ES2967994T3 - Dispositivo para la recuperación de las unidades refrigeradoras de GNL utilizadas como combustible en vehículos - Google Patents

Dispositivo para la recuperación de las unidades refrigeradoras de GNL utilizadas como combustible en vehículos Download PDF

Info

Publication number
ES2967994T3
ES2967994T3 ES19769569T ES19769569T ES2967994T3 ES 2967994 T3 ES2967994 T3 ES 2967994T3 ES 19769569 T ES19769569 T ES 19769569T ES 19769569 T ES19769569 T ES 19769569T ES 2967994 T3 ES2967994 T3 ES 2967994T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
trailer
heat transfer
transfer fluid
lng
intermediate circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19769569T
Other languages
English (en)
Inventor
Alberto Castagnaro
Giovanni Colombo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Esametal Srl
Original Assignee
Esametal Srl
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Esametal Srl filed Critical Esametal Srl
Application granted granted Critical
Publication of ES2967994T3 publication Critical patent/ES2967994T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C9/00Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure
    • F17C9/02Methods or apparatus for discharging liquefied or solidified gases from vessels not under pressure with change of state, e.g. vaporisation
    • F17C9/04Recovery of thermal energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C1/00Pressure vessels, e.g. gas cylinder, gas tank, replaceable cartridge
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/037Quick connecting means, e.g. couplings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01Pure fluids
    • F17C2221/016Noble gases (Ar, Kr, Xe)
    • F17C2221/017Helium
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/03Mixtures
    • F17C2221/032Hydrocarbons
    • F17C2221/033Methane, e.g. natural gas, CNG, LNG, GNL, GNC, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2223/00Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel
    • F17C2223/01Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
    • F17C2223/0146Two-phase
    • F17C2223/0153Liquefied gas, e.g. LPG, GPL
    • F17C2223/0161Liquefied gas, e.g. LPG, GPL cryogenic, e.g. LNG, GNL, PLNG
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/01Propulsion of the fluid
    • F17C2227/0128Propulsion of the fluid with pumps or compressors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0309Heat exchange with the fluid by heating using another fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0302Heat exchange with the fluid by heating
    • F17C2227/0327Heat exchange with the fluid by heating with recovery of heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0102Applications for fluid transport or storage on or in the water
    • F17C2270/0105Ships
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0171Trucks
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00Applications
    • F17C2270/01Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0165Applications for fluid transport or storage on the road
    • F17C2270/0168Applications for fluid transport or storage on the road by vehicles
    • F17C2270/0173Railways

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

Dispositivo de recuperación de unidades frigoríficas de GNL (gas natural licuado) utilizado como combustible en vehículos, que comprende: - un primer intercambiador de calor (1) colocado en un tractor (10) del vehículo entre un depósito de GNL (14) y un depósito de GNL. circuito de gasificación y calefacción (12, 18), siendo enviado dicho GNL a un motor (13) del vehículo, - un segundo intercambiador de calor (2) colocado en el interior de una cabina frigorífica (11) de un remolque o semirremolque (20) del vehículo, - un circuito intermedio cerrado (15), por el que circula un fluido caloportador, que incluye un aparato (3) para mover el fluido caloportador, sistemas (4, 5) para conectar y desconectar las tuberías del intermedio circuito (15) que se instalan en el tractor (10) con/desde las tuberías del mismo circuito intermedio (15) instalado en el remolque o semirremolque (20) y aparato para almacenar y reintegrar el fluido caloportador en el circuito intermedio (15) y para mantener el fluido caloportador a un cierto valor de presión en dicho circuito intermedio (15). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo para la recuperación de las unidades refrigeradoras de GNL utilizadas como combustible en vehículos
La presente invención se refiere por lo general a un dispositivo para recuperar las unidades de refrigeración del gas natural licuado (GNL) utilizado como combustible en vehículos.
Más particularmente, la invención se refiere a una nueva tecnología para el uso y recuperación eficiente y segura de unidades de refrigeración disponibles en vehículos que utilizan gas natural como combustible, cuando el gas natural está disponible y almacenado como líquido criogénico (GNL) a bordo de dichos vehículos.
