Análisis de calidad del gas en el punto de inyección: cromatógrafo DynamiQ-X, PCS e índice de Wobbe

Por qué la red analiza el gas antes de aceptarlo

Un gasoducto mezcla el gas de todos los que inyectan en él y lo entrega a todos los que consumen. Si entra gas fuera de especificación, el problema no es de un usuario: es de la red entera. Por eso las Normas de Gestión Técnica del Sistema, en su protocolo de detalle PD-01, fijan las especificaciones de calidad del gas de fuentes no convencionales y exigen que en el punto de inyección se compruebe en continuo antes de dejar pasar el gas. Y por eso las resoluciones que autorizan posiciones de inyección de biometano incluyen siempre «instalaciones de análisis de la calidad del gas (cromatógrafo)».

El análisis tiene además una segunda función: la red factura el gas en energía, y la energía es volumen corregido por poder calorífico. Sin composición no hay poder calorífico y no hay liquidación.

Qué mide un cromatógrafo y qué no

Un cromatógrafo de gas de proceso separa una pequeña muestra en sus componentes y mide la concentración de cada uno: metano, etano, propano, butanos, pentanos, hexanos y superiores, nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono; en las configuraciones para biometano, también hidrógeno. Con esa composición calcula los valores que la red utiliza:

• Poder calorífico superior e inferior (PCS, PCI), según ISO 6976.
• Índice de Wobbe, que es el que decide la intercambiabilidad del gas en los quemadores.
• Densidad relativa y factor de compresibilidad para la conversión de volumen.

Lo que no mide con la sensibilidad que la red exige: el sulfuro de hidrógeno y el azufre total (miligramos por metro cúbico), el punto de rocío de agua e hidrocarburos, los siloxanos, el amoníaco o los halogenados. Para esos parámetros el punto de inyección lleva analizadores dedicados, y por eso las especificaciones de los operadores hablan de un sistema de control de calidad del gas, no de un cromatógrafo a secas.

El micro-cromatógrafo DynamiQ-X NG2220

Euro-Cobil suministra e integra el DynamiQ-X de QMICRO, un micro-cromatógrafo de proceso pensado para gas natural, biometano e hidrógeno. La configuración que ofertamos para inyección, el modelo NG2220, lleva tres columnas en un cartucho que se cambia en campo:

Rangos de medida estándar: metano 40-100 %, CO₂ 0-20 %, etano 0-15 %, propano 0-15 %, butanos 0-5 %, pentanos 0-2 %, C6+ 0-1 %, hidrógeno 0-20 %, oxígeno 0-5 %, nitrógeno 0-30 %. Límite de detección del orden de 1 ppm según componente y gas portador.

Lo que lo hace adecuado para un punto de inyección:

• Ciclo de 15 a 60 segundos y repetibilidad mejor del 0,05 % RSD en concentración y del 0,025 % en el valor calorífico: análisis prácticamente continuo.
• Cálculo de PCS, PCI, Wobbe y densidad incorporado en el firmware según ISO 6976:2016, GPA 2172 y ASTM D3588; software sin licencia.
• OIML R 140 clase A, certificado por el PTB: la recomendación internacional para sistemas de medida de energía de gas.
• ATEX/IECEx II 2G Ex db IIB+H2 T4 Gb: instalación en zona 1 sin envolvente adicional.
• Cuatro entradas de muestra (ampliables), muestreo presurizado o atmosférico con bomba integrada, detector micro-TCD.
• Modbus sobre RS485, RS232 y TCP, más Ethernet y entradas/salidas digitales para el PLC del módulo o el telecontrol del operador.
• Temperatura de trabajo de −20 a +55 °C, IP65, 20-28 V CC y 20 W nominales, menos de 15 kg: se monta en la pared del módulo con cámara de aire trasera para refrigerarse por convección.

Gas portador: helio (o hidrógeno) para la mayoría de componentes; argón cuando hay que medir hidrógeno. La muestra debe llegar sin gotas ni polvo, y con menos de 100 ppm de H₂S de forma continuada, lo que condiciona el sistema de toma y acondicionamiento de muestra.

Cómo se integra en el módulo de inyección

El cromatógrafo no es un equipo aislado: forma parte del sistema de control de calidad del gas que el operador exige en su especificación de módulo de inyección. En la práctica:

1. Toma de muestra representativa aguas arriba de la válvula de admisión, con sonda, reducción de presión, filtrado y acondicionamiento (temperatura, ausencia de condensados) hasta la presión de entrada del equipo.
2. Cromatógrafo y analizadores complementarios (punto de rocío de agua e hidrocarburos, azufre) en la zona clasificada del módulo, con sus gases portador y de calibración.
3. PLC del módulo, que recibe por Modbus la composición, el PCS y el Wobbe, compara con las especificaciones del PD-01 y, si algo se sale, cierra la admisión y abre la línea de rechazo hacia la planta.
4. Corrector PTZ, que puede tomar la composición del cromatógrafo para calcular la compresibilidad, y telecontrol hacia el centro de control del operador.

Los accesorios habituales de una instalación así son el cartucho de columnas de repuesto (para cambiar en minutos en caso de avería), la caja de conexiones Ex con cable, la pantalla local Ex y la placa de montaje en pared.

Qué significa para tu proyecto

Si promueves una planta de biometano, el análisis de calidad es la parte del punto de inyección que más condiciona el plazo y la aceptación del operador: define pronto qué parámetros pide, con qué frecuencia y hacia dónde van los datos. Un micro-cromatógrafo con certificación metrológica, ciclo corto y comunicación Modbus resuelve la parte de composición y energía; el punto de rocío y el azufre llevan sus propios analizadores; y el PLC del módulo convierte todo eso en una barrera automática.

El configurador de ERM no dimensiona sistemas de análisis: son proyectos que estudia el departamento técnico, junto con el módulo de inyección o como suministro independiente para una planta o una distribuidora.