Regulación y Medición de Gas Natural y el medio ambiente

Desde el punto de vista medioambiental, todas las ERMs se diseñan y construyen teniendo en cuenta condicionantes estéticos y tratando de minimizar el impacto visual sobre el entorno. Asimismo, y desde la fase de proyecto, se estudian los condicionantes sonoros en función del lugar donde va a ser ubicada la instalación.
Para ello, se usan sobrespesores de tubería, reguladores de bajo nivel sonoro y se instalan silenciadores en la salida de los reguladores. En caso de ser necesario, además se puede proceder a la insonorización de los armarios, recintos y salidas de ventilación. En función de su situación y criticidad dentro del sistema, las ERMs disponen de los elementos de telecontrol correspondientes con el fin de monitorizar las señales que permiten salvaguardar la seguridad de las instalaciones y de las personas que las visitan y mantienen, así como contribuir a una óptima explotación del sistema de distribución en su conjunto.

Desde el punto de vista medioambiental, las ERMs se diseñan y construyen teniendo en cuenta condicionantes estéticos y tratando de minimizar el impacto visual sobre el entorno

Las señales controladas se dividen en tres tipos básicos: las encaminadas a garantizar la seguridad de las personas e instalaciones (presencia de gas, intrusismo, inundación, sobrepresiones o protección catódica), las relativas al funcionamiento de la instalación (estado de las líneas de regulación, filtros y equipos auxiliares), y otras cuyo fin es optimizar el control y operación de la red (regulan la presión, caudal, temperatura o estado de las válvulas). Por otra parte, también se llevan a cabo labores de mantenimiento preventivo y correctivo para optimizar el funcionamiento de las ERMs y evitar las anomalías más frecuentes que se producen en este tipo de instalaciones. Las estaciones de regulación están sujetas a un plan de mantenimiento que contempla la realización de operaciones de inspección y mantenimiento exhaustivos.

Las operaciones de inspección son visitas que se realizan a las instalaciones para verificar in situ el correcto estado de la infraestructura y funcionamiento de los distintos elementos. Los mantenimientos exhaustivos son operaciones de más alcance para comprobar de manera detallada el estado y funcionamiento de todos los elementos, incluyendo la sustitución de los cartuchos filtrantes. De estos mantenimientos preventivos se derivan los pertinentes procesos correctivos que garantizan, una vez finalizados, el óptimo funcionamiento de la instalación.

Las anomalías más frecuentes que se presentan en este tipo de instalaciones son:
• Filtros sucios (de línea o de pilotos)
• Cierres de reguladores no estancos a caudal cero
• Inundación de estaciones enterradas
• Agarrotamiento de los reguladores.

Clasificación de las Estaciones de Regulación y Medición de Gas Natural

Las estaciones de regulación normalmente están formadas por dos líneas y cada una de ellas puede tener hasta dos reguladores. Con esta configuración, una línea está en condiciones de trabajo y la otra actúa como reserva, para entrar en funcionamiento en caso de fallo de la línea principal, por lo que en condiciones normales de funcionamiento sólo trabajará el regulador principal de la línea en funcionamiento.

Las estaciones de regulación y medida se clasifican y diseñan atendiendo a su presión máxima de servicio de entrada y salida, al caudal máximo que emiten y a sus características constructivas.

En función de sus características constructivas, se clasifican entre ERMs aéreas (construidas en superficie, sobre el nivel del suelo) y ERMs subterráneas (construidas por debajo del nivel del suelo).

Las de tipo aéreo pueden estar:

• En un armario de regulación. ERM construida en el interior de un contenedor metálico o termoestable, con puertas, para adosar junto a muros o instalar en zona pública.
• En un recinto de obra civil. La instalación se aloja en recinto construido con materiales convencionales. Se suele instalar en zonas alejadas de núcleos urbanos y, normalmente, protegida por un vallado perimetral.

Siempre que sea posible, las instalaciones se construyen aéreas o contenidas en recintos aéreos normalizados (armarios de regulación). Sin embargo, en el interior de las ciudades y por exigencias municipales, las estaciones de regulación suelen ser subterráneas. Asimismo, si se puede, las instalaciones se fabrican y prueban en taller para asegurar unas mayores garantías de calidad, abaratar los costes y reducir el tiempo de obra en campo.

Por su parte, las ERMs subterráneas pueden estar:
• En módulo enterrado. La estación está alojada en un recinto de hormigón armado al que se accede mediante escaleras.

• Módulo compacto integrado. Conjunto compacto de filtrado, regulación y seguridad integrado en recipiente empotrable.

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