Aplicaciones en la industria del hidrógeno

El objetivo es garantizar la seguridad en todos los casos de aplicación y todos los niveles de cualificación posibles, desde el personal técnico capacitado en la planta de producción de hidrógeno hasta el consumidor final que realiza la recarga en la estación de servicio. 

Por "seguridad funcional" se entiende la seguridad que depende del funcionamiento correcto de un sistema de mando. La combinación de tecnologías de detección con tecnología de control segura desempeña una función importante en la manipulación segura de hidrógeno y la prevención de daños y accidentes en esta industria.

Las aplicaciones abarcan desde la producción de hidrógeno en electrolizadores o reformadores con vapor o la manipulación de hidrógeno, por ejemplo, en estaciones de servicio de hidrógeno, hasta el consumo de este gas en pilas de combustible, motores y quemadores.

La protección industrial (Industrial Security) se entiende como la protección de instalaciones industriales y de producción contra cualquier tipo de manipulación, intencionada o no. Se ocupa, por tanto, de la seguridad de las redes de control de las instalaciones de producción e industriales en la automatización industrial y el control de procesos.

Si hablamos de hidrógeno, un ejemplo puede ser un acceso remoto a un sistema de producción de hidrógenopara comprobar su estado. Esta conexión remota debe estar protegida si es posible controlar o modificar la parte del sistema relativa a la seguridad. Sin la protección necesaria, existe la posibilidad de que alguien modifique el sistema sin autorización y provoque unasituación peligrosa.

Con el Identification and Access Management (I.A.M.) se concilia la protección de datos con la de los trabajadores. Desde la autenticación de usuarios hasta la seguridad de datos y redes – le asesoramos en todo lo que necesite. 

El documento de referencia por lo que respecta a la seguridad de los electrolizadores de hidrógeno es la normativa ISO 22734:2019 Generadores de hidrógeno que utilizan el proceso de electrólisis del agua. Aplicaciones industriales, comerciales y residenciales . Esta normativa contiene requisitos de seguridad y métodos de ensayo de todos los componentes y materiales. 

Funciones de seguridad de electrolizadores:

• Parada de emergencia
• Supervisión de tensión
• Supervisión de corriente
• Detección de fugas
• Detección de gas
• Aviso de llama/incendio

La detección de gases y llamas es un requisito obligatorio para activar medidas de seguridad, como la ventilación, o impedir el acceso al área afectada. 

La falta de una fuente de alimentación constante puede representar un problema de seguridad añadido (fenómeno "cross-over"). En este contexto, un fallo en la parte eléctrica – tensión o corriente – puede provocar un posible riesgo de explosión.

La instalación y operación de una estación de servicio de hidrógeno (HRS) debe contar con la autorización de la administración local y está sujeta al control según la normativa legal nacional y regional pertinente. La normativa ISO 19880-1:2020 Hidrógeno gaseoso - Estaciones de servicio. Parte 1: Requisitos generales contiene un método para garantizar la seguridad de las estaciones de servicio. Esta norma exige medidas para reducir el riesgo de incendio y explosión. Es obligatoria una evaluación de riesgos de la estación completa.

Un HRS está formado por componentes de alta presión, como compresores, válvulas, tubos y acumuladores de presión. A esto hay que sumar el sistema de refrigeración y el área de suministro de hidrógeno, como los surtidores, que trabajan con presiones de 350 o 700 bar y suministran el gas a temperaturas de hasta -40 grados Celsius (233,15 Kelvin).

Funciones de seguridad en las estaciones de servicio de hidrógeno:

• Parada de emergencia
• Detección de fugas
• Detección de gas
• Aviso de llama/incendio
• Supervisión de presión, supervisión de gradiente
• Supervisión de temperatura, supervisión de gradiente

En la normativa ISO 16110-1:2007: Generadores de hidrógeno que utilizan tecnologías de procesado de combustibles. Parte 1: Seguridad se describen todos los peligros significativos (CEM, aspectos eléctricos, aspectos de alta presión, prevención de explosiones, etc.) relacionados con la seguridad de la generación de hidrógeno a partir de combustibles fósiles, como el reformado con vapor.

El reformado con vapor es hoy el principal método de obtención de hidrógeno, en este caso a partir de hidrocarburos y agua. El gas natural es actualmente la materia prima más relevante, si bien es posible utilizar también metanol, biogás o biomasa como materiales de partida. Este proceso requiere altas temperaturas, que se consiguen utilizando quemadores de gas. 

Funciones de seguridad:

• Parada de emergencia
• Gestión de quemadores
• Detección de fugas
• Detección de gas
• Aviso de llama/incendio
• Supervisión de presión
• Supervisión de temperatura

Los controles seguros PNOZmulti 2 o PSS 4000 pueden asumir tanto el control del sistema de gestión de quemadores como la supervisión de la seguridad del proceso. Supervisan y controlan de manera segura, por ejemplo, temperaturas y altas presiones para evitar situaciones intempestivas que puedan ocasionar un peligro.

Cuando se use hidrógeno puro o mezclas de combustibles de hidrocarburos gaseosos, como el gas natural, empleándose el hidrógeno como combustible en quemadores de gas, se aplicará la normativa vigente para quemadores con combustibles gaseosos.

Ejemplos de normas aplicables:

• EN 298
• IEC/UL 60730-2-5 para control de quemadores
• EN 676 para quemadores de gas 
• ISO 13577 para hornos industriales (combustibles gaseosos) 

Si bien estas normas diferencian entre combustibles gaseosos, líquidos y sólidos, no hacen distinción entre gases específicos dentro del grupo de combustibles gaseosos. Esto significa que las normas actuales son aplicables también al hidrógeno.

El sistema de gestión de quemadores PNOZmulti 2 está preparado para la combustión de hidrógeno y de mezclas de combustibles gaseosos basados en hidrocarburos.