Debido a la demanda de los clientes de mayor seguridad, ecología, rendimiento y eficiencia, los fabricantes de máquinas de trabajo móviles, camiones y autobuses se interesan cada vez más por el hidrógeno como fuente de combustible. En los vehículos impulsados por hidrógeno, el gas del tanque de almacenamiento de H2 tiene que ser regulado a través de una serie de válvulas de control antes de llegar a la pila de combustible. Los instrumentos de medición de la presión desempeñan un papel importante en este proceso. Sin embargo, los sensores de presión estándar no son todos adecuados para las aplicaciones de hidrógeno, debido a los materiales utilizados. El sensor de presión MH-3-HY de WIKA está diseñado específicamente para los vehículos que utilizan pilas de combustible de hidrógeno. Además, cuenta con la homologación EC79/2009.
En principio, los vehículos impulsados por hidrógeno son mucho más limpios en su funcionamiento que los que tienen motores de combustión interna, ya que sólo se produce vapor de agua como subproducto cuando se mezclan el hidrógeno y el oxígeno. Las emisiones cero son una preocupación especial para los vehículos utilizados en interiores -carretillas elevadoras, elevadores de tijera, tractores de arrastre, maquinaria de recogida de pedidos y vehículos de transporte-, ya que los motores de combustión liberan en el aire monóxido de carbono, compuestos orgánicos volátiles (VOCs) y otros subproductos nocivos. Incluso si los vehículos están equipados con los últimos sistemas de control de emisiones.
Los vehículos eléctricos de batería, por su parte, son limpios, pero el principal inconveniente es su limitada autonomía y, por tanto, la necesidad de recargarlos con frecuencia. Además, cada ciclo de carga dura varias horas, lo que significa que las empresas tienen que sustituir las baterías vacías, por ejemplo, de las carretillas elevadoras, por baterías de repuesto cargadas para mantener la productividad de sus máquinas. Esto supone un elevado coste logístico, ya que se necesita un gran número de estas baterías de repuesto y su almacenamiento requiere una gran cantidad de espacio. En cambio, los vehículos impulsados por hidrógeno tardan sólo unos minutos en repostar y vuelven a funcionar inmediatamente. Por lo tanto, permiten una logística más eficiente con un ahorro en la capacidad de almacenamiento.
Los países de Asia oriental (especialmente Japón) y Europa occidental son pioneros en los vehículos de pila de combustible de hidrógeno, y otros países también están dando cada vez más importancia a este tema. Nuestro webinar on-demand ofrece una visión más profunda de este tema. Además, muestra cómo WIKA puede ayudarle a superar los retos que plantean las aplicaciones de hidrógeno. El foco de atención se centra en la movilidad del hidrógeno, incluidas las estaciones de servicio.
Las aplicaciones de hidrógeno requieren instrumentos de presión especiales
El gas comprimido en los depósitos de combustible de hidrógeno está a alta presión: normalmente alrededor de 350 bar / 5.250 psi para los vehículos comerciales. Antes de que el hidrógeno llegue a la pila de combustible para ser convertido en energía, su presión almacenada tiene que reducirse a la presión de trabajo de la pila de combustible. Para un mayor control y seguridad, este proceso suele realizarse en dos pasos:
- Una válvula reductora de presión, situada cerca del depósito, reduce la presión a menos de 20 bar / 300 psi antes de entrar en el sistema
- A continuación, un regulador de presión reduce la presión a aproximadamente 1 bar / 15 psi antes de entrar en el inyector de la pila de combustible
En general, los sensores de presión se instalan antes y después de la válvula reductora de presión. Éstos garantizan que la presión del sistema se mantenga dentro de los límites de seguridad. Si la presión del sistema no se regula correctamente, una válvula de alivio de presión ventilará el hidrógeno a la atmósfera. Si la presión del sistema es demasiado baja o el depósito de hidrógeno está vacío, la pila de combustible no tendrá suficiente presión para funcionar y acabará apagando la máquina.
El sensor de presión debe cumplir los requisitos de las aplicaciones en cuanto a precisión y robustez. En este sentido, las aplicaciones de H2 constituyen un reto importante. En determinadas condiciones, las moléculas de hidrógeno se disocian en las superficies metálicas. Los átomos de hidrógeno pueden penetrar fácilmente en la estructura cristalina de muchos metales comunes, incluido el acero inoxidable. El proceso de difusión se acelera a temperaturas y presiones más altas. Esto se denomina permeación del hidrógeno, y puede tener dos consecuencias en un sensor de presión:
- Deriva de la señal: un cambio en la resistencia eléctrica de sus estructuras sensibles provoca un desplazamiento de la señal
- Fragilización por hidrógeno: los metales se vuelven más susceptibles de sufrir grietas y fracturas, es decir, daños mecánicos
Para evitar la permeabilidad al hidrógeno, un sensor de presión puede tener un membrana enrasada con recubrimiento de oro. Sin embargo, esta opción suele ser demasiado cara para la mayoría de los vehículos de pila de combustible de hidrógeno. Una solución más rentable es utilizar una aleación especial que sea menos susceptible a la permeación del hidrógeno e inmune a la fragilidad del hidrógeno.
Sensores de presión robustos para vehículos impulsados por hidrógeno
El MH-3-HY es un sensor de presión electrónico OEM, adecuado para su uso en condiciones extremas y diseñado específicamente para su uso en vehículos de pila de combustible alimentados por hidrógeno.
El instrumento ofrece una gran precisión, fiabilidad y diseño robusto y está equipado con una célula de medición con película fina soldada herméticamente de 2.4711 (Elgiloy®) y una aleación de cobalto-cromo-níquel-molibdeno con alta resistencia a la fatiga y excelente resistencia a la corrosión. Este sensor de presión no tiene juntas de polímero en contacto con el medio y no tiene relleno de aceite. Esto lo hace ideal para aplicaciones de hidrógeno con un rango de presión de 20 bar / 300 psi a 600 bar / 8.000 psi.
Debido a sus características, el MH-3-HY ha recibido la homologación de la UE EC79/2009 para vehículos impulsados por hidrógeno. Esto facilita a los fabricantes OEM la certificación de todo su sistema de hidrógeno. Sin embargo, hay que tener en cuenta que esta homologación será revocada por la UE durante el mes actual. Los certificados EC79 existentes seguirán siendo válidos, pero entonces no se emitirán nuevos certificados en base a esta directiva. Para estar al día, encontrará más información sobre este tema en nuestro Blog.
Además, la producción del MH-3-HY se lleva a cabo en una línea altamente automatizada, lo que nos permite suministrar a nuestros clientes en grandes cantidades con una calidad fiable. En comparación, otros fabricantes utilizan líneas semiautomáticas o manuales. Además, comprobamos al 100% cada sensor al final de la línea y realizamos una prueba de fugas con helio en cada uno de ellos.
En definitiva, cada vez más ayuntamietos y empresas están interesados en reducir su huella de carbono sin sacrificar el rendimiento y la eficiencia. Una forma de conseguirlo es mediante el uso de autobuses y máquinas de trabajo móviles alimentados con hidrógeno. La amplia cartera de productos de medición de WIKA contribuye a este avance hacia un futuro más limpio.
Además del MH-3-HY, ofrecemos una amplia selección de transductores de presión, sensores de temperatura, interruptores de flotador y otros accesorios para aplicaciones de hidrógeno, desde la producción hasta la distribución y el uso final del hidrógeno. Para cualquier información adicional, no dude en ponerse en contacto con nosotros.
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