INFORME SOBRE LA ADECUACIÓN DE LOS INTERCAMBIDORES DE TRANSPORTES PARA EL ACCESO DE AUTOBUSES PROPULSADOS POR GAS NATURAL

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I

Índice 1

Introducción.............................................................................................................. 1

2

Utilización del gas natural en el sector del transporte ............................................. 3 2.1 Situación en España ............................................................................................... 3 2.1.1

Caso concreto de la Comunidad de Madrid ................................................... 3

2.2 Situación en otros países ....................................................................................... 5 2.2.1

Italia ................................................................................................................ 6

2.2.2

Alemania......................................................................................................... 7

2.2.3

Francia ............................................................................................................ 7

2.2.4

EEUU ............................................................................................................... 8

2.2.5

Argentina ........................................................................................................ 9

2.3 Referencias ............................................................................................................. 9

3

Normativa y legislación aplicable ........................................................................... 10 3.1 Reglamentación general ...................................................................................... 10 3.1.1

Reglamentación en la Unión Europea .......................................................... 10

3.1.2

Reglamentación no europea ........................................................................ 13

3.1.3

Reglamentación española básica ................................................................. 17

3.2 Reglamentación especifica................................................................................... 17 3.2.1

Reglamentos medioambientales .................................................................. 17

3.3 Normativa respecto a la ventilación y detección de gases en intercambiadores 18 3.3.1

Ventilación y detección de gases en túneles de acceso ............................... 18

3.3.2

Ventilación y detección de gases en aparcamientos ................................... 21

3.4 Normativa respecto a atmósferas explosivas y posibles fuentes de ignición...... 24 3.5 Conclusiones ........................................................................................................ 25 3.6 Referencias ........................................................................................................... 26

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II

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Riesgos asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural ........ 31 4.1 Características del gas natural comprimido ......................................................... 31 4.2 Generación de atmósferas explosivas ................................................................. 35 4.2.1

Estimación de tasas de escape ..................................................................... 37

4.2.2

Estimación del caudal de ventilación ........................................................... 39

4.2.3

Estimación de la extensión ........................................................................... 41

4.2.4

Comparación con vehículos de gasolina ...................................................... 43

4.2.5

Número de renovaciones de aire ................................................................. 43

4.3 Identificación de efectos que pueden modificar el riesgo ................................... 45 4.3.1

Efecto de la eficacia de la ventilación .......................................................... 45

4.3.2

Efecto de la temperatura ............................................................................. 47

4.3.3

Efecto del volumen del emplazamiento y del caudal de ventilación ........... 47

4.3.4

Efecto del grado y disponibilidad de la ventilación ...................................... 47

4.4 Caso de gran escape............................................................................................. 49 4.4.1

Estimación de la tasa de escape y el caudal de ventilación ......................... 49

4.4.2

Evaluación del tiempo de permanencia ....................................................... 50

4.5 Conclusiones sobre el riesgo de generación de atmósfera explosiva en los intercambiadores de autobuses ................................................................... 50 4.6 Referencias ........................................................................................................... 52

5

Sistemas de detección y prevención de incidentes ................................................ 54 5.1 Sistemas de prevención en vehículos impulsados por GNC ................................ 54 5.2 Sistemas de detección de gases ........................................................................... 56 5.3 Conclusiones ........................................................................................................ 58 5.4 Referencias ........................................................................................................... 60

6

Beneficios asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural ... 62 6.1 Aspectos ambientales .......................................................................................... 63 6.2 Aspectos económicos........................................................................................... 65 6.3 Caso real. Empleo de GNC en el transporte de pasajeros en la Comunidad de Madrid .................................................................................................................. 68

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III

6.4 Referencias bibliográficas .................................................................................... 70

7

Conclusiones ........................................................................................................... 71 7.1 Utilización del gas natural en el sector del transporte ........................................ 71 7.2 Normativa y legislación aplicable ......................................................................... 71 7.3 Riesgos asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural ..... 74 7.4 Sistemas de detección y prevención de incidentes ............................................. 75 7.5 Beneficios asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural . 76

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IV

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Introducción

El presente informe se elabora a petición de MADRILEÑA RED DE GAS, S.A.U. y GAS NATURAL DISTRIBUCIÓN SDG, S.A., y pretende aportar luz al análisis de la viabilidad de la circulación de autobuses propulsados por gas natural comprimido (GNC o CNG) por los intercambiadores subterráneos de la red de transportes de Madrid. Arbitrar en una cuestión en la que existen factores de riesgo que pueden afectar a la seguridad y al desarrollo de las labores cotidianas de las personas es una labor ardua y delicada. La experiencia, el conocimiento de la norma, y la consideración de los diferentes puntos de vista de los actores involucrados, es fundamental para que la decisión definitiva satisfaga, si no todos los requisitos planteados inicialmente, sí al menos aquellos que garanticen la seguridad de las personas y ciertos intereses mínimos requeridos por las partes. En lo relativo a la seguridad de los trabajadores, la Ley 31/1995 de Riesgos Laborales define peligro (o factor de riesgo) y riesgo, y establece las diferencias entre ambos. Así, de dicha ley se desprende que peligro es toda fuente de posible lesión o daño para la salud, y se añade además que “se entenderán como procesos, actividades, operaciones, equipos o productos potencialmente peligrosos, aquellos que, en ausencia de medidas preventivas específicas, originen riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores que los desarrollan o utilizan“. Por otro lado, define riesgo laboral como “la probabilidad de que un trabajador sufra un determinado daño derivado del trabajo“. Respecto a la generación de atmósferas inflamables o explosivas, en los intercambiadores subterráneos y los de superficie, el peligro (entendido como factor de riesgo) se incrementa en los primeros debido principalmente al mayor confinamiento de los equipos y a la menor ventilación natural, por lo que en éstos se han de adoptar medidas preventivas específicas más restrictivas. Considerando el caso de los vehículos propulsados por combustibles líquidos convencionales, existen en funcionamiento intercambiadores urbanos tanto en superficie como subterráneos, por lo que se entiende que para ambos casos se han adoptado medidas específicas que reducen el peligro de formación de atmósferas inflamables o explosivas hasta niveles cuyo riesgo asociado es aceptable. Por otro lado, los intercambiadores urbanos en superficie son además considerados aptos para la circulación de autobuses propulsados por GNC, por lo que se admite en este caso que los niveles de riesgo son también aceptables. Dicho lo cual, para la circulación de vehículos propulsados por GNC por intercambiadores urbanos subterráneos, es posible proponer medidas preventivas que reduzcan los riesgos hasta niveles aceptables. En este sentido, es necesario realizar un análisis exhaustivo de las condiciones que se pueden dar para que se genere una atmósfera inflamable o explosiva motivada por el Gas Natural Comprimido de las botellas portadas por los

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autobuses. Posteriormente se ha de analizar la viabilidad técnica de las diferentes medidas y concluir cuáles reducen los riesgos hasta garantizar la seguridad de las personas. Aunque trasciende los límites de este informe, también es necesario estudiar la viabilidad económica de las medidas propuestas, pues es necesario satisfacer no sólo la seguridad de las personas sino también los intereses particulares de las entidades y empresas involucradas, así como la sostenibilidad de la actuación. En este sentido, no conviene olvidar los beneficios económicos y ambientales del gas natural, especialmente este último aspecto, que afecta directamente a la calidad ambiental del aire. Y es que la Comisión Europea ha afirmado en un informe emitido el pasado mes de mayo que "el tráfico local es la principal causa de los altos niveles de contaminación por NO 2 que se registran en la capital (el 70%), incumpliendo los valores límite establecidos por la legislación de la UE", y ha rechazado otorgar una prórroga al Ayuntamiento de Madrid para cumplir con los valores límite de contaminación por dióxido de nitrógeno (NO 2 ), exigibles desde el año 2010 (Directiva 2008/50/CE. Real Decreto 102/2011). La revisión que a continuación se desarrolla sobre el estado del arte de los vehículos propulsados por GNC, analiza los aspectos más relevantes que conciernen al combustible y su almacenamiento en los vehículos, valora las condiciones que potencialmente se pueden dar en los intercambiadores subterráneos, y propone medidas preventivas para la seguridad de las personas. Tanto a nivel nacional como internacional, se revisa la utilización del gas natural en el sector del transporte, la normativa y legislación aplicable, los impedimentos para la utilización de vehículos propulsados con gas natural, los sistemas de detección y prevención de incidentes, y los beneficios asociados a la utilización de vehículos propulsados por este combustible. Se pretende por tanto aportar nueva información y propuestas relevantes para la solución de un dilema que surge en noviembre de 2010 y que desde entonces se encuentra estancado.

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Utilización del gas natural en el sector del transporte

2.1

Situación en España

Actualmente, la flota de vehículos propulsados por GNC en España es de 3.700 unidades, que supone un 14% más que en el año 2011. Como resultado de esto, la cuota de mercado aumentó alrededor de un 9%. España cuenta con un parque de 1.192 camiones utilizados en su mayoría para la recogida de basuras y 1.547 autobuses urbanos. En 2012 se vendió un 8% más que en el año 2011 de GNC para vehículos De las 74 estaciones de servicio que repostan GNC en España, 17 son públicas. En cuanto a subvenciones públicas por parte de la Administración, en principio no se había contemplado ningún presupuesto para 2013; sin embargo, en el año anterior se realizaron las siguientes actuaciones: • • • •

1.200 € por coche nuevo. 12.000 € por camión o autobús de mediano tamaño (más de 3,5 t). 30.000 € por cada nueva estación de repostaje privada. 60.000 € por cada nueva estación de repostaje pública. Además de otras iniciativas como:

•

Los vehículos de emisiones < 120 g CO 2 /km están exentos de abonar las tasas de registro de vehículos. Aquéllos con emisiones entre 120-160 g CO 2 /km sólo pagan 4,75% de las tasas. Aquéllos con emisiones entre 160-200 g CO 2 /km sólo abonan el 9,75% de las tasas y los vehículos con emisiones > 200 g CO 2 /km sólo abonan el 14,75%.

Desde el punto de vista económico, el ahorro en España por km en el caso de un camión de pesaje medio usando GNC es del 40% si se compara con un mismo vehículo que use gasolina y de un 30% si se compara con la versión diésel. Las principales flotas se encuentran en la EMT de Madrid, TMB (Barcelona) y TUSSAM (Sevilla). Destacar que el porcentaje de autobuses propulsados por gas natural comprimido en estos tres casos respecto al total de la flota se encuentra entre el 35% y el 41%.

2.1.1

Caso concreto de la Comunidad de Madrid

El Ayuntamiento de Madrid abrirá un total de 16 puntos de repostaje de GNC, de los cuales 7 estarán abiertos al público. La EMT ha apostado fuerte por el gas natural para impulsar su flota de autobuses. En la actualidad cuenta con 784 autobuses propulsados con GNC, lo que supone el 39% de la flota.

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En noviembre de 2010 se inauguró la estación de servicio de GNC más grande del mundo para suministro de la flota de la EMT y con un apartado abierto al público. La EMT adquirió a finales de 2010 un total de 165 nuevos autobuses propulsados con GNC para la renovación de su flota. De ellos, 23 eran autobuses híbridos eléctricos/GNC. En cuanto a la recogida de residuos sólidos urbanos, los municipios que disponen de flota con GNC son Madrid, Alcobendas, Pozuelo de Alarcón, Boadilla del Monte y Majadahonda. En la Ilustración 2.1 puede observarse la situación actual de las estaciones de repostaje de GNC en la Comunidad de Madrid.

Ilustración 2.1. Mapa actual de las estaciones de servicio en la Comunidad de Madrid.

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2.2

Situación en otros países

A día de hoy, el parque de vehículos propulsados por gas natural comprimido a nivel mundial asciende a 17, 8 millones de unidades. Los países que hacen un mayor uso de este tipo de vehículos coinciden con aquellos que disponen de reservas de gas natural. Destacan Irán y Pakistán con un parque de 3,3 millones de vehículos respectivamente, Argentina con 2,2 millones y Brasil con 1,7 millones. A nivel europeo, destaca Italia con 785.000 vehículos, pionero en Europa con más de 50 años de experiencia. EEUU dispone de una flota de 112.000 vehículos, de los cuales, la gran mayoría corresponden a autobuses urbanos. Ver Ilustración 2.2.

3,5 3,0 2,5

Millones de Vehículos

2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

Ilustración 2.2. Vehículos a gas natural en el mundo.

China dispone de 1,5 millones de vehículos y, según las estimaciones, podrían aumentar a 3 millones en 2015. El número de estaciones de recarga a nivel mundial asciende a 21.408. El reparto de éstas en el mundo se puede ver en la Ilustración 2.3.

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3,5 3,0

Miles de estaciones

2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

Ilustración 2.3. Estaciones de recarga. 2.2.1

Italia

Italia, con una larga tradición en el uso de vehículos propulsados con GNC, continúa liderando a nivel europeo el uso de esta tecnología con 785.000 unidades a principios de 2012. Esto implica un incremento del 16% respecto a finales de 2009. Principalmente, estos datos corresponden a furgonetas y coches privados, los cuales pueden ser repostados en cualquiera de las 908 estaciones de servicio públicas que hay distribuidas por el país. Al final de la primera mitad de 2012, la cuota de mercado de los vehículos de gas natural creció hasta 3,56%, cuando justo un año atrás sólo alcanzaba el 1,94%. Según la página web especializada Automobili10, este resultado positivo puede estar relacionado con los nuevos modelos que usan GNC (como el modelo Fiat Panda) atractivos para usuarios que buscan ahorrar dinero a través del consumo de combustible. Este nivel significativo de vehículos propulsados con GNC alcanzado tras 30 años se debe en gran medida a una modernización activa de la industria y la disponibilidad de la mayoría de los pequeños y medianos modelos de Fiat con motores alimentados con GNC. Por supuesto que existe una razón económica de peso tras este crecimiento. El ahorro en combustible por kilómetro para un vehículo de peso medio usando GNC es del 60% comparado con el equivalente a un motor de gasolina y del 33% con uno de gasoil. La mayor

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disponibilidad de nuevos modelos que ofrecen la posibilidad de motores con opciones de uso del GNC está empujando el crecimiento de este tipo de vehículos. Italia cuenta con 1.200 camiones propulsados por GNC, la mayoría utilizados para la recogida de RSU, y con 2.300 autobuses urbanos. 2.2.2

Alemania

El desarrollo del mercado alemán de vehículos propulsados por GNC ha sido impulsado por dos iniciativas/políticas estratégicas desde la industria alemana del gas y desde el gobierno: un rápido desarrollo de las estaciones de llenado de GNC cuya red cuenta con más de 900 localizaciones; y el compromiso desde la Administración para mantener unas tasas reducidas para repostar GNC hasta 2018. Esto garantiza que el GNC permanezca como una opción económica en Alemania. Además, hay varias ciudades que están proporcionando incentivos locales para la compra de vehículos de GNC, los cuales han sido muy bien aceptados por autoescuelas, compañías de taxi y otros usuarios profesionales. Mercedes Benz actualmente ofrece 2 modelos de coches de pasajeros propulsados por GNC, Volkswagen dispone de 5 modelos y Opel de 2. En referencia a los vehículos comerciales, Alemania dispone de 1.200 camiones de peso medio y gran peso, así como 1.600 autobuses urbanos. Alemania está impulsando el desarrollo del uso del GNC pero el mercado está aún lejos de ser maduro, ya que sólo dispone de 900 estaciones de llenado. Es el mayor mercado europeo de vehículos, con 60 millones en total, pero sólo 95.000 son propulsados por GNC. El crecimiento se espera que sea más dinámico gracias al compromiso de la industria de las estaciones de servicio y la industria automovilística. Sin embargo, el apoyo público y político será crucial para impulsar el uso de estos vehículos. 2.2.3

Francia

El desarrollo del vehículo propulsado con GNC en Francia ha sido impulsado de diferentes formas por la firma de acuerdos oficiales entre la industria y el gobierno. El primer acuerdo firmado en 1994 planeaba tener en servicio 350 autobuses propulsados por GNC. El segundo acuerdo firmado en 1999 alcanzó un éxito significativo en términos de poner en circulación los siguientes vehículos: 1.600 autobuses urbanos, 300 camiones, principalmente de servicios de limpieza, y 5.500 coches y furgonetas ligeras. Todos los propietarios repostaban en estaciones de servicio privadas. El protocolo más reciente se firmó en 2005 y definía objetivos ambiciosos en términos del número de vehículos que debían estar en circulación para 2010. Se buscaba integrar 3000 autobuses urbanos, 1.200 camiones de servicios urbanos y 100.000 coches y camiones ligeros. Para ello, se decidió que se debían instalar 300 estaciones de servicio públicas en vez de las privadas existentes hasta el momento.

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Desde el punto de vista administrativo, el Ministerio de Transporte definió un esquema de impuestos que impulsaría el desarrollo de los vehículos de GNC en Francia. Su punto de vista era que la medida estaba “en línea con la ley considerando la calidad del aire y el uso racional de la energía”. Actualmente Francia cuenta con un total de 13.300 vehículos de GNC, repartidos en 10.000 coches y furgonetas ligeras, 2.400 autobuses urbanos y 900 camiones de servicios. Hay 149 estaciones de servicio, 112 privadas y 37 públicas. Gracias a los esfuerzos de la industria del gas se prevé un aumento de la red de estas estaciones. 2.2.4

EEUU

Con reservas probadas de gas natural y la gran dependencia del petróleo extranjero, todo hace indicar que el uso del GNC comenzará a aumentar en los próximos años como combustible para vehículos. A esto hay que sumar también que nunca antes se disponían de los servicios disponibles impulsados por la inversión sin precedentes de la industria y los incentivos del gobierno. En la actualidad hay cerca de 120.000 vehículos a gas natural en Estados Unidos. Hay alrededor de 1.000 estaciones de servicio, aproximadamente la mitad de las cuales están abiertas al público. Alrededor de 50 fabricantes diferentes producen 100 modelos de vehículos. El gas natural cuesta actualmente entre 1,50 y 2,00 dólares menos por galón equivalente de gasolina. De acuerdo con la Asociación Americana de Transporte Público, casi una quinta parte de todos los autobuses de transporte son de gas natural comprimido (GNC) en 2011. En la actualidad, los autobuses de transporte son los mayores usuarios de gas natural. El segmento de más rápido crecimiento del gas natural vehicular (GNV o NGV) es el de recogida de residuos y vehículos de transporte. Casi el 40% de los camiones de basura adquiridos en 2011 están impulsados por gas natural. Más de 35 aeropuertos en los EE.UU. tienen vehículos a gas natural en sus propias flotas o tienen políticas que fomentan el uso de las flotas privadas que operan en el mismo recinto, por lo que este sector es el tercero más grande en el uso del gas natural vehicular. NGV Global, la asociación internacional del GNV, estima que habrá más de 50 millones de vehículos de gas natural en todo el mundo en los próximos 10 años, o aproximadamente el 9% de las flotas de transporte del mundo. Hacer que Estados Unidos sea menos dependiente del petróleo extranjero es una prioridad nacional. El presidente Obama, en marzo de 2011, fijó el objetivo de reducir las importaciones de petróleo en un tercio en poco más de diez años. EE.UU. importaba 11

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millones de barriles de petróleo extranjero al día cuando Obama asumió el cargo, un número que ha caído desde entonces a 8,4 millones de barriles al día. Una parte importante del plan de Obama es el compromiso de invertir en la investigación y desarrollo del gas natural como combustible para vehículos. Obama dijo: "Tenemos que tener una estrategia total que desarrolle todas las fuentes de energía estadounidenses, una estrategia más limpia y más barata". El plan del Presidente incluye la propuesta de nuevos incentivos para camiones de mediana y alta carga que funcionan con gas natural, el lanzamiento de un programa competitivo de donaciones para apoyar a las comunidades a superar las barreras de la implantación del gas natural vehicular, desarrollo de corredores de transporte que permiten a los camiones que utilizan gas natural el transporte de mercancías y el apoyo a programas para convertir los autobuses municipales y los camiones para que puedan funcionar con gas natural y encontrar nuevas maneras de convertir y almacenar el gas natural. Mientras que los EE.UU. importan más del 47% del petróleo que consume, el 98% del gas natural utilizado en los EE.UU. se extrae en América del Norte. Cada galón equivalente de gas natural utilizado en los vehículos es un galón menos de petróleo que tiene que ser importado. 2.2.5

Argentina

Los vehículos de GNC son muy comunes en Argentina, con una cuota del 13% de la flota de GNV mundial, donde se utilizan principalmente como taxis. Normalmente, los vehículos de gasolina estándar se convierten en talleres especializados, que incluyen la instalación del cilindro de gas en el maletero y el sistema de inyección de GNC y la electrónica. Según las estadísticas actuales no disponen de autobuses urbanos propulsados por gas natural. Actualmente Argentina cuenta con 2.123.200 de vehículos que utilizan GNC y 1.916 estaciones de servicio.

