Cómo elegir el mejor método para cuantificar y controlar las emisiones de metano

Detectar metano en una instalación es, en muchos casos, solo el comienzo del problema. 

Cuando una cámara infrarroja muestra una fuga en una válvula o un sensor fijo registra un pico de concentración junto a un digestor, el técnico responsable necesita responder a la pregunta que de verdad condiciona su proyecto: cuántos kilogramos por hora se están emitiendo y con qué fiabilidad se puede defender esa cifra ante una dirección, un verificador independiente o un inventario de gases de efecto invernadero. 

En este artículo te explicamos la diferencia entre la detección y la cuantificación de emisiones de metano, revisamos los métodos para cuantificar emisiones fugitivas de metano a nivel fuente y a nivel emplazamiento (si aún estás en fase de detección, te recomendamos leer nuestra guía sobre sistemas para detectar y monitorizar emisiones fugitivas) y te proponemos criterios de elección según el tipo de fuente, su accesibilidad y los datos auxiliares disponibles. 

¿Detectar una fuga equivale a cuantificarla?

No. La detección responde a la pregunta de dónde está la fuga; la cuantificación responde a cuánto se emite. Son procesos distintos que exigen equipos y procedimientos diferentes, y confundirlos es una de las causas más frecuentes de error en los proyectos de medición de metano. 

El propio Reglamento (UE) 2024/1787 recoge esta distinción en sus definiciones del artículo 2: la medición directa es la medición de las emisiones de metano a nivel de fuente con un dispositivo que permita realizarla, mientras que la cuantificación engloba las actividades destinadas a determinar la cantidad de emisiones mediante mediciones directas o, cuando estas no sean viables, mediante otros métodos como herramientas de simulación y cálculos técnicos detallados, o una combinación de métodos. 

Para elegir bien conviene primero distinguir tres magnitudes que, a menudo, se mezclan en las fichas técnicas:

• Concentración (ppm): cantidad de metano presente en el aire en un punto concreto. Es lo que entrega la mayoría de los detectores portátiles y sensores fijos. 
• Concentración integrada en trayectoria (ppm·m): lectura de los equipos láser que miden a lo largo de un haz, por ejemplo, entre dos puntos del perímetro. Indica la presencia de gas en el camino del haz, no el caudal que lo produce. 
• Tasa de emisión (g/h o Kg/h): masa de metano emitida por unidad de tiempo. Para calcular las emisiones de un periodo hay que considerar también la duración y la representatividad de las emisiones, puesto que una concentración aislada no proporciona ninguna de esas dos cantidades. 

Esto quiere decir que una lectura de concentración, por sí sola, no se puede convertir universalmente en Kg/h: obtener una tasa de emisión de metano fiable exige aplicar un método de cuantificación que añada a la concentración otros datos, como caudal capturado, condiciones meteorológicas o un modelo de dispersión. 

Esa es exactamente la frontera entre un sistema de detección y un sistema de cuantificación. 

¿Cómo controlar las emisiones de metano a nivel de fuente? Métodos de cuantificación de metano a nivel fuente

La cuantificación a nivel de fuente mide cada punto emisor por separado: una válvula, una brida, un sello de compresor, un venteo… El propio reglamento define la fuente como un componente o estructura que libera metano a la atmósfera, tanto de forma deliberada como involuntaria, intermitente o continuada. 

Los métodos de referencia son los siguientes:

Método de embolsado de metano o bagging

Es el método clásico empleado para fugas pequeñas y moderadas en componentes accesibles y frecuentemente empleado en sectores como el del Gas Natural o Biogás. 

¿Cómo funciona el método de embolsado?

Según la descripción técnica publicada por Esders, el procedimiento consiste en:

1. Envolver herméticamente el componente emisor en una bolsa que actúa como cámara de captura. 
2. Extraer la mezcla de metano y aire con una bomba de vacío. 
3. Registrar el caudal volumétrico de extracción y la concentración de metano hasta alcanzar el estado estacionario. 
4. Calcular la tasa de emisión a partir de la concentración en estado estacionario y del caudal volumétrico en condiciones estándar. 

El informe resultante debe incorporar los resultados con sus incertidumbres, los instrumentos utilizados y una evaluación técnica de la plausibilidad de los valores. Es un método riguroso pero lento y costoso, lo que limita su uso a las fuentes que realmente lo justifican. 

Muestreador de alto caudal (Hi-Flow Sampler)

El medidor de alto caudal, conocido por sus siglas en inglés HFS (Hi-Flow Sampler) es adecuado para fugas pequeñas y medianas cuando lo que se busca es más agilidad que con el método de embolsado. 

