¿Por qué los manómetros necesitan la homologación R110 para aplicaciones de GNC y GNL?

Los manómetros utilizados en vehículos que funcionan con gas natural comprimido (GNC) y gas natural licuado (GNL) deben cumplir con los requisitos de seguridad apropiados para los mercados donde se venderán dichos vehículos. Para los vehículos de gas natural (VGN) vendidos en Europa, esto incluye el cumplimiento del Reglamento n.º 110 de la Comisión Económica para Europa de las Naciones Unidas ( UE/CEE R110 ).

La seguridad es especialmente importante en los sistemas de GNC y GNL, ya que el gas natural se almacena y transporta bajo condiciones exigentes de presión y temperatura. Los instrumentos de medición de presión deben funcionar de forma fiable en estas condiciones y cumplir con la normativa aplicable.

Los requisitos de homologación también varían según la región. Por ejemplo, los requisitos para automóviles y camiones en EE. UU. difieren de los de los vehículos fabricados para el mercado europeo. En este artículo, aprenderá cómo funcionan los vehículos de GNC y GNL , algunos de los desafíos asociados con estos combustibles y por qué la homologación R110 es importante al seleccionar manómetros para vehículos de gas natural que se venden en Europa.

¿Qué son los vehículos propulsados ​​por GNC y GNL?

Los vehículos propulsados ​​por GNC y GNL utilizan gas natural, principalmente metano, como alternativa a la gasolina o el diésel tradicionales. El GNC se usa comúnmente en turismos, mientras que el GNL es más adecuado para camiones de mayor tamaño que necesitan recorrer largas distancias.

Si bien ambos combustibles provienen del gas natural, la forma en que se almacenan y utilizan genera diferentes consideraciones operativas.

¿Qué es el gas natural comprimido (GNC)?

El gas natural comprimido (GNC) es gas natural comprimido y almacenado en cilindros de alta presión para su uso como combustible para vehículos. Es un combustible transparente, inodoro y no corrosivo que puede ser una alternativa a la gasolina o el diésel tradicionales.

Los avances en la tecnología de almacenamiento de combustible han contribuido a impulsar el uso de GNC en vehículos como sedanes, SUV y camionetas pickup. Algunas de las razones por las que se utiliza el GNC como combustible alternativo para vehículos incluyen:

• Costo: El GNC puede proporcionar una alternativa económica a los combustibles convencionales para vehículos.
• Emisiones: El gas natural puede ofrecer ventajas en cuanto a emisiones en comparación con la gasolina o el diésel convencionales, dependiendo del vehículo y la aplicación.
• Disponibilidad de combustible: La infraestructura de repostaje de GNC permite que los vehículos equipados adecuadamente reposten en estaciones de servicio de gas natural específicas.

¿Cómo funcionan los vehículos de GNC?

• Los vehículos de GNC utilizan motores de combustión de encendido por chispa que funcionan de forma similar a los motores de gasolina, pero el combustible se almacena y se suministra como gas natural a alta presión. 

• El gas natural se almacena en un tanque de combustible a alta presión y se transfiere a través de las líneas de combustible del vehículo. Un regulador de presión reduce la presión del gas a un nivel adecuado para el sistema de inyección de combustible del motor.

• A continuación, el combustible entra en el colector de admisión o en la cámara de combustión, donde se mezcla con el aire, se comprime y se enciende mediante una bujía.

¿Cuáles son los riesgos de los vehículos de GNC?

Los sistemas de GNC deben diseñarse para contener y controlar de forma segura el gas natural a alta presión, ya que las fugas o los fallos en los componentes pueden generar riesgos de incendio.

Las temperaturas extremas pueden provocar la dilatación o contracción del combustible y de los componentes del sistema, lo que puede afectar al rendimiento del sistema. Por lo tanto, los fabricantes deben tener en cuenta las condiciones a las que estarán expuestos los componentes de GNC durante el funcionamiento del vehículo.

Figura 1. Riesgos potenciales de incendio en vehículos de GNC.

¿Qué es el gas natural licuado (GNL)?

El gas natural licuado (GNL) es gas natural que ha sido enfriado a aproximadamente -162 °C (-260 °F) , convirtiéndose así en un líquido criogénico.

