Introducción
Las tecnologías clave involucradas en una estación de servicio de GNC se pueden clasificar en varios sistemas distintos: el sistema de compresión, el sistema de pretratamiento de gas natural, el sistema de almacenamiento y despacho, y el sistema de control.
Sistema de compresión de gas natural
El sistema de compresión de gas natural consta principalmente de la unidad compresora principal, un tanque intermedio de admisión, un sistema de enfriamiento y un sistema de lubricación. La unidad compresora principal es el componente más crítico-sirve como el "corazón" de la estación de servicio-y su rendimiento determina directamente la confiabilidad operativa y la eficiencia económica de toda la instalación. Las estaciones de servicio de GNC suelen emplear compresores alternativos, que se caracterizan por altas presiones de descarga y volúmenes de desplazamiento relativamente bajos. Según el método de lubricación, los compresores se clasifican ampliamente en dos tipos: lubricados con aceite-y sin aceite-. Para sistemas lubricados con aceite-, se debe instalar un dispositivo de eliminación de aceite aguas abajo del puerto de descarga final.
La presión de descarga de los compresores utilizados en las estaciones de servicio suele ser de 25 MPa. Si bien algunas unidades pueden alcanzar presiones ligeramente más altas-hasta 28 MPa-y algunos fabricantes ofrecen compresores capaces de alcanzar 32 MPa, el análisis técnico indica que una presión de descarga de 25 MPa ofrece el equilibrio más óptimo entre eficiencia económica, confiabilidad y seguridad. La presión de entrada suele oscilar entre 0,035 y 9 MPa. La capacidad de desplazamiento del compresor se puede seleccionar para adaptarse a la escala específica de la estación, desde 16 a 2000 m³/h, con un rango de capacidad común de 200 a 300 m³/h.
Sistema de Pretratamiento de Gas Natural (Incluyendo Purificación y Regulación de Presión)
Antes o después de la compresión, el gas natural que ingresa a la estación de servicio debe someterse a procesos de purificación y secado-específicamente, desulfuración, eliminación de hidrocarburos y deshidratación. La desulfuración implica eliminar gases ácidos-como el sulfuro de hidrógeno-del gas natural para evitar la corrosión de equipos y tuberías, así como para evitar la "fragilización por hidrógeno" en los cilindros de gas de acero. La eliminación de hidrocarburos implica extraer hidrocarburos ligeros del gas natural para garantizar que el contenido combinado de etano y alcanos más pesados permanezca por debajo del 3%; esto evita el encendido y la combustión anormales dentro del motor del vehículo. La deshidratación implica eliminar la humedad del gas natural para evitar obstrucciones de hielo dentro del sistema de suministro de gas durante el proceso de despresurización y enfriamiento.
La deshidratación del gas natural es la etapa más crítica del proceso de pretratamiento. Las estaciones de servicio de GNC suelen utilizar-secadores de doble torre para este propósito. Dependiendo de la ubicación específica de la unidad de deshidratación dentro del diseño de la estación, estos sistemas se pueden clasificar en tres tipos: deshidratación de baja-presión, media-presión y alta-presión. Si los problemas técnicos y de fabricación relacionados con la calidad de los accesorios y válvulas se pueden resolver con éxito, el método de deshidratación a alta-presión-dada su estructura compacta y su eficaz rendimiento de deshidratación-representa una solución altamente viable para la deshidratación de gas.
Después de someterse a tratamientos de purificación y secado, el gas natural debe cumplir estándares específicos para uso vehicular antes de poder cargarse en los cilindros de almacenamiento en una estación de servicio, venderse directamente o dispensarse en los tanques de combustible de vehículos propulsados por GNC-. Mi país ha establecido una norma nacional para "Gas Natural Comprimido para Vehículos" (GB 18047-2000). Esta norma impone límites estrictos al contenido de azufre y agua del GNC vehicular, estipulando que el contenido de sulfuro de hidrógeno debe ser inferior a 15 mg/m³ y el punto de rocío del agua debe ser al menos 5 grados por debajo de la temperatura ambiente más baja encontrada a la presión máxima de operación.
Sistema de control
La función principal del sistema de control es regular el funcionamiento normal del equipo de la estación de servicio, monitorear los parámetros operativos clave y activar alarmas automáticamente o iniciar paradas de emergencia en caso de falla del equipo. Los sistemas de control de los equipos de reabastecimiento de combustible fabricados-en el extranjero suelen utilizar controladores lógicos programables (PLC). Este enfoque ofrece alta confiabilidad, permite la operación de equipos totalmente automatizada y facilita la transmisión remota de datos a una sala de control central-lo que permite la operación de la estación sin personal y reduce significativamente la carga de trabajo física de los operadores de la estación.
Sistema de almacenamiento y dispensación
Para evitar ciclos frecuentes del compresor y garantizar un suministro continuo de gas disponible incluso cuando el compresor no esté funcionando activamente, las estaciones de servicio de GNC deben estar equipadas con instalaciones de almacenamiento de gas. Un diseño típico integra los sistemas de almacenamiento y dispensación a través de un panel de control prioritario; esta configuración gestiona la secuencia del flujo de gas para garantizar una utilización eficiente del almacenamiento y un reabastecimiento rápido de combustible del vehículo. Generalmente, las estaciones de servicio emplean una estrategia de almacenamiento por niveles, clasificando los bancos de cilindros de almacenamiento de gas en alta-presión. Los bancos de cilindros de media-presión y baja-presión se controlan automáticamente durante sus procesos de llenado y despacho mediante un panel de control prioritario. Durante la operación de llenado, primero se llena el banco de alta-presión; Una vez que la presión en el banco de alta-presión alcanza un umbral específico, el banco de media-presión comienza a llenarse. Posteriormente, cuando la presión en el banco de media-presión alcanza su umbral específico, el banco de baja-presión comienza a llenarse. A partir de entonces, los tres bancos de cilindros se llenan simultáneamente hasta que se alcanza la presión máxima de almacenamiento, momento en el que cesa el proceso de llenado. Durante la operación de dispensación, el gas se extrae primero del banco de baja-presión; Una vez que la presión en el banco de baja-presión cae a un umbral específico, se comienza a extraer gas del banco de media-presión. Posteriormente, cuando la presión en el banco de media-presión cae hasta su umbral específico, se comienza a extraer gas del banco de alta-presión. A partir de entonces, se extrae gas simultáneamente de los tres bancos de cilindros hasta que la presión dentro de los bancos de almacenamiento se iguala con la presión máxima de almacenamiento de los cilindros a bordo del vehículo, momento en el cual cesa la dispensación. Si aún es necesario repostar vehículos adicionales, el gas se extrae directamente de la línea de descarga del compresor; Una vez finalizado el reabastecimiento de combustible del vehículo, el compresor continúa llenando los tres bancos de almacenamiento según la secuencia de llenado establecida antes de apagarse. La ventaja de este modo operativo es que garantiza que los bancos de almacenamiento se llenen a su máxima capacidad-mejorando así su eficiencia de utilización-al mismo tiempo que facilita las velocidades de reabastecimiento de combustible más rápidas posibles para los vehículos.
