(1398) riesgos relacionados a la tecnología de gasificación de

VII CAIQ 2013 y 2das JASP
RIESGOS RELACIONADOS A LA TECNOLOGÍA DE
GASIFICACIÓN DE BIOMASA
Muñoz Gustavo M.*, Echegaray Marcelo E., Rodriguez Rosa A.
Instituto de Ingeniería Química - Facultad de Ingeniería
(Universidad Nacional de San Juan)
Libertador 1109 (O) - San Juan - Argentina
E-mail: [email protected]
Resumen. La tecnología de gasificación de biomasa difiere de otras
tecnologías porque implica intrínsecamente la producción, tratamiento y
utilización de gases inflamables y mezclas de gases tóxicos. Una evaluación
adecuada de los riesgos es muy recomendable y es, a menudo un requisito
legal para la instalación de la planta. Esta evaluación tiene que realizarse
durante la fase de planificación con el fin de mejorar su diseño conceptual.
En la realización de este trabajo, primeramente, se identificaron los peligros,
es decir todas las situaciones o eventos que podrían causar daños a las
personas y el medio ambiente. Estos eventos peligrosos pueden ser de
diferente naturaleza: condiciones de operación anormales (temperatura y
presión), fallas del equipo, fuga, fallas del operador, pérdida de contención;
etc. Se evaluó la probabilidad de ocurrencia de cada evento peligroso
identificado. Todos estos posibles eventos peligrosos fueron analizados para
determinar sus posibles consecuencias, tales como incendios, explosiones,
emisiones, etc. Una vez evaluados los riesgos, se identificaron aquéllos
inaceptables, los cuales requieren la aplicación de medidas de reducción. En
la práctica, estas medidas disminuyen la frecuencia y/o la severidad de un
evento peligroso. Los diferentes tipos de medidas aplicadas fueron: técnicas,
de control de procesos y medidas organizativas. Se describieron las
emisiones potenciales y las posibles técnicas de abatimiento en diferentes
etapas del proceso tales como almacenamiento de combustible, tratamiento
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previo, transporte y alimentación, reactor de gasificación, enfriamiento y
limpieza de gases, funcionamiento del motor de combustión interna y
limpieza de los gases de escape.
Palabras clave: Gasificación, Evaluación de Riesgos, Buenas Prácticas
en Ingeniería.
1. Introducción
Uno de los procesos para la obtención de energía a partir de biomasa es el de
gasificación, el cual es un proceso termoquímico por el que se transforma la biomasa en
syngas que posteriormente se utiliza como combustible en motores de combustión
interna generando electricidad, aspectos que permiten emplear la biomasa residual en el
mismo lugar en que se genera y así, disminuir los costos de almacenamiento y
transporte (Baratieri et al., 2008). Este proceso generalmente se realiza en reactores de
lecho fluidizado, en los cuales se utiliza como material del lecho residuos de la
construcción ya que mejora el rendimiento del proceso global, disminuyendo la cantidad
de tar producido y optimizando la calidad del gas de síntesis (Taralas y Kontominas,
2006). Uno de los aspectos a analizar en este proceso es la identificación de riesgos y
las medidas para disminuirlos. Hristov (2001) identificó los riesgos relacionados con la
combustión en lecho fluidizado, aplicándose a las siguientes áreas principales:
combustión de materiales tóxicos y peligrosos en lechos fluidizados, peligro de
explosión de polvos de diversos materiales a granel, en diferentes instalaciones de
manejo, conteniendo diversos combustibles para el lecho fluidizado, riesgo operacional
y frecuentes fallas de puesta en marcha del reactor, contaminación del aire y
contaminación de carbón y biomasa quemados en el lecho fluidizado. Sin embargo, la
tecnología de gasificación de la biomasa difiere de esta tecnología, ya que implica
intrínsecamente la producción, tratamiento y utilización de gases inflamables y mezclas
de gases tóxicos, por lo tanto, se debe realizar una evaluación adecuada de los riesgos
(Austerman y Whiting, 2007). Esta evaluación debe llevarse a cabo durante la fase de
planificación con el fin de mejorar su diseño conceptual.
En la realización de este trabajo, en primer lugar se identificaron los peligros, es
decir todas las situaciones o eventos que podrían causar daños a las personas y el medio
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ambiente. Se evaluó la probabilidad de ocurrencia de cada evento peligroso
identificado. El evento peligroso investigado en sí puede ser causado por diferentes
eventos o situaciones que han de tenerse en cuenta en el cálculo de la probabilidad
global de ocurrencia. Todos estos posibles eventos peligrosos fueron analizados para
determinar sus posibles consecuencias, tales como incendios, explosiones, emisiones,
etc. Una vez evaluados los riesgos, se identificaron aquéllos inaceptables, los cuales
requieren la aplicación de medidas de reducción. Los diferentes tipos de medidas
aplicadas fueron:
 Técnicas: que consisten en la ejecución de modificaciones técnicas, como el cambio
en el diseño del proceso, adición o sustitución de algunas partes del proceso, etc.
