Kupper Engineering es miembro de Asplundh Infrastructure Group, una alianza nacional líder de servicios y soluciones de infraestructura para servicios públicos, productores de energía y clientes con un alto consumo energético. Kupper Engineering ofrece ingeniería profesional de servicio completo, asistencia técnica de ingeniería, adquisición de equipos e integración de controles de automatización, desde la planificación y el diseño hasta la implementación y la puesta en marcha.
- Diseñar un sistema para convertir el gas de vertedero en gas natural renovable (RNG)
- Implementar en 20 plantas de RNG entre ahora y 2026
- Sistema compuesto por decenas de accionadores, motores, válvulas, bombas y sensores, construido sobre los sistemas de control ControlLogix® y CompactLogix™, centros de control inteligente de motores, variadores de frecuencia y otros componentes
- Capacidad de monitorear y detectar fugas de gas, controlar la ventilación, ajustar los ventiladores y apagar los sistemas si es necesario
- En cada uno de los 20 sitios, convierte entre 3000 y 8000 pies cúbicos estándar por minuto de gas de vertedero en gas natural renovable
Desde las operaciones de alimentos y lácteos hasta los vertederos, Kupper Engineering ayuda a las empresas a convertir los desechos y los subproductos relacionados en gas natural renovable (RNG). El RNG, que se produce a partir del biogás emitido por los desechos orgánicos, se procesa según los estándares de calidad de los gasoductos y se utiliza como sustituto de los combustibles fósiles.
Kupper, un proveedor de servicios de ingeniería, controles y adquisiciones, fue una de las primeras empresas en ofrecer servicios de ingeniería eléctrica para instalaciones de producción de RNG. Han apoyado unos 30 proyectos de RNG y tienen otros 30 planificados para los próximos tres años. Estos incluyen RNG procedente del gas de vertedero y de los desechos animales y alimentarios mediante sistemas de digestor anaeróbico.
“En lugar de extraer gas natural del suelo, que es ‘no renovable’, estamos tomando un subproducto de los procesos humanos y convirtiéndolo en un recurso para que las personas lo utilicen en su vida cotidiana”, dijo Jude Matteo, integrador de sistemas principal de Kupper Engineering.
“Lo que nos hace únicos es que, como empresa de ingeniería y controles, entendemos cómo encajan todas las piezas en estos proyectos altamente especializados”, añadió William Moss, gerente de proyectos sénior de Kupper. “Estamos íntimamente involucrados desde el diseño inicial hasta la implementación y el apoyo durante toda la vida útil de estos sitios”.
Como parte de su cartera de soluciones, Kupper ha confiado en Rockwell Automation durante más de una década.
Desafío
La calidad y el control son primordiales
Kupper está ayudando a uno de los mayores operadores de vertederos de Norteamérica a expandir agresivamente su infraestructura de RNG como parte de sus estrategias de crecimiento y sostenibilidad.
"Históricamente, a medida que la basura se enterraba en los vertederos, se descomponía. Esto creaba gases residuales que olían mal, podían ser extremadamente peligrosos cuando se acumulaban y tenían un impacto negativo en el medio ambiente y el ozono", explicó Matteo. "La forma original en que los operadores trataban con eso era eliminar el gas del vertedero y quemarlo en una antorcha, simplemente quemarlo. Ahora, a través de una serie de procesos, pueden extraer ese gas del vertedero, limpiarlo y convertirlo en lo que es esencialmente gas natural".
Este operador planea utilizar el RNG generado para ayudar a alimentar su flota de transporte y luego devolver el resto al gasoducto de gas natural. El control de procesos es primordial, ya que pautas estrictas rigen el proceso de conversión del gas de vertedero (LFG) a gas de calidad para gasoducto.
"El gas de vertedero suele ser 50% metano y luego tiene una gran cantidad de dióxido de carbono (CO2) y una menor cantidad de componentes traza. El CO2 y las cantidades traza deben eliminarse para que el producto final sea 98% metano puro", dijo Michael Markham, gerente de proyectos sénior de Kupper. "Hay varios procesos que hay que atravesar y cada etapa puede requerir compresión, enfriamiento, calentamiento y filtración".
Con docenas de actuadores, motores, válvulas, bombas y sensores, es un sistema complejo de diseñar, conectar y controlar. Por eso Kupper utiliza productos de Rockwell Automation, incluidos ControlLogix® y CompactLogix™ sistemas de control, centros de control inteligente de motores, variadores de velocidad de frecuencia variable y otros componentes en muchos de sus proyectos de LFG a RNG.
Estas tecnologías también son clave para la seguridad de los empleados y del sistema. Ayudan a las instalaciones a monitorear y detectar fugas de gas, controlar la ventilación, ajustar los ventiladores y apagar los sistemas si es necesario.
Solución
Diseño y equipamiento estandarizados de la planta
"Nos pidieron que colaboráramos con este cliente porque quería estandarizar el diseño y el equipamiento de la planta en varios tamaños de proyectos para que fueran seguros, fiables y coherentes", explicó Markham.
Entre ahora y 2026, el cliente tiene previsto construir 20 plantas de RNG en cuatro tamaños que van de 16000 a 30000 pies cuadrados. Estas plantas tendrán la capacidad de manejar entre 3000 y 8000 pies cúbicos estándar por minuto de LFG.
"Estas instalaciones ejecutarán procesos complejos de acción rápida con cientos de componentes que deben instalarse, configurarse e integrarse. Cuando usamos los productos de Rockwell Automation, es, con diferencia, la forma más fácil y rápida de hacerlo", dijo Matteo. "Como sabemos que vamos a construir más de estas plantas, tratamos de crear plantillas. La capacidad de estandarizar y modularizar la programación ha sido sencilla y podemos contar con el rendimiento de las ofertas de Rockwell".
Todo ello es esencial para maximizar el tiempo de producción.
"Ya sea un digestor o un vertedero, como en el caso de este cliente, siempre están produciendo gas que hay que tratar continuamente. Cada vez que una planta no funciona, tienen que hacer algo con el gas y, por lo general, eso significa quemarlo", explicó Matteo. "Por lo tanto, cualquier aumento en la fiabilidad es sumamente beneficioso".
Resultado
Beneficios económicos y medioambientales potenciales
La primera planta estandarizada de Kupper de conversión de LFG a RNG para la cartera actual de este cliente entró en funcionamiento en la primavera de 2023, con unas ocho más previstas para 2024 y el resto en los años siguientes.
Una planta promedio tiene el potencial de recuperar y producir más de 780000 MMBtu de RNG al año. MMBtu es la métrica común utilizada para medir el contenido calorífico y el valor del combustible. Esa cantidad equivale a abastecer a más de 26000 hogares o 676 camiones de carga pesada anualmente y es el equivalente a más de 5.3 millones de galones de diésel. El uso de RNG de una planta de este tamaño, en lugar de combustibles fósiles, tiene el potencial de eliminar más de 50000 toneladas al año de emisiones de gases de efecto invernadero.
"Estamos ayudando a este cliente a convertir un subproducto gaseoso no deseado en energía utilizable", dijo Markham. "En lugar de tener que gastar capital y fondos anuales para la eliminación, producirán una fuente de energía viable que es mejor para el medio ambiente y que genera ingresos rentables".
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Publicado 15 de noviembre de 2023