Sistemas VPSA de enriquecimiento de biogás, 450–4.000 Nm³/h

Los sistemas VPSA transforman el biogás en biometano, un combustible gaseoso renovable que sustituye al gas natural. Procesan 450–4.000 Nm³/h de biogás bruto procedente de explotaciones agrícolas, plantas de tratamiento de residuos orgánicos y depuradoras. El acondicionamiento del gas y la separación por adsorción forman un proceso automatizado integrado.

El biometano se utiliza para llenar botellas a 250–300 bar, inyectar gas en redes públicas y suministrarlo en forma líquida. El llenado exige compresión adicional; la producción de biometano líquido requiere licuefacción. El compresor de alta presión, la unidad de inyección a red y la planta de licuefacción se suministran por separado.

VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) significa adsorción por oscilación de presión con regeneración al vacío. El biogás presurizado atraviesa un adsorbente sólido: el CO₂ queda retenido en su superficie y sus poros, mientras sale gas enriquecido en metano. Después se reduce la presión y las bombas de vacío extraen el CO₂ retenido. El adsorbente recupera su capacidad para el siguiente ciclo.

Los adsorbedores trabajan alternativamente: unos purifican el gas mientras otros se regeneran. Los ciclos coordinados proporcionan un flujo continuo de biometano. El control ajusta su duración cuando cambia el caudal de gas bruto y mantiene la calidad de producto establecida. La regeneración permite reutilizar el adsorbente sin sustituirlo después de cada ciclo.

Al enfriar el biogás bruto, el vapor de agua se condensa y el líquido se separa y evacua. Una soplante impulsa el gas hacia las siguientes etapas de depuración. El recalentamiento antes de los filtros de carbón activo evita condensaciones en el lecho filtrante.

El carbón activo elimina el sulfuro de hidrógeno. Un filtro de trabajo y otro de protección, conectados en serie, realizan una depuración en dos etapas. Las tuberías de conmutación permiten invertir su orden de funcionamiento. Tras la desulfuración, el gas vuelve a enfriarse para retirar humedad antes de la compresión.

Un compresor de tornillo genera la presión necesaria para la separación por adsorción. La compresión en seco evita el contacto del gas con el aceite lubricante. El enfriamiento posterior disipa calor y condensa vapor de agua. A continuación, el recalentamiento prepara el gas para el módulo de adsorción. Un depósito pulmón de entrada estabiliza el suministro al compresor.

La regeneración al vacío libera el CO₂ retenido y restablece la capacidad útil del adsorbente. La separación utiliza un sólido, sin agua de lavado ni solución de aminas. El condensado del enfriamiento se evacua por separado. La compresión y el vacío producen los niveles alternos de presión en los adsorbedores.

La corriente rica en CO₂ sale por una tubería de gas. Como opción adicional, puede incorporarse una planta de purificación y licuefacción de CO₂ para obtener un segundo producto comercial junto al biometano. Los equipos de recuperación y licuefacción de CO₂ se suministran por separado del sistema principal.

La instalación funciona automáticamente. Una pantalla táctil muestra el diagrama de proceso, los parámetros y el estado de los equipos. Secuencias programadas gestionan el arranque y la parada; el registro de eventos guarda avisos y fallos con fecha y hora. Los contadores de horas facilitan la planificación del mantenimiento del compresor, las bombas y los equipos auxiliares.

El acceso remoto permite supervisión, diagnóstico y control. Incluye notificaciones de alarmas y avisos, consulta de datos históricos y modificación de parámetros. El circuito de seguridad integra la parada de emergencia y las señales de protección de los equipos.

La construcción modular, montada y probada en fábrica, reduce los trabajos en obra. Los equipos se alojan en contenedores con accesos para inspección y mantenimiento. El aislamiento térmico y acústico, la ventilación y la iluminación favorecen su funcionamiento; las alarmas de gas y la detección de incendios complementan la seguridad. Los contenedores simplifican el transporte y la instalación de módulos en plantas de biogás existentes.

El punto de rocío de agua del biometano es inferior a −65 °C. El contenido de H₂S tras el acondicionamiento del gas es inferior a 3 ppm.