Congelamento dei sistemi di sicurezza antischiuma: progettazione per l'inverno

I sistemi legati alla schiuma in un impianto di biogas, come i sensori di rilevamento della schiuma, le trappole e i sifoni che la trattengono prima della condotta del gas, nonché le linee di dosaggio degli antischiuma, contengono liquidi, condense o mezzi viscosi. In inverno, ciascuno di questi punti può congelarsi o addensarsi, e il guasto è pericoloso perché non è rilevabile durante il normale funzionamento: il sistema "rimane" in standby e si rivela non funzionante solo quando la schiuma compare. La progettazione per l'inverno consiste quindi nel limitare il numero di punti esposti al gelo e nell'assicurare che i restanti siano riscaldati, isolati e monitorati.

Perché la schiuma è un problema di sicurezza

La schiuma nella camera di digestione anaerobica (le cause e i metodi di contrasto sono descritti nel testo Schiuma nel fermentatore) può riempire lo spazio gassoso e raggiungere la condotta del gas, le valvole, i sistemi di drenaggio e i dispositivi di sicurezza per sovra- e sottopressione. Un'aerazione ostruita o una valvola di sicurezza bloccata rappresentano una situazione di elevata rilevanza per la sicurezza. Per questo motivo, gli impianti sono dotati di sistemi che rilevano la schiuma e ne limitano gli effetti.

Dove si congela

Principi progettuali

1. Limitare il numero di punti con liquido. Ogni tratto morto e ogni "sacca" d'acqua aumentano il rischio. Il sistema deve avere pendenze che evacuano la condensa e condotte impulsive il più possibile corte.

2. Spostare gli elementi sensibili in un luogo caldo. Armadi di controllo, pompe dosatrici e serbatoi dell'antischiuma sono collocati in un involucro o container riscaldato. Questa soluzione è più economica e affidabile rispetto al riscaldamento delle condotte lungo tutto il percorso.

3. Isolare e riscaldare i punti rimanenti. Isolamento con protezione dall'umidità, cavo scaldante dimensionato per la temperatura di progetto più bassa e regolazione. I dettagli della scelta sono forniti nel testo Il cavo scaldante protegge il sistema dal gelo.

4. Scegliere il mezzo appropriato. Gli antischiuma differiscono per viscosità e temperatura di congelamento; la scheda tecnica e le raccomandazioni del produttore sono considerate dati di progetto. La sostituzione del prodotto con un altro richiede la verifica della compatibilità con il sistema di dosaggio.

5. Applicare la ridondanza. Due sensori di schiuma indipendenti o un sensore di schiuma e una misura indipendente del livello consentono di rilevare il guasto di uno di essi. La sicurezza non deve dipendere da un singolo punto che può congelarsi.

6. Garantire l'alimentazione e gli allarmi. I circuiti di riscaldamento con monitoraggio del consumo di corrente e sensore di temperatura nel punto più freddo inviano un allarme alla sala di controllo. Il segnale di guasto del riscaldamento deve raggiungere una persona.

7. Considerare le zone a rischio di esplosione. Gli elementi nelle zone Ex (sensori, cavi scaldanti, motori delle pompe) devono avere la certificazione e la classe di temperatura appropriate secondo il documento di protezione contro le esplosioni; cfr. ATEX nell'impianto di biogas.

Manutenzione e ispezioni

• Ispezione pre-stagionale: isolamento, cavi scaldanti, taratura dei sensori, stato dell'antischiuma.
• Test funzionale: simulazione del segnale di schiuma, verifica della risposta del sistema (arresto del dosaggio del substrato, allarme, dosaggio dell'antischiuma).
• Verifica periodica dei punti di drenaggio e della pervietà dei sifoni.
• Registro degli eventi: se il sistema è intervenuto, quando e perché; i dati permettono di valutare l'efficacia. Il dispositivo di sicurezza per sovra- e sottopressione del serbatoio, anch'esso esposto al congelamento, è descritto nel testo sul riscaldamento antigelo del dispositivo di sicurezza per sovrappressione.
• Formazione del personale: chi reagisce all'allarme di congelamento e cosa fa.

Cosa fare se il sistema non funziona

Un sistema antischiuma non funzionante con il gelo è trattato come una limitazione delle misure di sicurezza: si riduce il dosaggio dei substrati che favoriscono la formazione di schiuma, si aumenta la sorveglianza da parte del personale e si segnala il problema al servizio di assistenza, secondo le istruzioni dell'impianto. Per i lavori su elementi congelati, soprattutto all'interno di zone Ex o in spazi confinati, si applicano permessi e procedure; cfr. Lavori in spazi confinati. Lo scongelamento con fiamma libera o riscaldatori non certificati non è ammesso.

Sintesi

L'affidabilità invernale dei sistemi legati alla schiuma deriva soprattutto dalla progettazione: pochi punti con liquido, involucri riscaldati, isolamento e ridondanza. Il riscaldamento è un complemento che deve essere monitorato. Una panoramica generale del calore nell'impianto durante l'inverno è fornita nel testo Bilancio termico dell'impianto di biogas in inverno.

Esempio di approccio all'analisi del rischio

Per ogni sistema legato alla schiuma è utile redigere una semplice tabella: elemento, funzione, conseguenza del suo guasto, meccanismo di congelamento, modalità di protezione, modalità di rilevamento del guasto e frequenza di ispezione. Tale analisi mostra quali elementi sono critici (il loro guasto non è rilevabile) e quali sono solo scomodi. Per il primo gruppo è richiesta ridondanza o sorveglianza indipendente, mentre per il secondo è sufficiente un'ispezione periodica. Le conclusioni sono allegate alla documentazione di sicurezza dell'impianto e aggiornate dopo ogni modifica del sistema.