¿Cómo funciona un medidor de alto caudal?

A diferencia de los detectores convencionales que solo miden la concentración en partes por millón (ppm), el HFS aspira el aire alrededor de un componente a un flujo muy elevado (del orden de 200 a 400 litros por minuto según el equipo) para capturar la fuga por completo. El dispositivo mide el caudal aspirado y la concentración de metano en esa corriente y, con ambos datos, determina la masa de metano emitida conforme al procedimiento del propio equipo.

Al combinar la velocidad de muestreo con la concentración de gas, el equipo calcula el caudal de la fuga (en litros por minuto) y, a partir de él, la tasa de emisión en masa (gramos por minuto o kilogramos por hora).

La Global Methane Initiative (GMI) promueve el uso de esta tecnología en sus programas internacionales de inspección y transferencia tecnológica. 

Estimación mediante correlaciones a partir del cribado

Cuando hay muchas fuentes que cribar, la Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos (EPA) desarrolló en su Protocol for Equipment Leak Emission Estimates  (EPA-453/R-95-017) una familia de enfoques que parte de los valores de cribado: la concentración medida en la interfaz de fuga con un instrumento portátil, en ppmv. 

¿Cómo funciona la estimación de metano mediante correlaciones a partir del cribado?

La estimación del metano mediante correlaciones consiste en transformar las concentraciones medidas junto a los posibles puntos de fuga (válvulas, bridas, conexiones o sellos) en una tasa estimada de emisión. 

Primero se realiza el cribado con un detector portátil, siguiendo los procedimientos del Método 21 de la EPA y se obtiene una lectura en partes por millón en volumen (ppmv) para cada componente. 

Después se introduce esa lectura en una ecuación empírica adecuada al tipo de componente y al sector industrial. Estas ecuaciones se han desarrollado relacionando lecturas de concentración con mediciones de caudal másico de fuga. Por lo tanto, no se mide directamente la masa emitida, sino que se estima a partir de una relación estadística. 

Para obtener específicamente las emisiones de metano, hay que tener en cuenta que las correlaciones del protocolo estiman emisiones de compuestos orgánicos totales, no necesariamente de metano exclusivamente, por ello debe determinarse la contribución del metano a partir de la composición de la corriente y considerar la respuesta del detector y su calibración. 

Las estimaciones de los distintos componentes se suman para elaborar el inventario de fugas. El protocolo también permite desarrollar correlaciones propias de una instalación mediante mediciones emparejadas de concentración y caudal másico, lo que puede mejorar la representatividad frente a las correlaciones generales de la EPA. 

Factores de emisión

Cuando medir cada componente no es viable, la cuantificación se apoya en factores de emisión. 

¿Cómo funcionan los factores de emisión en la cuantificación de metano?

Los factores de emisión permiten estimar cuánto metano libera una fuente sin medir directamente todas sus emisiones durante todo el periodo. Funcionan como un coeficiente: indican una cantidad media de metano emitida por unidad de actividad, bajo unas condiciones de funcionamiento determinadas. 

Estos factores se aplican en las fórmulas utilizadas para calcular las emisiones totales de metano (CH4) en inventarios de gases de efecto invernadero y no se eligen arbitrariamente, sino que se desarrollan a partir de datos de medición u otros métodos de cuantificación que se procesan para obtener una tasa representativa de una actividad y unas condiciones determinadas. 

El Reglamento (UE) 2024/1787 distingue en su artículo 2: 

• Factores de emisión genéricos: valores normalizados por tipo de fuente, procedentes de inventarios o bases de datos y no verificados mediante mediciones directas. 
• Factores de emisión específicos: valores para un tipo de fuente obtenidos a partir de mediciones directas. 

La idea central es que los factores de emisión genéricos se admiten como punto de partida, pero el sistema avanza hacia una cuantificación sustentada en mediciones. En concreto, el artículo 12.1 exigió a los operadores presentar, como máximo el 5 de agosto de 2025, un informe de emisiones de metano por fuente utilizando, como mínimo, factores de emisión genéricos para todas las fuentes. 

Cuantificación de metano en focos canalizados

En focos canalizados, como los venteos sin combustión o los conductos de proceso, la cuantificación se aborda de otro modo: midiendo concentración y caudal en el propio conducto y cuidando que ambas magnitudes estén expresadas en unidades y condiciones de referencia compatibles. 

