Secado de biogás: condensación, enfriamiento y adsorción antes del motor
El biogás procedente del digestor está saturado de vapor de agua. Explicamos cuánta agua transporta, cómo funcionan las tuberías con drenaje, los enfriadores y los secadores por adsorción, y cómo seleccionar el secado para el motor.
Otras versiones de idioma: Polski, English, Deutsch, Français, Italiano, Nederlands.
El biogás que sale del digestor está saturado de vapor de agua, y a temperatura mesófila su proporción alcanza varios por ciento en volumen; al enfriarse, el agua se condensa, arrastrando consigo H₂S, CO₂, NH₃ y ácidos disueltos. El secado protege las tuberías, soplantes, desulfuradores y motores frente a la corrosión y las inundaciones. El método más sencillo consiste en una tubería con pendiente y pozos de condensado; un control más preciso lo proporciona un enfriador (hasta aproximadamente 3–5 °C) con recalentamiento del gas, mientras que las aplicaciones más exigentes (purificación) recurren al secado por adsorción.
Cuánta agua transporta el biogás
El contenido de vapor de agua en un gas saturado depende de la temperatura. Valores orientativos (presión atmosférica):
| Temperatura del gas | Contenido de agua (aproximado) |
|---|---|
| 38 °C | aprox. 6,5 % vol., aprox. 45–50 g/m³ |
| 20 °C | aprox. 2,3 % vol., aprox. 17 g/m³ |
| 5 °C | aprox. 0,86 % vol., aprox. 7 g/m³ |
Ejemplo de cantidad de condensado
Supuestos: 1 200 m³/h de biogás saturado a 38 °C, enfriado hasta 5 °C. Diferencia en el contenido de agua: aproximadamente 45 − 7 ≈ 38 g/m³ (valores aproximados). Cantidad de condensado: 1 200 × 0,038 ≈ 46 kg/h, es decir, unos 1,1 m³ al día. Tal volumen requiere una evacuación adecuada (el condensado contiene impurezas), no debe congelarse en el desagüe ni obstruir el sifón.
Métodos de secado
| Método | Principio | Aplicación | Observaciones |
|---|---|---|---|
| Enfriamiento en tubería (terreno) | enfriamiento en el suelo, condensado a pozos | primera etapa, cualquier sistema | requiere pendiente (mínimo varias milésimas) y pozos |
| Enfriador (intercambiador) | enfriamiento hasta aprox. 3–5 °C, luego recalentamiento | antes de la desulfuración con carbón, antes del motor | punto de rocío estable; requiere energía y desagüe |
| Adsorción (gel de sílice, tamices moleculares) | adsorción de vapor en sorbente, regeneración con calor o aire | bajo punto de rocío | mayor coste, aplicable en purificación |
| Absorción en glicol | el agua se une al líquido | grandes caudales | habitual en la industria del gas |
Por qué recalentar tras el enfriamiento
El gas tras el enfriamiento está saturado a baja temperatura. Al entrar en un ambiente cálido, la humedad relativa disminuye; el recalentamiento en varios o una decena de grados reduce la humedad relativa por debajo del umbral recomendado por los fabricantes de sorbentes y motores. Esto disminuye el riesgo de condensación en las tuberías al descender la temperatura ambiente, siempre que la temperatura del gas y de la tubería se mantenga por encima del punto de rocío (el recalentamiento no modifica el punto de rocío en sí).
Principios de construcción de la instalación
- Pendiente de la tubería en dirección a los pozos de condensado (se recomienda comúnmente al menos varias a una decena de milésimas) y ausencia de "bolsas" de agua.
- Pozos con sifones con altura que proteja frente a sobrepresión y depresión, calefaccionados o situados por debajo de la zona de heladas.
- Materiales resistentes a la corrosión (PE, acero inoxidable, PVC para el condensado).
- Aislamiento de las tuberías aéreas para limitar la condensación en puntos aleatorios.
- Sensores de nivel de agua en los pozos y alarma.
- Acceso de mantenimiento y procedimientos para el vaciado seguro (el condensado contiene H₂S).
Problemas típicos
| Problema | Causa | Solución |
|---|---|---|
| Inundación del soplante | agua en la tubería, falta de pozo | añadir drenaje, controlar la pendiente |
| Sifón congelado | baja temperatura | calefacción, aislamiento, glicol |
| Degradación del sorbente | gas húmedo en el filtro | secado antes del filtro |
| Humedad excesiva antes del motor | falta de recalentamiento tras el enfriamiento | añadir recalentador |
| Corrosión | condensado ácido | materiales, control periódico |
Condensado: qué hacer con él
El condensado suele devolverse al digestor o al depósito de digestato, siempre que la instalación contemple esta solución, ya que contiene nutrientes y su volumen es reducido. La solución debe ajustarse al proyecto (protección contra fugas de gas) y a la normativa local.
Control y requisitos
Para el motor, son clave los requisitos del fabricante en cuanto a humedad relativa, temperatura y contenido de impurezas del gas; regístrelos y compárelos con las mediciones. El punto de rocío exigido en la purificación de biometano es considerablemente más bajo, lo que determina el tipo de sistema de secado.
Efecto sobre el motor y la purificación
Los motores de gas son sensibles a las gotas de agua y al gas húmedo que contiene compuestos ácidos: se forman depósitos en el sistema de admisión, aumenta la corrosión y el desgaste del aceite. Los fabricantes indican la humedad relativa máxima y la temperatura del gas antes del motor. En las instalaciones de purificación (membranas, PSA, lavadores), los requisitos relativos al punto de rocío son más estrictos y suelen exigir un secado en varias etapas.
Consejos de explotación
- Compruebe semanalmente los desagües de condensado y el estado de los sifones.
- Tras el invierno, revise las tuberías en busca de deformaciones donde puedan haberse formado bolsas de agua.
- Mida la temperatura y la humedad del gas antes del motor; registre la tendencia.
- Ante cambios bruscos de tiempo, verifique si el enfriador y el recalentador mantienen los valores establecidos.
- Considere la instalación de medidores de punto de rocío en puntos críticos.
Fuentes
Artículos relacionados
