Alimentadores de sustratos sólidos en plantas de biogás: tipos, selección y explotación
El ensilado, el estiércol y la paja llegan a la cámara a través del alimentador. Comparamos alimentadores de tornillo sinfín, de pistón, con transportadores y carros mezcladores, y mostramos cómo seleccionar la capacidad y evitar averías.
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El alimentador de sustratos sólidos es un dispositivo que toma el material de la tolva de carga (depósito) e introduce en la cámara de fermentación o en el mezclador previo. En las plantas de biogás agrícolas predominan los alimentadores de tornillo sinfín con tolva de carga; donde se dosifica estiércol, paja o material muy seco, también se emplean alimentadores de pistón e instalaciones transportadoras. La selección se basa en el tipo de sustrato, la dosis diaria, el método de carga y los requisitos de estanqueidad y seguridad.
Principales tipos de alimentadores
| Tipo | Principio de funcionamiento | Aplicación | Ventajas | Desventajas |
|---|---|---|---|---|
| Tornillo sinfín con tolva | los sinfines en la tolva desplazan el material hacia el sinfín alimentador | ensilado de maíz, hierba, estiércol húmedo | construcción sencilla, buen rendimiento | desgaste de los sinfines, enrollamiento de fibras |
| De pistón (hidráulico) | el pistón empuja el material hacia la cámara | estiércol, paja, materiales de baja fluidez | eficaz con materiales secos y compactos, cierra la entrada | mayor coste, sistema hidráulico requiere mantenimiento |
| Transportador de banda o cadena con dosificador | transporte desde el almacén hasta el mezclador | grandes instalaciones, dosificación automatizada | alta capacidad, dosificación por peso | requiere espacio, sensible a impurezas |
| Carro mezclador con descarga a la cámara | mezcla y carga en una sola operación | pequeñas instalaciones | baja inversión inicial | mayor participación de trabajo manual |
Selección de capacidad — ejemplo de cálculo
Supuestos: dosis diaria de sustratos sólidos de 30 t de ensilado y 6 t de estiércol, densidad aparente del ensilado aproximadamente 0,6 t/m³, del estiércol aproximadamente 0,7 t/m³ (valores orientativos, dependientes del grado de trituración y compactación). Volumen diario: 30/0,6 + 6/0,7 ≈ 50 + 8,6 ≈ 58,6 m³. La tolva de carga debe albergar al menos la mitad de esta cantidad para comodidad de la pala cargadora, y aún mejor la dosis diaria completa si la carga debe realizarse una o dos veces al día. Con una tolva de 60 m³ es suficiente una carga única con margen; con 30 m³ son necesarias dos cargas.
Dosificación en el tiempo
La dosificación en pequeñas porciones a lo largo del día equilibra la carga y reduce el riesgo de acidificación. Los alimentadores modernos disponen de un sistema de control con programación horaria (por ejemplo, dosis cada 30-60 minutos), a menudo con báscula que registra la masa de cada dosificación. El registro de cantidades también es necesario para la presentación de informes y para la liquidación energética.
Problemas típicos y su prevención
| Problema | Causa | Solución |
|---|---|---|
| Puenteo en la tolva | fibras largas y compactas, material demasiado seco | agitadores en la tolva, trituración, aflojamiento |
| Enrollamiento en el eje | cuerdas, film, tallos largos, cintas | control de calidad de la carga, cuchillas, limpieza regular |
| Desgaste del sinfín | arena, tierra en el ensilado | limpieza de la pila, eliminación de arena, superficies endurecidas |
| Sobrecarga del motor | piedras, metal | imán, control visual, protecciones de par |
| Fuga de gas a través del alimentador | falta de cierre hidráulico | cierre mediante capa de material, compuerta, pistón |
Seguridad
El alimentador es un dispositivo con elementos giratorios y un punto cercano a la zona de riesgo de explosión. Normas: protecciones conforme a la normativa, corte de alimentación y bloqueo antes de la limpieza (lock-out), prohibición de entrada a la tolva con el sinfín en funcionamiento, señalización adecuada de zonas ATEX donde pueda acumularse gas. El alimentador debe contar con protección contra el retroceso de gas hacia la nave o la tolva, generalmente garantizada por una capa de material o un cierre mecánico.
Lista de comprobación para la explotación
- Diariamente: inspección visual, eliminación de fibras enrolladas, comprobación del nivel de aceite hidráulico (si aplica).
- Semanalmente: engrase según el manual de instrucciones, comprobación del apriete de tornillos, control de sensores de nivel y báscula.
- Mensualmente: medición de la corriente de trabajo, comprobación de holguras en rodamientos.
- Cada seis meses: control del grado de desgaste de sinfines y placas de desgaste, calibración de la báscula.
- Continuamente: registro de averías y tiempos de parada.
Costes de desgaste
Los elementos de los sinfines que trabajan con ensilado contaminado con tierra pueden desgastarse en una temporada. Por ello, un método más económico que el reemplazo frecuente es mejorar la calidad de la carga: superficies endurecidas, corte cuidadoso de la pila, eliminación de la capa superior con moho y tierra. Una buena práctica es contar con un proveedor que garantice el acceso a repuestos, así como disponer de un stock de elementos clave de trabajo en almacén.
Influencia del alimentador en el proceso
La uniformidad de la dosificación tiene una relación directa con la estabilidad de la fermentación metanogénica. Un alimentador que introduce el material en varias porciones grandes crea picos de carga: en la hora siguiente a la dosificación aumentan las concentraciones de ácidos, y en el período entre dosis la cámara está infrautilizada. Por ello, conviene revisar en el registro de trabajo cuántas dosis se han realizado realmente en el día y si su masa era similar. Las desviaciones indican puenteo, averías o ajustes incorrectos del tiempo de funcionamiento.
Preguntas al proveedor al realizar la compra
- cuál es la capacidad garantizada para material con la humedad y densidad de mi instalación, no para material "de referencia",
- cómo es el acceso a los sinfines y al motor durante el mantenimiento,
- qué protecciones evitan el retroceso de gas hacia la tolva,
- si el sistema incluye báscula e interfaz para el sistema de control,
- cuáles son los costes de las piezas de desgaste típicas y el plazo de entrega.
Conviene comparar las respuestas de varios fabricantes y obtener información de usuarios de referencia sobre el desgaste real tras varias temporadas de funcionamiento.
Fuentes
Preguntas y respuestas
¿Cuántas veces al día debe funcionar el alimentador?
Cuanto más frecuente y en porciones más pequeñas, mejor para el proceso. En la práctica, se aplican desde varias decenas hasta unas pocas decenas de dosis al día, controladas por tiempo o por peso, con el fin de evitar picos de carga.
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