2.3

Referencias

1. 2. 3.

http://www.ngvjournal.dreamhosters.com http://www.ngvaeurope.eu http://www.ngvc.org

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Normativa y legislación aplicable

3.1

Reglamentación general

3.1.1

Reglamentación en la Unión Europea

La normativa aplicable en Europa para el uso de gas natural en vehículos ha sido establecida a través de diversas directivas elaboradas por la Comisión, además de otras normas desarrolladas o en fase de proyecto por parte del CEN (Comité Europeo de Normalización) y por la ISO (Organización Internacional de Normalización). En cuanto a las Directivas Comunitarias que deben adoptarse contra la emisión de gases y partículas contaminantes, es preciso tener en cuenta todas las relativas a emisiones de vehículos pesados, tales como la Directiva 88/77/EEC [1] y posteriores hasta la Directiva 2005/78/EC [2] relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre las medidas que deben adoptarse contra la emisión de gases contaminantes procedentes de motores de encendido por chispa alimentados con gas natural o gas licuado del petróleo destinados a la propulsión de vehículos. También se deben tener en cuenta las Directivas relativas a consumo de combustible y emisiones de CO 2 , además de las relativas a los equipamientos de los vehículos de GNC [3] y a las transformaciones de vehículos certificados de conformidad con la normativa ECE R115 [4] de obligado cumplimiento. Las normativas desarrolladas deben ser compatibles con otras Directivas Europeas, como la 97/23/EC [5] relativa a los equipos a presión, la 2006/42/EC [6] (Directiva de Máquinas) y la 94/9/EC (Aparatos y Sistemas de Protección para Uso en Atmósferas Potencialmente Explosivas) [7]. Algunos de los países miembros disponen de legislación propia que recoge los distintos aspectos normativos sobre este tema. A modo de ejemplo, se podrían citar entre otros: 

Reino Unido: En el Reglamento británico relativo a “The building Regulation” [8] del año 2010 en la Sección 6 “New buildings other than dwellings”, en el artículo 6.18 se indican los requisitos que deben cumplir los aparcamientos respecto a la concentración permitida de CO. Y respecto a la ventilación, en esa misma sección del reglamento aparecen los siguientes artículos: • Artículo 6.20: “La ventilación debe mantener el nivel de CO por debajo de 30 ppm para un periodo de tiempo de 8 horas, frente a 90 ppm en los accesos a los aparcamientos en un periodo no mayor de 15 minutos”. • Artículo 4.2: “Un aparcamiento que se puede ventilar directamente con aire exterior en cada planta constará de: o aberturas de ventilación cuya superficie libre mínima sea igual o superior a 1/20 de la superficie a ese nivel y al menos la mitad de esa superficie debe

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•

ser distribuida regularmente en, al menos, dos paredes exteriores y opuestas; o bien de o aberturas de ventilación cuya superficie libre mínima sea igual o superior a 1/40 de la superficie a ese nivel, y un sistema de ventilación de extracción mecánica capaz de proporcionar al menos tres renovaciones por hora. Las aberturas de ventilación y los puntos de extracción se deben localizar de forma tal que garantice una distribución adecuada de la ventilación”. Artículo 4.3: “Los aparcamientos o partes de aparcamientos que no tienen las aberturas de ventilación de acuerdo con el artículo 4.2, deben disponer de un sistema de ventilación de extracción mecánica capaz de: o proporcionar una ventilación general igual o superior a seis renovaciones por hora, y una ventilación local en rampas de acceso y de salida cuando los coches están con el motor encendido de al menos diez renovaciones por hora, o bien o asegurar que la concentración de CO esté limitada y no sobrepase los límites  (i) 50 ppm durante 8 horas de promedio.  (ii) 100 ppm en cualquier periodo de quince minutos”.

El reglamento británico relativo a los sistemas de alimentación de los vehículos de pasajeros indica que se deben cumplir los requisitos del reglamento UN/ECE 67 [9] con el objetivo de introducir los requisitos específicos para homologar todos los cilindros de materiales compuestos. 

Italia: La Norma Italiana D.M. 02/01/1986 sobre seguridad contra incendios en aparcamientos [10] sólo establece limitaciones en su artículo 10.6 para los vehículos con gases más pesados que el aire. El documento técnico [11] sobre vehículos a gas natural afirma que según la citada Norma Italiana [10] está permitido que los coches propulsados por GNC aparquen en todas las estructuras de estacionamiento, incluidas cubiertas y subterráneas. El texto técnico [12] sobre aparcamientos para vehículos en general, incide en los requisitos de la norma sobre las aberturas de la ventilación natural, que deben tener una superficie igual o superior a 1/25 de la superficie de la planta de garaje. En el caso de no disponer de sistema de ventilación mecánica, una fracción de la superficie de al menos 0,003 m2 por metro cuadrado de suelo de la planta debe estar completamente libre de puertas y ventanas. El sistema de ventilación natural debe integrarse a un sistema de ventilación mecánica en garajes subterráneos con un número de vehículos por cada piso superior a los siguientes valores: 125 (primera planta), 100 (segunda planta), 75 (tercera planta), 50 (más de 3 plantas). En garajes con más de 500 coches se requiere un sistema de doble ventilación mecánica para la extracción y entrada del aire, ya sea accionado

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manualmente o automáticamente mediante detectores de CO y detectores de mezclas inflamables. [12] La Orden Ministerial de 2005 establece la frecuencia de las inspecciones periódicas a las que deben de someterse los depósitos de gas a presión conforme con la ECE R110 ya citada [3]. Este Reglamento italiano está en vigor para las instalaciones de tipo OEM (primer montaje), mientras el Protocolo n° 4043-MOT2/C del 21.11.2002 está en vigor para las instalaciones de segunda mano. En Italia se han adoptado también varias enmiendas del Reglamento Europeo nº 110, en las cuales se definen las prescripciones sobre la homologación de los dispositivos de alimentación para vehículos convertidos a GNC. Resultan entonces “obsoletas” las precedentes normas nacionales como los artículos 341- 351 del Reglamento de actuación del Código de la Circulación, y las varias circulares emitidas por el Ministerio de Transporte. Después de la introducción del Reglamento R110 [3] han sido definidas con protocolo nº 4043-MOT2/C del 21.11.2002 las normas para la instalación de estos componentes sobre los vehículos. Los inspectores provinciales del Departamento de Transporte Terrestre verifican la instalación de los componentes y la hermeticidad del equipo sometiéndolos a una presión hidráulica de 300 bar. El ensayo puede efectuarse en un taller de instalación. 

Francia: La Normativa francesa realizada por el CETU [13] fija las medidas de seguridad de los túneles de carretera estableciendo las pautas de correcta protección, evacuación de usuarios y actuación de equipos de asistencia en caso de accidente. Además, en el caso de incendio, plantea la velocidad mínima de la corriente de aire para evacuar los humos, para ventilación longitudinal establece un valor mínimo de 3 m/s. Para los vehículos propulsados por GNC no existe ninguna restricción.



Alemania: Mediante los Fundamentos legales alemanes (“Deutsche Garagenverordnung”) [14] de los años noventa no se restringe el aparcamiento de los vehículos propulsados por GNC. En algunos casos (por ejemplo, GarVO Bremen §23 del 10/11/1980 y Sarrland §24 del 30/08/1976), las restricciones se aplican a vehículos propulsados por “gases a presión más pesados que el aire“. Dado que el gas natural es más ligero que el aire, esta disposición no se aplica para vehículos de gas natural comprimido, es decir, los carteles de prohibición se refieren a vehículos propulsados por gas licuado. La decisión sobre la prohibición de aparcar los vehículos alimentados por GNL depende de los gobiernos locales y de las entidades propietarias de los aparcamientos.



República Checa: En el año 2010 se ha revisado la norma de seguridad contra incendios nº 0804 73 de ČSN [15] y se han elaborado dos estudios independientes para tratar el tema del estacionamiento de vehículos de GNC. Uno de los estudios ha sido elaborado por la Universidad Técnica del VŠB FBI y se titula: "Estudio de seguridad para el estacionamiento de vehículos propulsados por GNC en los garajes públicos

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subterráneos". Este estudio confirma que los vehículos propulsados por GNC no constituyen mayor amenaza que los de gasolina. Asimismo, indica que al comparar los riesgos de incendio potenciales de los vehículos de gas natural y gasolina, los de GNC tienen menor riesgo que los de gasolina. El estudio concluye que las propiedades de GNC y medidas de seguridad tecnológicas de vehículos propulsados por GNC no empeoran la seguridad frente al fuego de los garajes [16]. El segundo estudio, elaborado por el Centro de Investigación de Transporte, se ha basado en la evaluación formal de las distintas legislaciones existentes de casi todos los países de la UE y se ha llegado a la conclusión de que la República Checa era el único país donde se prohibía aparcar los vehículos de GNC en los garajes subterráneos [17]. En consecuencia, en septiembre de 2011, el gobierno checo aprobó enmiendas al Decreto nº 23/2008Sb [18], derogando el párrafo 8) del artículo 30 que prohibía el estacionamiento de vehículos propulsados por gas natural en los garajes subterráneos. Adicionalmente, ha incluido una nueva especificación del párrafo 2 del artículo 21 del mismo decreto, que detalla los requisitos y proporciona normas para detectores de gas. 3.1.2

Reglamentación no europea

En Estados Unidos es indispensable el cumplimiento de los códigos internacionales y resulta recomendable (y en ocasiones es mandatorio) el cumplimiento de la norma NFPA52 [19] que contiene los requisitos necesarios aplicables al diseño, instalación, operación y mantenimiento de sistemas para el suministro y consumo de gas natural, tanto para las estaciones de recarga como para los vehículos. 

NFPA 52 [19]. Se aplica a los vehículos propulsados por GNC y a las estaciones de almacenamiento y carga. Se trata probablemente de la mejor guía para vehículos propulsados por GNC, almacenamiento y carga. Esta norma no incluye el caso de aparcamientos pero sí especifica los criterios de ventilación para almacenamiento y carga de GNC en locales cerrados. En el apartado 8.4.3.5.4 sobre ventilación, obliga que se disponga de un sistema mecánico de ventilación que garantice un ratio de ventilación de 1 ft3/min por cada 12 ft3 (0,0283 m3/min por cada 0,34 m3) de volumen de garaje (cinco renovaciones por hora). También indica en el apartado 12.2.4.2.3 que la ventilación debe asegurarse mediante un sistema mecánico continuo de ventilación o mediante un sistema de detección continua de concentración que controla el sistema de ventilación Este sistema de ventilación se activará en el momento en que se detecte una concentración de valor igual a 1/5 del límite inferior de inflamabilidad.

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En el Capítulo 10 (CNG Residential Fueling), apartado 10.3.5 se indica que “El gas natural no se debe liberar a la atmósfera durante el funcionamiento normal. Excepción: se permitirá la liberación de una fuga de 16 cm3 de gas por llenado durante la desconexión de la manguera de combustible”. En el apartado 10.4.2.2.1 se indica que “El detector se debe ubicar a 150 mm del techo o del punto más alto del local. Excepción: En una instalación de suministro de GNC se permitirá utilizar una combinación de ventilación o detección de gas para asegurarse que el local mantiene el nivel de LIE por debajo de 1/5 del límite inferior de inflamabilidad del gas natural. Esto se considerará como equivalente a un detector de gas situado a 150 mm del techo o en el punto más alto del local”. Capítulo 12 LNG Fueling Facilities en el apartado 12.3.7 Detección de Metano dice que “El lugar de descarga debe proveerse de un sistema de detección de metano y de medidas de protección contra incendios”. En el apartado 12.3.7.2 dice que “El sistema de detección debe ser capaz de detectar metano en múltiples ubicaciones más allá del radio completo de la manguera de transferencia, medido en cada punto de transferencia y recepción de GNL”. 

NFPA 57 [20]. Esta norma se aplica a los vehículos propulsados por GNL y GNC (incl. vehículos de marina) y estaciones de servicio. En el apartado 7.7 sobre aparcamientos de vehículos de GNL indica que se permitirá el estacionamiento de vehículos propulsados por GNL en un aparcamientos de bajo techo siempre y cuando dichas instalaciones o vehículos estén adecuadamente equipados para evitar la acumulación de gas en una mezcla inflamable, o bien el sistema de alimentación de GNL y el tanque de almacenamiento de combustible a bordo se drenen y purguen con gas inerte o sin presión. Es decir, mientras se cumplen los requisitos arriba indicados se permite el estacionamiento de vehículos en aparcamientos de bajo techo. Aunque en este apartado no se hace referencia a GNC, se puede aplicar la misma conclusión.



NFPA 88A [21]. Esta norma no aporta restricciones para los vehículos propulsados por GNC diferentes de las ya aportadas por las NFPA 52 o 57 y se aplica a las estructuras de aparcamientos abiertas, cerradas, sótanos y subterráneas. La norma establece que todos los aparcamientos subterráneos deben disponer de un sistema automático de rociadores, de un sistema de detección de incendios y de un sistema de ventilación para la evacuación de humos. En el apartado 5.3.2 indica que el estacionamiento cerrado debe disponer de un sistema de ventilación mecánica capaz de proporcionar un mínimo de 300 l/min por m2 de superficie (ft3 por ft2 de superficie). Esta norma indica explícitamente que cumpliendo estos requisitos de ventilación, una fuga de gas no representa mayor riesgo que las de los carburantes convencionales.

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NFPA 88B [22]. Esta norma se aplica a los garajes que realizan tareas de reparación y mantenimiento de vehículos. Proporciona algunos requisitos específicos para garajes que trabajan con gas natural vehicular (NGV), en aspectos relativos a la ventilación, requisitos eléctricos, temperatura superficial de calentadores, etc. En el apartado 3.2.1.2 habla de permisos de trabajo en caliente en el caso de reparación de vehículos con motores de GNC o GNL. Se prohíbe el uso de llama abierta o de equipos de calefacción cuya temperatura superficial sea superior a 399 ᴼC.



NFPA 30A [23]. Se aplica a instalaciones de servicio que dispensan tanto combustibles gaseosos como líquidos en la misma instalación. Incluye los requisitos de la NFPA 88B.



SAE J1616 [24]. Proporciona recomendaciones prácticas de la Society of Automotive Engineers (SAE) para vehículos propulsados por GNC. Este documento examina las características químico-físicas más importantes del gas natural comprimido y describe los métodos de ensayo para evaluar estas propiedades, así como el circuito de combustible y rendimiento del motor.



SAE J2406 [25]. Proporciona recomendaciones prácticas de la Society of Automotive Engineers (SAE) para camiones pesados de GNC. También proporciona instrucciones respecto a la construcción, operación, y el mantenimiento de camiones y autobuses.



Design Guidelines for Bus Transit Systems Using Liquefied Natural Gas (LNG) as an Alternative Fuel (3/97). Se trata del Informe de FTA que no sólo proporciona las referencias a las normas requeridas (por ejemplo a NFPA) sino también indica las precauciones adicionales y proporcionan una información general.



Design Guidelines for Bus Transit Systems Using Compressed Natural Gas as an Alternative Fuel (6/96). Idem 3/97.



Compressed Natural Gas Safety in Transit Operations (10/95). Idem 3/97.



CSA B108-99 Natural Gas Fuelling Stations Installation Code. Es la norma canadiense que se aplica a flotas de vehículos y estaciones públicas de repostaje.



CSA B108-99 Annex –Indoor Refuelling of Natural Gas Vehicles. Es la norma canadiense aplicada a estaciones de repostaje dentro de edificios con otras funciones primarias distintas de repostaje. No cubre las estaciones públicas.



2001CSA B109-01 Natural Gas for Vehicles Installation Code. Es la norma canadiense que se aplica a instalaciones, servicios y reparaciones de sistemas de combustible de GN en vehículos autopropulsados.

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ANSI NGV1-1994 (with 1997 & 1998 addenda) –Compressed Natural Gas Vehicle Fueling Connection Devices. Se aplica a los dispositivos de conexión de suministro de GNC, tales como boquillas y receptáculos estandarizados.



ANSI NGV2-2000 –Basic Requirements for CNG Vehicle Fuel Containers. Se aplica a los Cilindros de CNG e indica los requisitos que deben cumplir los cilindros, además de FMVSS 304.



ANSI NGV3.1-1995 –Fuel System Components for Natural Gas Powered Vehicles. Se aplica a los componentes del sistema de combustible para NGV (excluye los componentes del LNG aguas arriba del vaporizador). Principalmente se aplica a los vehículos transformados.



ANSI NGV4.1-1999 –NGV Dispensing Systems. Se aplica a los sistemas de distribución de combustible GNC vehicular.



ANSI NGV4.6—1999 –Manually Operated Valves for Natural Gas Dispensing Systems. Se aplica a las válvulas accionadas manualmente, excluyendo válvulas de cierre de cilindro.



ANSI PRD1-1998 –Basic Requirements for Pressure Relief Devices for Natural Gas Vehicle Fuel Containers Pressure Relief Devices for CNG Fuel Containers. Se aplica a los dispositivos de alivio de presión de los cilindros de CNG.



CGA C-6.4-1998 –Methods for External Visual Inspection of Natural Gas Vehicle Fuel Containers and Their Installations. Indica los métodos de inspección visual de cilindros de CNG de los vehículos y su instalación.



FMVSS 303 –Fuel System Integrity of Compressed Natural Gas Vehicles. Se aplica a los vehículos propulsados por GNC con peso ≤ 4,54 t, y autobuses escolares. Es una norma que indica las pruebas de choque de vehículos ligeros y autobuses escolares propulsados por GNC.

Adicionalmente, y basándose en las normas internacionales con el fin de mantener los más altos estándares en cuanto a seguridad, se contemplan las siguientes normas:     

ISO/DIS 11439: Cilindros a alta presión para el almacenaje a bordo de gas natural como combustible para vehículos. ISO/TR 15403: Calidad del gas natural para uso como carburante. ISO 15500: Componentes del sistema de alimentación de GNC. ISO 14469: Sistemas de conexión para el llenado de depósitos de GNC. ISO/DIS 19078: Inspección de depósitos de GNC en el vehículo.

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3.1.3

Reglamentación española básica

Cabe manifestar, en primer lugar, que en el marco de la legislación nacional hasta la fecha no existe ningún documento normativo que establezca directa o indirectamente indicaciones, prohibición o recomendaciones relativas al acceso de los autobuses propulsados por gas natural comprimido (GNC) a los intercambiadores. En cuanto a la regulación nacional relativa al uso de autobuses de GNC se debe mencionar la norma específica de vehículos propulsados por GNC: La norma UNE-EN 13423 [26] tiene por objeto facilitar recomendaciones para la operación de vehículos que utilizan gas natural como combustible y que funcionan con un sistema a presión inferior o igual a 20 MPa (200 bar) a 15 ᴼC. Esta norma se aplica a los vehículos que cumplen las Normas ISO/DIS 15501–1 [27] e ISO/DIS 15501–2 [28]. En el apartado 4.1 de la norma UNE-EN 13423 [26] se indica que “Cuando los vehículos se estacionan en zonas cerradas, éstas deben tener una ventilación apropiada con el fin de evitar una acumulación peligrosa de gas”, sin establecer unos valores mínimos al respecto.

3.2

Reglamentación especifica

3.2.1

Reglamentos medioambientales

Los autobuses que usan GNC como combustible tienen emisiones de partículas esencialmente menores que los autobuses propulsados por diésel o gasolina; de igual manera, las tecnologías recientes de los motores a gas natural comprimido, permiten obtener menores emisiones de NOx, ya que permite el uso de convertidores catalíticos de tres vías. En cuanto a los niveles obtenidos de CO e hidrocarburos, dependen en gran medida de la tecnología empleada, pero en todos los casos es posible el cumplimiento de las normativas actuales en materia de emisiones contaminantes más exigentes a nivel mundial. Por lo tanto, el uso de GNC en el transporte público encuentra su principal motivación en los beneficios ambientales que ofrece respecto a los combustibles tradicionales como el diésel y la gasolina. Factores como la disponibilidad del gas natural e infraestructura para su suministro y consumo han jugado un papel decisivo en la implantación de programas de autobuses a gas natural exitosos. Los autobuses de GNC utilizados en el sistema de transporte público deben ser vehículos cuyas emisiones a la atmósfera sean iguales o menores a las establecidas en la normativa vigente en materia de emisiones contaminantes: EPA 2010 [29] o norma relativa a las emisiones de los vehículos pesados EURO VI [30] que entrará en vigor en 2014.

