Obtención de componentes del sistema de combustible CNG de alta calidad

La importancia de obtener componentes del sistema de combustible de gas natural comprimido de alto rendimiento

Paul Hargrave, director del mercado de transporte, Swagelok, y Charles Hayes, ingeniero jefe de desarrollo de nuevos productos, Swagelok

A medida que las políticas globales y regionales de aire limpio se vuelven más estrictas, un combustible alternativo prometedor y cada vez más adoptado es el gas natural comprimido (GNC). Fuertes programas de incentivos en partes del mundo han estimulado un desarrollo más rápido de equipos pesados ​​de GNC, junto con la infraestructura de reabastecimiento de combustible necesaria que hace que la tecnología sea viable. La reducción del uso de combustible diésel en autobuses, camiones de larga distancia y otros vehículos puede tener un gran impacto en las emisiones globales:los reguladores y los fabricantes de equipos originales están tomando nota.

Mientras tanto, los propios propietarios de flotas están viendo el potencial a medida que crece el uso sostenible de vehículos y combustibles en todas las categorías de vehículos de combustible alternativo de trabajo mediano y pesado. Según el informe "El estado de las flotas sostenibles, 2019-2020", ¹ El 83% de los propietarios de flotas esperan una mayor adopción de vehículos más limpios en todos los tipos de flotas. El informe también encontró que la sustentabilidad de la flota es el principal motivador para los primeros en adoptar flotas innovadoras, junto con los posibles beneficios de costos que pueden ofrecer los vehículos más limpios.

Es importante destacar que, a medida que la tecnología madura, los sistemas de combustible de GNC deben proporcionar confiabilidad y seguridad sin concesiones. Hay mucho en juego:personas de todo el mundo dependen del transporte público, por ejemplo, y una flota de autobuses que funcionan con GNC debe ofrecer el mismo nivel de tiempo de actividad y confiabilidad para los viajeros diarios que esperan de los vehículos que funcionan con otros combustibles.

Por estas razones, los componentes de GNC y los sistemas de combustible que comprenden deben ser de alta calidad, y los OEM que buscan capitalizar la nueva demanda de estos vehículos deben poder obtener esos componentes de calidad de manera efectiva. Con estos factores en mente, aquí hay algunas consideraciones para diseñar, construir y especificar componentes para vehículos de GNC de alta calidad.

Hacer frente a los desafíos operativos

Cualquier pieza de equipo de GNC utiliza una variedad de accesorios, válvulas de retención, válvulas de aislamiento y otros componentes del sistema de fluidos para ayudar a entregar gas de manera confiable desde un tanque de almacenamiento a un motor. Del mismo modo, las estaciones de servicio utilizan esos mismos tipos de componentes para conectar unidades de almacenamiento más grandes a un punto dispensador donde un usuario final puede recargar sus vehículos, incluidas las estaciones de compresores que aumentan las presiones para el llenado en el vehículo a 250 bar wp.

Todos estos componentes deben poder hacer frente a una variedad de desafíos operativos del mundo real. Entre ellos se encuentran:

Presiones más altas

El GNC se comprime y almacena a presiones que pueden superar los 4000 psi, por lo que es fundamental que todos los componentes sean capaces de manejar niveles de presión elevados sin riesgo de fugas. La seguridad es de suma importancia aquí:las fugas de GNC pueden ser peligrosas. Las estaciones de servicio, en particular, deben estar completamente libres de fallas ya que los usuarios finales repostan sus vehículos todos los días. Los componentes de alta calidad son una necesidad.

Retos termodinámicos

En funcionamiento, las aplicaciones de GNC también están sujetas a ciertos desafíos termodinámicos. A medida que el GNC se expande del almacenamiento a alta presión a una presión más baja cuando se alimenta al motor, el efecto Joule-Thomson hace que la temperatura del gas baje significativamente. Todas las partes del sistema deben poder soportar estos cambios de temperatura, incluidos los sellos de caucho y elastómero, así como las válvulas y accesorios metálicos. Los materiales de menor calidad pueden expandirse y contraerse debido a las fluctuaciones de temperatura y pueden provocar fugas u otras fallas.

