Congelación de sistemas de protección contra espuma: diseño para el invierno

Los sistemas asociados a la espuma en una planta de biogás, como sensores que detectan espuma, trampas y sifones que la retienen antes de la conducción de gas, así como líneas de dosificación de antiespumantes, contienen líquidos, condensados o medios viscosos. En invierno, cada uno de estos puntos puede congelarse o espesarse, y la avería es peligrosa porque no se detecta durante el funcionamiento normal: el sistema "permanece" en standby y solo se revela como defectuoso cuando aparece la espuma. Por tanto, el diseño para el invierno consiste en reducir el número de puntos expuestos a las heladas y garantizar que los restantes estén calefactados, aislados y supervisados.

¿Por qué la espuma es un problema de seguridad

La espuma en la cámara de fermentación metanogénica (las causas y su control se describen en el texto Formación de espuma en el digestor) puede llenar el espacio de gas y llegar a la conducción de gas, válvulas, drenajes y dispositivos de seguridad de sobrepresión y depresión. Un venteo obstruido o una válvula de seguridad bloqueada son situaciones de gran importancia para la seguridad. Por ello, las instalaciones cuentan con sistemas que detectan la espuma y limitan sus efectos.

Dónde se congela

Principios de diseño

1. Limite el número de puntos con líquido. Cada tramo muerto y cada "bolsa" de agua aumentan el riesgo. El sistema debe tener pendientes que evacúen el condensado y conducciones de impulso lo más cortas posible.

2. Traslade los elementos sensibles a un lugar cálido. Los armarios de control, bombas dosificadoras y depósitos de antiespumante se ubican en recintos o contenedores calefactados. Esta solución es más económica y fiable que calefactar las conducciones en toda su longitud.

3. Aisle y calefaccione los puntos restantes. Aislamiento con protección contra la humedad, cable calefactor dimensionado para la temperatura de diseño más baja y regulación. Los detalles de selección se indican en el texto ¿Protege el cable calefactor el sistema contra las heladas?.

4. Elija el medio adecuado. Los antiespumantes varían en viscosidad y temperatura de solidificación; la ficha técnica y las recomendaciones del fabricante se consideran datos de diseño. Cambiar de producto requiere verificar la compatibilidad con el sistema de dosificación.

5. Aplique redundancia. Dos sensores de espuma independientes o un sensor de espuma y una medición independiente de nivel permiten detectar el fallo de uno de ellos. La seguridad no debe depender de un único punto que pueda congelarse.

6. Garantice alimentación y alarmas. Los circuitos de calefacción con monitorización del consumo de corriente y sensor de temperatura en el punto más frío envían una alarma a la sala de control. La señal de fallo en la calefacción debe llegar al operario.

7. Considere las zonas de riesgo de explosión. Los elementos en zonas Ex (sensores, cables calefactores, motores de bombas) deben contar con la certificación y clase de temperatura adecuadas según el documento de protección contra explosiones; véase ATEX en la planta de biogás.

Mantenimiento y revisiones

• Revisión previa a la temporada: aislamiento, cables calefactores, calibración de sensores, estado del antiespumante.
• Prueba funcional: simulación de señal de espuma, verificación de la respuesta del sistema (parada de dosificación de sustrato, alarma, dosificación de antiespumante).
• Verificación periódica de los puntos de drenaje y permeabilidad de los sifones.
• Registro de eventos: cuándo y por qué actuó el sistema; los datos permiten evaluar su eficacia. La protección de sobrepresión y depresión del depósito, también expuesta a la congelación, se describe en el texto sobre calefacción antihielo de la protección de sobrepresión.
• Formación del personal: quién responde a la alarma de congelación y qué acciones debe tomar.

Qué hacer cuando el sistema no funciona

Un sistema antiespuma no operativo por heladas se trata como una limitación de las medidas de seguridad: se reduce la dosificación de sustratos que favorecen la formación de espuma, se aumenta la supervisión del personal y se comunica el problema al servicio técnico, conforme al manual de la instalación. Para trabajos en elementos congelados, especialmente dentro de zonas Ex o en espacios confinados, se aplican permisos y procedimientos; véase Trabajos en espacios confinados. El deshielo con llama abierta o calentadores no certificados está prohibido.

Resumen

La fiabilidad invernal de los sistemas asociados a la espuma depende, ante todo, del diseño: pocos puntos con líquido, recintos calefactados, aislamiento y redundancia. La calefacción es un complemento que debe supervisarse. Una visión general del balance térmico de la instalación en invierno se ofrece en el texto Balance térmico de la planta de biogás en invierno.

Ejemplo de enfoque para el análisis de riesgos

Para cada sistema asociado a la espuma, conviene elaborar una tabla sencilla: elemento, función, consecuencia de su fallo, mecanismo de congelación, método de protección, forma de detección de la avería y frecuencia de revisión. Este análisis muestra qué elementos son críticos (su fallo no es detectable) y cuáles solo resultan incómodos. Para el primer grupo se requiere redundancia o supervisión independiente, mientras que para el segundo basta con una revisión periódica. Las conclusiones se incorporan a la documentación de seguridad de la instalación y se actualizan tras cada modificación del sistema.