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3.3

Normativa respecto a la ventilación y detección de gases en intercambiadores

Como se ha mencionado anteriormente, no existe una normativa específica para intercambiadores; por tanto, para analizar los requisitos necesarios que se deben cumplir en cuanto a la ventilación, es necesario estudiar tanto la normativa relativa a los túneles como la normativa vigente relativa a los aparcamientos. 3.3.1

Ventilación y detección de gases en túneles de acceso

Un túnel según el diccionario de Real Academia de la Lengua Española es un: “Paso subterráneo abierto artificialmente para establecer una comunicación”. Las instalaciones de ventilación se deben diseñar, calcular, ejecutar, mantener y utilizar de forma que se obtenga una calidad del aire interior que sea aceptable para las personas, y para que se eliminen los contaminantes que se producen de manera habitual, se aporte un caudal suficiente de aire exterior y se garantice la extracción del aire viciado. En caso de incendio, además, estas instalaciones deben garantizar la extracción de los humos generados con el fin de facilitar la evacuación y las tareas de extinción. En el diseño de la instalación, la elección y la correcta distribución de los sensores y actuadores es fundamental para que el sistema sea eficaz y, a la vez, tenga una eficiencia energética elevada. Las unidades de ventilación, conductos, rejas, etc., se deben diseñar de modo que todos sus elementos sean accesibles, teniendo en cuenta las operaciones de mantenimiento que deben realizarse o las posibles reparaciones que puedan surgir. La ventilación en condiciones normales debe garantizar una calidad suficiente del aire en el túnel, normalmente mediante la disolución de los contaminantes. En una situación de incendio, se debe conseguir que el entorno sea lo más seguro posible para los usuarios y los servicios de rescate mediante el control apropiado del flujo de humo [31]. El primer motivo para instalar sistemas de ventilación en los túneles era la reducción de los niveles de contaminación. En algunos casos, la ventilación natural puede ser suficiente para satisfacer las necesidades de calidad de aire en condiciones normales. La necesidad de un sistema de ventilación mecánico se evalúa teniendo en cuenta la longitud del túnel y el tipo de tráfico (bidireccional o unidireccional) y sus condiciones (la posibilidad de congestión) [32]. Los mismos factores determinan los requisitos de ventilación en situaciones de emergencia, especialmente en caso de incendio. Para elegir entre diferentes estrategias de ventilación, por lo general nos guiamos esencialmente por cuestiones de seguridad ante incendio. Se puede consultar el Capítulo V de PIARC "Ventilation for fire and smoke control" [33].

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A continuación se citan los principales reglamentos y normas consultadas que afectan a las instalaciones de ventilación en túneles de acceso a los intercambiadores que podían ser un caso asimilable al de los túneles viarios urbanos: 

Real Decreto 635/2006 [34] En el ámbito normativo, las recomendaciones del grupo de expertos de Naciones Unidas sobre la seguridad en túneles carreteros publicadas en diciembre de 2001, supusieron el inicio de un conjunto de medidas que culminaron, a nivel internacional, en la Directiva del Parlamento europeo y del consejo de la UE de abril de 2004 sobre los requisitos mínimos de seguridad para túneles de la red transeuropea, y, a nivel nacional, con la aprobación en mayo de 2006 del R.D. 635 [34] sobre los requisitos de seguridad en túneles de carreteras del Estado.



Ventilación en caso de incendios y gestión medioambiental en los túneles de Calle 30 [35] Por razones medioambientales, así como por permitir tiempos de permanencia grandes en los túneles, se consideró un nivel máximo de CO de 30 ppm, frente a 50 ppm recogidas en las recomendaciones francesas, o las 70 ppm de las internacionales. Con ello, para establecer criterios generales de dimensionamiento a las distintas ingenierías, se realizaron diversos estudios paramétricos calculando las necesidades de ventilación para un túnel tipo de 1 km de longitud y tres carriles de circulación con pendientes entre -5% y 5%. El resultado fue que, salvo justificación específica por cada tramo, se recomienda emplear un caudal de ventilación de unos 95 m3/(s km carril). Respecto a los criterios de dimensionamiento de las estaciones de ventilación, se empleó el concepto de las recomendaciones francesas para las extracciones masivas, lo que debería permitir conseguir velocidades de aire en el sentido de la circulación del tráfico superiores a la crítica. Bajo estas condiciones se fijaron los caudales entre 200 y 300 m3/s. Dado que en España no existen recomendaciones para el dimensionamiento de la ventilación de túneles [35] (ni para el caso de servicio ni para el de incendio), las referencias que se han seguido han sido los informes de PIARC [36, 37, 38] y las recomendaciones francesas de ventilación emitidas por el CETU (Centre d’Etudes des Tunnels) [39]. Esta normativa francesa realizada por el Centro de Estudio de los Túneles (CETU), 2002, es la normativa más restrictiva y completa que existe en la actualidad a nivel europeo, donde se fijan recomendaciones para las medidas de seguridad en túneles, incluyendo el cálculo de la ventilación necesaria. Esta normativa, que no es de obligado cumplimiento en Francia, es muy conservadora desde el punto de vista de la seguridad, considerando, además, que no hay diferencia entre túneles urbanos y suburbanos, por lo que únicamente suele aplicarse a los túneles urbanos.

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

Normativa Española de Túneles (IOS’98) [40] Norma española que regula esencialmente los aspectos de diseño y construcción de los túneles relativos a la resistencia mecánica y a la durabilidad de las obras, así como a las instalaciones necesarias para asegurar la explotación de los túneles en funcionamiento normal. Si bien alude a la posibilidad de una situación de emergencia, no regula las medidas de protección necesarias para reducir las consecuencias que pudieran derivarse de dichos estados de emergencia, así como tampoco establece ningún procedimiento para la planificación de las mismas. Los requisitos propuestos serán aplicados a túneles con más de 500 metros de longitud, ubicados en la Red Vial Transeuropea. En caso de emergencias en túneles más cortos, los usuarios tienen la posibilidad de escapar y salir del túnel por sus propios medios en aproximadamente 5 - 10 minutos. En este tiempo el humo caliente emitido por el incendio queda naturalmente estratificado, permitiendo que la gente se ponga a salvo. Los túneles con menos de 500 metros no necesitan estar equipados con ventilación mecánica. La ventilación longitudinal se utilizará en túneles con tráfico bidireccional únicamente si el Análisis Cuantitativo de Riesgos indica que el riesgo es aceptable. Para túneles con tráfico bidireccional y ventilación transversal y/o semitransversal, se seguirán las siguientes disposiciones mínimas relacionadas con la ventilación:  



reguladores de tiro para la extracción de aire y humo que puedan ser manejados individualmente. control permanente de la velocidad longitudinal del aire y humo, y ajuste del proceso automático de control del sistema de ventilación (reguladores de tiro, ventiladores, etc.) en la medida de lo necesario. se instalarán mejores sistemas de detección de incendios.

El estudio de la ventilación en un túnel de carretera tendrá como fin reducir a límites aceptables la concentración de gases tóxicos y humos expulsados por los vehículos que circulen por el interior del túnel, teniendo en cuenta los parámetros de óxidos de carbono y los humos provenientes de los motores diésel que afectan a la visibilidad dentro del túnel. 

En el documento Módulo de Excavaciones Subterráneas [41] se indican los tipos de ventilación, que varían desde la natural (debida a la diferencia de presión entre las bocas por condiciones climáticas), hasta la transversal pasando por la longitudinal y la semitransversal.

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El sistema transversal es el más perfecto porque inyecta el aire fresco a lo largo del túnel y extrae el aire viciado por otro conducto. En el sistema longitudinal, el aire circula en el mismo espacio que los vehículos, y su movimiento se mejora por la implantación de ventiladores longitudinales que ayudan a la circulación natural del aire. Los detectores de humos, además de avisar al centro de control, deben permitir la puesta automática del procedimiento de ventilación por incendio, con la compartimentación posible y el resto de instalaciones ante incendios, como sprinklers. 3.3.2

Ventilación y detección de gases en aparcamientos

En cuanto a la ventilación para la evacuación de humos en caso de incendio, el R.D. 2177/1996 por el que se aprueba la norma básica NBE/CPI-96 [42] establece las condiciones dirigidas a “evitar que las instalaciones generales propaguen un incendio, así como a confinar su desarrollo cuando se haya iniciado en alguno de sus equipos”. En el Artículo 18 (G.18 Uso Garaje o Aparcamiento) de la NBE/CPI-96 [42] se indica que los garajes o aparcamientos dispondrán de ventilación natural o forzada para la evacuación de humos en caso de incendio. Para la ventilación natural se dispondrán en cada planta huecos uniformemente distribuidos que comuniquen permanentemente el garaje con el exterior, o bien con patios o conductos verticales, con una superficie útil de ventilación de 25 cm2 por cada m2 de superficie construida en dicha planta. Los patios o conductos verticales tendrán una sección al menos igual a la exigida a los huecos abiertos en la planta de mayor superficie. La ventilación forzada deberá cumplir las siguientes condiciones: a) b)

c) d)

Ser capaz de realizar 6 renovaciones por hora, siendo activada mediante detectores automáticos. Disponer de interruptores independientes para cada planta que permitan la puesta en marcha de los ventiladores. Dichos interruptores estarán situados en un lugar de fácil acceso y debidamente señalizados. Garantizar el funcionamiento de todos sus componentes durante noventa minutos, a una temperatura de 400 °C. Contar con alimentación eléctrica directa desde el cuadro principal.

Tanto con ventilación natural como con forzada, ningún punto estará situado a más de 25 m de distancia de un hueco o punto de extracción de los humos. Cabe manifestar que se han tenido presentes las especificaciones que fija el nuevo Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE, R.D. 1027/2007), [43], las cuales difieren considerablemente de las del R.D. 1751/1998 [44]. Según indica el nuevo RITE en el

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apartado “Exigencia de calidad del aire interior”, en los trasteros y los aparcamientos, entre otros, se consideran válidos los requisitos de calidad del aire interior establecidos en la Sección HS 3 del Código Técnico de la Edificación (CTE) del 29 de marzo de 2006 aprobado mediante R.D. 314/2006 [45]. La aparición del CTE fija nuevos parámetros con respecto a la construcción y diseño de instalaciones, entre otras, de los aparcamientos. El objetivo del CTE es mejorar la calidad de la edificación y promover la innovación y la sostenibilidad, a la vez que fija unas exigencias básicas de calidad de los edificios y de sus instalaciones donde se hace referencia en concreto al Artículo 11: Exigencias básicas de seguridad en caso de incendio (Exigencia básica SI 3, Evacuación de ocupantes), y al Artículo 13: Exigencias básicas de salubridad (Exigencia básica HS 3), que trata de ventilación adecuada y extracción y expulsión del aire viciado por los contaminantes en el uso normal de los edificios. Por otro lado, el Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (REBT) [46] ha clasificado los aparcamientos de más de cinco vehículos como locales con riesgo de incendio o explosión, según la instrucción ITC-BT-29 [47]. Aun así, el REBT deja en manos del proyectista la opción de desclasificar los intercambiadores como locales con riesgo. En este informe se darán indicaciones sobre la desclasificación de los intercambiadores como locales de riesgo. En general, los sistemas de ventilación deben cumplir la exigencia básica de la calidad del aire interior. En el caso de los aparcamientos, además, estos sistemas deben garantizar un control del humo en caso de incendio. Como consecuencia, se debe indicar en cada caso la normativa correspondiente y las diferentes posibilidades de ventilación existentes. El aire de extracción de un aparcamiento se considera de categoría AE4 (nivel de polución muy alto) según el RITE [43]: es un aire que contiene sustancias olorosas y contaminantes perjudiciales para la salud en concentraciones mayores a las permitidas en el aire interior de una zona ocupada. El aire de esta categoría no se puede utilizar como aire de recirculación o de transferencia en otros espacios ocupados. Además, la expulsión hacia el exterior no puede ser común a la de aire de categorías AE1 y AE2, con el fin de evitar la posibilidad de contaminación cruzada. Además, se considera que las zonas de circulación de los vehículos también forman parte de los aparcamientos. En el caso de los aparcamientos, la normativa que se debe considerar a la hora de diseñar el sistema de control de humos en caso de incendio es el CTE, concretamente el documento básico SI 3, y la norma UNE 23585 [48]. Con respecto a las exigencias de calidad del aire interior, el caudal y las condiciones del recinto se calculan según lo que indican el CTE en el documento básico HS 3 y el REBT, en concreto la instrucción ITC-BT-29. También se tendrá presente la norma UNE 100166 [49], la

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cual, a pesar de no ser de cumplimiento obligatorio, fija unos criterios adicionales que son útiles para el diseño correcto de la instalación. El caudal mínimo de aire exterior de ventilación (Q min ) está fijado en los documentos básicos HS3 y SI3 y coincide en ambos documentos, tanto para la ventilación por salubridad como para el control de humos en caso de incendio. En aparcamientos, los valores correspondientes de ventilación son los siguientes:/s por plaza m /h por plaza 3

Uso l/s por plaza m3/h por plaza

Tabla 3.1. Caudal de ventilación mínimo exigido para aparcamientos. Uso

l/s

m3/h por plaza

Aparcamiento

120

432

En la ITC-BT-29 del REBT [47] en el apartado 4.2 Ejemplos de emplazamientos peligrosos… dice que salvo que el proyectista pueda justificar que no exista el correspondiente riesgo, se clasifican como emplazamientos de clase I los garajes y talleres de reparación de vehículos. Según se extrae del apartado 4.1.1, es posible concluir que en caso de estar incluidos en la Clase I se trataría de la Zona 2 “no cabe contar en condiciones normales con atmosferas explosivas y en caso de formarse sólo permanece por espacios muy breves”. Este artículo remite a la lectura de la UNE-EN 60079-10 [50] en la que se recogen las reglas precisas para establecer zonas en emplazamientos de la Clase I. Al analizar esta norma [50] se aprecia que, en función de la ventilación de la que se dispone y del tipo de escape, se puede llegar a concluir que el local queda totalmente desclasificado, que es lo que se debe perseguir. También se debe destacar que cuando se habla de tipo de escape, tanto de escape primario como secundario, éstos no están previstos durante el funcionamiento normal. La norma UNE 100166:2004 [49], aparte de criterios básicos para el cálculo de ventilaciones en aparcamientos, da también los criterios a seguir para el cálculo y diseño de los sistemas de ventilación mecánica de aparcamientos subterráneos y ventilación natural de aparcamientos en superficie, pero no es de obligado cumplimiento. La norma, en los Criterios Generales, recomienda ventilación mecánica que puede ser:   

Sólo extracción, con aberturas para la entrada de aire, Sólo impulsión, con aberturas para la salida del aire, Impulsión y extracción.

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El sistema con sólo impulsión no es viable por la dificultad de emplazar adecuadamente la toma y descarga de aire. En el sistema de ventilación con extracción, el de mayor uso, la entrada de aire podrá tener lugar a través de las rampas de entrada y de salida y/o aberturas directas o conducidas. La norma cuantifica los gases que producen los motores de los coches durante su funcionamiento, para después afirmar: “el cálculo se lleva a cabo para diluir el monóxido de carbono debido a que la ventilación requerida para la dilución de este contaminante a niveles aceptables para la salud de las personas es suficiente para controlar satisfactoriamente también otros contaminantes” . Esto se puede interpretar que al ventilar adecuadamente para diluir el CO también se ventilan las fugas de gases inflamables que implican el riesgo de incendio. A continuación se recopilan los principales reglamentos y normas consultadas aparte de las anteriormente mencionadas que afectan a las instalaciones de ventilación en aparcamientos subterráneos, que podían ser un caso asimilable al de los intercambiadores:   

3.4

UNE-EN 13779: Ventilación de edificios no residenciales. Requisitos de prestaciones de los sistemas de ventilación y acondicionamiento de recintos. UNE 12101-3: Sistemas para el control de humo y calor. Especificaciones para aireadores extractores de humo y calor mecánicos. UNE 12101-6: Sistemas para el control de humo y calor. Especificaciones para los sistemas de diferencial de presión.

Normativa respecto a atmósferas explosivas y posibles fuentes de ignición

La forma más extendida de almacenamiento de gas natural en los autobuses es en forma comprimida (GNC) en depósitos cilíndricos a presiones entre 200 y 300 bar. Los depósitos de GNC se pueden construir de acero, aluminio, composites ligeros o combinación de estos materiales según la norma ISO 11439 [51]. Estos depósitos están equipados con una válvula de seguridad según la citada norma. Por tratarse de un gas a presión y de los riesgos de inflamación, los vehículos de gas natural deben cumplir con los requisitos normativas de calidad y seguridad y con la Directiva 97/23 [5] sobre equipos a presión. En Europa está vigente el Reglamento nº 110 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa [3] que define las condiciones que debe cumplir la instalación de GNC de un vehículo, incluidos los depósitos de carburante. En España, se debe tener en cuenta, además, el Reglamento Técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos y el R.D. 919/2006 [52]. El R.D. 919/2006 está enmarcado en los ámbitos establecidos por la Ley 34/1998 [53], del sector de hidrocarburos, y por la Ley 21/1992 [54] que establece las condiciones técnicas y garantías que deben reunir las instalaciones de

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distribución y utilización de combustibles gaseosos y aparatos de gas, con la finalidad de preservar la seguridad de las personas y los bienes. Cabe enfatizar la importancia de los siguientes R.D: el R.D. 400/1996 [55], por el que se dictan las disposiciones de aplicación de la Directiva del Parlamento Europeo y del Consejo 94/9/CE [7], relativo a los aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas y la Directiva 1999/92/CE transpuesta mediante el R.D. 681/2003 [56], que establece las disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores que pudieran verse expuestos a riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo.

3.5

Conclusiones

No existe ningún documento normativo que establezca directa o indirectamente indicaciones, prohibición o recomendaciones relativas al acceso de los autobuses propulsados por gas natural comprimido (GNC) a los intercambiadores. La norma UNE-EN 13423 [26], apartado 4.1, establece el término “ventilación apropiada”. Hay coincidencias en la normativa vigente nacional e internacional en recomendar la ventilación por extracción. Según la norma española UNE 100166 se recomienda la ventilación por extracción disponiendo la entrada de aire a través de las rampas de entrada o a través de aberturas directas o conducidas. La norma NFPA 88ª, en el apartado 5.3.2, indica explícitamente que, cumpliendo los requisitos de ventilación (al menos 300 l/min por m2 de superficie), una fuga de gas no representa mayor riesgo que las de los carburantes convencionales. La ventilación debería ser capaz de realizar 6 renovaciones por hora. La ventilación debería ser capaz de diluir gases, siendo activada por detectores automáticos, para evitar llegar al límite inferior de explosividad (LIE). Los detectores de gas natural deben instalarse cerca del techo o del punto más alto del intercambiador. La ventilación o detección de gas debe asegurar que el aparcamiento mantiene la concentración del gas por debajo de 1/5 del límite inferior de inflamabilidad del gas natural.

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Según la normativa medioambiental, los vehículos propulsados por GNC son más “amigables” con el medio ambiente al tener menores emisiones de partículas, menos NOx, CO y HC. Las instalaciones eléctricas deben cumplir los requisitos del REBT. Se debe contar con un grado de ventilación alto y disponibilidad, buena o muy buena, así como considerar que el grado de escape será secundario. En el apartado 4.1.1 de la ITC-BT-29 del REBT se indica que en el caso de que los garajes estén incluidos en la Clase I, estaríamos en la Zona 2 y, por tanto, “no cabe contar en condiciones normales con atmósferas explosivas y en caso de formarse sólo permanece por espacios muy breves”. Este artículo traslada a la lectura de la UNE-EN 60079-10 [50] en la que se recogen las reglas precisas para establecer zonas en emplazamientos de la Clase I. Respecto a la ventilación y detección de gases, se debe asegurar el caudal apropiado de aire exterior, la calidad del aire interior y, en el caso de incendios, disponer de medios para una actuación especial.

3.6

Referencias

[1]

Directiva 88/77/CEE del Consejo, de 3 de diciembre de 1987, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre las medidas que deben adoptarse contra la emisión de gases contaminantes procedentes de motores diésel destinados a la propulsión de vehículos.

[2]

Directiva 2005/78/CE de la Comisión, de 14 de noviembre de 2005, por la que se aplica la Directiva 2005/55/CE del Parlamento Europeo y del Consejo relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre las medidas que deben adoptarse contra la emisión de gases y partículas contaminantes procedentes de motores de encendido por compresión destinados a la propulsión de vehículos, y contra la emisión de gases contaminantes procedentes de motores de encendido por chispa alimentados con gas natural o gas licuado del petróleo destinados a la propulsión de vehículos, y se modifican sus anexos I, II, III, IV y VI.

