Medición de la humedad en biometano

Calidad del gas, fiabilidad del sistema y cumplimiento de las tarifas

La demanda mundial de biogás y biometano crecerá significativamente en los próximos años, representando entre el 12 % y el 20 % del mercado energético total en 2040, según un reciente análisis de la Agencia Internacional de la Energía (AIE). El informe Perspectivas de la Energía en el Mundo de la AIE afirma que estos gases pueden contribuir a "descarbonizar partes del sistema energético", "desplazar el uso tradicional de la biomasa", "facilitar el auge de la energía eólica y solar" y ayudar a las comunidades a "cumplir sus compromisos en materia de energía limpia".

Aunque actualmente existe un importante diferencial de costes de producción entre el biometano y el gas natural y, de hecho, entre el biometano y la energía eólica y solar, es probable que esta situación cambie en un futuro próximo. En los últimos años se ha producido un aumento significativo del número de plantas de producción de biometano, y tanto los costes de capital como los de explotación de las plantas de biometano son cada vez más competitivos. Y lo que quizá sea igual de importante, las decisiones políticas nacionales y los compromisos climáticos internacionales están creando un contexto más favorable en el que pueden tomarse decisiones comerciales para el desarrollo de nuevas instalaciones.

Control del contenido de humedad durante la producción de biometano

El biogás se produce a partir de materia orgánica mediante un proceso de digestión anaerobia. El biogás suele producirse en biodigestores o en vertederos y plantas de tratamiento de aguas residuales mediante sistemas de recuperación de gas. Las materias primas incluyen residuos animales y vegetales, residuos municipales y lodos de depuradora. En todos los casos, el biogás contiene una alta concentración de vapor de agua, en torno al 2%, además de una mezcla de metano, dióxido de carbono y trazas de otros gases; la concentración de metano varía entre el 45% y el 75%, dependiendo de la materia prima y del método de digestión.

El biogás es un gas que se obtiene a partir de la biomasa.

Para crear biometano, el biogás debe mejorarse haciéndolo pasar a presión a través de una serie de unidades de membrana polimérica semipermeable de alta eficiencia. Éstas separan el metano, como retentado que no puede atravesar los poros de la membrana, del dióxido de carbono, como permeado, que atraviesa los poros junto con otros gases traza. El biometano debe tener una concentración de metano superior al 96% para poder inyectarse en las redes nacionales de distribución de gas. Otras técnicas de separación, aunque menos comunes, utilizan disolventes selectivos con aditivos especializados, lavado con agua o adsorción por oscilación de presión.

Aunque cada proceso de separación es diferente, todos necesitan que el biogás y el biometano final tengan un contenido de humedad lo más bajo posible. Por ejemplo, en el proceso de membrana, el biogás pasa secuencialmente por un secador de deshidratación -normalmente un sistema basado en refrigeración o en desecantes-, seguido de un depurador, un filtro de carbón activado y un compresor, antes de entrar en el separador de membrana. La supervisión y el control cuidadosos del contenido de humedad permiten minimizar el consumo de energía de los secadores y deshumidificadores, reducir los costes de mantenimiento y, potencialmente, prolongar la vida útil de los materiales desecantes.

Del mismo modo, es fundamental controlar el contenido de humedad del biometano antes de inyectarlo en las redes de distribución de gas, para eliminar el riesgo de corrosión o formación de hielo a altas presiones. La corrosión acelerada puede ser un problema particular si el condensado se combina con otros contaminantes, como el dióxido de carbono o el sulfuro de hidrógeno; esto puede conducir a la formación de compuestos ácidos que exacerbarán los efectos de la corrosión en los equipos aguas abajo.

Para proteger las redes de distribución existen, por tanto, especificaciones comerciales vinculantes que controlan los niveles aceptables de trazas de humedad, a menudo con cláusulas de penalización si se superan estos límites. Aunque actualmente no existe una norma paneuropea común que regule la inyección de biometano en las redes nacionales, la mayoría de los países exigen que el punto de rocío de la humedad se controle mediante analizadores en línea. Más allá de esto, las distintas naciones aplican criterios diferentes. Por ejemplo, en Francia e Italia, el punto de rocío a la presión de proceso debe ser inferior a -5 °C, mientras que en el Reino Unido tiene que ser inferior a -10 °C.

Tecnologías de medición de la humedad

La nueva generación de analizador avanzado de microbalanza de cristal de cuarzo QMA601 de Michell Instruments está diseñada para proporcionar una medición fiable, rápida y precisa del contenido de trazas de humedad en biometano y gas natural. El analizador utiliza una nueva generación de osciladores de cristal de precisión, que garantizan una medición muy exacta y totalmente insensible a los cambios en la composición del gas de fondo. El QMA601 puede ofrecer fiabilidad, simplicidad y un coste de propiedad muy reducido gracias a la tecnología de cristal de cuarzo de confianza y probada eficacia.

Un enfoque alternativo es utilizar los sensores cerámicos de punto de rocío de óxido metálico Easidew de Michell Instruments. Ya hay un gran número de estos instrumentos sencillos y rentables instalados en plantas de biometano de todo el mundo. Cada sensor Easidew utiliza la medición del vapor de agua como base para calcular con precisión la temperatura del punto de rocío y ofrece altos niveles de precisión y repetibilidad en una unidad compacta de fácil instalación y mantenimiento.

Todos los sensores de punto de rocío de Michell Instruments cuentan con un excelente soporte técnico y pueden suministrarse como parte de un servicio de calibración e intercambio de sensores, para garantizar que su proceso de producción de biometano funciona sin interrupciones.

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Fuente:

Informe sobre biogás de la AIE