 Control de procesos: Se refieren a los cambios de la rutina del sistema de control.
Esta puede ser la adición de nuevos dispositivos de control en la cadena de procesos
(sensores de temperatura, medidores de presión, sensores de CO, etc) con el sistema
de alarma adecuado. La aplicación de estos nuevos dispositivos de control debe
incluir la configuración del sistema de gestión de emergencia adecuado.
 Medidas organizativas: Se refieren a las diversas actividades relativas a la
organización del trabajo.
Además, se describieron las emisiones potenciales y las posibles técnicas de
abatimiento en diferentes etapas del proceso tales como almacenamiento de
combustible, tratamiento previo, transporte y alimentación, reactor de gasificación,
enfriamiento y limpieza de gases, funcionamiento del motor de combustión interna y
limpieza de los gases de escape.
2. Ámbito de aplicación y riesgos potenciales
Este trabajo está limitado a una escala máxima de la planta de gasificación cuya
producción de energía es de aproximadamente 1 MWe
y se usa biomasa no
contaminada. La gasificación de biomasa es una tecnología bastante compleja, y las
plantas que usan este proceso que deben cumplir con las leyes nacionales de seguridad.
Los diferentes pasos del proceso y los posibles aspectos de seguridad, salud y medio
ambiente de una planta típica se observan en la Figura 1.
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Automatización
Limpieza
de gases
Enfriamiento
del gas
Biomasa
Utilización del
gas
Gases de
chimenea
Motor de gas
Energía a la
red local
Generador
Agente
gasificante
(aire, vapor,
etc)
Calor
(uso
interno)
Gasificador
Polvos
Condensados
Cenizas (a
disposición final)
Efluentes
líquidos y
condensados
Polvos/Cenizas (a
disposición final)
Planta de
tratamiento de
efluentes
líquidos
Efluentes líquidos
tratados a
disposción final
Barros (a disposición
final)
Figura 1. Aspectos de seguridad, salud y ambiente potenciales de las plantas de
gasificación.
Cada paso del proceso tiene que tenerse en cuenta cuidadosamente en la fase de
planificación, ingeniería, construcción y operación. Se han considerado las siguientes
etapas del proceso y componentes del sistema: almacenamiento y manipulación de
combustible, transporte del mismo y alimentación, reactor de gasificación,
acondicionamiento del syngas (limpieza y refrigeración), utilización de gas (motor
generador), automatización y control y servicios auxiliares.
El proceso de gasificación está relacionado con la producción, utilización y
manipulación de compuestos tóxicos e inflamables. El CO es un compuesto muy tóxico,
que puede ser peligroso para la vida. Muy pequeñas concentraciones de este gas pueden
causar dolor de cabeza, mareos y náuseas (Basu, 2010).
También existe el riesgo de explosión, si se produce una chispa para la ignición y las
concentraciones de CO2, H2 y O2 son adecuados. Por otra parte, la concentración
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específica de polvo y una fuente de ignición puede provocar una explosión del mismo.
El syngas producido puede también producir una auto-ignición a temperaturas de 600650 ° C. Partículas, gases y explosiones también pueden iniciar el fuego en la planta.
Durante las reparaciones del reactor, se puede producir una explosión, si todavía hay
gas en el interior del mismo. Durante el almacenamiento y transporte de gas producto
también es necesario seguir las normas de seguridad. Las presiones mayores a las de
presiones regulares de trabajo, pueden producir escapes de gas y en consecuencia,
intoxicaciones. Además del CO, también existen otros compuestos peligrosos
producidos en el gasificador, tales como los hidrocarburos policíclicos aromáticos, los
cuales son tóxicos y cancerígenos. Un inadecuado sistema de control de las variables de
operación puede causar importantes consecuencias (Radian, 1995), tales como la
aparición de sustancias tóxicas que pueden ser emitidas en las corrientes de salida del
reactor, disminución de la calidad del syngas, entre otras. Los fallos de funcionamiento,
en el reactor y bombas, también puede causar fugas de gases. Altas presiones y sus
fluctuaciones causan daños al material y a los equipos del proceso y por lo tanto, puede
ser un riesgo causando peligros para la seguridad, como fugas por ejemplo. Las altas
temperaturas pueden causar problemas al material y malos funcionamientos o autoignición de algunas mezclas de gases.