[3]

Reglamento nº 110 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE) — Disposiciones uniformes relativas a la homologación de: I. Componentes específicos de vehículos de motor que utilizan gas natural comprimido (GNC) en sus sistemas de propulsión — II. Vehículos en relación con la instalación de componentes específicos de un tipo homologado para el uso de gas natural comprimido (GNC) en sus sistemas de propulsión.

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[4]

Reglamento CEPE/ONU 115R00 sobre prescripciones uniformes relativas a la homologación de los sistemas especiales de adaptación al GLP o al GNC y de los sistemas especiales de adaptación que permitan utilizar estos carburantes en el sistema de propulsión de los vehículos a motor.

[5]

Directiva 97/23/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 29 de mayo de 1997, relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre equipos a presión.

[6]

Directiva 2006/42/CE del Parlamento Europeo y del Consejo, de 17 de mayo de 2006, relativa a las máquinas.

[7]

Directiva 94/9/EC relativa a Aparatos y Sistemas de Protección para Uso en Atmósferas Potencialmente Explosivas.

[8]

“The building Regulation”, año 2010, Sección 6 “New buildings other than dwellings”, artículo 6.18 y 6.20.

[9]

UN/ECE Regulation 67- 01. Equipment for LPG with a view to introduce specific requirements for the type-approval of all-composite LPG containers. 2001.

[10] D.M. 1 febbraio 1986 Norme di sicurezza antincendi per la costruzione e l'esercizio di autorimesse e simili (G.U. n. 38 del 15 febbraio 1986). [11] Di Pascoli at all. Natural gas, cars, and environment. A clean and cheap fuel looking for users, 2000. [12] Parcheggi ed aree di sosta; Salvatore Leonardi. Università degli Studi di Catania, Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Sezione: Ingegneria delle Infrastrutture Viarie e dei Trasporti. [13] Normativa francesa realizada por el Centro de Estudio de los Túneles (CETU), 2002. [14] “Deutsche Garagenverordnung”; Parkhaus aktuell, März 2005]. [15] ČSN 73 0802 a ČSN 73 0804. Požární odvětrání stavebních objektů v návaznosti. [16] http://hn.ihned.cz/c1-43941030-auta-na-cng-budou-parkovat-v-garazich [17] http://www.ifleet.cz/archiv-2005-12/s-auty-na-cng-bude-mozne-parkovat-vpodzemi.html [18] Decreto Nº 23/2008Sb, Ministerio del Interior de la República Checa. [19] NFPA 52 - Vehicular Gaseous Fuel Systems Code, 2010 Edition. [20] NFPA 57 –Liquefied Natural Gas Vehicular Fuel System Code, 2000 LNG.

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[21] NFPA 88A - Standard for Parking Structures, 2002. [22] NFPA 88B –Standard for Repair Garages -1997 (subsumed in 30, 2000). [23] NFPA 30A - Code for Motor Fuel Dispensing Facilities and Repair Garages, 2000. [24] SAE J1616 Recommended Practice for Compressed Natural Gas Vehicle Fuel, 1994. [25] SAE J2406 Recommended Practices for CNG Powered Medium and Heavy Duty Trucks, 2002 [26] UNE-EN 13423:2001: “Operación de vehículos que funcionan con gas natural comprimido”. [27] ISO/DIS 15501–1: 2000 Vehículos de carretera. Sistema de llenado de gas natural comprimido. Parte 1: Requisitos de seguridad. [28] ISO/DIS 15501–2: 2000 Vehículos de carretera. Sistema de llenado de gas natural comprimido. Parte 2: Procedimientos de ensayos. [29] EPA 2010 (United State Environmental Protection Agency). [30] Reglamento (CE) n° 595/2009 del Parlamento Europeo y del Consejo, de 18 de junio de 2009, relativo a la homologación de los vehículos de motor y los motores en lo concerniente a las emisiones de los vehículos pesados (Euro VI). [31] Informe 05.16.B PIARC: "Role of the ventilation system during the self-evacuation phase" Apartados 1.6 y 1.7 y "Role of the ventilation system during the fire-fighting phase". [32] Informe técnico 2004 05.14.B PIARC: “Road tunnels: Vehicle emissions and air demand for ventilation”. [33] Informe Técnico 05.05.B 1999 PIARC, Capítulo V "Ventilation for fire and smoke control". [34] Real Decreto 635/2006, de 26 de mayo, sobre Requisitos mínimos de Seguridad en los túneles de carreteras del Estado. [35] “Ventilación en caso de incendios y gestión medioambiental en los túneles de Calle 30”, Ignacio del Rey, Enrique Alarcón, ETSII, Universidad Politécnica de Madrid; Irene Espinosa. CEMIM. Fundación para el Fomento de la Innovación Industrial. [36] PIARC 1995: “Tunnels routiers: Émissions, Ventilation Environnement“ ISBN: 2-84060127-3. [37] PIARC 1999: “Fire and Smoke Control in Road Tunnels“ ISBN: 2-84060-064-1

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[38] PIARC 2004: “Road Tunnels: Vehicle Emissions and air demand for Ventilation” ISBN: 284060-177-X. [39] Les dossier pilotes du CETU, apartado 4.2, France, ISBN: 2-11-084740-9 [40] Ministerio de Fomento. Instrucción para el Proyecto, Construcción y Explotación de Obras Subterráneas para el Transporte Terrestre: IOS-98. Dirección General de Carreteras. Orden del 19 de Noviembre de 1998. B.O.E. de 1 de Diciembre de 1998. Anulada por Sentencia del Tribunal Supremo el 20 de Enero de 2005. [41] Módulo de excavaciones subterráneas. Master en ingeniería geológica (técnicas constructivas de 5º de ingeniero geólogo: Instalaciones en túneles de transporte de viajeros). http://www.equipodeprospecciones.com/descargas/modulo_excavaciones_su bterraneas/TEMA%2016.%20INFRAESTRUCTURAS%20DE%20SEGURIDAD.pdf [42] R.D. 2177/1996, por el que se aprueba la Norma Básica de la Edificación NBE-CPI-96 en el Capítulo 4 “Instalaciones generales y locales de riesgo especial de incendios“ [43] R.D. 1027/2007, de 20 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus instrucciones técnicas (IT). (BOE 207 de 29 de agosto de 2007). [44] R.D. 1751/1998, de 31 de julio, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITE) y se crea la Comisión Asesora para las Instalaciones Térmicas de los Edificios. [45] R.D. 314/2006, de 17 de marzo, por el que se aprueba el Código Técnico de la Edificación. DB-SI/Seguridad en caso de incendio y DB-HS/Salubridad (BOE núm. 74 de 28 de marzo) y sus modificaciones. [46] RD 842/2002, de 2 de agosto, por el que se aprueba el Reglamento electrotécnico para baja tensión (BOE núm. 224 de 18 de septiembre) y sus correspondientes instrucciones técnicas complementarias. Instrucción técnica complementaria para Baja Tensión ITCBT-30: “Prescripciones particulares para instalaciones eléctricas con características especiales con Baterías de Acumuladores”. [47] Instrucción técnica complementaria para Baja Tensión ITC-BT-29: “Prescripciones particulares para instalaciones eléctricas de los locales con riesgo de incendio o explosión”. [48] UNE 23585: “Seguridad contra incendios. Sistemas de control de temperatura y evacuación de humos”. [49] UNE 100166: “Climatización. Ventilación en aparcamientos”.

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[50] UNE-EN 60079-10: “Atmósferas explosivas. Parte 10-1: Clasificación de emplazamientos. Atmósferas explosivas gaseosas”. [51] ISO/DIS 11439. Cilindros a alta presión para el almacenaje a bordo de gas natural como combustible para vehículos. [52] R.D. 919/2006, Reglamento Técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos. [53] Ley 34/1998, del sector de hidrocarburos. [54] Ley 21/1992, de Industria. [55] R.D. 400/1996, relativo a los aparatos y sistemas de protección para uso en atmósferas potencialmente explosivas. [56] R.D. 681/2003 (Directiva 1999/92/CE), Disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores que pudieran verse expuestos a riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo.

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4 4.1

Riesgos asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural Características del gas natural comprimido

El gas natural, tal como se destina al consumo, no es muy diferente del gas natural obtenido del yacimiento. El procesado del gas natural es, en muchos aspectos, menos complicado que el procesado y refinado del crudo de petróleo, pero es igualmente necesario [101]. La Tabla 4.1 muestra las composiciones y propiedades de los aprovisionamientos de gas natural, propano y butano [102]. Tabla 4.1. Composición y propiedades del gas natural, propano y butano. COMBUSTIBLES GASEOSOS

ARGELIA BARCELONA Arzew/Skikda

LIBIA BARCELONA

ARGELIA GASODUCTO

YACIMIENTOS NACIONALES

ARGELIA HUELVA (Arzew/ ExCamel)

CONEXIÓN FRANCIA

Metano Etano Propano Butano Pentano Hexano y superiores Nitrógeno Dióxido de carbono Densidad (kg/m3(n)) Densidad relativa Punto rocío 1atm (°C) Factor de compresibilidad (z) a 0 °C y 1 atm

90,691 7,492 0,952 0,261 0,017 -

87,365 10,963 0,611 0,056 -

83,60 7,61 1,98 0,79 0,23 0,12

97,649 0,255 0,068 0,055 0,013 -

89,192 8,200 1,622 0,496 0,030 -

96,696 2,327 0,192 0,377 0,010 -

0,587 -

0,963 -

5,69 -

1,744 0,216

-

0,397 0,001

0,786

0,802

0,843

0,733

0,802

0,744

0,607 -106

0,62 -107

0,652 -

0,567 -78

0,621 -85

0,576 -

0,9971

0,9976

0,9976

0,9981

0,9976

0,9979

El gas natural servido a los consumidores está compuesto casi por completo de metano. El gas natural del yacimiento está compuesto principalmente por metano, pero no es el único componente. El gas natural proviene de tres tipos de yacimientos: pozos de petróleo, pozos de gas y pozos de condensado. El gas natural procedente de pozos de petróleo se denomina “gas asociado”. Este gas puede existir separadamente del petróleo en su formación (gas libre), o estar disuelto en el mismo (gas disuelto). El gas natural de los pozos de gas o condensados, donde existe poco o ningún crudo, se denomina “no asociado”. En ambos casos el gas contiene otros hidrocarburos ligeros; principalmente etano, propano, butano y pentanos. Asimismo, contiene vapor de agua, sulfuro de hidrógeno (H 2 S), CO 2 , helio, nitrógeno y otros compuestos.

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Todo gas introducido en los puntos de entrada del sistema gasista, deberá cumplir con las especificaciones de calidad de la Tabla 4.2. [103] Tabla 4.2. Especificaciones de calidad del gas natural Propiedad (0 °C; 1,01325 bar) Índice de Wobbe

Unidad

Mínimo

Máximo

3

13,403

16,058

3

kWh/m

PCS

kWh/m 3

d

10,26

13,26

3

0,555

0,700

3

-

50

3

-

15

3

m /m

S Total

mg/m

H 2 S + COS (como S)

mg/m

RSH (como S)

mg/m

-

17

O2

mol%

-

[0,01]

CO 2

mol%

-

2,5

o

C at 70 bar (a)

-

+2

C at 1-70 bar (a)

-

+5

-

Técnicamente puro

H 2 O (Punto de rocío) HC (Punto de rocío)

o

Polvo / Partículas

Además de las características anteriores, los gases procedentes de fuentes no convencionales, tales como el biogás, el gas obtenido a partir de biomasa u otros tipos de gas producidos mediante procesos de digestión microbiana, deberán cumplir con las especificaciones de calidad de la Tabla 4.3. [103] Tabla 4.3. Especificaciones de calidad del gas procedente de fuentes no convencionales. Propiedad

Unidad

Mínimo

Máximo

Metano (CH 4 ) CO H2 Compuestos Halogenados: Flúor Cloro Amoníaco Mercurio Siloxanos Benceno, tolueno, Xileno (BTX) Microorganismos Polvo / Partículas

mol % mol % mol % 3 mg/m

95 -

2 5

(0 °C; 1,01325 bar)

3

mg/m 3 µg/m 3 mg/m 3 mg/m -

Técnicamente puro Técnicamente puro

10 1 3 1 10 500

Desde el punto de vista de utilización, se puede considerar el contenido porcentual en volumen indicado en la Tabla 4.4. [104]

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Tabla 4.4. Composiciones típicas del gas natural. Nombre

Fórmula

Composición

Masa molecular

(% volumen)

(% volumen)

CH 4 C2H6 C3H8 C 4 H 10 C 5 H 12 C 6 H 14 CO 2

79,0 – 99,6 0,01 – 10,0 Indicios – 2,4 Indicios – 1,4 Indicios – 0,4 Indicios – 0,2 Indicios – 8,0

16,04 30,07 44,09 58,12 72,15 86,18 44,01

4,4 3,0 2,1 1,5 1,4 1,2 -

17,0 12,5 9,5 8,5 7,8 7,5 -

O2 N2 H2S

Indicios – 0,2 Indicios – 5,0 Indicios – 5,0

16,00 28,02 34,08

4,3

45,5

-

-

-

(% volumen)

LIE

LSE

(kg/kmol)

Metano Etano Propano Butano Pentano Hexano Dióxido de carbono Oxígeno Nitrógeno Sulfuro de hidrógeno Gases nobles

Ar, He, Ne, Xe

Trazas

La mayoría de estos gases son combustibles y mezclados con el aire en ciertas proporciones pueden producir una explosión. El intervalo de concentraciones de gas en el aire se denomina rango de explosividad y está delimitado por una concentración inferior y una superior. El límite inferior del intervalo de concentraciones del gas en el aire para el que la mezcla es explosiva se denomina Límite Inferior de Explosividad (LIE) y el límite superior se denomina Límite Superior de Explosividad (LSE). Por debajo del LIE no hay suficiente gas combustible para que la reacción de oxidación tenga carácter explosivo. Por encima del LSE lo que falta es el oxígeno necesario para la reacción. En la Tabla 4.5 [105] se presentan algunas propiedades del gas natural. Desde el punto de vista de los cálculos posteriores, es importante hacer notar que su densidad es del orden del 60% de la del aire, por lo que cualquier fuga en ambientes exteriores tenderá a disiparse en la atmósfera y, en el caso de emplazamientos confinados, tenderá a acumularse en los lugares elevados. Tabla 4.5. Propiedades físicas y químicas del gas natural. Fórmula molecular Peso molecular mezcla Temperatura de ebullición a 1 atmósfera Temperatura de fusión Densidad de los vapores (Aire =1) a 15,5 Densidad del líquido (Agua=1) a 0°/4 °C Relación de Expansión Solubilidad en agua a 20 °C Apariencia y color

CH 4 18,2 -160,0 °C -180,0 °C 0,61 0,554 1 litro de líquido se convierte en 600 litros de gas Ligeramente soluble (de 0,1 a 1,0%) Incoloro, insípido y con ligero olor a huevos podridos

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Como el gas natural es una mezcla de gases inflamables y también contiene inertes (dióxido de carbono o nitrógeno), el límite inferior de explosividad puede calcularse por medio de la ley de Le Chatelier:

LIEmezcla =

1

(4.1)

n

xi ∑ i =1 LIEi

donde: LIE mezcla

=

límite inferior de explosividad de la mezcla, % volumen

LIE i

=

límite inferior de explosividad del componente inflamable i, % volumen

xi

=

fracción molar o volumétrica del componente genérico i en el conjunto de gases inflamables

Se va a partir de una composición típica del gas natural comprimido empleado en vehículos, como la indicada en la Tabla 4.6. En ella se indica también la fracción molar de cada componente entre los gases inflamables, x i , la masa molecular, M, y el límite inferior de explosividad, LIE, expresado tanto en porcentaje en volumen como en kg/m3. Este valor se obtiene calculándolo en condiciones normales de la siguiente manera:

LIE (kg / m3 ) =

LIE (%) 1 × M ( g / mol ) × l 100 22,4 N mol

(4.2)

Es importante considerar la influencia que tienen temperaturas diferentes a la temperatura normal en el LIE expresado en (kg/m3). (Se ha tomado como temperatura normal 20 °C). Un aumento de temperatura supone un aumento de volumen por la relación:

V T = V0 T0

(4.3)

En condiciones normales, un mol ocupa 22,4 l, pero, según la relación anterior, a una temperatura T, ese mismo mol ocupa 22,4 l x T/293. Esto hace que el LIE en kg/m3 a la temperatura T sea:

LIE (kg / m3 ) =

1 LIE (%) × M ( g / mol ) × kg / m3 T lN 100 22,4 × 293 mol

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(4.4)

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Tabla 4.6. Composición típica del GNC. Gas

Contenido (% V/V)

xi (%)

Metano Etano Propano Butano Pentano Hexano

90 3,8 1,9 0,5 0,2 0,2

Total inflamables Nitrógeno Dióxido de carbono

96,6 2,5 0,9

3

LIE (%)

LIE (kg/m )

93,17 3,93 1,97 0,52 0,21 0,21

Masa molecular (g/mol) 16,04 30,07 44,09 58,12 72,15 86,18

4,4 2,5 1,7 1,4 1,4 1,0

0,0315 0,0336 0,0335 0,0363 0,0451 0,0385

-

28,02 44,01

-

-

Aplicando esta composición se obtiene un gas con una masa molecular de 18,12 g/mol y un valor del LIE del 4,06 %, equivalente a 0,0328 kg/m3 (0,0307 kg/m3 a 40 ᴼC).

4.2

Generación de atmósferas explosivas

Para analizar la probabilidad de formación de atmósferas explosivas se va a seguir el procedimiento establecido en la normativa específica sobre clasificación de emplazamientos por atmósferas explosivas gaseosas, que es la norma UNE-EN 60079-10-1 [110]. Una atmósfera explosiva es la mezcla con el aire de una sustancia inflamable en forma de gas, vapor, niebla o polvo, en la que, tras una ignición, la combustión se propaga a la totalidad de la muestra no quemada. La mayoría de los gases que componen el gas natural son inflamables y, por lo tanto, pueden formar atmósferas explosivas. Se consideran áreas de riesgo aquéllas en las que pueden formarse atmósferas explosivas en cantidades tales que resulte necesaria la adopción de precauciones especiales para proteger la seguridad de las personas, las instalaciones o el medio ambiente. Todas las sustancias inflamables o combustibles se consideran capaces de formar atmósferas explosivas a no ser que el análisis de sus propiedades demuestren lo contrario. Cualquier equipo que contenga una sustancia inflamable deberá considerarse como una fuente potencial de escape, entendiendo como tal todo punto o lugar desde el cual se puede escapar a la atmósfera el gas, vapor o líquido inflamable contenido de tal forma que se pueda generar una atmósfera de gas explosiva.

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Las fuentes de escape pueden dar lugar a un grado de escape o a la combinación de varios grados de escape. Se definen los grados de escape en función de la duración y frecuencia del escape: Grado de escape continuo: escape que se produce de forma continua o presumiblemente durante largos períodos o durante cortos períodos pero muy frecuentes. Grado de escape primario: escape que se produce presumiblemente de forma periódica u ocasionalmente durante el funcionamiento normal. Grado de escape secundario: escape que no se prevé en funcionamiento normal y, si se produce, es probable que ocurra infrecuentemente y en periodos de corta duración. Para analizar la probabilidad de que se forme una atmósfera explosiva de gas inflamable, el primer paso es el examen detallado de cada equipo de proceso que contenga el gas inflamable y que represente una fuente potencial de escape. A continuación se evaluará la probable frecuencia y duración del escape para determinar el grado de escape. El siguiente paso es evaluar la tasa de escape, es decir, la cantidad de gas que puede salir a la atmósfera a través de la fuente de escape. Teniendo en cuenta las características de la ventilación, se podrá determinar si el gas puede alcanzar una concentración peligrosa.

