Luis Castaño, 15 de julho de 2026

Por Luis Castaño, Gerente de Proteção Catódica e Redes da Kromschröder.

Baseado na apresentação realizada no SMART GRID DAYS 2025, nos dias 8 e 9 de outubro de 2025.

Neste artigo, analisamos a evolução dos sistemas de regulagem de pressão em redes de distribuição de gás, com foco no GOLEM-ZERO e em seu desenvolvimento para aplicações de regulação dinâmica voltadas à injeção de biometano.

Modulação e regulação dinâmica

Antes de explorar a evolução dos sistemas de regulagem de pressão, é importante esclarecer dois conceitos fundamentais: modulação e regulação dinâmica.

Nas redes de distribuição de gás, manter a pressão e a vazão estáveis é essencial para garantir a segurança e a continuidade do fornecimento. Para isso, os operadores utilizam sistemas capazes de monitorar continuamente as condições da rede e tomar ações corretivas sempre que os parâmetros operacionais se afastam dos valores desejados.

Nesse contexto, é importante diferenciar modulação de regulação dinâmica.

A modulação permite ajustar a pressão ou a vazão para atingir e manter valores de referência previamente definidos. Essa foi a aplicação para a qual o GOLEM-ZERO foi originalmente desenvolvido, oferecendo recursos de ajuste de pressão e limitação de vazão.

A regulação dinâmica representa a evolução desse conceito. Além de atuar sobre o sistema, ela analisa continuamente as condições de operação e adapta automaticamente seu comportamento em tempo real para manter a estabilidade do processo.

Essa evolução é particularmente importante para a injeção de biometano, na qual variações de pressão e vazão podem comprometer a continuidade da produção e até mesmo provocar interrupções no processo de injeção.

Evolução dos sistemas de regulagem de pressão

A evolução dos sistemas de apoio à regulagem de pressão pode ser dividida em quatro etapas principais:

• Décadas de 1960 e 1970: sistemas eletromecânicos permitiam a modulação da pressão por meio de conexões cabeadas. Essas soluções eram confiáveis, porém limitadas a instalações geograficamente restritas.
• Década de 1980: a adoção das linhas telefônicas possibilitou o desenvolvimento de sistemas pneumáticos e de sistemas de variação de pressão programados por horário. Essas soluções ampliaram o alcance da operação, mas eram sensíveis às condições ambientais.
• Década de 1990 e início dos anos 2000: as telecomunicações móveis passaram a ser incorporadas, eliminando as limitações geográficas. Entretanto, essas soluções apresentavam consumo de energia relativamente elevado.
• Atualmente: sistemas eletromecânicos, como o GOLEM, combinam comunicações móveis e via satélite. Essas soluções reduzem significativamente o consumo de energia e permitem integração transparente com equipamentos de diferentes fabricantes.

Funções de modulação de pressão e vazão

A modulação de pressão desempenha três funções principais:

• atingir e manter uma pressão de referência;
• limitar a vazão;
• ajustar a pressão em períodos específicos do dia.

Modulação de pressão

O gráfico a seguir ilustra a modulação de pressão para atingir e manter um determinado valor, mostrando a evolução da pressão da rede ao longo do tempo.

Quando a pressão real se desvia do valor de referência, o sistema intervém realizando ajustes graduais. Após cada movimentação, ele analisa o efeito obtido e decide se deve continuar, inverter a direção ou interromper a atuação. O objetivo é trazer a pressão de volta para dentro de uma faixa de tolerância predefinida.

Quando a função de manutenção da pressão está ativa, o sistema somente intervém quando o valor sai da faixa conhecida como ‘banda morta’ (dead band), evitando ajustes desnecessários e reduzindo o desgaste dos equipamentos.

Limitação de vazão

No gráfico abaixo, podem ser observados os valores da vazão limitada e da ‘banda morta’.