Al igual que el GNC, el GNL se compone principalmente de metano. La diferencia clave radica en su estado físico y método de almacenamiento. Dado que el GNL se almacena como un líquido denso, un tanque de GNL puede contener más combustible en un volumen determinado que un sistema de almacenamiento de GNC comparable. Esta mayor densidad energética hace que el GNL sea útil para vehículos de mayor tamaño, en particular camiones que necesitan recorrer largas distancias.

Figura 2. Ejemplo de una estación de almacenamiento y suministro de GNL.

¿Cuáles son los retos que plantea el uso del GNL?

El GNL requiere una manipulación cuidadosa, ya que debe mantenerse a temperaturas criogénicas y los cambios de temperatura pueden provocar que el líquido se vaporice y aumente la presión del tanque.

Si un sistema de almacenamiento de GNL no se gestiona adecuadamente, el calor que ingresa al tanque puede provocar la vaporización de parte del GNL. Sin una gestión de presión y ventilación apropiadas, la presión puede acumularse dentro del tanque y generar un riesgo potencial para la seguridad.

Al diseñar y operar estos sistemas, también deben tenerse en cuenta otros riesgos relacionados con el GNL.

Figura 3. Posibles riesgos para la seguridad del GNL.

¿Qué es el Reglamento n.º 110 de la CEPE/ONU (R110)?

El Reglamento n.º 110 de la CEPE/ONU, conocido comúnmente como R110 , establece los requisitos para la aprobación de componentes y vehículos específicos que utilizan GNC y/o GNL en sus sistemas de propulsión.

El reglamento aborda la aprobación de:

• Componentes específicos utilizados en los sistemas de propulsión de vehículos propulsados ​​por GNC y/o GNL.
• Vehículos equipados con componentes de GNC y/o GNL homologados en sus sistemas de propulsión.

Para los manómetros utilizados como componentes protegidos en sistemas de vehículos de GNC o GNL sujetos a la normativa R110, se requiere la aprobación R110 correspondiente.

¿Por qué es importante probar los manómetros con gas natural?

Probar un manómetro con gas natural puede ayudar a identificar fugas muy pequeñas que podrían no ser evidentes al realizar pruebas únicamente con líquidos como agua o aceite.

Los manómetros 8008S y 8009S se han probado con gas natural a presiones de hasta el 400 % de la presión de trabajo de la escala. Estas pruebas ayudan a confirmar que los componentes en contacto con el fluido no presentan microfisuras que puedan permitir la fuga de gas.

Esta distinción es importante porque líquidos como el agua o el aceite pueden sellar temporalmente grietas extremadamente pequeñas y mantener la presión por donde podría filtrarse un gas.

¿Qué otras condiciones se evalúan para los manómetros de presión R110?

Las pruebas R110 evalúan la capacidad de un manómetro para funcionar en condiciones representativas del servicio en vehículos de GNC y GNL, incluyendo presión, fugas, vibraciones y exposición ambiental.

Los manómetros se someten a pruebas de fugas externas bajo presión. Dado que los manómetros instalados en vehículos pueden experimentar vibraciones continuas, las pruebas también ayudan a verificar que puedan soportar las frecuencias de vibración a las que pueden estar expuestos durante su funcionamiento.

Para aplicaciones donde los componentes pueden estar expuestos a ambientes corrosivos, como vehículos o equipos que operan cerca de zonas costeras, la exposición a la niebla salina es otro factor a considerar. El uso de componentes de acero inoxidable 304 o 316L puede proporcionar resistencia a la corrosión en estos entornos exigentes.

¿Quiere saber más?

Para seleccionar el manómetro adecuado para una aplicación de GNC o GNL, es necesario considerar los requisitos de presión, las condiciones de funcionamiento, los materiales y las aprobaciones reglamentarias aplicables. Consulte los recursos relacionados con manómetros.

También puede ponerse en contacto con Ashcroft para hablar con un experto del sector y obtener respuestas a sus preguntas sobre manómetros.

Para obtener información sobre la medición de presión y temperatura en otra aplicación de energía alternativa, descargue la guía " Instrumentación de presión y temperatura en sistemas de hidrógeno" .