La invención se refiere principalmente al campo de los vehículos frigoríficos, en el caso de que los tractores propulsados por GNL se utilicen para remolcar remolques frigoríficos, aunque el uso no se limita al transporte por carretera, sino que también puede extenderse al transporte aéreo, naval y ferroviario suministrado por GNL. vehículos, cuando se requiere una producción de frío para refrigeración y/o aire acondicionado. El documento US2013055728 A1 describe un vehículo con refrigeración y método para enfriar su espació de refrigeración que utiliza un gas combustible licuado a baja temperatura.
En la siguiente descripción, el término "fluido caloportador" significa un fluido (líquido o gas) con características físico-químicas (en particular, alta capacidad térmica y conductividad térmica) que son adecuados para transmitir energía térmica a bajas temperaturas, es decir, temperaturas típicas de GNL. Un ejemplo de un fluido caloportador gaseoso adecuado para los fines de la presente invención es el helio, mientras que un ejemplo de un fluido caloportador líquido adecuado es el glicol, posiblemente mezclado con agua u otros líquidos en concentraciones adecuadas.
Además, el término "unidades de refrigeración" se refiere a la cantidad de energía térmica que el GNL o el fluido caloportador es capaz de sustraer por evaporación (unidades de refrigeración latentes) y/o por calentamiento (unidades de refrigeración sensibles), el término "gas natural" significa una mezcla gaseosa incolora, no corrosiva y no tóxica, compuesta principalmente de metano y que posiblemente contenga pequeñas cantidades de etano, propano, nitrógeno y otros componentes, mientras que el término "gas natural líquido o GNL" significa gas natural en una estado líquido criogénico que, cuando está saturado y a presión atmosférica, corresponde a una temperatura de aproximadamente -160°C.
Además, el término "dióxido de carbono líquido o LCO2" significa dióxido de carbono en estado líquido criogénico que, cuando está saturado y a una presión de aproximadamente 5 atm., corresponde a una temperatura de aproximadamente -57°C y el término "nitrógeno líquido o LIN" significa nitrógeno en un estado líquido criogénico que, cuando está saturado y a presión atmosférica, corresponde a una temperatura de aproximadamente -196°C.
Finalmente, el término "sistema frigorífico estándar" significa cualquier sistema que actualmente se utiliza para producir equipos frigoríficos, como máquinas frigoríficas de compresión o de absorción, que se diferencian entre sí en relación al tipo de energía utilizada para realizar el enfriamiento (energía mecánica si se utiliza un ciclo de compresión y energía térmica si se utiliza un ciclo de absorción), e intercambiadores de calor en los que un fluido criogénico, por ejemplo, LIN o LCO2, proporciona unidades de refrigeración al ambiente a enfriar o a fluidos auxiliares de transferencia de calor. En particular, para los vehículos se utilizan generalmente sistemas de refrigeración por compresión (dichos sistemas de refrigeración son alimentados directamente por el motor del tractor o por motores diésel o eléctricos autónomos) o intercambiadores de calor LIN o LCO2.
En relación con los vehículos propulsados por gas natural, un almacenamiento de dicho gas natural en su forma líquida criogénica (GNL) permite un notable aumento de autonomía respecto a un almacenamiento realizado en forma gaseosa y el uso de GNL está cada vez más extendido, en particular para vehículos pesados. Sin embargo, para ser utilizado en motores de combustión interna, el GNL debe ser gasificado y calentado y este proceso ahora se realiza mediante vaporizadores de aire o fluido intermedio que absorben el calor necesario para vaporizar y calentar dicho GNL, del aire y/o del motor del vehículo.
Por lo tanto, si para vehículos frigoríficos se utilizan tractores alimentados con gas natural almacenado en su forma líquida criogénica (GNL), sería energéticamente eficiente no disipar las unidades de refrigeración puestas a disposición por el GNL, más bien utilizarlas para eliminar parte de la energía térmica de los remolques frigoríficos que, de otro modo, debería restarse del sistema frigorífico conocido.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo para recuperar las unidades de refrigeración del GNL utilizado como combustible en vehículos, que permita utilizar las unidades de refrigeración disponibles a partir del GNL para mantener las condiciones térmicas deseadas en los remolques frigoríficos.
Otro objeto de la presente invención es proporcionar un dispositivo para recuperar las unidades frigoríficas de GNL utilizadas como combustible en vehículos, que permita reducir en gran medida la energía requerida para la refrigeración y, en consecuencia, las emisiones al medio ambiente de contaminantes y dióxido de carbono (que es uno de los principales gases responsables del efecto invernadero), así como los costes totales de un transporte frigorífico.
Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo para recuperar las unidades de refrigeración de GNL utilizadas como combustible en vehículos, que es particularmente eficiente, práctico y seguro.
Estos y otros objetivos se consiguen mediante un dispositivo para recuperar las unidades de refrigeración de GNL utilizadas como combustible en vehículos, según la reivindicación 1 adjunta; otras características técnicas detalladas del dispositivo objeto de la invención están contenidas en las reivindicaciones dependientes. Ventajosamente, como el gas natural es inflamable, para recuperar de forma segura las unidades de refrigeración puestas a disposición por el GNL y utilizar dichas unidades para extraer energía térmica de los remolques frigoríficos, según la presente invención, se utiliza un circuito intermedio con un fluido caloportador, para minimizar el riesgo de entrada de gas natural en el remolque en el caso, aunque poco probable, de averías en las tuberías y/o en los equipos del dispositivo de recuperación que es objeto de la presente invención. El fluido caloportador puede ser una sustancia gaseosa o líquida.
Si se utiliza un fluido caloportador gaseoso, como por ejemplo helio, el dispositivo según la invención comprende los siguientes elementos:
- un primer intercambiador de calor, colocado en el tractor antes del serpentín de gasificación de GNL (ya presente en el tractor), para transferir las unidades frigoríficas de GNL al fluido caloportador;
- un segundo intercambiador de calor, colocado dentro de la cabina refrigerada del remolque o semirremolque, para transferir las unidades de refrigeración del fluido caloportador al aire dentro de la cabina; - un circuito intermedio cerrado por el que fluye un fluido caloportador, donde dicho circuito intermedio incluye un equipo para mover el fluido caloportador, una serie de sistemas para una conexión/desconexión rápida y sin pérdidas de los ramales del circuito intermedio colocados en el tractor con/a partir de los ramales del circuito intermedio colocados en el remolque o semirremolque frigorífico, un tanque de almacenamiento para contener el fluido caloportador capaz de reintegrarse y mantener el circuito intermedio a la presión de funcionamiento y ramales aislados que conectan los diferentes elementos del circuito intermedio.
El dispositivo de recuperación según la primera realización de la invención anteriormente mencionada también comprende medidores de presión y temperatura, válvulas de accionamiento automático y manual, sensores de gas natural en el circuito intermedio y/o en la cabina refrigerada del remolque o semirremolque del vehículo y un sistema centralizado de control y gestión. Alternativamente, si se utiliza un fluido en estado líquido, se utiliza un ligero cambio en el sistema, que permite evitar la congelación del fluido caloportador líquido cuando su temperatura, en los puntos más fríos del circuito intermedio, se acerca a la temperatura de solidificación del fluido.
En particular, si se utiliza un fluido caloportador líquido, tal como glicol o sus mezclas con agua u otros líquidos, el dispositivo de recuperación según la invención comprende:
- un primer intercambiador de calor, colocado en el tractor antes del serpentín de gasificación de GNL ya presente en el tractor, para transferir las unidades de refrigeración de GNL al fluido caloportador;
- una tubería que permite al GNL evitar el intercambiador de calor entre el GNL y el fluido caloportador cuando no se requiere la recuperación de las unidades de refrigeración de GNL o cuando la temperatura del fluido caloportador se acerca, en los puntos más fríos del circuito intermedio, a la temperatura de solidificación del fluido;
- un segundo intercambiador de calor, colocado dentro de la cabina refrigerada, para transferir las unidades de refrigeración del fluido caloportador al aire dentro de la cabina;
- un circuito intermedio cerrado por el que circula el fluido caloportador, incluyendo dicho circuito un equipo para mover el fluido caloportador, sistemas para una conexión/desconexión rápida y sin pérdidas de los ramales del circuito intermedio colocados en el tractor con/de los ramales colocados en el remolque o semirremolque frigorífico, un tanque de almacenamiento que contiene el fluido caloportador para su reintegración, una bomba para reintegrar al circuito intermedio el fluido caloportador contenido en el tanque de almacenamiento y un vaso de expansión configurado para contener las expansiones térmicas del fluido caloportador y evitar roturas en las tuberías del circuito intermedio.