Los riesgos laborales se relacionan con riesgos o peligros inherentes a ciertos
empleos o puestos de trabajo. La gasificación de biomasa presenta varios riesgos
laborales de distinta índole: físicos, químicos, biológicos, ambientales, mecánicos,
psicosociales, etc. La mayoría de ellos no son específicos, por ejemplo: resbalones y
tropiezos, choques, caídas desde altura, golpes por objetos, transporte laboral, luz, ruido,
vibraciones, iluminación, aire comprimido/fluidos a alta presión, espacios confinados,
estrés por frío, estrés térmico, aplastamientos, cortes, fricción y abrasión, movimientos
de vehículos, impactos, partes móviles, estrés laboral, etc. El operario debe ser
consciente de los diferentes aspectos de los riesgos laborales, así como de las normas
nacionales relacionadas con los mismos, y tomar las medidas apropiadas (Timmerer,
2007). Cada actividad dentro de la planta de gasificación tiene asociado algunos riesgos
profesionales inherentes y específicos, destacándose los siguientes: fuego, explosión y
deflagración, sustancias tóxicas, etc. Además de lo antes mencionado, se presentan en
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dicho proceso la posibilidad de emisiones al ambiente las cuales son descriptas en la
Tabla 1 (Moreno and Dufo, 2013).
Tabla 1. Emisiones potenciales durante el proceso de gasificación.
Sustancia
Material Particulado
Óxidos de azufre
Óxido de nitrógeno
Óxidos de carbono
Compuestos orgánicos
Ácidos, álcalis, sales
Orgánicos volátiles
Sulfuro de hidrógeno
Amoníaco
Metales y sus sales
Fuente
Almacenamiento de combustible y su manejo.
Tratamiento de efluentes líquidos.
Manejo de cenizas y polvos.
Tratamiento de agua.
Drenaje del lugar.
Purga de caldera.
Manejo del syngas y tratamiento.
Manejo del syngas y tratamiento.
Manejo del syngas y tratamiento.
Manejo del syngas y tratamiento.
Tratamiento de efluentes líquidos.
Almacenamiento de combustible y su manejo.
Tratamiento de efluentes líquidos.
Manejo del syngas y tratamiento.
Tratamiento de agua.
Drenaje del lugar.
Tratamiento de efluentes líquidos.
Tratamiento de agua.
Purga de caldera.
Almacenamiento de combustible y su manejo.
Manejo del syngas y tratamiento.
Manejo del syngas y tratamiento.
Manejo del syngas y tratamiento.
Tratamiento de efluentes líquidos.
Tratamiento de agua.
Purga de caldera.
Emitida a:
Aire
Agua
Aire
Agua
Agua
Agua
Aire
Aire
Aire
Aire
Aire
Aire, agua, suelo
Agua
Aire
Agua
Agua
Agua
Agua
Agua
Aire
Aire
Aire
Aire
Agua
Agua
Agua
3. Buenas prácticas
Es aconsejable emplear un número de principios de ingeniería que se aplican al
diseño como una jerarquía, con el objetivo de eliminar un riesgo en lugar de controlar el
peligro, proporcionando además equipo de protección personal (Ley Nacional 19587,
Decreto 351/79).
3.1. Buenas prácticas de diseño relacionados con la construcción de edificios de la
planta
En el diseño de los edificios de la planta de gasificación, deben considerarse las
siguientes medidas ambientales y sobre salud, seguridad (Siebenhofer, 2003):
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 El lugar de almacenamiento de combustible debe estar separado de la construcción
del edificio donde se llevará a cabo la gasificación o dividido utilizando una pared
corta-fuego de alto rendimiento.
 Por razones de seguridad, las salas de control y el personal deben estar separados del
resto de la planta debido a la posibilidad de ocurrencia de incendio, explosión y
liberación de gases tóxicos.
 Las salas de control deben tener ventilación con presión positiva.
 El edificio de gasificación debe estar bien ventilado y se deben monitorear los flujos
o verificarlos en todas las áreas operativas críticas.
 Debe haber dos rutas de escape desde cada punto del edificio donde se encuentra el
gasificador al exterior.
 Todas las zonas clasificadas como peligrosas deben ser claramente identificadas con
una señal de advertencia.
 Equipos que producen ruidos mayores a un determinado nivel sonoro, como
compresores o motores, deben ser colocados en lugares con aislamiento acústico
(Ley Nacional19587 Decreto Reglamentario 351/79 - Anexo 5, Cap. 13).
3.1. Buenas prácticas de diseño relacionados con los equipos de proceso
Elección del material
 El material del reactor, las válvulas y cañerías debe ser de buena calidad.
 Se debe usar acero inoxidable resistente a la temperatura y presión de trabajo, u otro
material apropiado para construir el gasificador y el sistema de enfriamiento y
limpieza de gases.
 Se debe usar acero inoxidable resistente a diferentes sustancias químicas para el
sistema de limpieza de los gases y la circulación del mismo.