Ilustración 4.1. Esquema de los elementos del circuito de gas de un motor de autobús de GNC. A continuación se analizarán las posibles fuentes de escape en los autobuses de gas natural comprimido. La Empresa Municipal de Transportes, EMT, de Madrid tenía una flota de FUNDACIÓN DE LA ENERGÍA DE LA COMUNIDAD DE MADRID – CIF : G 84743202 Paseo de la Habana, 141 – Bajo – Local A- 28036 Madrid

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784 autobuses de GNC en 2012. Entre ellos hay autobuses de las marcas MAN, IVECO y MERCEDES. La Ilustración 4.1 muestra un esquema típico de los circuitos de alimentación al motor. Básicamente, consiste en una serie de botellas que contienen el gas natural a una presión nominal de 200 bar y un circuito de gas con una parte a esa presión y otra parte a 10 bar, donde se encuentran los elementos de alimentación de gas al motor. Todos los autobuses de GNC tienen una serie de elementos en el circuito de gas: válvulas, uniones, regulador, tuberías, unidad de llenado, etc. En principio, podría esperarse alguna posible fuga en estos elementos o en sus uniones. De entrada, dado que el posible escape no está previsto durante el funcionamiento normal, sino que sería atribuible a un suceso no deseado (por ejemplo, averías, aperturas de válvulas de seguridad, etc.), deberán clasificarse todos los escapes como de grado secundario. Por otra parte, no se consideran fuentes de escape los puntos y las partes de la instalación que puedan emitir gas sólo a causa de una avería catastrófica, no comprendido en el concepto de anormalidad razonablemente previsible. Por lo tanto, no se consideran fuentes de escape las tuberías soldadas y los contenedores o depósitos cuidadosamente soldados, las tuberías, conductos y circuitos de conexión sin juntas, la estructura principal del revestimiento de los tanques a presión y las uniones de tuberías y contenedores mediante dispositivos de unión estancos [104][107]. 4.2.1

Estimación de tasas de escape

Para la estimación de los posibles escapes normalmente se recurre a datos experimentales. En la bibliografía consultada se han encontrado valores dispares para estimar las posibles fugas totales de la instalación de GNC en autobuses: desde un valor cifrado en 20 g/hora (5,56·10-6 kg/s) [108] hasta 12 kg/hora (3,57·10-3 kg/s) [109]. No se ha encontrado justificación para esos valores de tasas de escape tan desiguales, por lo que seguidamente se hace una estimación específica. La estimación de los escapes estructurales que pueden darse durante la actividad de la instalación es de difícil valoración, pues suelen ser despreciables cuando los componentes son nuevos o se ha llevado a cabo su mantenimiento recientemente, pero con el tiempo pueden aumentar dependiendo de la influencia externa y de las condiciones de funcionamiento hasta volverse significativas [110]. La Tabla 4.7 [104][107] proporciona tasas de escape basadas en datos estadísticos que son útiles en la industria para hacer valoraciones de emisión. Cuando la instalación esté bien mantenida, o se utilicen componentes con bajas pérdidas, los componentes fungibles sean sustituidos respetando las indicaciones del fabricante y, en cualquier caso, con una periodicidad tal que asegure el mantenimiento en el tiempo de las condiciones previstas, es razonable considerar que las emisiones estructurales puedan ser incluso inferiores a aquellas indicadas en la Tabla 4.7.

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Tabla 4.7. Datos estadísticos de escapes estructurales. COMPONENTES

ESCAPES ESTRUCTURALES kg/s

Conexiones (con juntas o fileteadas), accesorios de tuberías Válvulas manuales y automáticas (excluidas las válvulas de seguridad y de salida a la atmósfera) Venteos, drenajes, purgas y tomamuestras interceptados por válvulas (excluidas las válvulas de seguridad y de salida a la atmósfera) Venteos de válvulas de seguridad cerradas, válvulas de salida a la atmósfera cerradas, juntas de combas y compresores, escotillas, bocas de hombre, brazos de carga y todos los demás componentes

1,9 · 10 -7 5,6 · 10

-8

-8

5,6 · 10

-6

1,5 · 10

Tabla 4.8. Pérdidas máximas iniciales en aparatos de gas (20 °C). PÉRDIDAS DE APARATOS ALIMENTADOS POR GAS Datos indicativos Título Aparatos de utilización de combustibles gaseosos. Dispositivos de interceptación, regulación y seguridad. Aparatos de utilización de combustibles gaseosos. Dispositivos automáticos de interceptación y/o regulación. Válvulas automáticas. Aparatos de utilización de combustibles gaseosos. Quemadores de gas con aire soplado. (1) Generadores de aire caliente a gas con quemador de aire soplado. Reguladores de presión para aparatos alimentados con gas canalizado. Calderas de agua, de recalentamiento centralizado, a gas con quemador atmosférico y caudal térmico nominal ≤ 70 kW. (1)

Condiciones ambientales P a = 101325 Pa T a = 20 °C Descripción Para dispositivos multifuncionales: DN hasta 10 mm DN de 10 mm hasta 80 mm DN hasta 10 mm DN de 10 mm hasta 25 mm DN de 25 mm hasta 80 mm DN de 80 mm hasta 150 mm DN más de 150 mm DN hasta 10 mm DN de 10 mm hasta 25 mm DN de 25 mm hasta 80 mm Potencia térmica ≤ 100 kW Potencia térmica ≤ 350 kW Potencia térmica ≤ 1000 kW Potencia térmica > 2000 kW Potencia térmica ≤ 100 kW Potencia térmica ≤ 350 kW Potencia térmica ≤ 2000 kW Reguladores individuales Reguladores múltiples Pérdida por el venteo en caso de dañado de la membrana Fuga total máxima del circuito gas

JUNTA EXTERNA Pérdida máxima inicial 3 cm /h 60

Metano kg/s -8 1,1·10

120

2,2·10

20 40 60 100 150 20 40 60 70 140 210 280 70 140 210 30 60 50000

3,7·10 -9 7,4·10 -8 1,1·10 -8 1,9·10 -8 2,8·10 -9 3,7·10 -9 7,4·10 -8 1,1·10 -8 1,3·10 -8 2,6·10 -8 3,9·10 -8 5,2·10 -8 1,3·10 -8 2,6·10 -8 3,9·10 -9 5,6·10 -8 1,1·10 -6 9,3·10

140

2,6·10

GLP kg/s -8 3,06·10

-8

6,11·10

-8

-9

1,02·10 -8 2,04·10 -8 3,06·10 -8 5,09·10 -8 7,64·10 -8 1,02·10 -8 2,04·10 -8 3,06·10 -8 3,57·10 -8 7,13·10 -7 1,07·10 -7 1,43·10 -8 3,57·10 -8 7,13·10 -7 1,07·10 -8 1,53·10 -8 3,06·10 -5 2,55·10

-8

7,13·10

-8

Pérdida sobre la línea del gas del quemador y de los aparatos de seguridad y regulación allí colocados.

En el circuito de gas de los autobuses de GNC se pueden encontrar los elementos que se detallan en la Tabla 4.9. En esta tabla se incluyen las tasas de escape máximas obtenidas a

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-8

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partir de las Tablas 4.7 y 4.8 (20 ᴼC). Las tuberías soldadas y depósitos no se consideran fuentes de escape, según se explicó en el apartado 4.2. Tabla 4.9. Estimación de las tasas de escape del circuito de gas del autobús de GNC. Elemento Depósito de GNC Válvula manual Tuberías rígidas Conexiones Válvula automática alta presión Filtro Regulador Válvula automática baja presión Uniones tubos flexibles Unidad de llenado Válvula de seguridad

Tasa de escape (kg/s) 0 -7 5,6 · 10 0 -8 1,9 · 10 -7 5,6 · 10 -8 2,2 · 10 -8 2,2 · 10 -7 5,6 · 10 -8 1,9 · 10 -8 1,1 · 10 -6 1,5 · 10

Para cada escape puede calcularse el caudal mínimo teórico Q v min de ventilación necesario para diluir ese escape hasta una concentración por debajo del límite inferior de explosión. Cuando hay fuentes de escape múltiples, la norma UNE-EN 60079-10-1 [110] establece que debe determinarse el valor de Q v min para cada fuente de escape y grado de escape. En el caso de escapes secundarios (que, como se ha justificado es el que se va a considerar) sólo se debe usar el mayor valor de Q v min y aplicarlo en las fórmulas de cálculo. El mayor escape de la Tabla 4.9 es el correspondiente a las válvulas de seguridad, estimado en 1,5 · 10-6 kg/s. Éste es el valor que se tomará para los cálculos posteriores. Como comprobación de este dato, podemos compararlo con los valores que proporciona el informe UNE 202007:2005 [104] para válvulas de seguridad con presión nominal hasta 41,4 MPa, que lo cifra en 3,6 · 10-7 kg/s. Éstas son las pérdidas máximas admisibles para las válvulas de seguridad en instalaciones relativas al gas con junta de metal sobre metal, según norma API 527: 07-1991. Para las válvulas de seguridad de instalaciones relativas al gas con junta blanda (por ejemplo de teflón), no se admiten pérdidas en el asiento de la válvula. En consecuencia, tomaremos como tasa de escape el valor más desfavorable de los estimados, que es 1,5 10-6 kg/s. 4.2.2

Estimación del caudal de ventilación

Al producirse una fuga en cualquier elemento de un circuito de gas, la concentración del gas justo en el punto de fuga será del 100% pero inmediatamente se irá diluyendo en el aire, tanto más deprisa cuanto menor sea la tasa de escape y mayor el caudal de aire de ventilación.

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Una vez estimada la tasa de escape más alta esperable bajo condiciones normales de funcionamiento, se puede calcular el caudal mínimo necesario de aire de ventilación, Q v,min , en régimen permanente para diluir el escape de gas inflamable hasta una concentración por debajo del límite inferior de explosividad con un coeficiente de seguridad k determinado. La expresión para calcularlo es [104][106][107]:

Qv min =

GE max × fT k x LIE

(4.5)

donde: Q vmin

es el caudal mínimo en volumen de aire fresco por segundo, (m3/s);

G Emax

es la tasa máxima de escape de la fuente, kg/s;

k

es un coeficiente de seguridad que mayora el caudal de ventilación, de tal modo que la concentración se diluya hasta k veces por debajo del LIE. Toma los siguientes valores: k = 0,25 (grados de escape continuo y primario) k = 0,50 (grado de escape secundario)

fT

es un factor de corrección que tiene en cuenta el efecto de la temperatura ambiente sobre el volumen de la mezcla de atmósfera explosiva. Su expresión es:

fT =

T 293

(4.6)

con T en Kelvin (K). LIE

es el límite inferior de explosividad, kg/m3). En el caso de este estudio será: G Emax = 1,5 · 10-6 kg/s k = 0,50 fT = 1 LIE = 4,06 %, equivalente a 0,0328 kg/m3 Por lo que se obtiene un valor: Q vmin = 9,135·10-5 m3/s = 0,09135 litros/s = 5,48 litros/min = 328,8 litros/hora

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4.2.3

Estimación de la extensión

Para un volumen total ventilado V o (m3), función de las dimensiones del intercambiador, y para un determinado caudal de ventilación real de la instalación Q vo (m3/s), se podría calcular el volumen teórico V Z (m3) de atmósfera potencialmente explosiva alrededor de la fuente de escape usando la siguiente fórmula:

Vz =

Qv min x Vo Qvo

(4.7)

donde se puede ver que: Si Q vo < Q vmin , V z es mayor que V o , el caudal real es menor que el mínimo necesario para diluir el escape a unos valores aceptables. En recintos pequeños esta situación puede originar la clasificación de todo el recinto. Cuanto mayor sea Q vo respecto a Q vmin , mayor es la dilución del escape, y menor es la zona con atmósfera explosiva alrededor de la fuente. Para estimar V z se considerarán algunos valores posibles de la ventilación real y el volumen ventilado. Entre los datos del plan de intercambiadores del Consorcio de Transportes de Madrid [111, 112] aparecen valores de superficie máxima por planta comprendidos entre 9.500 m2 y 61.852 m2, entendiéndose que esto se refiere a la superficie total del intercambiador. Para los cálculos de ventilación se deben conocer los lugares donde pueden permanecer los autobuses, que serán las dársenas. Basándose en la escala gráfica de los esquemas aportados, se pueden calcular las superficies de las zonas de dársenas en los distintos intercambiadores, así como las alturas, obteniendo los datos de la Tabla 4.10. El mayor volumen estimado es de 65.610 m3 que podemos redondear a 66.000 m3 Tabla 4.10. Intercambiadores de transportes en la ciudad de Madrid Intercambiador

Iniciales

Superficie máxima por planta (m2)

Avenida de América

Moncloa

AA

10.420

MO

26.113

PC

61.852

PE

9.500

PP

12.405

Plaza de Castilla

Plaza Elíptica Príncipe Pío

Dársenas

Planta -1: 17 dársenas Planta -2: 19 dársenas Nivel -1: 3 islas de dársenas Nivel -1: 1 isla de dársenas Nivel -3: 2 islas de dársenas Dársenas en niveles -1 y -2 Dársenas en niveles -1 y -2

Superficie máxima estimada zona dársenas (m2)

Altura máxima estimada (m)

Volumen máximo estimado (m3)

8.200

7,7

63.140

12.150

5,4

65.610

5.700

5,6

31.920

5.750

4,5

25.975

10.800

6,0

64.800

V o = 66.000 m3

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Para el valor del caudal real se puede considerar la capacidad de extracción para las dársenas en el sistema de ventilación transversal y longitudinal [111], que se fija entre 60 m3/s y 100 m3/s. Tomando el valor más desfavorable será: Vz =

9,135 · 10 −5 m 3 /s 3

60 m /s

x 66.000 m 3 = 0,101 m 3

Según la definición de la norma de clasificación de zonas [106], este volumen correspondería a una zona en el que no cabe contar, en condiciones normales de funcionamiento, con la formación de atmósfera explosiva de gas, y en caso de formarse, dicha atmósfera sólo subsiste por espacios de tiempo muy breves. Si este volumen fuera una esfera, su radio sería 29 cm. Al ser el gas menos denso que el aire, se toma una distancia 1,5 veces en sentido vertical, es decir, la distancia que quedaría clasificada sería d = 43 cm a partir del sistema de gas del autobús, o dicho de otra forma, a partir de 43 cm la posible fuga quedaría diluida a la mitad de su LIE por el aire de ventilación. Otra forma de estimar esta distancia donde podría llegar a existir mezcla inflamable en el caso de producirse una fuga es emplear la denominada distancia peligrosa, d z , que la Guía de aplicación de la norma UNE-EN 60079-10 sobre clasificación de emplazamientos peligrosos [104] define como la distancia respecto a la fuente de escape a partir de la cual la concentración de los gases en el aire es inferior al LIE. Esta distancia se puede calcular para ambientes cerrados aplicando la siguiente fórmula: dz =

 42300 · G E max · f     M · LIE %vol · w 

0,55

· 1,2 · k z

(4.8)

donde: w es la velocidad del aire, que con ventilación natural se puede estimar en 0,5 m/s f = 1 cuando la velocidad del aire es la efectiva que roza la fuente de escape k z es un factor de ventilación, que se puede tomar igual a 1 si los escapes no son grandes Al aplicarlo a la tasa de escape considerada, resulta d z = 0,456 m, valor muy aproximado al obtenido a partir de V z y que será tanto menor cuanto mayor sea la velocidad del aire de la ventilación real con respecto a los 0,5 m/s aquí supuestos. En esta zona no debe existir ninguna fuente potencial de ignición. Con más precisión se debe decir que sólo debe haber equipos que en funcionamiento normal no presenten fuentes de ignición activas.

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4.2.4

Comparación con vehículos de gasolina

Con objeto de valorar la extensión calculada en el párrafo anterior, se puede aplicar el cálculo a los vehículos de gasolina que pueden acceder a un garaje o aparcamiento subterráneo. En el caso de la gasolina, la tasa de escape se puede estimar siguiendo la valoración experimental cifrada en la evaporación de 50 litros en 1000 días. Esto corresponde a 0,002 litros a la hora, que para una gasolina con una densidad de 740 g/litro equivaldría a 4,28·10-7 kg/s. Para un LIE = 1% y una masa molecular de 100 g/mol, se obtendrían los siguientes valores: Q vmin = 1,917·10-5 m3/s = 69 litros/hora V Z = 0,0276 m3 d = 28 cm 4.2.5

Número de renovaciones de aire El volumen teórico V Z se puede expresar también como:

VZ =

Qv min C

(4.9)

donde C se define como:

C=

Qvo (4.10) V0

y expresa el número dado de renovaciones o cambios de aire por unidad de tiempo C, función de la ventilación general del emplazamiento. Si se aplica (4.10) a los valores estimados en el párrafo anterior se obtiene: C =

60 m 3 /s 66.000 m

3

= 0,00091 s-1 = 3,3 renovaciones por hora

En el caso en que aumenten las renovaciones de aire, el volumen teórico irá disminuyendo. Podemos calcular este volumen para otros valores de C. La norma NFPA 52 [113] establece que es necesario realizar 5 renovaciones por hora en los garajes subterráneos. La Norma Básica de la edificación NBE-CPI/96 [114] establece que los garajes o aparcamientos dispondrán de ventilación natural o forzada que debe ser capaz de realizar 6 renovaciones por hora. Tomando estas 6 renovaciones por hora, el factor C tomará entonces el valor: C = 0,00167 s-1

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Por lo que el volumen teórico de atmósfera potencialmente explosiva será: V Z = 0,0548 m3 lo que equivaldría a una esfera de radio 0,235 m. Al ser el gas menos denso que el aire se toma una distancia 1,5 veces en sentido vertical, lo que daría una extensión d = 35 cm en la que podría formarse una atmósfera explosiva en caso de producirse una fuga de gas. Este valor es menor que el calculado en el caso anterior y es el que corresponderá al mínimo de renovaciones de aire según la NBE-CPI/96 [113]. Por otra parte, la norma UNE 202007:2005 [104] establece que incluso velocidades del viento muy bajas determinan un número elevado de cambios de aire. Por ejemplo, para una velocidad del viento de 0,5 m/s en un “hipotético cubo con dimensiones de pocos metros” se obtendrían 100 renovaciones en una hora (C = 0,03 s-1). En estas condiciones se obtendría: V Z = 0,003 m3 lo que equivaldría a una esfera de radio 0,09 m, que se extendería hasta d = 13,5 cm en sentido ascendente. Dada la geometría de los intercambiadores de autobuses, con grandes longitudes de túneles y diversas dársenas, es poco probable que la ventilación natural llegue hasta las 100 renovaciones por hora, por lo que se recomienda verificar en cada caso. Un valor más realista es el aportado por el Consorcio de Transportes de Madrid [111] que especifica que “la tasa de renovación de todas las zonas de rodadura es de un caudal superior al que garantiza las 15 ren/hora”. Aplicando este valor, que corresponde a C = 0,042 s-1, se obtendrá: V Z = 0,022 m3 lo que equivaldría a una esfera de radio 0,17 m, que se extendería hasta d = 26 cm en sentido ascendente. En resumen: 

 

Si se emplea un caudal de 60 m3/s para un volumen de 66.000 m3, equivalente a 3,3 renovaciones de aire por hora, la distancia a partir de la cual la fuga de gas considerada probablemente más desfavorable se diluirá a la mitad de su LIE en una distancia de 43 cm. Si se establece un número de 6 renovaciones de aire por hora, conforme a la norma NBE-CPI/96, la distancia se reducirá a 35 cm. Si se garantiza una ventilación equivalente a 15 renovaciones por hora, la distancia se reducirá a 26 cm.