El dispositivo de recuperación según la realización de la invención mencionada anteriormente también comprende tuberías de conexión aisladas que conectan los diferentes elementos del circuito intermedio, medidores de presión y temperatura, válvulas de accionamiento automático y manual, sensores de gas natural colocados en el circuito intermedio y/o en la cabina frigorífica del remolque o semirremolque del vehículo y un sistema centralizado de control y gestión.
Otros objetos y ventajas de la presente invención resultarán más evidentes a partir de la siguiente descripción, relacionada con realizaciones preferidas del dispositivo para recuperar las unidades refrigeradas del gas natural licuado (GNL) utilizado como combustible en vehículos, según la presente invención, y a partir de los dibujos adjuntos, en los que:
- Figura 1 muestra un diagrama de bloques del dispositivo para recuperar las unidades refrigeradas de GNL, según una primera realización de la presente invención;
- Figura 2 muestra un diagrama de bloques del dispositivo para recuperar las unidades refrigeradas de GNL, según otra realización de la invención con respecto a la realización mostrada en la fig. 1.
Con referencia particular a la figura 1 adjunta, que muestra un dispositivo de recuperación, según la presente invención, que utiliza un fluido caloportador gaseoso, tal como, por ejemplo, helio, 1 indica un intercambiador de calor de gas natural/fluido de transferencia de calor, colocado en el tractor 10 de un vehículo aguas abajo del tanque de GNL 14 y aguas arriba del serpentín de gasificación 12 que está conectado al motor 13 del tractor 10, 2 indica un intercambiador de calor de fluido/aire caloportador, colocado dentro de la cabina refrigerada 11 del remolque o semirremolque 20 de dicho vehículo, 3 indica un aparato para mover el fluido caloportador a lo largo del circuito intermedio 15 (flechas 19 de la figura 1), 4 y 5 indican los sistemas de conexión/desconexión rápidos y sin pérdidas para conectar/desconectar las tuberías del circuito intermedio 15 instaladas en el tractor 10 con/desde las tuberías de conexión del circuito intermedio 15 colocadas en el remolque o semirremolque 20, mientras que 6 indica un tanque de almacenamiento que contiene el fluido caloportador para reintegrar dicho fluido caloportador y para mantener el circuito intermedio 15 a la presión de funcionamiento.
Cuando el motor 13 del tractor 10 funciona, la cantidad de GNL necesaria para alimentar dicho motor 13 se toma (flecha 17 de la figura 1) del tanque de almacenamiento criogénico 14 y se envía al intercambiador de calor 1, en el que el GNL se evapora y se calienta restando el calor necesario del fluido caloportador; el gas natural (GNL) (flecha 18 de la figura 1) que sale del intercambiador de calor 1 se envía luego al vaporizador 12 que se utiliza normalmente en tractores propulsados por GNL, y al motor 13. El vaporizador 12 asegura el correcto funcionamiento del vehículo incluso cuando el tractor 10 no está conectado a un remolque o semirremolque 20 o cuando no se requiere la recuperación de las unidades de refrigeración de GNL y el aparato 3 para mover el fluido caloportador está estacionario. El fluido caloportador, al atravesar el intercambiador de calor 1, se enfría a una temperatura inferior a la temperatura a mantener en el interior de la cabina refrigerada 11 del remolque o semirremolque 20 y por tanto es capaz de transferir unidades de refrigeración a dicha cabina 11 a través del intercambiador 2. El circuito intermedio 15 está equipado con sistemas de conexión/desconexión 4, 5 con apertura/cierre automático, que permiten tanto una desconexión en dos puntos del circuito 15 (cuando sea necesario desconectar el tractor 10 del remolque o semirremolque 20) como una posterior reconexión.
Además, los sistemas automáticos de apertura/cierre 4, 5 permiten evitar el vaciado del circuito intermedio 15 y por tanto la pérdida de presurización, cuando tiene lugar la desconexión.
El mantenimiento de la presión deseada en el circuito intermedio 15, así como la reintegración del fluido caloportador cuando sea necesario, también están asegurados por el tanque 6, donde el fluido caloportador se almacena a una presión superior a la presión presente en el circuito intermedio 15.
