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Para obtener la mejor calidad posible del biogás bruto, se deben reducir las concentraciones de los gases peligrosos o componentes indeseables del biogás tomando las medidas adecuadas. Al mismo tiempo, hay que llevar un mantenimiento de la planta de biogás para evitar fugas.
Las consecuencias monetarias de las fugas de gases peligrosos en las plantas de biogás
El factor decisivo para la eficiencia de una planta de biogás no es sólo la composición del sustrato para generar la mayor cantidad posible de metano para la producción de energía. Una planta de biogás debe ser estanca al gas.
Los científicos suponen que el metano es unas 25 veces más potente que el dióxido de carbono. Así, incluso pequeñas cantidades proporcionan un gran efecto invernadero. El segundo efecto negativo de una fuga en una planta de biogás describe las consecuencias financieras. Si el gas fluye sin obstáculos hacia la atmósfera, ya no puede convertirse en energía.
El siguiente gráfico muestra un ejemplo de la pérdida monetaria causada por la fuga de una determinada concentración de gas en el respiradero:
Este gráfico muestra la pérdida monetaria con un digestor de gas estanco, en el que la concentración de gas, a pesar de ser muy baja, de 250 ppm, medida en el flujo de aire de escape del contenedor, se difunde a través de la lámina inferior del techo de aire de soporte. Si se calcularan los costes adicionales del sustrato debidos a un desgarro del digestor, los costes serían mucho mayores.
Las consecuencias en cuanto a seguridad de las fugas de gases peligrosos
El biogás es peligroso debido a sus componentes y a las propiedades físico-químicas y tóxicas resultantes. Debido a la parte de metano, el biogás puede volverse extremadamente inflamable y formar una atmósfera explosiva peligrosa en combinación con el aire.
Rango de explosión del metano, uno de los gases peligrosos que forman el biogás
Las zonas Ex de una planta de biogás pertenecen al ámbito de la salud y la seguridad en el trabajo y pueden consultarse en la sección de BG ETEM Evaluación sistemática de riesgos – Clasificación de las zonas de protección contra explosiones en las plantas de biogás. Las áreas típicas de estas zonas Ex son los ajustes de los agitadores, las válvulas de seguridad de sobrepresión y subpresión y las conexiones directas de los recipientes a la lámina de gas. A menudo se puede acceder fácilmente a ellas a través de plataformas, podios o escaleras.
Además, siempre hay que contar con la presencia de gas en los conductos de transporte de gas, en los pozos y, especialmente, en los prepozos. Deben tomarse las medidas de protección personal adecuadas, como llevar un dispositivo de aviso de gas (OLLI).
¿Es tóxico el metano?
El metano (CH₄) es un gas inflamable e incoloro que, en condiciones normales, no es tóxico. No obstante, es importante tener en cuenta algunos aspectos relacionados con la seguridad cuando se trata de la presencia de metano en ciertos entornos. A concentraciones muy altas, el metano puede desplazar el oxígeno en el aire, lo que podría llevar a situaciones de asfixia en espacios confinados.
Peligros y efectos del sulfuro de hidrógeno (H2S)
Además del peligro de explosión causado por el metano, no deben pasarse por alto los peligros tóxicos para el ser humano. Las consecuencias del gas tóxico H2S son las siguientes:
Toxicidad según el rango de ppm
Protección personal contra los gases peligrosos
Debido a estos peligros, se recomienda el uso de un dispositivo de alerta de gas para la supervisión del lugar de trabajo como protección personal cuando se trabaje en líneas de biogás bruto. Los siguientes componentes gaseosos deben detectarse de acuerdo con la norma «DGUV 203-081»: Metano, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno. Esto garantiza un alto nivel de seguridad. Los aparatos de esta categoría están destinados a utilizarse en zonas en las que es probable que se produzca una atmósfera explosiva.
Recomendamos el uso de un aparato de medición de rango múltiple a prueba de explosiones (OLLI con sensor IR + H2S). Las funciones esenciales que deben ejecutarse para la protección personal cuando se trabaja en o en plantas de biogás se garantizan mediante la supervisión del entorno de trabajo para detectar la aproximación al límite inferior de explosividad (LEL) y la superación de determinadas concentraciones de gases tóxicos.
La detección de fugas de gases peligrosos
A continuación, daremos dos muy buenas opciones para detectar fugas de gases peligrosos que puedan afectar a la seguridad de la planta, así como a la eficiencia económica de la propia planta de biogás.
Uso de la cámara infrarroja GasCam para detectar fugas de gases
La visualización del gas mediante una cámara de infrarrojos aprovecha las propiedades gaseosas específicas de los gases orgánicos en determinados rangos de longitud de onda para absorber una cantidad especialmente grande de radiación térmica.
El rango de trabajo de la GasCam de infrarrojos se limita a un rango de longitud de onda específico del metano (7,8 µm) mediante un filtro de banda estrecha, de modo que cuando se producen gases llega menos radiación del fondo de la imagen al detector de matriz de plano focal altamente sensible a la luz.
El cambio de temperatura resultante provoca un flujo de fotones. Éste se convierte en una señal digital en un circuito de lectura y, a continuación, se muestra visualmente. El gas emergente se hace visible en la pantalla en forma de nube. La imagen grabada se muestra en tiempo real y puede guardarse como secuencia de película para fines de documentación.
Del contexto mostrado se desprende claramente que se requiere una diferencia de temperatura entre el gas y el fondo como requisito previo básico para la visualización. Dado que la cámara tiene una sensibilidad térmica de <10 mK (mili-Kelvin), esta condición se cumple de hecho siempre para las fugas de gas en las plantas de biogás.
Las cámaras de gas no disponen de fuente de radiación. La radiación ambiente presente en la atmósfera se recoge a través de un objeto infrarrojo, se limita a la longitud de onda característica del gas mediante un filtro de paso de banda y se evalúa mediante un conjunto de sensores refrigerados. Si la radiación infrarroja es absorbida por una nube de gas metano, ésta puede detectarse a través de la cámara en una secuencia de vídeo.
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Inspección de fugas en el conducto de aire de salida del digestor de biogás
La norma TRAS120 establece que debe comprobarse semanalmente si hay fugas en el flujo de aire de salida del digestor de gas. A continuación, se muestran dos posibilidades para garantizar una medición sin complicaciones y sin necesidad de utilizar una ayuda para trepar o una escalera.
Medición mediante conexión de manguera a lo largo del borde del digestor
Como se muestra en la imagen, se instala una conexión de manguera desde la abertura de salida a lo largo del borde del digestor. Utilizando un adaptador adecuado y un detector de gas, se obtiene en pocos segundos la concentración de gas del digestor que sale a través de la unidad de expulsión.
Medición con juego de sondas industriales
Mediante sondas que se pueden atornillar entre sí, es posible extender el sistema de sondas hasta 5 metros para medir la concentración de gas del flujo de aire de escape desde el suelo, por un lado, y para comprobar si hay fugas en lugares más elevados, como un techo de aire de apoyo en una planta de biogás, por otro.