Estanqueidad del gas
Este aspecto es importante para evitar el escape de gas y la entrada de aire, lo que
puede conducir a la formación de mezclas explosivas y/o liberación de gases tóxicos.
Las siguientes prácticas de ingeniería son adecuadas para garantizar la estanqueidad
gaseosa (Siebenhofer, 2003):
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 Se prefiere el uso de conexiones soldadas por encima de las bridas, en particular
para tuberías calientes por encima de 500 ° C. El material de la brida debe ser
adecuadamente resistente a las sustancias químicas y a la temperatura.
 Todas las tuberías, agregados, aparatos de medida tienen que ser de materiales
adecuados, de acuerdo a la condiciones de operación a las que estén sometidos.
 Se debe usar el material adecuado con respecto a la resistencia química, temperatura
y presión, corrosión, tamaño de partícula.
Válvulas

Toda entrada de aire y salida del gas hacia o desde el gasificador, incluyendo el
sector de alimentación de combustible y el motor deben estar equipados con
dispositivos de bloques o de válvulas anti-incendio en serie.
 Cuando las válvulas están en contacto con el syngas pueden quedar atascadas.
 Las válvulas usadas a modo de seguridad en caso de paradas por falla o emergencia
deben ser del tipo a prueba de fallos.

Las válvulas de la cañería de aire, filtros y ciclones debe tener micro-interruptores.
 No se deben usar válvulas manuales ya que podrían detectarse malos
funcionamientos o válvulas críticas.
Dispositivos eléctricos
 Se recomienda conectar a tierra eléctricamente todas las partes del gaseoducto.
 El controlador lógico programable debe estar conectado a tierra correctamente a fin
de evitar el mal funcionamiento y accidentes.
 Se recomienda una separación galvánica de la alimentación eléctrica de los
dispositivos de medición.
 Se recomienda conectar los controladores lógicos programables con fuentes de
alimentación ininterrumpida (UPS).
 Se debe duplicar la medición de parámetros de operación en los puntos claves de la
planta (temperaturas críticas, presiones, etc) para su monitoreo utilizando un sistema
de medición secundario durante caso de emergencia o en caso de fallo del sistema
principal del controlador lógico programable.
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 La entrada de gas o aire en los motores debe estar puesta a tierra, y se deben usar
cables blindados para evitar averías eléctricas que podrían causar detonaciones en el
sistema de admisión.
 Debe haber interruptores de seguridad e interruptores locales: partes giratorias,
paneles de acceso; equipos de presión, válvulas críticas con acceso a equipos que
contienen gases tales como alimentadores, ciclones y salida de cenizas.
 Se debe considerar el uso de la zona de parada de emergencia.
Dispositivos de control y seguridad
 Se deben instalar detectores de CO en los sectores con equipos que contengan el gas
de síntesis, los cuales den una indicación de alarma sobre 25/50 ppm de CO.
 Los sensores de temperatura y presión deben instalarse por duplicado o triplicado.
Se debe estimar la probabilidad de falla.
 Los intercambiadores de calor entre el gas y el aire forman una posible fuente de
riesgo en caso de fugas, debido, por ejemplo a grietas térmicas o corrosión. Sucede
lo mismo para juntas de dilatación en las tuberías soldadas a lo largo. Se deben
evitar los peligros de este posible mal funcionamiento diseñando correctamente el
equipo y colocando sensores de temperatura y O2 aguas abajo que detecten las
fugas.
 No debe existir la posibilidad de manipular los dispositivos relacionados con la
seguridad.
 Todas las valores de alarma deben se especificados en el manual de paradas de la
planta.
 Los sensores de temperatura deben instalarse antes y después de los componentes
del sistema del reactor principal de la planta. Las temperaturas para el
funcionamiento de diferentes equipos, optadas y permitidas, deben estar disponibles
para los operadores en el manual de la planta con los niveles de alarma
correspondiente.
Partes móviles o rotatorios de la planta
 Las partes móviles de la planta, tales como cintas transportadoras y motores pueden
generar riesgo de explosión de gas. Deben ser aislados y equipados con signos
visibles y parada de emergencia.
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 En standby, debe realizarse mantenimiento de los sopladores de gas y otros equipos
rotativos en la línea del syngas, de lo contrario éstos pueden corroerse o se produce
la condensación de alquitrán, lo que dará lugar a su descomposición posterior.
Superficies calientes
 La planta puede tener algunas superficies calientes, las cuales podrían generar un
riesgo de explosión de gas o polvo o de un contacto accidental con el operador. Los
equipos que ocasionan un riesgo ocupacional debido a las altas temperaturas deben
ser adecuadamente identificados y protegidos (aislados) para disminuir el riesgo.