El aparato 3 permite el movimiento y circulación del fluido caloportador dentro del circuito intermedio 15, garantizando así un caudal adecuado para utilizar la refrigeración proporcionada por el GNL; dicho aparato 3 se desactiva cuando el tractor 10 no está conectado a un remolque o semirremolque 20 o cuando no se requiere la recuperación de las unidades de GNL.
Finalmente, un sistema de control centralizado gestiona la activación/desactivación del aparato 3 y la integración de todo el dispositivo en una lógica de gestión y control de un sistema de refrigeración estándar, con el fin de garantizar el mantenimiento de las condiciones de temperatura deseadas en el interior de la cabina refrigerada 11 del remolque o semirremolque 20 y utilizar el sistema de refrigeración estándar sólo cuando las unidades de refrigeración proporcionadas por el dispositivo objeto de la presente invención no sean suficientes.
Con especial referencia a la fig. 2, que muestra un dispositivo de recuperación, según la presente invención, que utiliza un fluido caloportador líquido, como, por ejemplo, glicol o sus mezclas con agua u otros líquidos, y donde los elementos también presentes en la fig. 1 están indicados con los mismos números, 1 indica un intercambiador de gas natural/fluido caloportador colocado en el tractor 10 aguas arriba del serpentín de gasificación del GNL 12 ya presente en dicho tractor 10 para transferir las unidades de refrigeración de GNL al fluido caloportador, 2 indica un intercambiador de aire/fluido caloportador, que está colocado dentro de la cabina refrigerada 11 del remolque o semirremolque 20 del vehículo para transferir las unidades de refrigeración del fluido caloportador al aire dentro de la cabina 11, 21 indica una tubería de derivación del intercambiador 1 que permite que el GNL desvíe el intercambiador de calor 1 cuando no se requiere la recuperación de las unidades de refrigeración de GNL o cuando la temperatura del fluido caloportador en los puntos más fríos del circuito intermedio 15 se acercan a la temperatura de solidificación, 3 indica un aparato para mover el fluido caloportador, 4 y 5 indican los sistemas de conexión/desconexión rápidos y sin pérdidas de las tuberías de dicho circuito intermedio 15 colocados en el tractor 10 del vehículo con/por las tuberías colocadas en el remolque o semirremolque 20, 6 indica un tanque de almacenamiento para el fluido caloportador, 8 indica una bomba para reintegrar el fluido caloportador contenido en el tanque de almacenamiento 6 en el circuito intermedio 15, mientras que 9 indica un vaso de expansión utilizado para contener las expansiones térmicas del fluido caloportador y evitar roturas en las tuberías del circuito intermedio 15.
Cuando el motor 13 del tractor 10 funciona y el tubo de derivación 21 está cerrado, la cantidad de GNL necesaria para alimentar el motor 13 se toma del tanque de almacenamiento criogénico 14 y se envía al intercambiador de calor 1, en el que se evapora el GNL y se calienta restando el calor necesario del fluido caloportador. El gas natural que sale del intercambiador 1 se envía luego al vaporizador 12 utilizado normalmente en los tractores 10 alimentados con GNL y al motor 13. Dicho vaporizador 12 asegura el correcto funcionamiento del vehículo incluso cuando la tubería de derivación está abierta.
La tubería de derivación 21 del intercambiador 1 se puede abrir en diferentes situaciones y, en particular, cuando el tractor 10 no está conectado a un remolque o semirremolque 20, cuando se reduce la necesidad de unidades de refrigeración de la cabina refrigerada 11 del remolque o semirremolque 20 hace que la temperatura dentro de la cabina 11 caiga por debajo de un valor de umbral y cuando la temperatura del fluido caloportador en la salida del intercambiador 1 se reduce hasta un valor de umbral seleccionado (que depende del fluido caloportador utilizado) para evitar la congelación de dicho fluido caloportador.
Al abrir la tubería de derivación 21, se desactiva el aparato 3 de movimiento del fluido caloportador, mientras que el GNL es enviado al serpentín de regasificación y calentamiento 12 del tractor 10 y luego al motor 13 por la misma tubería de derivación 21.