Compatibilidad química

Los componentes elastoméricos en los sistemas de GNC juegan un papel importante en la operación confiable, y se debe considerar la compatibilidad química en la selección de materiales. Por ejemplo, el etileno propileno funciona bien en temperaturas frías, pero no es químicamente compatible con los hidrocarburos, que es especialmente probable que estén presentes en el GNC.

Vibración continua

Los accesorios y las conexiones en las aplicaciones de GNC deben poder soportar de manera confiable las vibraciones constantes y repetidas asociadas con un vehículo en movimiento. Por estas razones, es importante buscar accesorios que demuestren una resistencia a la vibración sin concesiones. Los accesorios de agarre mecánico son una buena elección. Su diseño de doble férula crea un agarre mecánico doble en la tubería del sistema, lo que reduce efectivamente la probabilidad de que los accesorios se salgan, incluso cuando están sujetos a la vibración operativa continua.

Corrosión en carretera

Si bien el GNC en sí mismo no suele provocar problemas de corrosión con el metal, los componentes del sistema en un vehículo generalmente deben lidiar con factores ambientales que sí pueden. Una carretera tratada con sal en invierno, por ejemplo, puede causar problemas con los componentes del sistema que carecen de la resistencia adecuada a la corrosión. Las formulaciones de acero inoxidable de menor calidad con bajo contenido de níquel y cromo son más susceptibles a este tipo de problemas de corrosión.

Cada uno de estos desafíos operativos exige componentes de alta calidad fabricados con las aleaciones adecuadas para brindar un rendimiento confiable, resistencia a la corrosión y estanqueidad. Los fabricantes deben buscar estos componentes con una sólida comprensión de los desafíos de la aplicación y la ciencia de los materiales aplicables y las consideraciones del producto siempre que sea posible.

Qué buscar al adquirir componentes de alta calidad

A medida que el mercado de GNC se vuelve más competitivo e innovador, los OEM que buscan mantenerse a la vanguardia requerirán no solo productos de calidad, sino también la capacidad de obtenerlos del proveedor adecuado. Hay varios beneficios que se pueden obtener, que incluyen:

Eficiencia de fabricación a través de un suministro confiable

Para un OEM de GNC que busca mantener los programas de producción, la entrega justo a tiempo es una necesidad. Los proveedores que pueden proporcionar un inventario local de piezas importantes y trabajarán en estrecha colaboración con usted para comprender las necesidades de producción pueden tener un impacto en el éxito.

Producción de mayor volumen y más fácil

Los accesorios de alta calidad que se pueden ensamblar mediante torsión permiten conexiones del sistema de GNC rápidas, repetibles y herméticas. Más allá de los componentes individuales, ciertos proveedores pueden proporcionar sistemas prefabricados completos que pueden aliviar los dolores de cabeza de producción asociados con numerosas conexiones y curvas de tubos individuales que se deben realizar en los sistemas de combustible CNG. El suministro de paneles de válvulas prefabricados y probados minuciosamente, por ejemplo, puede ayudar a acelerar el tiempo de producción para los OEM.

Experiencia en ciencia de materiales

Un proveedor confiable debe ser capaz de entregar componentes de materiales de alta calidad respaldados por conocimientos en metalurgia y formulación de aleaciones, junto con compatibilidad química elastomérica, que contribuyen a un rendimiento sin concesiones.

A medida que los OEM continúan capitalizando el potencial de los equipos que funcionan con GNC, vale la pena que los diseñadores y fabricantes busquen proveedores que puedan brindar este tipo de servicio y soporte, además de componentes de la más alta calidad.

¿Interesado en aprender más? Contáctenos hoy para saber cómo podemos ayudarlo a lograr sistemas e infraestructura de combustible GNC más confiables.

¹ El estado de las flotas sostenibles”, Gladstein, Neandross, &Associates, 2020.

Paul Hargrave es Gerente del Mercado de Transporte en Swagelok Company. Tiene una amplia experiencia en ingeniería de sistemas de fluidos industriales y combustibles, y ha estado en Swagelok durante más de 23 años en una variedad de posiciones de liderazgo.

Chuck Hayes es ingeniero principal en Swagelok Company. Ha estado en Swagelok durante casi 30 años, donde tiene una larga historia de liderazgo y desarrollo de nuevos productos para ayudar a los clientes en una variedad de industrias.