A limitação de vazão impede que o fluxo ultrapasse um valor máximo previamente estabelecido. Quando a vazão se aproxima desse limite, o sistema atua sobre a passagem do fluxo e inicia uma fase de análise. Caso a tendência de aumento continue, novas correções são aplicadas até que a vazão retorne para fora da zona crítica.

Perfil semanal de pressão

O último recurso de modulação de pressão é o perfil semanal de pressão, que permite definir até três períodos diários com valores específicos de pressão, além de uma pressão padrão para os horários não programados.

Dessa forma, o sistema ajusta automaticamente a pressão conforme as diferentes condições operacionais previstas ao longo da semana.

Proposta de regulação dinâmica

Os algoritmos de modulação desenvolvidos para redes de distribuição de gás encontram uma nova aplicação na injeção de biometano. Nesse cenário, as variações de pressão e vazão afetam diretamente a continuidade do processo, tornando necessário um controle mais dinâmico das condições operacionais.

Durante o Smart Grid Days 2019, propusemos a aplicação do sistema GOLEM para a injeção de biometano na rede. Naquele ano, foi inaugurado o primeiro sistema de injeção de biometano da Espanha, o que permitiu observar os desafios relacionados à injeção de pequenas vazões em redes de grande porte. Na ocasião, apresentamos o gráfico abaixo, que mostra as variáveis de vazão e pressão, bem como os pontos ou faixas correspondentes às condições extremas que o sistema de regulação dinâmica deve evitar.

Isso evidencia a necessidade de uma regulação dinâmica capaz de monitorar continuamente a pressão e a vazão, evitando condições extremas que possam comprometer a continuidade da injeção.

Funções de regulação dinâmica para injeção de biometano

Desde então, o sistema GOLEM-ZERO para injeção de biometano evoluiu para incorporar três funções de regulação dinâmica:

• limitar a vazão máxima e aumentar a vazão quando ela cair abaixo dos valores mínimos;
• reduzir a vazão em resposta à diminuição da pressão de entrada do biometano;
• aumentar o valor de referência (set point) em resposta ao aumento da pressão da rede.

O gráfico de vazão apresenta o maior valor registrado de vazão menos a tolerância.

O GOLEM-ZERO monitora continuamente a vazão de injeção e intervém sempre que ela se aproxima dos limites definidos. Quando a vazão se aproxima do limite máximo permitido, o sistema reduz gradualmente a seção de passagem do fluxo para impedir que esse limite seja ultrapassado. Da mesma forma, quando a vazão se aproxima do nível mínimo de operação, o sistema procura aumentá-la para restabelecer as condições normais de funcionamento.

Por outro lado, caso a vazão caia abaixo do limite mínimo, o sistema interrompe sua atuação e permanece em modo de análise até que existam condições para restabelecer a operação de forma estável.

A mesma lógica é aplicada à pressão de entrada do biometano, com o objetivo de evitar condições que possam reduzir ou interromper a injeção na rede.

Quando a pressão de entrada se aproxima do limite mínimo, o sistema reduz a taxa de injeção para facilitar a recuperação da pressão. Se a tendência de queda continuar e a pressão entrar em uma faixa insuficiente, o sistema suspende a operação e permanece em modo de análise.

Caso a pressão se recupere, o sistema retoma a modulação da injeção para restabelecer condições estáveis de operação. Entretanto, se a pressão continuar diminuindo até se aproximar da pressão da rede, a injeção poderá ser interrompida e a vazão poderá cair a zero.

A última função incorporada ao GOLEM-ZERO consiste em aumentar o set point quando ocorre um aumento da pressão da rede. Quando a pressão da rede aumenta, o sistema pode elevar gradualmente o valor de referência para manter a injeção ativa e evitar interrupções no processo.

Esse aumento continua enquanto as condições físicas da rede permitirem.

Para obter informações mais detalhadas, também é possível fazer o download do paper completo:

GOLEM-ZERO: from Natural Gas Modulation to Dynamic Biomethane Regulation