 Es necesario capacitar al personal en temas relacionados con los riesgos ocasionados
por las superficies calientes y el uso de equipos de protección personal.
Sistema de combustión de gases
 La antorcha o un dispositivo similar para quemar gases se utiliza cuando la calidad
del syngas no es buena y no se puede utilizar en el motor, o en caso de fallo del
motor.
 En caso en que las válvulas estén en contacto con el syngas pueden atascarse, en ese
caso, el gas debe quemarse automáticamente.

El gasificador debe poseer venteo de gases ya que la tubería debe purgarse.
 La antorcha debe estar equipada con: sistema de ignición automático, monitoreo de
llama con alarma, cierre hidráulico.
Equipo de seguridad
Los siguientes equipos de seguridad o herramientas deben estar presentes en cada
sector separado y/o edificio de la planta (Ley Nacional 19587, 1972):
 Equipos de detección y supresión de incendio que posean especificaciones técnicas
reconocidas internacionalmente para cada tipo y cantidad de materiales inflamables
y combustibles almacenados.
 Sistema de detección de CO.
 Equipos de lucha contra incendio.
 Equipos de protección personal: protectores de oído, anteojos de seguridad, guantes,
protectores del sistema respiratorio, detectores personales de CO.
 Equipos de emergencia: duchas, kit de primeros auxilios.
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3.2. Recomendaciones relativas a los procedimientos de operación y monitoreo
Se recomienda desarrollar e implementar rutinas de puesta en marcha y de operación
normal de paradas para toda la planta de gasificación (precalentamiento, encendido
gasificador, operación normal, etc) para evitar errores humanos en la operación manual.
Las rutinas de prueba de fallos deben ser parte del concepto de la operación de la planta.
Procedimientos normales de arranque y parada
 En el arranque se recomienda eliminar el oxígeno dentro de la planta mediante
inertización del sistema con, por ejemplo, nitrógeno.
 La experiencia demuestra que la mayoría de los accidentes ocurren en el arranque y
la parada de la planta, por lo tanto, los operadores deben recibir instrucciones de no
permanecer innecesariamente cerca de los componentes del sistema (gasificador,
contenedores ciclones, filtros, etc) que contengan materiales inflamables durante la
puesta en marcha y parada.
 En la puesta en marcha y parada de emergencia o en el caso de que las válvulas se
atasquen, el gas debe ser quemado.
 Si el motor llegara a ser apagado por cualquier razón, cualquier gas residual debe ser
quemado de inmediato al cambiar las válvulas de los sistemas de automatización y
control. Si el motor no se puede volver a arrancar (después de dos intentos), el
procedimiento de parada de emergencia debe iniciarse.
Procedimiento de operación normal
 Los procedimientos de intervención manual durante la operación de la planta se
deben documentar adecuadamente en el Manual de operación y mantenimiento.
Procedimiento de parada de emergencia
 Cada procedimiento de parada de emergencia debe ser altamente específico y
particularizado a la aplicación individual.
 Las típicas medidas de parada de emergencia incluyen: detener la alimentación al
gasificador, detener el suministro de aire al gasificador, dirigir el gas a venteo, la
inertización del gasificador con nitrógeno no es eficaz cuando el gasificador
contiene normalmente una gran cantidad de combustible y el carbón vegetal.
 Los procedimientos de evacuación deben estar en el lugar acordado con
anterioridad.
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 La capacitación adecuada en procedimientos de evacuación y de emergencia para
los operadores y visitantes deben estar en el lugar acordado con anterioridad.
Procedimientos de mantenimiento
 Los programas desarrollarse para el control de puesta en marcha y la inspección
periódica de los dispositivos de sensores de precisión. Por ejemplo, cuando los tubos
transmisores de presión están bloqueados por el alquitrán o el polvo, los sensores
pueden mostrar lecturas erróneas. Los procedimientos deben estar disponibles para
la inspección, incluso si los sensores funcionan correctamente.
 Durante el mantenimiento de la planta, los operadores deben evitar el contacto y la
inhalación de gases tóxicos y/o sofocantes y/o líquidos tóxicos. Todos los
procedimientos de mantenimiento deben estar bien documentados, mientras que los
operadores deben seguir los procedimientos de rutina.
3.3. Precauciones suplementarias
 Los operadores deben ser conscientes de que la condensación de los compuestos
alquitranados y el vapor en el interior de la tubería de syngas, reactor y válvulas sea
un hecho probable frecuente. El diseño de la planta y el procedimiento de
mantenimiento deben abordar esta cuestión. Se recomienda que los operadores
tengan una clara comprensión del efecto de la temperatura y la presión en la
condensación de los componentes gaseosos.
