Aunque la biomasa existe desde que se formó la Tierra, en las últimas décadas ha aumentado el interés por utilizar las reservas de biomasa de formas novedosas. Estas ideas innovadoras han creado una distinción entre la biomasa «moderna» y la «tradicional». Los usos modernos reutilizan los productos de desecho de origen biológico para crear nuevos productos o bioenergía.
Ya sea moderna o tradicional, durante su conversión, la biomasa a menudo requiere medidas de mitigación del polvo para prevenir accidentes y promover la seguridad de los trabajadores. Los métodos para lograrlo incluyen un mantenimiento adecuado y prácticas de limpieza industrial, además de sistemas colectores de polvo de biomasa, dependiendo de la aplicación. Comprender los peligros y el funcionamiento de un colector de polvo puede ayudar a las operaciones de procesamiento de biomasa a lograr una calidad del aire más limpia y una mayor seguridad.
Definición de biomasa
La biomasa es un término amplio que describe los materiales orgánicos renovables derivados de los residuos asociados a los organismos vivos, como los animales o el ganado, las plantas y los microorganismos. Las fuentes van desde los residuos alimentarios hasta los residuos agrícolas, los lodos de depuradora, la madera o incluso las algas.
Algunos de los muchos usos de la biomasa convertida incluyen bioenergía, productos bioquímicos, piensos para animales, enmiendas para el suelo, secuestro de carbono, aditivos alimentarios y productos de consumo, desde adhesivos hasta cosméticos. Sin embargo, la biomasa requiere un proceso de secado como parte de su conversión para fines útiles. El polvo resultante del secado y los procesos posteriores plantea diversos riesgos en el lugar de trabajo, desde patógenos biológicos hasta posibles combustiones o incluso explosiones.
Peligros del polvo de biomasa: riesgo de incendio y explosión
Uno de los principales usos de la biomasa es como combustible, y los productos de madera constituyen una de las principales materias primas de biomasa para este fin. Cualquier instalación que produzca energía, incluso biocombustibles, debe tener en cuenta la mitigación de incendios y explosiones.
El uso de biomasa como combustible está aumentando, lo que incrementa el riesgo de posibles incidentes. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), la biomasa representa aproximadamente el 10 % del suministro de energía primaria mundial. En Estados Unidos, en 2021, representaba el 5 % de nuestro suministro total de energía.
Los tipos de biomasa que pueden generar el polvo más peligroso pueden variar en función de múltiples factores, entre ellos el tamaño de las partículas, su forma y su composición química. Por lo general, los materiales de biomasa muy secos y finamente molidos tienden a producir el polvo más peligroso y combustible.
Entre los ejemplos de biomasa más propensos a producir polvo peligroso se incluyen el serrín, las astillas de madera, las cáscaras de arroz y la paja. Estos materiales son habituales en la carpintería, la fabricación de papel y las industrias agrícolas. Por ejemplo, el serrín tiene un alto potencial explosivo debido al tamaño fino de sus partículas y a su menor contenido de humedad en comparación con otros tipos de biomasa.
El triángulo de la combustión
El triángulo de combustión requiere combustible, oxígeno y calor. Estos tres elementos abundan en una planta de pellets de madera. Los procesos para convertir la biomasa en energía o en un ingrediente industrial suelen generar polvo que se acumula rápidamente en la maquinaria, las vigas, las bandejas de cables, los conductos y las tuberías, lo que proporciona el combustible para la combustión.
Las secadoras, los molinos de martillos, las peletizadoras e incluso las cintas transportadoras y la maquinaria que traslada material de un lugar a otro pueden contribuir a la combustibilidad. Por ejemplo, mover o manipular un producto combustible genera fricción y calor. Si a esto le añadimos oxígeno y polvo como combustible, la combustión se convierte en una amenaza real. Un factor adicional, el confinamiento, como el polvo de madera en un contenedor cerrado, convierte ese fuego en un potencial explosivo.
Debido a los riesgos mencionados anteriormente, es necesario prestar más atención a cómo se almacena, transporta y recoge este polvo en el sistema. Esto incluye formas de evitar que se produzca el polvo, impedir que se escape del sistema a la planta y utilizar sistemas de recogida de polvo diseñados adecuadamente.
Cuando existe la posibilidad de que el polvo se escape a la planta, es esencial establecer directrices específicas sobre los niveles de seguridad en relación con el riesgo de incendio y explosión. Las secciones de la planta con posibles riesgos de incendio o explosión debido a atmósferas y/o mezclas explosivas se denominan lugares o áreas peligrosas (o clasificadas). En Estados Unidos y Canadá se utiliza habitualmente un sistema de clases/divisiones. En otras partes del mundo se suele utilizar un sistema de zonas.
Normativa NFPA y análisis de riesgos por polvo
La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) realiza un seguimiento de los incidentes relacionados con incendios y combustiones en propiedades industriales o manufactureras. Señaló que los departamentos de bomberos de EE. UU. responden a una media de más de 37 000 incendios cada año (2011-2015) en plantas industriales o manufactureras.
Teniendo esto en cuenta, la NFPA dedica más de una norma a regular el control del polvo para ayudar a prevenir incendios y explosiones. La siguiente lista se refiere al control del polvo de biomasa:
Las normas 61, 652, 654 y 655 describen las medidas de control del polvo.
La norma NFPA 664 para la prevención de incendios y explosiones en instalaciones de procesamiento y trabajo de la madera cubre la protección de plantas de biomasa y pellets de madera.
La norma NFPA 61 se redactó para instalaciones agrícolas y de procesamiento de alimentos o biomasa de origen agrícola. Esta norma señala específicamente los recipientes cerrados, como contenedores, tolvas, elevadores de cangilones cerrados, etc., como áreas de especial preocupación.