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4.3

Identificación de efectos que pueden modificar el riesgo

4.3.1

Efecto de la eficacia de la ventilación

Las fórmulas anteriores sirven para el caso donde hay una mezcla instantánea y homogénea debido a unas condiciones ideales de movimiento de aire fresco. En la práctica no se dan las citadas condiciones ideales; por ejemplo, ciertas partes del emplazamiento pueden estar mal ventiladas por interposición de obstáculos en la circulación del aire. En consecuencia, la renovación efectiva del aire en el entorno del escape será menor que C, lo que originará un aumento de volumen V Z . Introduciendo el factor f v , factor que tiene en cuenta esta ineficacia de la ventilación, las fórmulas anteriores quedarían:

Vz =

fv × Qv min C

(4.11)

GE max × fT k x LIE Vz = × Vo × fv Qvo

(4.12)

donde f v expresa la ineficacia de la ventilación en la dilución de la atmósfera explosiva con un valor que varía de f v =1 (situación ideal de ventilación) a f v = 5 (circulación de aire con dificultades debido a los obstáculos). La Tabla 4.11 describe criterios para valorar f v en ambientes cerrados con ventilación natural o con ventilación artificial general. En el caso más desfavorable con serias restricciones al flujo de aire se debería aplicar un factor f v =5. En este caso, los volúmenes y distancias calculadas en 4.2.3 serían: 

Para 3,3 renovaciones por hora: V Z = 0,503 m3



Para 6 renovaciones por hora: V Z = 0,274 m3



y la distancia de dilución será d = 74 cm

y la distancia de dilución será d = 60 cm

Para 15 renovaciones por hora: V Z = 0,110 m3

y la distancia de dilución será d = 45 cm

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Tabla 4.10. Factor fv para ambientes cerrados con ventilación natural o con ventilación artificial general Factor f v

Descripción

1

Ambiente cerrado con libre circulación del aire y práctica ausencia de impedimentos que puedan reducir la capacidad efectiva de dilución de la atmósfera explosiva en el volumen afectado por el escape (ej. local con aberturas de ingreso y salida del aire bien distribuidas que permiten una renovación correcta del aire en todas las partes del local o cuando se trata de ventilación artificial local) Ambiente cerrado con presencia de algún impedimento a la libre circulación del aire que puede reducir de modo poco significativo su capacidad efectiva de dilución de la atmósfera explosiva (ej. local con diferentes estructuras abiertas o parcialmente cerradas) Ambiente cerrado con presencia de un número medio de impedimentos a la libre circulación del aire que pueden reducir de modo significativo su capacidad efectiva de dilución de la atmósfera explosiva (ej. local con bastantes estructuras abiertas o parcialmente cerradas, o local con ventilación no muy correcta) Ambiente cerrado con presencia de un gran número de impedimentos a la libre circulación del aire que pueden reducir mucho su capacidad efectiva de dilución de la atmósfera explosiva (ej. local con un gran número de estructuras abiertas o parcialmente cerradas o local con fuentes de escape con una reducida cantidad de renovaciones de aire, como pueden ser los emplazamientos no muy elevados con gases ligeros o los fosos poco profundos con gases pesados o local con ventilación incorrecta) Ambiente cerrado con presencia de un grandísimo número de impedimentos a la libre circulación del aire que pueden reducir mucho su capacidad efectiva de dilución de la atmósfera explosiva (ej. local con las fuentes de escape puestas directamente hacia grandes obstáculos o local con mala renovación, como lugares a distinto nivel, elevados o fosos, con serias restricciones al flujo de aire)

2

3

4

5

Una situación de aumento del riesgo que debe considerarse es la posibilidad de que lleguen a acumularse ciertas cantidades de gas inflamable en la zona superior de las dársenas. Esto podría ocurrir en ausencia de ventilación o con valores aún menores que los casos más desfavorables supuestos. Para evitar esta situación se puede: 

Garantizar la fiabilidad y caudal de la ventilación mediante enclavamientos de seguridad, sistemas redundantes o cualquier otro medio que garantice una caudal mínimo.

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

Instalar detectores de gas en zonas elevadas donde puedan llegar a acumularse gases que desencadenen procedimientos de seguridad, como la entrada de ventilación auxiliar o de emergencia.



Revisar la geometría de los emplazamientos para evitar que puedan quedar zonas de escasa ventilación en las que podrían acumularse gases.

4.3.2

Efecto de la temperatura

Si en lugar de 20 ᴼC se considera una temperatura de 40 ᴼC, entonces la tasa de escape se mantendría, pero el factor de temperatura pasaría a ser f T = T (K) / 293 = 1,068, con lo que se obtendría el valor del caudal mínimo en volumen de aire fresco por segundo: Q vmin, 313 = 1,04 · 10-4 m3/s = 0,104 l/s = 6,24 l/min = 374,4 l/h 4.3.3

Efecto del volumen del emplazamiento y del caudal de ventilación

En los apartados anteriores se ha estimado un volumen de la dársena V 0 = 66.000 m3 y un caudal de ventilación Q V0 = 60 m3/s. Es posible analizar la variación de estos dos parámetros y su efecto sobre los volúmenes Vz y las distancias de dilución d modificando los datos de partida. En la Tabla 4.12 se muestran los valores obtenidos al variar V 0 entre 50.000 m3 y 100.000 m3 y Q V0 entre 40 m3/s y 120 m3/s. Como puede verse, las renovaciones varían entre 1,4 y 8,6 veces por hora y el valor de la distancia de dilución varía entre 31 cm y 57 cm. Tabla 4.11. Efecto del volumen y del caudal de ventilación. Vo 3 (m ) 50000 75000 100000 50000 75000 100000 50000 75000 100000

4.3.4

Q vo 3 (m /s) 40 40 40 80 80 80 120 120 120

Renovaciones por hora 2,9 1,9 1,4 5,8 3,8 2,9 8,6 5,8 4,3

Q v min 3 (m /s) 9,135E-05 9,135E-05 9,135E-05 9,135E-05 9,135E-05 9,135E-05 9,135E-05 9,135E-05 9,135E-05

3

Vz (m ) Radio (m) 0,114 0,30113 0,172 0,3447 0,229 0,37939 0,057 0,239 0,086 0,27359 0,114 0,30113 0,038 0,20879 0,057 0,239 0,076 0,26306

distancia d (m) 0,45 0,52 0,57 0,36 0,41 0,45 0,31 0,36 0,39

Efecto del grado y disponibilidad de la ventilación

Según detalla la norma UNE-EN 60079-10-1 [106], el factor más importante es que el grado o cuantía de la ventilación está relacionado con los tipos de fuentes de escape y sus correspondientes tasas de escape. Esto es independiente del tipo de ventilación (natural, artificial general o local), de la velocidad del viento o del número de renovaciones de aire por

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unidad de tiempo. En algunos casos el grado y nivel de disponibilidad de la ventilación pueden ser tan altos que en la práctica no hay emplazamiento peligroso. El grado de ventilación puede ser alto, medio o bajo. El grado alto está asociado generalmente a escapes de poca cuantía y se considera normalmente cuando V z es menor de 0,1 m3 o menor del 1% de V o . Una ventilación debe considerarse baja si V z excede V o . Si la ventilación no es alta ni baja debería considerarse como media. La disponibilidad de la ventilación influye en la presencia o formación de una atmósfera de gas explosiva. Pueden considerarse tres niveles de disponibilidad: buena, cuando la ventilación existe de forma prácticamente permanente; aceptable, cuando la ventilación se mantiene en operación normal, pudiendo presentarse interrupciones en la misma poco frecuentes y de corta duración; pobre, cuando la ventilación no cumple los criterios de buena o aceptable, pero no se espera que haya interrupciones prolongadas. Según el criterio de la norma, recogido en la Tabla 4.13, para un escape secundario, cuando la ventilación es de grado alto y la disponibilidad es buena o muy buena, la extensión de la zona peligrosa es despreciable. Tabla 4.12. Efecto del grado y disponibilidad de la ventilación.

Por consiguiente, con un elevado número de renovaciones y un buen diseño del espacio, evitando factores de ineficacia elevados, se puede reducir el volumen V z a valores por debajo de 0,1 m3 para las tasas de escape estimadas. Con una ventilación de grado alto y disponibilidad buena o aceptable, se puede reducir la extensión hasta considerar el emplazamiento no peligroso.

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4.4

Caso de gran escape

4.4.1

Estimación de la tasa de escape y el caudal de ventilación

Como caso más desfavorable, aparte de las situaciones catastróficas, podría considerarse el fallo de un componente del circuito que provoque un orificio de salida del gas en el lado del circuito de alta presión (200 bar). Para el cálculo de las tasas de escape en el caso de producirse una gran fuga, por fallo de un componente de la instalación, se parte de la expresión propuesta por McMillan [115]: G Emax = 0,006 a P (M/T)0,5

si P > 2x105 N/m2

(4.12)

donde: G Emax

= caudal másico de sustancia emitida por el escape (kg s-1)

A

= área transversal (m2)

P

= presión aguas arriba (N m-2)

M

= masa molecular de la sustancia emitida (g mol-1)

T

= temperatura absoluta (K)

El escape se produce a través de una fuga de sección “a” (m2). Los valores aportados por el informe UNE 202007:2005 [104] para diversos componentes varían entre 0,25 mm2 y 2,5 mm2. Si se toma el valor más desfavorable, al aplicar (4.12) para una presión máxima de 200 bar (200 · 105 N/m2) se obtendrá: G Emax = 0,7397 kg/s En este caso se obtendrá: Q vmin = 4,5 m3/s El caudal mínimo de aire fresco necesario calculado, 4,5 m3/s, se encuentra muy por debajo del caudal mínimo de 120 m3/s establecido para la ventilación de humos en caso de incendios en el RD 635/2006 (Anexo I Medidas de seguridad, medida 2.11.4) [116], que ha sido tenido en cuenta en el diseño de los intercambiadores de transporte de Madrid [111]. Por consiguiente, en el caso de una gran fuga, el caudal de ventilación deberá ser suficiente para diluir los gases inflamables por debajo de su límite inferior de explosividad. Será necesario establecer un procedimiento que garantice la actuación del sistema de ventilación, mediante dispositivos redundantes o niveles de seguridad integrados de fiabilidad comprobada.

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En este sentido, será recomendable instalar sensores de gas de medida continua, con garantía de lectura (certificación de la medida) y planes de calibración verificados, que permitan detectar cualquier posible emisión accidental de gases y desencadenar una actuación específica en el sistema de ventilación cuando se supere una cierta concentración de gas, que podría cifrarse en el 1% en volumen (entre el 20% y el 25% del LIE). Los detectores y la central de alarmas deberán cumplir la norma específica UNE-EN 60079-29-1 [117] y la instalación deberá hacerse según la UNE-EN 60079-29-2 [118]. 4.4.2

Evaluación del tiempo de permanencia

El tiempo t p requerido para que la concentración media descienda desde un valor inicial X 0 hasta k veces el LIE después de que el escape ha terminado, puede calcularse por:

tp =

− fv LIE x k ln C X0

(4.13)

El valor de X 0 depende de la tasa de escape, de la frecuencia y duración del escape, del volumen afectado, etc., por lo que es difícil de estimar. Al aplicar (4.13) a los distintos valores de renovaciones de aire considerados en 4.3.1., con un factor de ineficacia máximo f v = 5 y para la máxima concentración inicial posible del 100% del gas, es decir, las peores condiciones posibles, se obtendrán los siguientes tiempos de permanencia:

4.5

Para 3,3 renovaciones por hora:

t p = 6,0 horas

Para 6 renovaciones por hora:

t p = 3,2 horas

Para 15 renovaciones por hora:

t p = 1,3 horas

Conclusiones sobre el riesgo de generación de atmósfera explosiva en los intercambiadores de autobuses

El gas natural comprimido GNC es una mezcla de gases inflamables que puede generar atmósferas explosivas. El LIE del GNC se estima en 4,06%, equivalente a 0,0328 kg/m3 a 20 ᴼC. Los escapes que pueden presentarse en el circuito de gases de los autobuses se consideran escapes de grado secundario. El peor escape esperable como anomalía razonable se estima en 1,5·10-6 kg/s.

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El caudal mínimo teórico de aire necesario para ventilar ese escape es de 9,135·10-5 m /s, equivalente a 328,8 l/h. 3

Para unas buenas condiciones de ventilación y un valor de 3,3 renovaciones de aire por hora, la distancia a partir de la cual la concentración de gas se reducirá a la mitad del LIE es de 43 cm. Para 6 renovaciones/hora, esa distancia se reduce a 35 cm y para 15 renovaciones/hora se reduce a 26 cm. En el caso más desfavorable de restricciones al flujo de aire, las distancias anteriores aumentarían a 74 cm, 60 cm y 45 cm, respectivamente. Si la temperatura es de 40 °C, el caudal teórico de aire necesario pasa a 1,04·10-4 m3/s, equivalente a 374,4 litros/hora. Con una ventilación de grado alto y disponibilidad buena o aceptable, se puede reducir la extensión hasta considerar el emplazamiento no peligroso. La ventilación natural sólo podría considerarse adecuada para diluir un eventual escape si se garantiza un caudal mínimo, una velocidad del aire y un número mínimo de renovaciones de aire. Para garantizar la dilución de esa supuesta fuga de gas debería estar siempre complementada por una ventilación forzada, con una actuación basada en la medición continua y fiable de gases inflamables en los espacios soterrados que se quieran proteger. En el caso de un gran escape accidental, la tasa de escape se estima en 0,7397 kg/s, siendo necesario un caudal de ventilación de 4,5 m3/s. Para evitar situaciones de aumento de riesgo por causas accidentales se recomienda: 

Garantizar la fiabilidad y caudal de la ventilación mediante enclavamientos de seguridad, sistemas redundantes o cualquier otro medio que garantice un caudal mínimo.



En las zonas elevadas donde puedan llegar a acumularse gases, instalar detectores de gas que desencadenen procedimientos de seguridad, como la entrada de ventilación auxiliar o de emergencia.



Revisar la geometría de los emplazamientos para evitar que puedan quedar zonas de escasa ventilación en las que podrían acumularse gases.

En definitiva, lo aconsejable es seguir el primer principio general de la acción preventiva “Evitar los riesgos” definido en el artículo 15.1 de la Ley de Prevención de Riesgos Laborales [119], que se concreta en el artículo 3 del RD 681/2003 sobre seguridad de los trabajadores en instalaciones con riesgo de atmósferas explosivas [120], en donde la prioridad

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en los principios básicos para la prevención de explosiones es impedir la formación de atmósferas explosivas. Lo recomendable, por tanto, es desclasificar las zonas por medio de la ventilación. Se debe garantizar una ventilación de grado ALTO y una disponibilidad BUENA, según la norma UNE-EN 60079-10-1. Para ello debe haber un número mínimo de renovaciones de aire por hora y debe garantizarse la ausencia de paradas de ventilación siempre que haya autobuses GNC en intercambiadores soterrados, mediante medidas organizativas que incluyan enclavamientos y sistemas redundantes. Se podría así elaborar un documento de desclasificación de zonas basado en las consideraciones anteriores, en el que además se deberían identificar los supuestos escenarios y prestar atención a las posibles situaciones de peligro, elaborando procedimientos organizativos para eliminar cualquier posible riesgo generado por una situación accidental.

4.6

Referencias

101.

QUEROL ARAGÓN, E. (2007). Gases Combustibles. Generación. Universidad Politécnica de Madrid.

102.

CNE Comisión Nacional de Energía (2007). Boletín mensual de estadísticas de gas natural.

103.

ENAGAS. http://www.enagas.es/cs/Satellite?cid=1142417697719&language= es&pagena me =ENAGAS%2FPage%2FENAG_pintarContenidoFinal

104.

UNE 202007 IN. (2005). Guía de aplicación de la norma UNE-EN 60079-10. Clasificación de emplazamientos peligrosos.

105.

Gas Natural Distribución. http://www.gasnaturaldistribucion.com/es/inicio/ conocenos/el+mercado+del+gas/1297104955871/caracteristicas+del+gas+natural.htm l

106.

UNE 60079-10-1:2010. Atmósferas explosivas. Parte emplazamientos. Atmósferas explosivas gaseosas.

107.

ESCUER IBARS, F.; GARCÍA TORRENT, J.; VEGA REMESAL, A. (2005). Manual práctico de clasificación de zonas en atmósferas explosivas. Col-legi d’enginyers tècnics industrials de Barcelona (CETIB).

108.

INSIA. (2011). Análisis de la formación de atmósferas explosivas debido a fugas en el sistema de gas en autobuses de gas natural. Impacto en intercambiadores de autobuses.

10-1:

Clasificación

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de

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109.

Ebasco Services Inc. (1991). Hazard assessment of Natural Gas Vehicles in public parking garages. Final Report for the Brooklyn Union Gas Company.

110.

Norma Italiana CEI 31-35 (2001). Construzioni elettriche per atmosfere potenzialmente explosive per la presenza di gas. Guida all’applicazione della Norma CEI EN 60079-10 (CEI 31-30) Classificazione dei luoghi pericolosi.

111.

Consorcio de Transportes de Madrid. Intercambiadores de transportes de Madrid: edificios singulares y sus instalaciones. http://www.coiim.es/rrii/Descargas/ jornadasy conferencias/interc.pdf

112.

Consorcio de Transportes de Madrid. Memoria descriptiva instalaciones de Intercambiadores AA Avenida de América, MO Moncloa, PE Plaza Elíptica, PC Plaza de Castilla, PP Príncipe Pío.

113.

NFPA 52 (2006). Vehicular Gaseous Fuel Systems Code.

114.

Real Decreto 2177/1996, de 4 de octubre, por el que se aprueba la Norma Básica de la Edificación “NBE-CPI/96: Condiciones de protección contra incendios en los edificios”.

115.

McMILLAN, A. (1998). Electrical installations in hazarous areas. Oxford: ButterworthHeinemann.

116.

Real Decreto 635/2006, de 26 de mayo, sobre requisitos mínimos de seguridad en los túneles de carreteras del Estado. «BOE» núm. 126, de 27 de mayo de 2006.

117.

UNE-EN 60079-29-1:2010. Atmósferas explosivas. Parte 29-1: Detectores de gas. Requisitos de funcionamiento para los detectores de gases inflamables.

118.

UNE-EN 60079-29-2:2011. Atmósferas explosivas. Parte 29-2: Detectores de gas. Selección, instalación, uso y mantenimiento de los detectores de gases inflamables y de oxígeno.

119.

LEY 31/1995, de 8 de noviembre, de Prevención de Riesgos Laborales. BOE nº 269 10/11/1995

120.

R.D. 681/2003 (Directiva 1999/92/CE) Disposiciones mínimas para la protección de la salud y seguridad de los trabajadores que pudieran verse expuestos a riesgos derivados de atmósferas explosivas en el lugar de trabajo

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5

Sistemas de detección y prevención de incidentes

5.1

Sistemas de prevención en vehículos impulsados por GNC

Por tratarse de un gas a presión y con riesgo de inflamación, los vehículos de GNC deben cumplir con rigurosas normativas de calidad y seguridad. En Europa está vigente el Reglamento nº 110 [1] de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE) relativo a la homologación de componentes específicos de vehículos de motor que utilizan GNC en sus sistemas de propulsión y a los vehículos en relación con la instalación de componentes específicos de un tipo homologado para el uso de GNC en sus sistemas de propulsión. En los lugares donde los autobuses propulsados por GNC pueden permanecer durante periodos de tiempo largos (más de 12 horas), los escapes de gas natural se pueden clasificar en dos tipos principales según la norma NFPA 88 A [2] y Design Guidelines for Bus Transit Systems [3]: 1.

Un evento cuya tasa de escape es alta a causa de un fallo catastrófico estructural en la tubería de alta presión que une el banco de cilindros de almacenaje de combustible (depósitos de combustible) o una descarga de gas a través del dispositivo de alivio de presión (ambos fallos se deben a malfuncionamiento, bien por un fallo del fusible térmico o bien, por sobrepresión del cilindro). Este tipo de escape podría descargar un volumen grande de gas que puede suponer un riesgo al producirse en un local cerrado.

2.

Un evento cuya tasa de escape es baja a causa de una conexión suelta, o debido a escape de gas alrededor del vástago de la válvula, o por una grieta en la junta, etc. Se puede esperar que este tipo de escapes se disipe rápidamente y no plantee un riesgo significativo, ni de forma inmediata ni durante un prolongado periodo del tiempo. Se supone que el volumen total del escape del gas durante el evento es considerablemente más pequeño que el volumen del garaje. Una ventilación normal debería ser adecuada para disipar rápidamente la concentración de los gases por debajo del LIE.

En ambos casos la dilución de una mezcla inflamable de gas/aire por debajo del LIE depende de los siguientes factores:   

de la tasa de escape de gas natural y de su duración. de la tasa de ventilación y su eficacia en las zonas de escape. de la geometría de la zona donde el gas se libera (zona de acumulación).

El análisis de un evento cuya tasa de escape es baja debería considerar las siguientes cuestiones: 

geometría de la instalación y zonas muertas.

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  



configuración de elementos estructurales y vigas. nº de renovaciones de aire por hora tanto durante el funcionamiento normal como durante las emergencias. volumen de la instalación respecto a la tasa de ventilación normal. Un volumen de la instalación más pequeño reduce la magnitud de la "tasa de escape máxima tolerable". La tasa de ventilación debería aumentarse en una instalación más pequeña para mantener los mismos niveles de dilución que en una instalación muy grande. características de diseño del vehículo para reducir las emisiones o para notificar escapes.

En el caso de producirse los eventos cuya tasa de escape es alta, el propio diseño del vehículo puede controlar la cantidad de gas emitido a causa de la rotura de un conducto de combustible o la descarga de gas a través de la válvula de alivio de presión. Además, es posible minimizar el tiempo de duración del escape de gas y/o la cantidad de gas descargado, mediante el diseño apropiado del vehículo y/o procedimientos operacionales. Teniendo todo esto en cuenta, el diseño de una instalación donde pueden permanecer autobuses GNC debería incorporar las siguientes características:   

reducir el volumen y/o tiempo de escape real. mantener alejadas las fuentes de ignición del posible recorrido de un escape de gas. utilizar ventilación apropiada (nº de renovaciones por hora) para controlar el tiempo de permanencia de concentración de gas natural por encima de LIE.