Por otro lado, cuando la tubería de derivación 21 está cerrada, el GNL pasa a través del intercambiador 1 para transferir las unidades de refrigeración al fluido caloportador que se enfría a una temperatura inferior a la temperatura a mantener dentro de la cabina refrigerada 11 del remolque o semirremolque 20 y por lo tanto es capaz de transferir unidades de refrigeración a dicha cabina 11 a través del intercambiador 2. El circuito intermedio 15 está equipado con sistemas de conexión/desconexión rápida con apertura/cierre automático, que permiten tanto una desconexión en dos puntos del circuito 15 cuando sea necesario desacoplar el tractor 10 del remolque o semirremolque 20 como una reconexión posterior.
Los sistemas automáticos de apertura/cierre 4, 5 también permiten evitar la pérdida de fluido caloportador cuando se produce la desconexión. El mantenimiento de la presión deseada en el circuito intermedio 15, así como la reintegración del fluido caloportador cuando sea necesario, están garantizados por la bomba 8 que toma el líquido a reintegrar del tanque 6.
El aparato 3 permite el movimiento y la circulación del fluido caloportador dentro del circuito intermedio 15, garantizando así un caudal adecuado para utilizar las unidades de refrigeración proporcionadas por el GNL. Finalmente, un sistema de control centralizado gestiona la activación/desactivación de los elementos y, en particular, la apertura/cierre de las válvulas en la tubería de derivación 21 y la activación/desactivación del aparato 3 para mover el fluido caloportador, así como la integración de todo el dispositivo en una lógica de gestión y control del sistema de refrigeración estándar del vehículo, con el fin de garantizar el mantenimiento de las condiciones de temperatura deseadas en el interior de la cabina refrigerada 11 del remolque o semirremolque 20 y limitar el uso del sistema de refrigeración estándar sólo cuando las unidades de refrigeración proporcionadas por el dispositivo según la presente invención no sean suficientes.
En definitiva, la invención permite el uso de equipos frigoríficos de GNL, que de otro modo se disiparían en el medio ambiente, cuando el GNL se utiliza como combustible en vehículos con aparatos frigoríficos, permitiendo así un importante ahorro de combustible y una importante reducción de emisiones atmosféricas de contaminantes y dióxido de carbono.
En términos numéricos, la siguiente realización permite comprender totalmente las ventajas de la invención. De hecho, considerando un semirremolque para transporte frigorífico a -20°C, con una cabina frigorífica de 12 metros de largo y 2,5 metros de alto y ancho (lo que equivale a una superficie de intercambio de 132,5 m2), suponiendo que el coeficiente de transmisión térmica de dicha cabina es igual a 0,4 W/m2K (valor máximo indicado por la norma ATP (Accord Transport Perissable) para un vehículo isotérmico reforzado, apto para un transporte a -20°C) y considerando una temperatura exterior de 30°C, la capacidad frigorífica necesaria para mantener la temperatura de -20°C en el interior del semirremolque es igual a 2,65kW.
La siguiente tabla muestra, a diferentes velocidades del vehículo, las unidades frigoríficas (latentes y sensibles) que pone a disposición el GNL utilizado para la tracción.
Velocidad (km/h) Consumo de GNL (Kg/h) Capacidad de cobertura de requisitos refrigeración disponible (%)
(kW)
10 3,3 0,6 24,1
20 6,7 1,3 48,2
30 10,0 1,9 72,3
40 13,3 2,6 96,4
50 16,7 3,2 120,5
60 20,0 3,8 144,7
70 23,3 4,5 168,8
80 26,7 5,1 192,9
En la tabla se han considerado los siguientes datos:
- calor latente de evaporación del GNL igual a 510 kJ/Kg;
- calor específico del GNL igual a 1,8 kJ/KgK;
- diferencia de temperatura del GNL igual a 100°C;
- kilometraje por cada Kg de GNL igual a 3 Km/Kg.
Además, se entiende por “cobertura de requisitos” la capacidad frigorífica necesaria para mantener una temperatura interior de la cabina refrigerada de -20 °C, con una temperatura exterior de 30°C, con los siguientes supuestos:
- k pared = 0,4 W/m2K;
- dimensiones de la cabina refrigerada: 12m x 2,5m x 2,5m;
- ausencia de aumento de calor debido a los productos enviados.
Por tanto, como se muestra en la tabla anteriormente mencionada, en ausencia de un aumento del calor debido a los productos enviados, con una velocidad del vehículo de unos 40 Km/h, las unidades frigoríficas puestos a disposición por el GNL permiten mantener la temperatura deseada (-20°C) dentro de la cabina refrigerada, sin la ayuda de un sistema de refrigeración estándar.