La norma NFPA 68 sobre protección contra explosiones mediante ventilación por deflagración ayuda a detallar el tipo de ventilación y la ingeniería que se pueden aplicar a un sistema de recogida de polvo, con el diseño y las medidas de protección basados en la naturaleza explosiva del polvo.
Cabe destacar que se avecinan cambios significativos en la norma NFPA 652, que en el futuro incorporará todas las normas específicas para cada producto en una única directiva, incluidos los materiales de biomasa procedentes de una amplia gama de materias primas.
En las industrias de pellets de madera y biomasa, las instalaciones que utilizan productos derivados de la madera deben realizar un análisis de riesgos por polvo (DHA), que examina la posibilidad de que se produzcan atmósferas peligrosas y fuentes de ignición. A partir del 1 de enero de 2022, las instalaciones que procesan productos agrícolas también deberán realizar un DHA, y estos DHA, independientemente de la industria, deberán revalidarse cada cinco años.
Otras recomendaciones incluyen sistemas de detección de chispas, normalmente asociados a cintas transportadoras y sistemas de recogida de polvo. Estas recomendaciones deben ir acompañadas del sistema de extinción adecuado.
Y según la norma NFPA 68, los sistemas de recogida de polvo deben incluir ventilación y aislamiento contra explosiones en la entrada y la salida (si es necesario). Este equipo puede ayudar a controlar o evitar que la deflagración se propague por el equipo y provoque una explosión secundaria.
Las preocupaciones por la salud son un problema con algunas biomasas
Sin embargo, los retos que plantea el polvo de biomasa no solo tienen que ver con la combustibilidad, sino también con los riesgos biológicos. El estiércol de pollo es un ejemplo. Su polvo contiene materia orgánica como bacterias, hongos y otros microorganismos, incluidos patógenos como la la salmonela y E. coli. Estos pueden suponer un riesgo para la salud de los empleados.
El estiércol de pollo es un tipo de biomasa que puede utilizarse como fuente de energía renovable, principalmente mediante la digestión anaeróbica. Este proceso produce biogás o crea materia prima para la combustión con el fin de generar calor y/o electricidad. El tipo de polvo que genera depende de la antigüedad del estiércol, su contenido de humedad y el método de manipulación y procesamiento.
Por lo tanto, es fundamental contar con procesos y equipos de saneamiento adecuados para minimizar y capturar el polvo generado. En ocasiones, puede ser necesario utilizar un depurador húmedo para controlar los olores y/o neutralizar los componentes presentes.
La exposición prolongada o repetida al polvo fino de biomasa puede afectar negativamente a la salud de los empleados. Además de los riesgos asociados a posibles patógenos, como los enumerados para el estiércol de pollo, otros tipos de polvo de biomasa pueden provocar problemas de salud si no se contienen adecuadamente. Por ejemplo, el polvo asociado a los productos de madera contiene toxinas que pueden causar síntomas respiratorios alérgicos, problemas en las mucosas y el sistema respiratorio no alérgicos, e incluso cáncer de pulmón.
Trabajar con una empresa experta en recogida de polvo
Sly LLC cuenta con al menos veinte años de experiencia en el sector de la biomasa. Si a esto le sumamos sus más de 100 años de historia en el ámbito de la captación de polvo, las empresas pueden estar seguras de que cualquier sistema de captación de polvo diseñado y fabricado por el personal de Sly LLC proporcionará un control eficaz del polvo para cualquier tipo de partículas.
Sly ofrece una gama completa de equipos de recolección de polvo personalizados para adaptarse a cada escenario industrial. Ya sea que se requiera un filtro de mangas, un depurador húmedo o una boquilla de carga, el equipo de Sly puede optimizar la captura de polvo para mejorar la calidad del aire, la seguridad y el mantenimiento. Podemos explicar los entresijos de un colector de polvo de biomasa y qué tipo de sistema se adapta mejor.
Un producto de biomasa único en el sur de Florida
Por ejemplo, Sly desarrolló un sistema para una planta de bioenergía en el sur de Florida, que convertía materia prima de biomasa en energía eléctrica y combustible renovable. La planta necesitaba un sistema de recolección de polvo para capturar las partículas resultantes del secado de las hojas de palma, un material vegetal fibroso. Una vez seco, el polvo resultante tiene una baja densidad aparente y un alto potencial de combustibilidad.
Sly instaló un sistema de recolección de polvo y un filtro de mangas con modificaciones especiales diseñadas para gestionar las partículas ligeras y potencialmente combustibles resultantes del secado de la materia prima de biomasa. Las modificaciones de diseño incluían una entrada trasera más alta en el filtro de mangas para recoger las partículas del secador y una ventilación a prueba de explosiones por motivos de seguridad.
The baghouse incorporated one other customized feature, a reinforced structure designed and built to withstand high winds of up to 140 MPH. This area of South Florida is subject to severe weather outbreaks due to hurricanes. Further details are included in this case study.
Sly LLC se complace en asesorar sobre los resultados del análisis de riesgos por polvo realizado de conformidad con las normas de la NFPA y en diseñar y desarrollar un sistema de recogida para proteger vidas y propiedades. Descargar nuestro informe técnico para obtener más información sobre Sly LLC y su experiencia con equipos y sistemas de recogida de polvo de biomasa. O llámenos y comente sus especificaciones con nuestros ingenieros.
Autor: Al Moretti, director comercial del segmento Dry
Al lleva más de dos años trabajando con Sly y más de veinticinco en el sector de la recogida de polvo.