Nivel de líquido en el digestor y seguridad de los agitadores

El nivel de líquido en el digestor determina si los agitadores trabajan en las condiciones para las que fueron diseñados. Si es demasiado bajo, deja los rotores al descubierto y provoca vibraciones y daños; si es demasiado alto, sobrecarga la estructura y reduce el espacio de gas. Por ello, la medición del nivel y su vinculación con el enclavamiento de los agitadores son elementos básicos de una operación segura. El texto que sigue describe principios y criterios; los valores concretos de los límites los fijan el fabricante y el proyectista de la instalación.

Qué ocurre con el agitador cuando el nivel es bajo

Los agitadores de los digestores suelen ser sumergibles (de hélice), de eje largo o centrales, diseñados para funcionar en un líquido totalmente sumergido. Cuando el nivel desciende:

• el rotor se acerca a la superficie, aspira gas y aire o trabaja dentro de la espuma, lo que modifica la carga hidráulica,
• la fuerza sobre las palas se vuelve asimétrica, de modo que el eje y los rodamientos soportan cargas mayores y variables,
• en el caso extremo las palas emergen, lo que provoca vibraciones intensas y golpes,
• se resienten los sellos mecánicos y los pasamuros de los ejes, por donde puede escapar biogás,
• los elementos giratorios en la superficie del contenido salpican líquido y aerosol.

La consecuencia es un desgaste acelerado, una avería que obliga a realizar trabajos de mantenimiento en el depósito y, en el peor de los casos, una fuga de biogás. El mecanismo general se describe en el artículo Agitadores en el digestor: tipos y selección.

Consecuencias de un nivel demasiado alto

El sobrellenado no es solo un problema tecnológico:

• aumenta la presión hidrostática sobre las paredes y el fondo,
• disminuye el espacio de gas, por lo que el almacenamiento de biogás y el amortiguador de presión quedan limitados,
• en los depósitos con membrana crece el riesgo de que esta se dañe o sea aspirada hacia el líquido,
• el líquido puede llegar a las conducciones de gas, a las válvulas de seguridad y a la valvulería, lo que compromete su funcionamiento,
• el contenido puede salir por el rebosadero, lo cual constituye un suceso medioambiental.

Por ello, el límite superior de nivel es tan importante como el inferior y debe protegerse de forma independiente de este.

Cómo medir el nivel para poder fiarse de él

La medición del nivel en el digestor es exigente. La superficie del contenido es irregular y hay espuma, costra y sedimentos. No existe un único método que funcione siempre, por lo que se emplea una combinación.

La buena práctica consiste en utilizar dos métodos de principio de funcionamiento distinto, comparar las indicaciones y activar una alarma en caso de discrepancia. El final de carrera de nivel bajo que desconecta los accionamientos de los agitadores debe realizarse como un dispositivo de seguridad independiente de la regulación tecnológica.

Vinculación del nivel con los enclavamientos y el control

El controlador debe tener en cuenta el nivel en varias condiciones:

1. Bloqueo del arranque del agitador por debajo de la inmersión mínima.
2. Parada del agitador cuando el nivel desciende por debajo del umbral, con un retardo que evite falsas alarmas por oleaje.
3. Alarma de nivel alto antes del sobrellenado y bloqueo de la dosificación posterior.
4. Consideración del historial: si en poco tiempo el nivel desciende claramente más rápido de lo que se deduce de la extracción de digestato, es señal de fuga o de error de medición.

Los umbrales, las histéresis y los retardos se establecen en la documentación de la instalación. No deben modificarse durante el funcionamiento sin autorización.

Nivel, trabajos de mantenimiento y riesgo para las personas

Los peligros más graves aparecen durante el manejo de los agitadores. El digestor y su entorno son lugares donde puede haber biogás (CH₄, CO₂, H₂S) y, por tanto, una atmósfera explosiva y tóxica. Los trabajos en los agitadores, incluidos el cambio de sellos, el desmontaje y, sobre todo, la entrada al depósito, se realizan exclusivamente conforme a una instrucción escrita, sobre la base de una evaluación de riesgos y con la participación de personas autorizadas. Revisten especial importancia:

• el procedimiento de aislamiento y de protección del accionamiento frente a un arranque accidental,
• la evaluación del riesgo de explosión conforme al documento de protección contra explosiones y el uso de equipos adecuados para la zona,
• los requisitos relativos a los espacios confinados y al trabajo en equipo,
• la medición de las concentraciones de gases y su monitorización continua.

Este artículo no es una instrucción para realizar dichos trabajos. Los pasos detallados, las cualificaciones exigidas y las medidas de protección se derivan de las instrucciones de la instalación, del fabricante de los equipos y de la normativa, incluida la Directiva 1999/92/CE y las disposiciones nacionales de transposición. Para el riesgo del sulfuro de hidrógeno, véase Sulfuro de hidrógeno H₂S: peligro para las personas, seguridad y salud, detectores y procedimientos.

Causas más frecuentes de un cambio incontrolado del nivel

El nivel no cambia únicamente por decisión del operador. Hay sucesos que es preciso prever:

• desajuste entre la dosificación y la extracción de digestato (p. ej., tras una avería de bomba),
• congelación o bloqueo de las tuberías,
• formación de espuma que aumenta el nivel aparente,
• daño en un pasamuros o en una válvula que provoca una fuga,
• errores de calibración del transmisor tras un cambio de densidad del contenido.

Para cada una de estas situaciones, la instrucción debe definir la reacción del operador y la persona a la que hay que llamar.

Lista de comprobación para el responsable de la instalación

• ¿El intervalo operativo del nivel está recogido en la instrucción y es conforme con la documentación del agitador?
• ¿La protección del nivel bajo es independiente de la regulación tecnológica?
• ¿Las mediciones de nivel se comparan entre sí y se verifican periódicamente?
• ¿Las alarmas tienen reacciones y responsables definidos?
• ¿Los trabajos en los agitadores están cubiertos por un procedimiento escrito con evaluación de riesgos?
• ¿Tras un cambio de sustrato o de contenido se han tenido en cuenta la materia seca y la densidad en la calibración?

Responder “sí” a todas las preguntas no agota los requisitos, pero demuestra que existe una capa básica de protección y que se mantiene.

Nivel, espuma y costra

Un problema particular es el cambio aparente de nivel. La espuma y una costra gruesa en la superficie hacen que los sensores sin contacto indiquen un valor superior al real, mientras que el líquido situado debajo puede encontrarse más bajo de lo que sugiere la indicación. Si el agitador está colocado cerca del umbral mínimo, el nivel aparente puede ocultar un descubrimiento real del rotor. Por eso, donde existe tendencia a la formación de espuma o de costra, la medición hidrostática debe ser una de las dos mediciones independientes, y las causas de la formación de espuma deben investigarse como un problema de proceso independiente.

Documentación y formación

Los valores límite del nivel, el modo de funcionamiento de los enclavamientos y las reacciones ante las alarmas deben estar descritos en la instrucción de la instalación y ser conocidos por toda persona que trabaje en el turno. Una buena práctica es comprobar periódicamente el funcionamiento del enclavamiento de nivel mínimo del modo previsto por el fabricante y registrar el resultado. Los cambios en los ajustes de los sensores, la calibración tras una sustitución y cada caso de puenteo de una protección deben ser autorizados y anotados, para que nadie deje la instalación sin protección al terminar los trabajos de mantenimiento.