Soluciones para el abastecimiento de vehículos de CNG – Acerca del CNG y los NVG
¿Qué es el gas natural?
El gas natural es un hidrocarburo que se forma en un modo natural durante millones de años a partir de la descomposición de materia inorgánica, como árboles y animales.
Se encuentra normalmente atrapado en el subsuelo en bolsas de gas o en sustratos, por ejemplo, de arena o petróleo, y se extrae como derivado en la extracción del petróleo o específicamente como gas en bruto.
El metano es el principal componente del gas natural, y supone generalmente un 90 del gas natural de "calidad de gaseoducto". Otros hidrocarburos que se puede encontrar en pequeñas cantidades en el gas natural son etano, propano y butano.
La mayor parte del gas natural que se consume en la actualidad en Reino Unido se produce en el Mar del Norte. Las corrientes de gas producidas en los yacimientos contienen gas natural, líquidos y otros materiales. Es necesario procesar el gas para separarlo de los líquidos y eliminar los contaminantes. En primer lugar, se separa el gas de los líquidos como el petróleo en bruto, condensado de hidrocarburos, agua y sólidos. El gas separado se procesa entonces para cumplir con los requisitos especificados. Una planta de deshidratación controla el contenido de agua; una planta de procesamiento de gas elimina ciertos componentes de los hidrocarburos hasta las especificaciones de punto de condensación de los hidrocarburos y una planta de extracción de gas sulfhídrico elimina el sulfuro de hidrógeno y otros compuestos sulfúricos cuando están presentes. El gas natural es inodoro, por lo que se añaden agentes olorosos que proporcionan el olor a 'gas'.
¿Qué es el CNG?
CNG es la abreviatura de Compressed Natural Gas (Gas Natural Comprimido) y es el término utilizado para el metano o gas natural que se han presurizado a altas presiones (normalmente 250 bar). El gas natural permanece en estado gaseoso en todo momento durante este proceso de presurización.
Para lograr la mejor calidad del gas almacenado en un volumen dado (por ejemplo, un depósito de combustible), el gas se presuriza a presiones muy altas y se almacena en cilindros de almacenaje especializados.
El gas se comprime con compresores (de pistón) de alta presión alternativos.
¿Qué son los NGV?
Los NGV son Vehículos a Gas Natural y se trata de vehículos estándar que se han modificado de modo que funcionen con CNG.
Existen tres tipos de NGV: dedicados, Bi-Fuel y Dual Fuel. Los vehículos dedicados funcionan sólo con gas natural. Los vehículos Bi-Fuel funcionan con CNG pero mantienen la capacidad para funcionar con gasolina como combustible de reserva. El motor puede funcionar con cualquier de estos combustibles, pero no con ambos al mismo tiempo. La relación de compresión del motor debe permanecer a un nivel adecuado para la gasolina. En la actualidad, este tipo de motor se utiliza casi exclusivamente en vehículos por debajo de 3.500kgs. Los motores Dual Fuel derivan de los motores diesel. Se guarda una pequeña cantidad de gasóleo como fuente de encendido piloto. El combustible principal, el gas natural, se mezcla con el aire de entrada. Los motores Dual Fuel arrancan por compresión y no necesitan bujías.
 Carretilla elevadora CNG – Almacén de mercancías de Qantas, Australia |
El gas natural comprimido se almacena en el propio vehículo en cilindros instalados en la parte trasera, parte inferior o parte superior del vehículo. El gas natural se alimenta al motor a través de un regulador de alta presión (con frecuencia, situado en el compartimento del motor), donde se reduce la presión. En motores con carburador, el combustible entra en el carburador (a través de un mezclador de combustible/aire especial) con una presión cercana a la atmosférica a través de un mezclador de gas natural de diseño especial en el que se mezcla con aire. En los vehículos de inyección, el gas natural entra en los inyectores a una presión relativamente baja (hasta aproximadamente 6 bar, 90-100 psi). En cualquier caso, el gas natural fluye en la cámara de combustión del motor y se inflama para crear la energía necesaria para impulsar el vehículo. Electroválvulas especiales evitan que la entrada del gas cuando se apaga el motor. |
 Camión para recogida de basuras Onyx CNG - París Francia |
En vehículos bi-fuel, un interruptor selector de combustible controla el flujo de gas natural o gasolina. (En algunos sistemas el cambio de combustible se hace automáticamente cuando el vehículo se queda sin gas natural.) Se dispone de una aguja indicadora de combustible en el cuadro, o se incorpora en la aguja indicadora normal, de modo que el conductor pueda determinar la cantidad de gas natural que queda en los depósitos.
