Tiempo de actividad rentable y menor costo total de propiedad para el postratamiento de gas natural

Un sistema de postratamiento simplificado en los motores de gas natural de Cummins ofrece un gran tiempo de actividad y ningún mantenimiento de rutina en un paquete liviano, y ha mejorado aún más.

El sistema catalizador de tres vías de Cummins en los modelos X15N, ISX12N, L9N y 6.7N ha proporcionado a las flotas un postratamiento sin mantenimiento durante mucho tiempo. A diferencia de los sistemas diésel, el catalizador de tres vías no requiere servicio de rutina, lo que ayuda a las flotas a evitar el tiempo de inactividad asociado con esos intervalos de mantenimiento.

Mientras los fabricantes, los líderes de la industria y los legisladores trabajan para abordar los requisitos de postratamiento del diésel, que a menudo involucran sensores de fluido de escape diésel (DEF) y mantenimiento del filtro de partículas diésel, los motores de gas natural de Cummins continúan mejorando en potencia, alcance y emisiones.

El último motor de gas natural de Cummins, el X15N, ofrece potencia similar al diésel con el postratamiento de catalizador de tres vías simple y probado de la compañía, que ha sido mejorado con respecto a diseños anteriores.

"Ha habido algunas mejoras en nuestro control de la relación aire-combustible", dijo Scott Baize, líder de la plataforma técnica regional de Cummins Spark Ignition para Norteamérica. "El motor de 15 litros tiene un sensor de oxígeno de banda ancha, que es más preciso fuera de un punto estequiométrico estricto de relación aire-combustible."

El término estequiométrico en aplicaciones de motores se refiere a una proporción ideal de aire y combustible durante la combustión que quema el combustible completamente con la menor cantidad de emisiones posible.

"En el caso del gas natural, varía dependiendo de la calidad del combustible, pero es aproximadamente de 16,5 a 1. Por cada libra de combustible, se necesitan 16 libras y media de aire para mantener feliz al catalizador", dijo Baize.

Con una relación aire-combustible ideal, la combustión de gas natural de Cummins proporciona una combustión completa y, en última instancia, reduce el trabajo necesario del tratamiento posterior para eliminar aún más las emisiones.

"Suceden muchas cosas en el lado de control del motor. Ese control de la relación aire-combustible es muy importante. Obtener la cantidad exacta de combustible para que coincida con el aire es importante para garantizar que el catalizador funcione correctamente y proporcione una buena reducción de emisiones. Estamos reduciendo los NOx en más del 99 % con ese catalizador de tres vías."

David King, gerente de productos de Cummins para motores de gas natural, señaló que el catalizador de tres vías también es más liviano que el postratamiento diésel y más fácil de montar debido a su tamaño más pequeño.

Dependiendo de la configuración del X15N, el postratamiento puede pesar hasta 150 libras menos que el diésel. Combinado con un diseño de motor más liviano, el X15N puede ofrecer una reducción de peso de aproximadamente 500 libras en comparación con el motor diésel X15, señaló King. La longevidad también está incorporada.

"Está destinado a durar toda la vida útil del vehículo", dijo King. "No tiene periodo de mantenimiento ni de sustitución. Ocupa menos espacio, es más ligero y te olvidas de que está ahí la mayor parte del tiempo."

Por qué lo simple puede ser mejor

El catalizador de tres vías de Cummins recibe su nombre del trabajo que ha realizado durante las últimas tres décadas: eliminar óxidos nitrosos (NOx), hidrocarburos y monóxido de carbono (CO) en la combustión de gas natural. Es el mismo catalizador que se utiliza en los sistemas de postratamiento de los turismos que funcionan con gasolina, conocidos como convertidores catalíticos.

"No se realiza ningún mantenimiento al catalizador en un automóvil de pasajeros y nosotros tampoco", dijo Baize.

Mantenerse al día con los cambios de bujías cada 60 000 millas ayuda a mantener el catalizador funcionando en óptimas condiciones. Para el X15N, los cambios de bujía se pueden realizar en intervalos de cambio de aceite de 60,000 millas o hasta 65,000 millas con Valvoline NextGen One Solution.

"Es importante mantener el motor, especialmente el sistema de encendido", dijo Baize. "Las bujías deben reemplazarse con regularidad y, cuando lo hacen, el catalizador debe durar toda la vida útil del vehículo. Un mantenimiento deficiente de las bujías puede causar fallos de encendido y, si esto continúa con el tiempo, puede dañar el catalizador. Las bujías necesitan atención regular, pero el catalizador en sí no requiere mantenimiento."

Si bien el convertidor Cummins en sí se ha mantenido prácticamente sin cambios, ha habido algunos cambios en las proporciones de platino, paladio y rodio en el catalizador para reducir aún más las emisiones. Esos metales preciosos convierten NOx, CO e hidrocarburos en agua y dióxido de carbono.

El último postratamiento de gas natural de Cummins cumple con los estrictos requisitos de emisiones de 2027 de la EPA y la Junta de Recursos del Aire de California, y lo hace sin DEF, que cuesta en promedio alrededor de $4 por galón, ni limpiezas regulares de DPF, que pueden costar más de $1,000.

"Hay dos factores clave que hacen que un catalizador de tres vías funcione", afirmó Baize. "Uno es el contenido de metales preciosos y el otro es la capacidad de almacenamiento de oxígeno del catalizador. Eso le permite almacenar oxígeno cuando es necesario para ayudar a convertir NOx y luego liberarlo para ayudar a convertir CO e hidrocarburos. El objetivo es mantener el equilibrio de oxígeno adecuado para que las tres emisiones se puedan convertir de manera efectiva."

El diésel y el gas natural tienen ventajas dependiendo de la aplicación, pero el gas natural puede convertirse en la mejor opción si se tienen en cuenta los precios del combustible y el tiempo de inactividad relacionado con el postratamiento. El precio promedio del diésel está muy por encima de $5 por galón, según la AAA, mientras que el gas natural en las estaciones públicas está un 60% por debajo de ese precio.

Los ahorros en estaciones privadas son aún mejores. La Alianza para un Transporte Limpio informa una reducción de hasta el 90 % en los costos de combustible para las flotas que construyen y administran su propio sistema de abastecimiento de gas natural.

El ahorro de combustible aumentará, añadió King, a medida que las flotas adopten más vehículos a gas natural (GNV) y consuman más gas natural de combustión limpia.

"Es un buen momento para comenzar a pagar rápidamente ahora mismo", dijo King. "Si bien no podemos pronosticar los precios del combustible, en general podemos decir que el gas natural ofrecerá un mejor precio que el diésel en el futuro."

Además de los mayores costos de combustible, los problemas relacionados con DEF y DPF que resultan en tiempo de inactividad pueden acumularse rápidamente.

"Cuando pensamos en tiempos de inactividad no programados, pensamos en cómo una flota tiene que arrendar un camión o pagarle a un conductor para que se quede sentado", dijo King. "Tienen una carga que podría llegar tarde, lo que puede resultar en una multa. Tal vez tengan un subcontrato donde alguien más recoge ese remolque. Cualquiera sea el caso, el tiempo de inactividad puede costar mucho más de lo que piensas."