De la descripción anterior se desprenden claramente las características del dispositivo de recuperación de unidades frigoríficas del gas natural licuado (GNL) utilizado como combustible en vehículos, que es el objeto de la presente invención, así como las ventajas relacionadas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para la recuperación de unidades frigoríficas de GNL (gas natural licuado) utilizado como combustible en vehículos, dicho dispositivo configurado para ser instalado en dichos vehículos que comprenden un tractor (10) y un remolque o semirremolque (20) con cabina refrigerada (11), comprendiendo dicho dispositivo:
- un primer intercambiador de calor (1), configurado para colocarse en dicho tractor (10) entre un tanque de GNL (14) y un circuito de gasificación de GNL (12, 18), siendo enviado dicho GNL a un motor (13) configurado para accionar dicho tractor (10), estando configurado dicho primer intercambiador de calor (1) para transferir las unidades de refrigeración del GNL a un fluido caloportador, para utilizar dichas unidades de refrigeración con el fin de eliminar energía térmica de dicha cabina refrigerada (11) configurada para ser instalada en el remolque o semirremolque (20),
- un segundo intercambiador de calor (2), configurado para colocarse dentro de dicha cabina refrigerada (11) y configurado para instalarse en el remolque o semirremolque (20), que está configurado para transferir las unidades de refrigeración de dicho fluido caloportador al aire dentro de dicha cabina refrigerada (11);
- un circuito intermedio cerrado (15), por el que fluye dicho fluido caloportador, que incluye un aparato (3) para mover dicho fluido caloportador, sistemas (4, 5) para conectar y desconectar rápidamente, sin fugas, las tuberías de dicho circuito intermedio (15) configuradas para instalarse en dicho tractor (10) de las tuberías de dicho circuito intermedio (15) instalado en dicho remolque o semirremolque (20), estando el dispositivo caracterizado por comprender
un tanque (6) para almacenar el fluido caloportador, dicho fluido caloportador es un fluido gaseoso, tal como helio, o un fluido líquido, tal como glicol o mezclas de glicol con agua u otros líquidos,
en donde el tanque (6) está configurado para recuperar dicho fluido caloportador y mantener el circuito intermedio (15) a un cierto valor de presión de funcionamiento.
2. Dispositivo de recuperación según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el GNL que fluye (18) a la salida de dicho primer intercambiador de calor (1) se envía a un vaporizador (12) y a dicho motor (13) que acciona dicho tractor (10).
3. Dispositivo de recuperación según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho fluido caloportador, al pasar a través de dicho primer intercambiador de calor (1), se enfría a una temperatura inferior a la temperatura existente en el interior de la cabina refrigerada (11) configurada para instalarse en el remolque o semirremolque (20) y por lo tanto es capaz de ceder unidades de refrigeración a dicha cabina refrigerada (11) a través de dicho segundo intercambiador de calor (2).
4. Dispositivo de recuperación según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho tanque (6), en el que se almacena dicho fluido caloportador, está colocado a un valor de presión superior al valor de presión existente en dicho circuito intermedio (15).
5. Dispositivo de recuperación según al menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que un sistema de control centralizado gestiona la activación o desactivación de dicho aparato (3) para mover dicho fluido caloportador y gestiona la integración del dispositivo para recuperar las unidades de refrigeración de dicho GNL para controlar el sistema frigorífico estándar configurado para instalarse en el vehículo, asegurando así el mantenimiento de las condiciones de temperatura deseadas en el interior de dicha cabina refrigerada (11) del remolque o semirremolque (20).
6. Dispositivo de recuperación según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho dispositivo comprende una tubería de derivación (21) que permite que el GNL fluya directamente desde dicho tanque de GNL (14) a dicho circuito de gasificación (12, 18), sin pasar por el interior de dicho primer intercambiador de calor (1) cuando no se requiere una recuperación de unidades frigoríficas de dicho GNL o cuando la temperatura de dicho fluido caloportador se acerca, en determinados puntos de dicho circuito intermedio (15), a la temperatura de solidificación de dicho fluido.