¿Qué son las estaciones de abastecimiento de CNG?
Estaciones de abastecimiento de CNG es el término colectivo para la instalación completa necesaria para el abastecimiento de un vehículo que utiliza gas natural comprimido, y está compuesta principalmente por una línea de suministro de gas, compresor de gas, cilindros de almacenaje, panel de prioridad y dispensador.
Las estaciones de CNG tienen muchas formas y tamaños, pero todas incluyen los citados componentes básicos.
Las estaciones de abastecimiento se dividen en dos grupos importantes Time Fill (o llenado lento) y Fast Fill (llenado rápido).
Las estaciones Time Fill utilizan el compresor para llenar directamente el vehículo durante un periodo de tiempo que normalmente transcurre cuando el vehículo permanece estacionado durante la noche. Por lo tanto, estas estaciones no necesitan los caros dispensadores electrónicos, pero tienen la limitación de que no son adecuadas para el servicio al público.
Este tipo de estación es adecuado para los garajes de autobuses de gran tamaño, donde se estacionan todos los vehículos durante la noche.
El llenado rápido es mucho más común para vehículos ligeros, del tipo de automóviles y taxis, y es adecuado para el repostaje al público.
Para estas estaciones, el gas se dispensa desde cilindros de almacenaje estáticos donde se guarda el gas a alta presión (250 bar). Los compresores de gas mantienen la presión en todo momento, funcionando y parando según sea necesario para llenar el gas que se ha dispensado a cada vehículo durante el repostaje.
Esta configuración es ideal para estaciones de repostaje al público o cuando se requiera un llenado rápido y el vehículo tiene que desplazarse a una ubicación alejada de la estación de servicio.
Las estaciones de servicio de llenado rápido son adecuadas para turismos, taxis, furgonetas, vehículos de retirada de basuras y HGV pero cualquier tipo de vehículo puede repostar de este modo.
Seguridad
El CNG, que siempre está en estado gaseoso, es más seguro que los combustibles líquidos, como la gasolina, por diferentes razones. En primer lugar, si se produce una fuga de combustible, el gas se disipará rápidamente, mientras que los combustibles líquidos se acumulan en el suelo, creando un peligro potencial de incendio.
En segundo lugar, el CNG tiene una temperatura de inflamación mucho más alta que los combustibles líquidos (580 ºC en oposición a 220 ºC para la gasolina), por lo tanto, es menos probable la existencia de fuentes de inflamación si se produce una fuga de gas.
En tercer lugar, el CNG tiene un rango de inflamabilidad bajo, y sólo es inflamable cuando la concentración en el aire se sitúa entre el 5 y 15% (en la gasolina entre el 1 y 8%).
El gas natural no es tóxico ni corrosivo y no contamina las aguas freáticas.
La combustión del gas natural no produce cantidades significativas de aldehídos u otras toxinas en el aire, que sí son producidas por la gasolina y otros combustibles alternativos.
Otra características de seguridad de los NGV es que los cilindros de almacenaje, tanto en los vehículos como en las estaciones de abastecimiento, se fabrican con materiales altamente resistentes y están protegidos con descarga de presión y otros dispositivos de seguridad.
El diseño de los cilindros está sujeto a estrictas pruebas contra incendios, colisiones, daños mecánicos, etc.
El proceso de repostaje en la bomba de suministro es muy seguro, porque todo el sistema está “sellado”, lo cual evita posibles fugas o vertidos del producto.
Combustibles alternativos
Hace ya muchos años que se comenzó a considerar la utilización de combustibles alternativos para el transporte.
No se trata de ninguna nueva tecnología, sino el resultado de que las reservas de crudo no son infinitas y la dependencia del petróleo tiene otras implicaciones, del tipo de la seguridad del suministro y el problema de los precios.
Los principales combustibles alternativos son:
- Diesel ultrabajo en azufre – Se trata de un combustible diesel que cumple la especificación Euro4 o la especificación para combustibles propuesta por la Commonwealth para la aplicación 4 en 2006. Las especificaciones para combustibles Euro4 se publicaron en la Directiva 98/70/EC de la Unión Europea 5 en 1998, y establecen que l nivel de azufre debe ser inferior a 50 ppm. Ya ha causado la sustitución del diesel convencional que tiene >1000 ppm y sustituirá al diesel bajo en azufre, de uso muy común en la actualidad, pero con un contenido de azufre de<500 ppm.