 En el mezclador de combustible gaseoso-aire antes del motor de gas, hay una
posibilidad de condensación, por ejemplo, cuando la temperatura exterior es baja, o
el aire es muy húmedo. Este condensado puede provocar cavitación con daños en el
motor. Es una buena práctica monitorear la temperatura del aire, precalentar el aire,
si es necesario, y vigilar la humedad del gas que entra en el mezclador de gas-aire o
usar motores con control electrónico completo.
 Los componentes de la planta también deben ser capaces de resistir a presión.
Además, se pueden presentar condiciones de vacío durante el enfriamiento después
de las paradas de la planta.
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3.4. Temas relacionados con la seguridad en la práctica
Los problemas de seguridad más críticos durante la operación y/o mantenimiento de
plantas de gasificación están relacionados con asfixia/problemas de toxicidad como el
vertido imprevisto de gases y líquidos potencialmente peligrosos; riesgos de explosión y
deflagración; riesgos de incendio y fallos del operador.
Explosión y deflagración. Posibles medidas de reducción
 Las instalaciones de gasificación deberían ser diseñadas, construidas y operadas de
acuerdo con los estándares internacionales para la prevención y control de incendios
y explosiones, incluidas las disposiciones sobre distancias de seguridad entre
tanques en las instalaciones y entre las instalaciones y los edificios adyacentes.
 Los procedimientos de seguridad deben ser implementados para la operación y
mantenimiento, incluyendo el uso de válvulas de control de falla y paradas de
emergencia y equipos de detección.
Existen tres formas principales de reducir el riesgo de explosión:
 Medidas primarias que consisten en evitar la aparición de una atmósfera explosiva:
En secciones de la planta puede existir más presión, por lo que se pueden producir fugas
de gases tales como CO y H2 que pueden escapar a la atmósfera. Por el contrario, en
sectores de baja presión, el O2 entrará a la sección de la planta. Por lo tanto, se debe
instalar un sensor de O2 para controlar su nivel en la planta, y sensores de CO para
medir su nivel alrededor de la planta.
El valor máximo de O2 en el punto de muestreo debe ser definido considerando los
límites de inflamabilidad determinados y los efectos de dispersión debido a la geometría
de los equipos.
Después de parada y enfriamiento, todo el sistema debe ser inertizado con N2. La purga
de aire se utiliza también, pero esto no es recomendable ya que en ese caso la fuente de
ignición tiene que ser eliminada, que es una medida de protección secundaria.
El control de polvos es un factor importante para evitar la formación de una atmósfera
explosiva: la buena organización es la clave para evitar explosiones de polvo. Esto
incluye la eliminación de depósitos de polvo y mantener un piso de trabajo limpio. La
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instalación debe estar bien ventilada. Se puede considerar la inundación con gas inerte
cuando sea pertinente.
 Medidas secundarias que consisten en evitar la fuente de ignición:
Una puesta a tierra adecuada evitará riesgo de caída de rayos (incluidos los
procedimientos formales para el uso y mantenimiento de las conexiones de puesta a
tierra) y acumulación de electricidad estática.
Se recomienda el uso de instalaciones eléctricas de seguridad intrínseca y herramientas
que no produzcan chispas.
Se recomienda la aplicación de sistemas de permisos de trabajo y los procedimientos
formales para la realización cualquier trabajo en caliente (soldadura, corte, lijado y
aserrado) durante las actividades de mantenimiento, como la limpieza de tanques y de
ventilación adecuada. Se deben retirar los materiales inflamables o mezclas explosivas
cuando se realiza este tipo de trabajo.
Las llamaradas se pueden prevenir mediante el uso de un sello de agua que actúa como
un supresor de llama (EN 61346-1, 1998).
 Medidas terciarias que consisten en la mitigación de los efectos de las explosiones.
Todo el sistema debe soportar la presión de explosión. Para un solo recipiente, la
presión de explosión se ha estimado alrededor de 8 bares. En el cálculo de la presión
máxima de explosión, se debe tener en cuenta cualquier posible aumento de presión en
recipientes interconectados. La presión máxima de explosión en los mismos sería mayor
que el valor calculado para un recipiente cerrado único.
Usar dispositivos de detención de llama preferentemente en forma de sellos de agua.
Utilizar dispositivos de ventilación de explosión para aliviar la presión de explosión.
 Otras medidas generales:
Debe prohibirse fumar en las instalaciones, y se debe colocar señalización clara de NO
FUMAR en las instalaciones con instrucciones y capacitación del personal.
El sistema completo debe ser purgado antes de la ignición en el arranque, ya sea usando
exceso de aire o gas inerte en un volumen de 6 veces el volumen del sistema.
Fuego. Posibles medidas de reducción
 El combustible se debe almacenar en un contenedor cerrado, con aislación de fuego
en un edificio o habitación separada.
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 Es recomendable una separación resistente al fuego (con una resistencia al fuego
específica) entre el almacenamiento de combustible y el resto de la planta.