Nuestro artículo sobre control y monitorización de emisiones en sistemas de venteo desarrolla esta aproximación. 

Cuantificación de metano a nivel de emplazamiento, ¿cómo se realiza?

La medición a nivel de emplazamiento no mide fuentes individuales, sino el conjunto de la instalación: responde a la pregunta de cuánto metano sale en total de un emplazamiento. El propio artículo 2 del reglamento la define como la medición que proporciona una visión general completa de todas las emisiones del emplazamiento, e indica que generalmente implica sensores en plataformas móviles -vehículo, dron, aeronave o satélite- u otros medios como redes de sensores fijos o sensores puntuales continuos. 

Cada alternativa exige una combinación de mediciones, datos auxiliares y métodos de cálculos distintos:

• Trayectorias abiertas y campañas móviles: configuraciones de medición de concentración en el perímetro o a bordo de un vehículo. Éstas proporcionan la concentración y la tasa de emisión se obtiene después mediante modelización. 
• Modelización inversa de dispersión: cruzando las concentraciones medidas con datos meteorológicos (velocidad y dirección del viento, estabilidad atmosférica), el modelo estima el caudal de metano que mejor explica las concentraciones observadas. Sus resultados dependen de la calidad de la serie de concentraciones y de los datos meteorológicos, y deben evaluarse con su incertidumbre. 
• Inspecciones de áreas y satélite: útiles para detectar superemisores y obtener tasas globales en áreas extensas, con las limitaciones de resolución y condiciones atmosféricas que ya analizamos en el artículo sobre emisiones fugitivas. 

El marco OGMP 2.0, cuyo documento de conciliación e incertidumbre define la conciliación como el proceso de comparar los inventarios a nivel de fuente (NIvel 4) con mediciones independientes a nivel de emplazamiento, para producir una estimación de nivel 5. Este marco aporta varias reglas prácticas:

• Las mediciones a nivel de emplazamiento complementan, no sustituyen, a las estimaciones a nivel de fuente y ambas deben realizarse de forma independiente, cubriendo las mismas fuentes y el mismo periodo. 
• Ninguna tecnología actual puede resolver todas las fuentes en todos los casos, según su aclaración técnica sobre tecnología a nivel de emplazamiento; hay que prever una combinación de enfoques. 
• El operador debe considerar la intermitencia de fuentes materiales no continuas, como purgas (blowdowns) y descargas de líquidos en su inventario. 

¿Qué método de cuantificación de metano conviene elegir en cada caso?

La siguiente tabla resume los criterios de decisión habituales. Debe leerse como una guía de partida: el método definitivo dependerá de la accesibilidad real de la fuente, del rango de la emisión esperada y del uso que se vaya a dar a la cifra. 

¿Qué aporta la monitorización continua en la cuantificación y control de emisiones de metano?

La monitorización continua con sensores fijos no sustituye a los métodos de cuantificación, pero resuelve su punto débil estructural: la cobertura temporal. Una campaña de embolsado mide la fuente durante los minutos que dura la inspección, y una campaña LDAR visita la instalación una vez cada cierto tiempo. 

En cambio, las emisiones intermitentes (purgas, descargas o arranques) pueden quedar fuera del registro si no coinciden con la inspección, y el marco OGMP 2.0 exige expresamente considerarlas en el inventario. 

No es casual que el propio Reglamento (UE) 2024/1787, al definir la medición a nivel de emplazamiento, mencione entre los medios las redes de sensores fijos y los sensores puntuales continuos, además de las plataformas móviles. 

Que la definición las mencione no acredita por sí solo que cualquier despliegue satisfaga los requisitos de cumplimiento, pero sí confirma que la observación continua forma parte del abanico reconocido. 

Una red de sensores continua aporta, por tanto, tres recursos útiles para cuantificar emisiones fugitivas de metano:

1. Serie temporal de concentraciones con la que detectar y registrar los episodios, separando emisiones continuas de intermitentes. 
2. Correlación con datos meteorológicos en tiempo real, que permite modelar la dispersión, localizar el foco emisor y soportar estimaciones a nivel de emplazamiento. 
3. Registro histórico con trazabilidad, que alimenta la comparación con el inventario de fuentes. 

En Envira aplicamos este enfoque con nuestra solución de monitorización continua de fugas y emisiones difusas industriales: nodos de medida de CH4 integrados con estaciones meteorológicas, alertas configurables e integración con el sistema de control de la planta. Lo que entrega la red es la capa de observación continua, la tasa de emisión final se construye sobre ella con el método de cuantificación que corresponda a cada fuente.