- Biodiesel y Biogas – El biodiesel es el nombre genérico que se utiliza para los combustibles obtenidos a partir de la transesterificación del un aceite vegetal. Produce un combustible con unas propiedades de combustión muy similares al diesel puro, pero con una viscosidad más baja. Con frecuencia, el biodiesel hace referencia al métil ester de aceite de soja (RME), el principal biodiesel europeo. El aceite de soja esterificado es la principal fuente de ese combustible en Estados Unidos, denominado Soy Diesel.
- Gas natural licuado – el GNL es también gas natural, pero en estado licuado. El metano se licua a –161 ºC y generalmente se refrigera a –180 ºC para licuarlo y requiere depósitos criogénicos aislados al vacío para almacenarlo en estado líquido.
- Gas licuado del petróleo – El GLP está compuesto principalmente por propano, propileno, butano y butileno, en diferentes proporciones, dependiendo de su lugar de origen. Los componentes del GLP son gases a temperaturas y presiones normales, pero que se pueden licuar fácilmente para su almacenaje. Esto se logra con un incremento en la presión a aproximadamente 8 atmósferas o con una reducción de la temperatura.
- Hidrógeno – El hidrógeno es el elemento químico con una masa molecular más baja y no se encuentra como elemento libre en la tierra. Debido a su elevada reactividad, siempre está unido a otras moléculas y, como resultado de ello, el hidrógeno para uso en automóviles debe ser fabricado por el hombre. Los vehículos pueden quemar hidrógeno puro en un motor de combustión interna, o usarlo en una célula de combustible para impulsar un motor eléctrico. Se suele considerar preferible la opción de la célula de combustible para aplicaciones a largo plazo porque, aunque requiere cambios más complejos en los diseños de vehículos existentes, proporciona una mayor eficiencia y mayor autonomía con la misma cantidad de combustible.
- Electricidad – Se utilizan muchos vehículos eléctricos como palas elevadoras, vehículos de reparto de productos lácteos y vehículos de pasajeros de tamaño pequeño, etc. La mayor parte de los vehículos eléctricos presentan el problema de una autonomía reducida y deben cargarse con frecuencia, lo cual limita su uso para el transporte público urbano. Los vehículos híbridos, del tipo de electricidad/gas, aumentarán la autonomía de estos vehículos en el futuro.
Aspectos medioambientales
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Son muchas las razones que hacen necesaria la inversión en combustibles alternativos, y las principales son: medioambientales, económicas, empresariales y de evolución de la tecnología. Los vehículos que funcionan con gas natural pueden reducir o eliminar:
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Puede ser significativa la reducción de emisiones nocivas:
- Dióxido de carbono – reducción del 22-24% con respecto a la gasolina, reducción del 10% con respecto al diesel
- Monóxido de carbono – reducción del 76% con respecto a la gasolina, CNG y Diesel bajas en ambos casos
- Óxidos de nitrógeno – reducción del 83% con respecto a la gasolina, reducción del 80% con respecto al diesel
- Hidrocarburos – – reducción del 88% con respecto a la gasolina, reducción del 80% con respecto al diesel
- Benceno – – reducción del 99% con respecto a la gasolina, reducción del 97% con respecto al diesel
- Plomo – reducción del 100% con respecto a la gasolina, no aplicable al diesel
- Partículas – no aplicable a la gasolina, eliminadas para el diesel
- Azufre – – reducción casi del 100% con respecto a la gasolina, reducción casi del 100% con respecto al diesel
El gas natural se quema con mayor lentitud que la gasolina o el diesel, por lo cual se reduce el desgaste y se aumenta la duración del motor.
No hay plomo en el gas natural, por lo que se eliminan los daños en las bujías debidos al plomo y se aumenta su vida útil entre 2 y 3 veces.
Las estaciones de abastecimiento de CNG de gran tamaño son una justificación añadida para invertir en infraestructura de gaseoductos.
Mejor utilización de los recursos – apoyo a los NGV por razones económicas y la sustitución de un combustible doméstico por petróleo.
El gas natural comprimido supone entre el 30% y 60% menos que los combustibles convencionales.
Garantía de suministro – Un país dependiente de las importaciones de petróleo puede obtener protección si se producen crisis internacionales del mercado petrolífero, cambiando al gas doméstico para su transporte.