 Se recomienda un sistema de humidificación o una inertización con N2 en el sistema
de remoción de cenizas para evitar riesgos de incendio debido al particulado.
 Es recomendable controlar la temperatura del recinto de almacenamiento de
combustible.
 Se recomiendan amplias ventilaciones, preferentemente naturales.
 Deben usarse equipos de detección y extinción de incendios con especificaciones
técnicas de reconocimiento internacional para el tipo y cantidad de gases
inflamables y materiales combustibles almacenados en las instalaciones.
 Las áreas de estar del personal deben protegerse por la distancia o por sistemas
cortafuegos.
 Las tomas de aire de ventilación deben evitar que el humo o el gas entren en las
zonas de estar del personal.
 Se debe preparar un plan de respuesta de extinción a incendio con los recursos y la
capacitación necesarios, incluida la formación en el uso de los equipos de extinción
de incendios y evacuación. Los procedimientos pueden incluir actividades de
coordinación con las autoridades locales o las instalaciones vecinas.

Se debe usar un sistema de extinción de incendios, como extintores y/o sistemas de
spray (El reglamento sobre la construcción del sistema de protección contra
incendios debe ser coordinado con División Bomberos de la provincia de San Juan).
 Todos los sistemas contra incendios deben estar ubicados en una zona segura de la
instalación, protegidos del fuego por la distancia o por cortafuegos. El equipo de
detección debe ser adecuado para su uso en un ambiente polvoriento para evitar
falsas alarmas o liberación accidental.
Escapes de líquidos tóxicos. Posibles medidas de reducción
 Uso de ropa de seguridad (con resistencia química) de guantes, gafas y calzado de
seguridad.
 Uso de equipo respiratorio adecuado para evitar la inhalación de los vapores tóxicos.
 Amplia ventilación del área de trabajo circundante.
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 Almacenamiento en depósitos o tanques para ser recogidos y tratados por empresas
certificadas.
 Reducir el inventario de líquidos tóxicos y/o cáusticos en el lugar.
 Se debe disponer de kits de limpieza de derrames.
 Deben usarse herramientas que no produzcan chispas en las instalaciones.
 Se deben realizar inspecciones periódicas de las existencias de líquidos tóxicos y/o
cáusticos.
Fuga de gases tóxicos (en particular CO). Posibles medidas de reducción
 Realizar construcciones herméticas.
 Usar equipos portátiles de monitoreo de CO durante la operación y el
mantenimiento e instalar detectores fijos de CO en línea en el sitio de
almacenamiento de combustible, donde se encuentra el gasificador y el motor,
dando una indicación y alarma a unos 25/50 ppm.
 Las salas de control deben tener ventilación con presión positiva.
 Debe existir una excelente ventilación del edificio de gasificación.
Fallas operacionales
Sólo personal calificado y capacitado debe operar y mantener la planta. Sin embargo,
existen varios riesgos potenciales debido a fallos de los operadores, se recomienda:
 Reprogramación de los ajustes de alarma. Los puntos de ajuste se deben restablecer
de nuevo después de que el problema está resuelto.
 Los cambios relacionados con la seguridad en el sistema de control de procesos se
deben realizar por personal capacitado y debidamente documentados. El manual de
instrucciones debe claramente señalar y hacer frente a este tipo de acciones.
 Los procedimientos operativos deben estar en un lugar fijado de antemano.
4. Abatimiento de emisiones en las plantas de gasificación de biomasa
4.1. Almacenamiento de combustible, el tratamiento previo, el transporte y la
alimentación
Los polvos de los biocombustibles sólidos pueden contener grandes cantidades de
micro-esporas de actinomicetos (bacterias con un patrón de crecimiento similar a los
hongos) y mohos (hongos de crecimiento rápido), que encuentran en la biomasa húmeda
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un ambiente favorable para el crecimiento (Shackleya et al., 2012). Estas micro-esporas
son fácilmente inhalables y pueden causar reacciones alérgicas y alveolitis.
Una manera de evitar el crecimiento microbiano y reducir las emisiones de microesporas es almacenar sólo biomasa seca (< 20% de contenido de humedad), evitando
que el material almacenado se humedezca. En caso de almacenamiento al aire libre, es
importante que se utilice pilas de biomasa según la edad, el más antiguo primero
(Shackleya et al., 2012). El tiempo de almacenamiento de la biomasa húmeda debe
reducirse tanto como sea posible. Si se almacenan grandes cantidades de biomasa
triturada en espacios cerrados, es posible la formación de niveles apreciables de CO en
el espacio de almacenamiento.