En España, se debe tener en cuenta, además, el Reglamento Técnico de Distribución y Utilización de Combustibles Gaseosos [4] y sus Instrucciones Técnicas Complementarias ICG 01 a 11. Desde el punto de vista de riesgo de inflamación, los vehículos de GN son más seguros que los de gasolina, por su estrecho intervalo de inflamabilidad y por ser más ligero que el aire, lo que hace que, en caso de fuga, tenga tendencia a elevarse y disiparse en la atmósfera. En el caso de gasolina, la ignición se puede producir en un intervalo entre 1% y 16% con respecto al aire y en el caso de gas natural el intervalo de inflamabilidad es entre 5% y 15% (quedan excluidas mezclas pobres de 1%-5%). Si se produce una pequeña pérdida de gas natural en un lugar cerrado bien ventilado, el peligro nunca va más allá de unos centímetros de distancia de fuga y no se produce acumulación de gas. Por lo tanto, los lugares cerrados, tales como intercambiadores, deben disponer siempre de detectores de metano y estar adecuadamente ventilados, además de aplicar los principios de seguridad en atmósferas explosivas. Entre las prescripciones de seguridad en el caso de vehículos propulsados por GNC cabe destacar las siguientes:

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 

Inspección periódica de los cilindros, de acuerdo con el Reglamento nº 110 [1]. Verificación de las conexiones eléctricas para evitar cortocircuitos y de las sujeciones de las mangueras y cables.

En cuanto a la seguridad de los vehículos propulsados por GNC, se han realizado numerosos estudios estadísticos [5, 6], y en todos ellos los vehículos han resultado ser más seguros que en el caso de la gasolina [7]. La razón reside en el hecho de que los vehículos de GNC tienen medidas de seguridad adicionales más exigentes que en el caso de gasolina: 

Los depósitos de GNC son mucho más resistentes al impacto que los depósitos de gasolina.



Se realizan inspecciones periódicas obligatorias de los depósitos de GNC cada 3 años de acuerdo con la NFPA 52 [8].



Los depósitos disponen de elementos de seguridad adicionales que evitan la explosión en caso de incendio: válvulas limitadoras de presión, válvulas de corte en caso de rotura o de parada del motor, discos de ruptura, elementos fusibles que funden a elevadas temperaturas, etc.



Los depósitos, circuitos y equipos de GNC van sellados para evitar fugas.



El gas natural lleva incorporado odorizante, que permite detectar su presencia en concentraciones a partir de 0,3%.



El gas natural tiene mayor temperatura de inflamación que la gasolina (480 ᴼC frente a 330 ᴼC).

5.2

Sistemas de detección de gases

El intercambiador de transportes, al igual que un garaje público, debe estar dotado de un sistema de detección de monóxido de carbono cuyo funcionamiento no permita que la concentración de CO alcance valores superiores a los permitidos o proyectados. La instalación de detectores de CO se recomienda en todo tipo de garajes e independientemente de la superficie de los mismos para asegurar siempre un nivel de concentración de CO inferior a la permitida.

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Los detectores se situarán a razón de uno por cada 300 m2 de superficie del aparcamiento o fracción según la norma UNE 100166 [9] o de acuerdo con las características de los equipos según la norma UNE 23300 [10] y la UNE 23301 [11] específica para los garajes. Según la norma UNE 100166 [9] se establece que cuando la concentración de CO alcance el valor de 100 ppm, el sistema, una vez detectada la concentración, da señal a una central de detección, que envía una orden de funcionamiento automática del sistema de extracción, el cual se activa hasta conseguir que la concentración presentada vuelva a encontrase por debajo de los límites permitidos o proyectados. Las nuevas recomendaciones respecto a los valores umbrales de CO se muestran a continuación (véase la Tabla 5.1 y Tabla 5.2) [12].

Tabla 5.1. Niveles de CO establecidos en varios países de la Comunidad Europea. Francia

CO

Grecia

Nivel ppm

Tiempo exposic.

Nivel ppm

Tiempo exposic.

50

8h

50

máx.

Italia Nivel ppm 35 9

Tiempo exposic. 1h 8h

España Nivel ppm 35 9

Tiempo exposic. 1h 8h

Tabla 5.2. Niveles de contaminantes en función del tiempo establecidos por ASHRAE y en la normativa Europea.

CO

ASHRAE Nivel Tiempo ppm exposic. 35 1h 9 8h

Normativa Europea Nivel Tiempo ppm exposic. 35 1h 9 8h

Resumiendo, el sistema de detección de CO [9] se basa en una lógica simple: cuando un coche está en marcha produce CO. El CO es más ligero que el aire y se acumula en las capas superiores. Así, si mediante detectores de CO situados en el techo del aparcamiento se detecta un nivel de CO inadecuado, se arranca la extracción necesaria para eliminar el CO [13] En la Norma UNE 202007:2006 IN [14] en el artículo 3.3.1 g) se establece que en los emplazamientos con escapes de grado secundario puede instalarse un sistema de control único con las mismas características del instalado en los emplazamientos con escape de grado primario. En el punto k) del mismo artículo se estipula que los aparatos de detección del gas

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deben ser instalados y utilizados de forma que sólo el personal autorizado pueda tener acceso a las funciones de mando de los aparatos. Conforme a lo indicado y asegurando tanto los valores de extracción citados como una correcta detección de CO, conforme a la UNE 60079-10 - Tabla B1 - Anexo I [15], se puede concluir que si en el garaje se cuenta con un grado de ventilación alto, disponibilidad de la misma buena o muy buena, y considerando que el grado de escape será secundario, la zona no será peligrosa. En las actividades de verificación de detectores de gas se recomiendan las siguientes acciones: 

Examen visual de toda la unidad del sistema de detección del gas y el control de las funciones de prueba (prestar particular atención a la suciedad y a la humedad).



El usuario debe verificar el sistema de detección del gas en función de las condiciones reales de explotación y las instrucciones del fabricante al menos semestralmente para los que controlan emplazamientos con escape de grado secundario.

Las medidas que se pueden realizar para prevenir la formación de una atmósfera explosiva potencialmente peligrosa son: 

Limitación de la concentración del gas mediante ventilación apropiada.



Aislamiento de las fuentes de escape limitando el escape y/o actuando sobre los parámetros que influyen en el escape.



Desactivación de los potenciales focos de ignición.



Utilización de aparatos detectores o avisadores de gas (se emplean detectores de gas adecuados para trabajar en atmósferas explosivas potencialmente peligrosas, para verificar que la concentración en el ambiente es inferior al LIE).



Los detectores deben cumplir la norma UNE-EN 60079-29-1 y la instalación la norma UNE-EN 60079-29-2.

5.3

Conclusiones

Una ventilación adecuada de un local cerrado garantiza que una fuga de gas natural a la atmósfera se diluya rápidamente a poca distancia (unos centímetros) de su emisión. En el caso de fallo de la ventilación o de ventilación pobre y existencia de falso techo, podría formarse atmósfera potencialmente explosiva por emisión continua y dificultad de dilución.

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Algunas recomendaciones para evitar este supuesto escenario son: 

El gas natural es más ligero que el aire y, por lo tanto, las fugas ascenderán rápidamente a las capas superiores de la atmósfera, disipándose en el aire. En el caso de falso techo deben preverse los sistemas de ventilación complementaria.



Se consideran dos escenarios: escape de baja tasa y escape de alta tasa. En el primer caso, una ventilación bien diseñada será capaz de diluir fácilmente el escape. En el segundo caso, el diseño apropiado del vehículo deberá minimizar el tiempo y cantidad del escape de gas, mediante sistemas internos que detecten un escape de alta tasa (por ejemplo, por medio de medidas de presión de gas). Como medida adicional, deben evitarse las fuentes de ignición en el posible recorrido ascendente del escape de gas.



Instalación de detectores de CO en todo el intercambiador de transportes. Se deben contemplar las medidas mínimas de seguridad para evitar o minimizar la existencia de riesgos y, en especial, la aparición de atmósferas potencialmente explosivas. Se recomienda la instalación de detectores de gas graduados al 20% del LIE en cantidad similar a los de CO, situados en las proximidades de las plazas de estacionamiento de autobuses alimentados con gas, a menos de 15 cm del techo [8] o en el propio techo, en un lugar donde los movimientos del aire no sean impedidos por obstáculos, y nunca cerca de un flujo de aire.



Instalación de detectores de gas graduados para detectar las concentraciones de metano igual o superiores del 1% en volumen.



Se recomienda verificar mediante inspecciones periódicas las instalaciones mecánicas y eléctricas (diseño, construcción y mantenimiento).



Se recomienda verificar qué válvulas, conexiones, accesorios, etc., cumplen las especificaciones y prácticas internacionales de ingeniería, siendo recomendable seguir las exigencias de la norma UNE-EN 60079-17 sobre inspección de equipos certificados [16].



Se recomiendan los detectores de mezclas explosivas, calor y humo con alarmas audibles y visuales según la norma UNE 202007:2006, artículo 3.3 y artículo 4 [14].



Se recomienda verificar la estanqueidad de los aparatos y conexiones.



Respecto a la seguridad de vehículos propulsados por GNC, es preciso el cumplimiento de los programas de mantenimiento y sustitución de piezas al final de su vida útil, estimada ésta con criterios cautelares teniendo en cuenta la seguridad.

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5.4

Referencias

[1]

Reglamento nº 110 de la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE) — Disposiciones uniformes relativas a la homologación de: I. Componentes específicos de vehículos de motor que utilizan gas natural comprimido (GNC) en sus sistemas de propulsión — II. Vehículos en relación con la instalación de componentes específicos de un tipo homologado para el uso de gas natural comprimido (GNC) en sus sistemas de propulsión.

[2]

NFPA 88A: Standard for Parking Structures, 2002.

[3]

Design Guidelines for Bus Transit Systems Using Compressed Natural Gas as an Alternative Fuel. U.S. Department of Transportation. DOT-FTA-MA-26-7021-96-1, DOTVNTSC-FTA-96-3.

[4]

R.D. 919/2006 Reglamento Técnico de distribución y utilización de combustibles gaseosos.

[5]

Sustainable Transport: A Sourcebook for Police –Makers in Developing Cities; Module 4d: Natural gas Vehicles”. MVV InnoTec GmbH, Stichting ENGVA. Eschborn, 2002.

[6]

Ebasco Services Incorporated: Hazard Assessment of Natural Gas Vehicles in public Parking Garages, July 1991, New York.

[7]

Safety assessment of Methane-operated Vehicles, for the Nordic natural gas bus Project”. DNV Technical Report Nº 92-3537. 1992.

[8]

NFPA 52, “Vehicular Gaseous Fuel Systems Code, 2010 Edition”.

[9]

UNE 100166: Climatización. Ventilación en aparcamientos.

[10]

UNE 23300:1984: “Equipos de detección y medida de la concentración de monóxido de carbono”.

[11]

UNE 23301:1988: “Equipos de detección de la concentración de monóxido de carbono en garajes y aparcamientos”.

[12]

Aspectos técnicos de la calidad de ambientes interiores http://www.intersindical.es/boletin/laintersindical_saludlaboral_02/archivo s/edificios_saludables_2parte.pdf

[13]

Dossier Ventilación. http://www.cetig.es:8080/compartida/aparcaments/Ventilaci%C3%B3n%20Garajes1.p df

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[14]

UNE 202007:2006 IN: “Guía de aplicación de la Norma UNE-EN 60079-10. Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Clasificación de emplazamientos peligrosos”.

[15]

UNE-EN 60079-10 Atmósferas explosivas. Parte 10-1: Clasificación de emplazamientos. Atmósferas explosivas gaseosas.

[16]

UNE-EN 60079-17:2004: “Material eléctrico para atmósferas de gas explosivas. Parte 17: Inspección y mantenimiento de instalaciones eléctricas en emplazamientos peligrosos (con excepción de las minas)”.

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6

Beneficios asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural

Desde los inicios del tráfico rodado, han sido la gasolina y el gasóleo los combustibles utilizados como carburantes que han proporcionado la energía necesaria para mover los vehículos. No obstante, no solamente la gasolina y el gasóleo pueden ser usados como combustibles. El uso del GNC como combustible vehicular es una tecnología existente y fiable que presenta grandes ventajas económicas y ambientales respecto a los combustibles vehiculares tradicionales. Las características físico-químicas del metano (CH 4 ), principal componente del gas natural, determinan su comportamiento como carburante y el conjunto de equipos e instalaciones necesarias para su utilización en la automoción, definiendo, en consecuencia, el conjunto de tecnologías disponibles que intervienen. Según la OCDE, la evolución de la participación del transporte en la demanda del petróleo presenta la siguiente tendencia:

1971: 35%

1997: 54%

2010: 59%

2020: 62%

Ilustración 6.1. Evolución de la participación del transporte en la demanda del petróleo. A nivel europeo, las emisiones atribuidas al transporte son las siguientes:

CO2

28%

CO

85%

NOx, NMHC, partículas, etc.

40%

Lluvia ácida

50%

Nieblas urbanas

60% 0

25

50

75

100

Ilustración 6.2. Emisiones atribuidas al transporte.

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La Comisión Europea indica, concretamente, que las áreas urbanas son favorables a la expansión de energías de sustitución en el sector de la automoción, y propone, asimismo, un calendario de introducción de combustibles alternativos en el que el gas natural figura como la alternativa con mayor peso, de forma que se espera que el 10% del total de combustibles en 2020 proceda del gas natural. A nivel nacional, en el año 2010 el transporte supuso el 52% del consumo total de petróleo, lo que supone un 40% del consumo de energía final.

6.1

Aspectos ambientales

La contaminación del aire puede tener causas naturales (emisiones volcánicas, biogénicas, de los desiertos, marinas) o derivadas de la acción humana (antropogénicas). Son éstas últimas las que inciden más negativamente sobre la calidad del aire. El tráfico es una de las principales causas de exposición de la población urbana a los contaminantes atmosféricos. Ello se debe a que la emisión se produce con gran proximidad a la población y de forma muy dispersa en la urbe. Aunque la generación eléctrica o las emisiones industriales (en tonelaje) pueden ser muy importantes, los puntos de emisión están generalmente alejados de la población y la altura a la que se producen favorece la dilución y dispersión. El transporte genera aproximadamente el 20% de la contaminación atmosférica en la UE y es el responsable del 40% de las emisiones urbanas. El automóvil es el principal contaminante del sector transporte (con una cuota del 50%). Los gases generados por los motores de los vehículos tienen efectos nocivos sobre el medio ambiente, la salud y la calidad de vida de los ciudadanos. Los que mayor preocupación suscitan por su repercusión sobre la salud humana son las partículas finas (PM 10 ) y los gases precursores del ozono troposférico. Se pueden tomar una serie de medidas no tecnológicas que pueden paliar el efecto contaminante del transporte, como pueden ser la creación de zonas peatonales, limitar la circulación, limitar la velocidad, potenciar el transporte público, etc. Adicionalmente, también existen ciertas medidas tecnológicas capaces de disminuir las emisiones atmosféricas contaminantes, como un mejor diseño de los motores, la utilización de sistemas de pretratamiento (filtros) o las mejoras de los combustibles. En este último sentido, el gas natural presenta innegables ventajas medioambientales en relación a otros combustibles fósiles, especialmente si se incide en los núcleos urbanos. Los vehículos propulsados con gas natural presentan las siguientes ventajas ambientales:

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

Reduce las emisiones de CO 2 un 20%, causante, en parte, del efecto invernadero.



No contiene plomo (que provoca turbidez y suciedad atmosférica) ni trazas de metales pesados.



No emite partículas sólidas (que provocan turbidez y suciedad atmosférica).



No contiene azufre, por lo que no emite dióxido de azufre (SO 2 ), el cual destruye el ozono estratosférico y produce acidificación.



Reduce las emisiones de NOx un 85% (que aumenta el efecto invernadero, destruye el ozono estratosférico, produce acidificación y genera ozono troposférico) y de CO un 25% (que destruye el ozono estratosférico y forma ozono troposférico).



Presenta niveles de emisión sonora inferiores a los producidos en los motores diésel en torno a los 10 dB. Además, registra menores niveles de vibración.



Garantiza un menor nivel de otras emisiones tóxicas que cualquier otro combustible fósil.



Menor coste social asociado a las emisiones (calentamiento global, lluvia ácida, efectos sobre la salud, mantenimiento urbano).

Con relación a las emisiones contaminantes, se puede realizar la siguiente comparativa entre vehículos diésel, vehículos gasolina y vehículos que utilicen gas natural como combustible, tanto pesados como ligeros:

Gas natural Gasoil Gas natural Gasoil Gasolina

Tabla 6.1. Comparativa emisiones contaminantes. GEI Contaminantes CO2 CO NOx NMHCs Partículas (g/km) (g/km) (g/km) (g/km) (g/km) Vehículos pesados 1.074 2,105 3,459 0,353 0,053 1.291 2,819 12,874 0,950 0,536 Vehículos ligeros 148 0,602 0,248 0,031 0,010 157 0,799 0,770 0,560 0,107 217 1,939 0,240 0,580 0,013

Fuente: ICAEN

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SO 2 (g/km) 0,000 1,457 0,000 0,230 0,140

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En conclusión, la transformación a gas natural de vehículos diésel o gasolina se presenta como una opción válida y factible para la reducción de las concentraciones de NOx, de SO 2 y, especialmente, de partículas en las grandes ciudades, e implica una mejora de la calidad del aire, que se vería acentuada en caso de sustituir prioritariamente vehículos diésel.

6.2

Aspectos económicos

Sin duda, el principal atractivo que puede tener el GNC es que resulte más económico frente a otros combustibles. Respecto a la inversión adicional, debe tenerse en cuenta que optar por combustibles como el gasoil también suponen una inversión adicional similar a la necesaria para el GNC. Al igual que con otros vehículos de combustible alternativo, los vehículos propulsados con gas natural se caracterizan por costes de inversión más altos pero inferiores en combustible, frente a los vehículos de carburantes convencionales. Esto hace que la rentabilidad de la instalación y el precio de venta estén muy ligados al número de vehículos y al consumo. Adicionalmente, el empleo de gas natural permite disminuir el coste de mantenimiento de los vehículos por las siguientes razones: 

Su combustión no produce depósitos de carbono en las partes internas del motor, lo que contribuye a prolongar la vida útil del aceite lubricante y de la necesidad de filtrado.



Mejora el comportamiento de las bujías debido a la ausencia de cualquier contenido de plomo o benceno.



Mejora también la vida útil del catalizador al emitir menos gases contaminantes. Todas estas circunstancias confirman que el uso del GNC prolonga la vida útil del

motor.

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160 140 120 100 80 60 40 20 0 Gasóleo

Biodiesel

GNC

Bioetanol

Electricidad

Ilustración 6.3. Coste de combustible, €/100 km. Fuente: EMT.

Teniendo en cuenta la variabilidad de los precios de los combustibles y de las características específicas de cada motor, se puede afirmar que, hoy por hoy, el GNC supone un importante ahorro respecto del resto de combustibles.

Ilustración 6.4. Comparativa precios e impuestos de combustibles. Fuente: Madrileña Red de Gas. La utilización del gas natural en comparación con el gasóleo de automoción permite ahorros económicos a partir de un 25%, pudiendo alcanzar un 40% dependiendo del tipo de vehículo y de la estación de carga.

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En general, se puede decir que el uso de GNC respecto a la gasolina puede producir ahorros medios del 50%, 30% respecto al gasóleo y del 40% respecto del GLP.

Ilustración 6.5. Comparativa de precios de combustibles (Fuente: Forbes).

Los beneficios económicos han sido un factor determinante para que, en la actualidad, la proporción de vehículos impulsados por GNC sea importante y creciente en las flotas de autobuses urbanos o camiones de RSU en ciudades como Madrid, Barcelona, Sevilla, Salamanca, Valencia o Málaga, entre otras. En definitiva, y a partir del documento titulado “La contribución de los vehículos de gas natural al transporte sostenible” elaborado por la Agencia Internacional de la Energía, se pueden obtener las siguientes impresiones: 1. 2. 3. 4. 5.

El número de vehículos y estaciones ha crecido de forma importante en los últimos años, aunque es poco representativo en el total de vehículos de transporte. El gas natural juega un papel importante en la reducción de emisiones de CO 2 . La tecnología de vehículos para el gas natural está disponible. El gas natural debe considerarse como una alternativa en el transporte por los Gobiernos. El gas natural es competitivo con los combustibles líquidos, siempre que la red de distribución esté suficientemente desarrollada. Adicionalmente:



Diversifica las fuentes de energía utilizadas en el transporte.

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

Disminuye los costes por kilómetro recorrido.



Posibilita el uso de biogás (energía renovable).



Se considera el paso previo a la utilización del hidrógeno.