Cuando la biomasa seca es tratada y mecánicamente transportada, se desprenderá
polvo. Los sistemas de transporte cerrados pueden ayudar a mitigar el desprendimiento
del mismo. Un buen mantenimiento, que incluye la eliminación de los depósitos de
polvo, es clave para evitar la auto-ignición de este material sobre superficies calientes y
que el polvo produzca explosiones.
4.2. Gasificador
La operación de un reactor de gasificación a presión atmosférica o con una ligera
presión negativa, en general, ayuda a prevenir las emisiones de gases del reactor. Se
requiere un diseño de reactor que evite tanto las fugas de gases como flujos no
controlados de éstos desde o hacia el reactor, esto es para que el funcionamiento del
reactor sea estable y la calidad del syngas buena. Con el objetivo de obtener una calidad
óptima del syngas, se deben controlar automáticamente las condiciones de operación del
reactor, lo que a su vez, disminuirá la emisión de sustancias contaminantes.
Las válvulas esclusas rotatorias, tolvas de compuerta con bloqueo doble o sistemas
similares se utilizan para evitar el retorno de llama y flujo de syngas desde el reactor de
gasificación a la línea de alimentación de biomasa, evitando también las emisiones de
gases en caso de perturbaciones en la limpieza de gas y/o sistema usado.
Durante la puesta en marcha y parada del reactor, puede suceder que la calidad del
syngas producido no sea adecuada para su uso en los motores de generación. Para estas
situaciones, así como para períodos cuando el motor de gas no está disponible
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temporalmente, una antorcha o un dispositivo similar se puede usar para incinerar el gas
producido con el fin de evitar el venteo del mismo a la atmósfera.
Cuando se extraen las cenizas del reactor pueden producirse emisiones de polvo.
Estas cenizas son ricas en C por lo que se requieren medidas adicionales para evitar el
autoencendido de las mismas al entrar en contacto con el aire. Pueden ser útiles los
sistemas de eliminación de ceniza húmedos para ambos objetivos.
4.3. Enfriamiento de gas y limpieza de los gases
A menos que el reactor de gasificación produzca un syngas muy limpio,
normalmente se requerirá la eliminación de alquitrán y polvo para permitir el
funcionamiento fiable y sin perturbaciones del motor generador. Esta limpieza se realiza
con una combinación de ciclones y filtros o lavadores de gases, complementados, en
algunos casos, con precipitadores electrostáticos. Así, se reduce al mínimo los
componentes de alquitrán de gran peso molelcular (tales como hidrocarburos aromáticos
policíclicos) en el syngas, pero puede no ser eficaz para componentes orgánicos con una
presión de vapor alta (por ejemplo, benceno). Si el gas tiene cantidades significativas de
amoníaco, por ejemplo, se puede remover mediante lavado con agua para prevenir la
formación de altas concentraciones de NOx en el motor. Si se producen residuos
líquidos durante la limpieza de gas, éstos contendrán cantidades significativas de
hidrocarburos, éstos pueden ser alimentados al reactor o a otras unidades de la planta de
conversión térmica. Si los líquidos son en su mayoría agua, se puede tratar con filtros de
carbón activado antes de ser descargados, siempre y cuando cumplan con la legislación
vigente.
4.4. Funcionamiento del motor y limpieza de los gases de escape
Las emisiones más importantes del motor generador son el ruido y los gases de
escape. El ruido estará limitado por la instalación de los motores en un sector separado
con paredes que absorban el sonido y mediante el uso de silenciadores para el
suministro de aire de combustión y en las líneas de gas de escape. El tratamiento del gas
de escape implica varias técnicas que utilizan convertidores catalíticos y
postcombustión, los cuales reducen la cantidad de componentes individuales (por
ejemplo, CO, NOx, benceno, hidrocarburos).
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Parte del syngas (alrededor 1%) pasará a través del motor generador sin
combustionar. Ciertos componentes del syngas requieren técnicas de limpieza de gases
de escape con el fin de lograr alcanzar los niveles de emisión establecidos por la
legislación vigente.
5. Conclusiones
La gasificación es una tecnología comercial, sin embargo, las plantas existentes son
de pequeña envergadura. En la actualidad existen numerosos proveedores de este tipo
de plantas de gasificación. El gas producto de este proceso se puede utilizar para la
producción combinada de calor y energía o como combustible para el transporte en
vehículos, o puede ser convertido en combustibles líquido. A pesar de las múltiples
aplicaciones, en este trabajo sólo se ha considerado el uso de syngas para la obtención
de energía.
En este caso, se ha aplicado el concepto de análisis de riesgo al proceso de
gasificación de biomasa. Se ha hecho hincapié en todas las etapas de este proceso
tecnológico y se han identificado los riesgos y peligros potenciales, considerando desde
el almacenamiento hasta la producción de energía y se han planteado medidas que
disminuyen y/o eliminen los riesgos y la ocurrencia de accidentes e incidentes.
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