6.3

Caso real. Empleo de GNC en el transporte de pasajeros en la Comunidad de Madrid

En este apartado se van a analizar los beneficios económicos y ambientales obtenidos por la sustitución de Gasóleo A por GNC en una flota de autobuses de uso interurbano y urbano. -

Análisis del ahorro de costes con respecto al gasóleo A. El servicio de autobuses interurbanos se realiza en la Comunidad de Madrid por cerca de 1.200 autobuses en 459 líneas. Además, existen casi otros 2.000 autobuses de servicio urbano, de los que casi 800 usan el gas natural como combustible. Los siguientes cálculos se han realizado con consumos medios reales de las empresas concesionarias que realizan recorridos interurbanos y urbanos. Se contemplan 1.150 autobuses interurbanos y 1.200 urbanos. Tabla 6.2. Consumo unitario.

Autobuses interurbanos Autobuses urbanos

Consumo unitario (MWh/año) 402 307

Teniendo en cuenta precios actuales de combustible (basados en precios de venta al público en estación de servicio) y considerando un incremento de precio de un 2% de anual e igual para gasóleo y GNC (pese a que la tendencia de los últimos años ha sido de mayores incrementos para el gasóleo que para el gas natural), se obtienen los siguientes resultados:

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Tabla 6.3. Costes según combustibles. Consumo Gasóleo A Consumo autobuses (l/año) Precio Gasóleo A (€/l) Importe Gasóleo A (€/año)

59.862.504 1,30 71.821.256 Consumo GNC

Consumo autobuses (MWh/año) Precio GNC (€/kg) c/imp. Precio GNC (€/MWh) c/imp. Importe GNC (€/año) Ahorro

830.700 1,05 71,09 59.054.502 18.766.753 €/año

Con estas premisas, el ahorro promedio y acumulado estimado de los próximos 10 años es el siguiente: Tabla 6.4. Ahorro previsto.

Promedio Acumulado -

Ahorro de combustible en los próximos 10 años 20.960.053 €/año 209.600.526 €

Análisis de la reducción de emisiones. En el aspecto medioambiental, las ventajas del empleo del GNC respecto al uso de Gasóleo A, tanto en contaminación global, reduciendo las emisiones de CO 2 , como contaminación local, que es la que afecta más directamente y en primera instancia a los ciudadanos, son muy significativas, tal y como se aprecia en la siguiente tabla: Tabla 6.5. Reducción de emisiones.

Consumo autobuses (MWh/año) Límites NOx (g/kWh) Reducción NOx (%) Reducción NOx (t/año) Límites PM (g/kWh) Reducción PM (%) Reducción PM (t/año) Reducción CO 2 (%) Reducción CO 2 (t/año)

Reducción de emisiones

830.700 3,5 80% 2.907,5 0,03 95% 24,9 24% 53.829

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6.4

Referencias bibliográficas

1.

Fundación de la Energía de la Comunidad de Madrid (2009). Guía de la Energía en el Sector del Automóvil. Fundación Gas Natural (2004). El uso del gas natural en el transporte: fiscalidad y medio ambiente. Fundación Gas Natural (2006). El gas natural en automoción: la hora de la verdad. Fundación Gas Natural (2007). Mejora de la calidad del aire por cambio de combustible a gas natural en automoción. EMT (2012). Experiencia con autobuses de GNC. I Congreso del Gas Natural en el Transporte. Gas Natural Fenosa. Gas natural: presente y futuro en el sector del transporte. Gas Natural Fenosa. Los vehículos propulsados con gas natural vehicular. IDAE (2005). Combustibles y vehículos alternativos. portal.gasnatural.com/ www.atex.com.es/ www.consumer.es/ www.enbuenasmanos.com/ www.endesaonline.es/ www.enginesandgearboxes.co.uk/ www.forbes.com/ www.gasnaturaldistribucion.com/ www.icamotor.es/ www.inqualitas.net/ www.ngvjournal.dreamhosters.com/

2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19.

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7

Conclusiones

7.1

Utilización del gas natural en el sector del transporte

A día de hoy, el parque de vehículos propulsados por gas natural comprimido a nivel mundial asciende a 17,8 millones de unidades. Los países que hacen un mayor uso de este tipo de vehículos coinciden con aquellos que disponen de reservas de gas natural. Destacan Irán y Pakistán con un parque de 3,3 millones de vehículos respectivamente, Argentina con 2,2 millones y Brasil con 1,7 millones. A nivel Europeo, destaca Italia con 785.000 vehículos, pionero en Europa con más de 50 años de experiencia. Alemania está impulsando el desarrollo del uso del GNC pero el mercado está aún lejos de ser maduro, ya que siendo el mayor mercado europeo de vehículos con 60 millones en total, sólo dispone de 95.000 vehículos propulsados por GNC. EEUU dispone de una flota de 112.000 vehículos, de los cuales, la gran mayoría corresponden a autobuses urbanos. En España, la flota de vehículos propulsados por GNC es de 3.700 unidades, de ellos 1.192 son camiones utilizados en su mayoría para la recogida de basuras, y 1.547 autobuses urbanos. De estos últimos, las principales flotas se encuentran en la EMT de Madrid, TMB (Barcelona) y TUSSAM (Sevilla). Destacar que el porcentaje de autobuses propulsados por gas natural comprimido en estos tres casos respecto al total de la flota se encuentra entre el 35% y el 41%. En la Comunidad de Madrid, la EMT ha apostado fuerte por el gas natural para impulsar su flota de autobuses. En la actualidad cuenta con 784 autobuses propulsados con GNC, lo que supone el 39% de la flota. En noviembre de 2010 se inauguró la estación de servicios de GNC más grande del mundo para suministro de la flota de la EMT y con un apartado abierto al público. En cuanto a la recogida de residuos sólidos urbanos, los municipios que disponen de flota con GNC son Madrid, Alcobendas, Pozuelo de Alarcón, Boadilla del Monte y Majadahonda.

7.2

Normativa y legislación aplicable

No existe ningún documento normativo que establezca directa o indirectamente indicaciones, prohibición o recomendaciones relativas al acceso de los autobuses propulsados por Gas Natural Comprimido (GNC) a los intercambiadores de transportes. En España, la norma UNE-EN 13423 [26], apartado 4.1, establece el término “ventilación apropiada” cuando los vehículos se estacionan en zonas cerradas, de modo que debe existir una ventilación capaz de evitar una acumulación peligrosa de gas. Sin embargo, no

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establece unos valores mínimos al respecto. Por otro lado, la norma UNE 100166 recomienda la ventilación por extracción disponiendo la entrada de aire a través de las rampas de entrada o a través de aberturas directas o conducidas. En cuanto a la ventilación para la evacuación de humos en caso de incendio, el R.D. 2177/1996 [42] establece que la ventilación forzada será capaz de realizar 6 renovaciones por hora, siendo activada mediante detectores automáticos. Por otro lado, las instalaciones eléctricas deben cumplir los requisitos del REBT. Se debe contar con un grado de ventilación alto y disponibilidad de la misma buena o muy buena, y considerar que el grado de escape será secundario. En el apartado 4.1.1 de la ITC-BT-29 del REBT se indica que en el caso de que los garajes estén incluidos en la Clase I, se trataría de la Zona 2 y, por tanto, “no cabe contar en condiciones normales con atmósferas explosivas y en caso de formarse sólo permanecerán por espacios muy breves”. Este artículo traslada a la lectura de la norma UNE-EN 60079-10 [50] en la que se recogen las reglas precisas para establecer zonas en emplazamientos de la Clase I. Respecto a la ventilación y detección de gases, se debe asegurar el caudal apropiado de aire exterior, la calidad del aire interior y, en el caso de incendios, disponer de medios para una actuación especial. La normativa aplicable en Europa comprende las Directivas Comunitarias contra la emisión de gases y partículas contaminantes, aquellas relativas a consumo de combustible y emisiones de CO 2 , y las relativas a los equipamientos de los vehículos de GNC [3] y a las transformaciones de vehículos certificados de conformidad con la normativa ECE R115 [4] de obligado cumplimiento. Las normativas desarrolladas deben ser compatibles con otras directivas europeas, como la 97/23/EC [5] relativa a los equipos a presión, la 2006/42/EC [6] (Directiva de Máquinas) y la 94/9/EC (Aparatos y Sistemas de Protección para Uso en Atmósferas Potencialmente Explosivas) [7]. Algunos de los países miembros disponen de legislación propia, como, por ejemplo, Alemania, mediante los Fundamentos legales alemanes (“Deutsche Garagenverordnung”) [14] de los años noventa, los cuales no restringen el aparcamiento de los vehículos propulsados por GNC. En algunos casos sí se aprecian restricciones aplicables a vehículos propulsados por “gases a presión más pesados que el aire“. Dado que el gas natural es más ligero que el aire, esta disposición no se aplica para vehículos de gas natural comprimido. La decisión sobre la prohibición de aparcar los vehículos alimentados por GNL depende de los gobiernos locales y de las entidades propietarias de los aparcamientos. En Francia, la normativa realizada por el CETU [13] fija las medidas de seguridad de los túneles de carretera estableciendo las pautas de correcta protección, evacuación de usuarios y actuación de equipos de asistencia en caso de accidente (establece un valor mínimo de ventilación longitudinal en caso de incendio de 3 m/s). Para los vehículos propulsados por GNC no existe ninguna restricción. En Estados Unidos resulta recomendable (y en ocasiones es mandatorio) el cumplimiento de las normas dispuestas por la National Fire Protection Association (NFPA). La

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NFPA 52 [19] contiene los requisitos necesarios aplicables al diseño, instalación, operación y mantenimiento de sistemas para el suministro y consumo de gas natural, tanto para las estaciones de recarga como para los vehículos. Esta norma se aplica a los vehículos propulsados por GNC y a las estaciones de almacenamiento y carga. Se trata probablemente de la mejor guía para vehículos propulsados por GNC, almacenamiento y carga. Esta norma no incluye el caso de aparcamientos, pero sí especifica los criterios de ventilación para almacenamiento y carga de GNC en locales cerrados. Obliga que se disponga de un sistema mecánico de ventilación que garantice un ratio de ventilación de 5 renovaciones por hora, y también indica que la ventilación debe asegurarse mediante un sistema mecánico continuo de ventilación o mediante un sistema de detección continua de concentración que controla el sistema de ventilación. El detector se debe ubicar a 150 mm del techo o del punto más alto del local, salvo en las instalaciones de suministro de GNC, en las que se permitirá utilizar una combinación de ventilación o detección de gas para asegurarse que el local mantiene el nivel de LIE por debajo de 1/5 del límite inferior de inflamabilidad del gas natural. La NFPA 57 [20] se aplica a los vehículos propulsados por GNL y GNC (incl. vehículos de marina) y estaciones de servicio. Respecto a los aparcamientos de vehículos de GNL, cabe resaltar que se permite el estacionamiento de vehículos propulsados por GNL en un aparcamientos de bajo techo siempre y cuando dichas instalaciones o vehículos estén adecuadamente equipados para evitar la acumulación de gas en una mezcla inflamable, o bien el sistema de alimentación de GNL y el tanque de almacenamiento de combustible a bordo se drenen y purguen con gas inerte o sin presión. Aunque en este apartado no se hace referencia a GNC, se puede aplicar la misma conclusión. La NFPA 88A [21], que se aplica a aparcamientos con estructuras abiertas, cerradas, subterráneas, y en sótanos, no aporta restricciones para los vehículos propulsados por GNC diferentes de las ya aportadas por las NFPA 52 o 57. Indica que cumpliendo los requisitos de ventilación (al menos 300 l/min por m2 de superficie), una fuga de gas no representa mayor riesgo que las de los carburantes convencionales. La NFPA 88B [22] que aplica a los garajes que realizan tareas de reparación y mantenimiento de vehículos, proporciona algunos requisitos específicos para garajes que trabajan con gas natural vehicular (NGV), en aspectos relativos a la ventilación, requisitos eléctricos, temperatura superficial de calentadores, etc. Cabe destacar que se prohíbe el uso de llama abierta o de equipos de calefacción cuya temperatura superficial sea superior a 399 ᴼC. Hay coincidencias en la normativa vigente nacional e internacional en recomendar la ventilación por extracción, siendo activada por detectores automáticos, de modo que sea capaz de diluir gases para evitar llegar a límite inferior de explosividad (LIE).

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7.3

Riesgos asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural

El gas natural comprimido, GNC, es una mezcla principalmente de metano que además incluye otros gases inflamables. Esta mezcla gaseosa es más ligera que el aire, y para ciertas proporciones concretas de gas y aire se puede generar una atmósfera explosiva. El intervalo de concentraciones de gas en el aire se denomina rango de explosividad y está delimitado por una concentración inferior y una superior: Límite Inferior de Explosividad (LIE) y Límite Superior de Explosividad (LSE). Por debajo del LIE no hay suficiente gas combustible para que la reacción de oxidación tenga carácter explosivo. Por encima del LSE lo que falta es el oxígeno necesario para la reacción. En el caso del GNC, el LIE se estima en 4,06%, equivalente a 0,0328 kg/m3 a 20 ᴼC. Para el caso de autobuses urbanos propulsados por GNC, los escapes que pueden presentarse en el circuito de gases de estos vehículos se consideran escapes de grado secundario. El peor escape esperable como anomalía razonable se estima en 1,5·10-6 kg/s. El caudal mínimo teórico de aire necesario para ventilar ese escape es de 9,135·10-5 m3/s, equivalente a 328,8 litros/hora. Para unas buenas condiciones de ventilación y un valor de 3,3 renovaciones de aire por hora, la distancia a partir de la cual la concentración de gas se reducirá a la mitad del LIE es de 43 cm. Para 6 renovaciones/hora esa distancia se reduce a 35 cm y para 15 renovaciones/hora se reduce a 26 cm. En el caso más desfavorable de restricciones al flujo de aire, las distancias anteriores aumentarían a 74 cm, 60 cm y 45 cm, respectivamente. En cuanto a la temperatura, afecta al caudal mínimo de aire de ventilación necesario para diluir el escape, de modo que si en lugar de realizar los cálculos para una temperatura ambiente de 20 ᴼC se aumenta hasta los 40 ᴼC, el caudal teórico de aire necesario pasa a 1,04·104 m3/s, equivalente a 374,4 litros/hora. En cualquier caso, con una ventilación de grado alto y disponibilidad buena o aceptable, se puede reducir la extensión hasta considerar el emplazamiento no peligroso. En cuanto a la seguridad de los vehículos propulsados por GNC, se han realizado numerosos estudios estadísticos [57, 58] (apartado 5.1 del presente texto) y en todos ellos los vehículos han resultado ser más seguros que en el caso de la gasolina [59] (apartado 5.1 del presente texto), ya que tienen las medidas de seguridad adicionales más exigentes que en el caso de gasolina. En el caso de un gran escape accidental, la tasa de escape se estima en 0,7397 kg/s, siendo necesario un caudal de ventilación de 4,5 m3/s. Para evitar situaciones de aumento de riesgo por causas accidentales se recomienda:

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

Garantizar la fiabilidad y caudal de la ventilación mediante enclavamientos de seguridad, sistemas redundantes o cualquier otro medio que garantice una caudal mínimo.



En las zonas elevadas donde puedan llegar a acumularse gases, instalar detectores de gas que desencadenen procedimientos de seguridad, como la entrada de ventilación auxiliar o de emergencia.



Revisar la geometría de los emplazamientos para evitar que puedan quedar zonas de escasa ventilación en las que podrían acumularse gases.

Es recomendable desclasificar las zonas por medio de la ventilación. Se debe garantizar una ventilación de grado ALTO y una disponibilidad BUENA, según la norma UNE-EN 60079-101. Para ello debe haber un número mínimo de renovaciones de aire por hora y debe garantizarse la ausencia de paradas de ventilación siempre que haya autobuses GNC en intercambiadores soterrados, mediante medidas organizativas que incluyan enclavamientos y sistemas redundantes.

7.4

Sistemas de detección y prevención de incidentes

Una ventilación adecuada de un local cerrado garantiza que una fuga de gas natural a la atmósfera se diluya rápidamente a poca distancia (unos centímetros) de su emisión. En el caso de fallo de la ventilación o de ventilación pobre y existencia de falso techo podría formarse atmósfera potencialmente explosiva por emisión continua y dificultad de dilución. Algunas recomendaciones para evitar este supuesto escenario son: 

El gas natural es más ligero que el aire y, por lo tanto, las fugas ascenderán rápidamente a las capas superiores de la atmósfera, disipándose en el aire. En el caso de falso techo deben preverse los sistemas de ventilación complementaria.



Se consideran dos escenarios: escape de baja tasa y escape de alta tasa. En el primer caso, una ventilación bien diseñada será capaz de diluir fácilmente el escape. En el segundo caso, el diseño apropiado del vehículo deberá minimizar el tiempo y cantidad del escape de gas mediante sistemas internos que detecten un escape de alta tasa (por ejemplo, por medio de medidas de presión de gas). Como medida adicional deben evitarse las fuentes de ignición en el posible recorrido ascendente del escape de gas.



Instalación de detectores de CO en todo el intercambiador de transportes. Se deben contemplar las medidas mínimas de seguridad para evitar o minimizar la existencia de riesgos y, en especial, la aparición de atmósferas potencialmente explosivas. Se recomienda la instalación de detectores de gas graduados al 20% del LIE en cantidad

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similar a los de CO, situados en las proximidades de las plazas de estacionamiento de autobuses alimentados con gas, a menos de 15 cm del techo [19] o en el propio techo, en un lugar donde los movimientos del aire no sean impedidos por obstáculos, y nunca cerca de un flujo de aire. 

Instalación de detectores de gas graduados para detectar las concentraciones de metano igual o superiores el 1% en volumen.



Los detectores y la central de alarmas deberán cumplir la norma específica UNE-EN 60079-29-1 y la instalación deberá hacerse según la UNE-EN 60079-29-2.



Se recomienda verificar mediante inspecciones periódicas las instalaciones mecánicas y eléctricas (diseño, construcción y mantenimiento).



Se recomienda verificar que válvulas, conexiones, accesorios, etc., cumplen las especificaciones y prácticas internacionales de ingeniería, siendo recomendable seguir las exigencias de la norma UNE-EN 60079-17 sobre inspección de equipos certificados [63].



Se recomiendan los detectores de mezclas explosivas, calor y humo con alarmas audibles y visuales según la norma UNE 202007:2006, artículo 3.3 y artículo 4 [62].



Se recomienda verificar la estanqueidad de los aparatos y conexiones.



Respecto a la seguridad de vehículos propulsados por GNC, es preciso el cumplimiento de los programas de mantenimiento y sustitución de piezas al final de su vida útil, estimada ésta con criterios cautelares teniendo en cuenta la seguridad.

7.5

Beneficios asociados a la utilización de vehículos propulsados con gas natural

El tráfico es una de las principales causas de exposición de la población urbana a los contaminantes atmosféricos. El transporte genera aproximadamente el 20% de la contaminación atmosférica en la UE y es el responsable del 40% de las emisiones urbanas. En este sentido, los vehículos propulsados con gas natural presentan numerosas ventajas medioambientales respecto a los vehículos propulsados por combustibles fósiles. Así, es posible numerar algunas tales como que el GNC como combustible para transporte reduce las emisiones de CO 2 un 20%, no contiene plomo ni trazas de metales pesados, no emite partículas sólidas, no emite dióxido de azufre (SO 2 ), y reduce las emisiones de NOx hasta un 85%.

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Adicionalmente, el empleo de gas natural permite disminuir el coste de mantenimiento de los vehículos por las siguientes razones: 

Su combustión no produce depósitos de carbono en las partes internas del motor, lo que contribuye a prolongar la vida útil del aceite lubricante y de la necesidad de filtrado.



Mejora el comportamiento de las bujías debido a la ausencia de cualquier contenido de plomo o benceno.



Mejora también la vida útil del catalizador al emitir menos gases contaminantes.

Por tanto, la transformación a gas natural de vehículos diésel o gasolina se presenta como una opción válida y factible para la reducción de las concentraciones de NOx, de SO 2 y, especialmente, de partículas en las grandes ciudades, e implica una mejora de la calidad del aire, que se vería acentuada en caso de sustituir prioritariamente vehículos diésel. Se trata de una opción con un marcado carácter de sostenibilidad ya que diversifica las fuentes de energía utilizadas en el transporte, disminuye los costes por kilómetro recorrido, posibilita el uso de biogás (energía renovable), y supone el paso previo para la utilización del hidrógeno. Adicionalmente, es importante resaltar que el gas natural es competitivo con los combustibles líquidos, siempre que la red de distribución esté suficientemente desarrollada.

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