7. Dispositivo de recuperación según al menos una de las reivindicaciones 1 y 6, caracterizado por el hecho de que dicho tanque de almacenamiento (6) está conectado a una bomba (8) capaz de realizar una recuperación de dicho fluido caloportador en dicho circuito intermedio (15).
8. Dispositivo de recuperación según al menos una de las reivindicaciones 1, 6 y 7, caracterizado por el hecho de que a dicho circuito intermedio (15) está conectado un vaso de expansión (9), estando configurado dicho vaso (9) para contener las expansiones térmicas del fluido caloportador y evitar roturas en las tuberías de dicho circuito intermedio (15).
9. Dispositivo de recuperación según al menos una de las reivindicaciones 6, 7 y 8, caracterizado por el hecho de que un sistema de control centralizado gestiona la activación o desactivación de dicho aparato (3) para mover dicho fluido caloportador, la apertura y el cierre de las válvulas de dicha tubería de derivación (21) y la integración de todo el dispositivo para recuperar las unidades frigoríficas de GNL para controlar el sistema frigorífico estándar configurado para ser instalado en el vehículo, asegurando así el mantenimiento de las condiciones de una temperatura deseada en el interior de la cabina refrigerada (11) configurada para ser instalada en el remolque o semirremolque (20).
ES19769569T 2019-07-24 2019-07-24 Dispositivo para la recuperación de las unidades refrigeradoras de GNL utilizadas como combustible en vehículos Active ES2967994T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/IB2019/056310 WO2021014196A1 (en) 2019-07-24 2019-07-24 Device for recovering the refrigation units of lng used as fuel in vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2967994T3 true ES2967994T3 (es) 2024-05-06

Family

ID=67982108

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19769569T Active ES2967994T3 (es) 2019-07-24 2019-07-24 Dispositivo para la recuperación de las unidades refrigeradoras de GNL utilizadas como combustible en vehículos

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220260211A1 (es)
EP (1) EP4004426B1 (es)
CN (1) CN114450515A (es)
ES (1) ES2967994T3 (es)
PT (1) PT4004426T (es)
WO (1) WO2021014196A1 (es)

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3640337A (en) * 1970-03-13 1972-02-08 Robert W Mcjones Use of the heat of vaporization of a fuel as an air-conditioning medium for a vehicle
JP2663268B2 (ja) * 1987-10-27 1997-10-15 スズキ株式会社 Lngエンジン車の冷凍装置
US4986086A (en) * 1989-08-18 1991-01-22 Fridev Refrigeration Systems, Inc. CO2 temperature control system for transport vehicles
US5560212A (en) * 1995-06-26 1996-10-01 Hansen; William L. Vehicle air conditioning system using liquid gas
DE19531122A1 (de) * 1995-08-24 1997-02-27 Messer Griesheim Gmbh Fahrzeug
JP2000258010A (ja) * 1999-03-05 2000-09-22 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 冷凍車
US6698212B2 (en) * 2001-07-03 2004-03-02 Thermo King Corporation Cryogenic temperature control apparatus and method
JP4396938B2 (ja) * 2005-03-25 2010-01-13 日産ディーゼル工業株式会社 冷房・冷凍装置及びそれを搭載した自動車
CN101306659A (zh) * 2008-05-16 2008-11-19 西安交通大学 一种环保型冷藏汽车
DE102010020476B4 (de) * 2010-05-14 2023-05-04 Air Liquide Deutschland Gmbh Verwendung einer Vorrichtung zum Speichern, Umfüllen und/oder Transportieren von tiefkalt verflüssigtem brennbarem Gas in einem Fahrzeug
CN201872573U (zh) * 2010-12-06 2011-06-22 湖北惠利百投资有限公司 Lng液化天然气汽车空调制冷系统
CN202727923U (zh) * 2012-01-13 2013-02-13 华南理工大学 一种用于液态天然气冷藏车的冷能利用装置
KR101324612B1 (ko) * 2012-01-17 2013-11-01 삼성중공업 주식회사 천연가스 연료공급 시스템
CN202883090U (zh) * 2012-11-09 2013-04-17 乔森 液化天然气客车用冷能回收利用装置
CN204472492U (zh) * 2015-01-16 2015-07-15 东风商用车有限公司 一种商用冷藏车lng冷能回收系统
CN104859400B (zh) * 2015-05-07 2017-11-21 辽宁澳深低温装备股份公司 Lng冷能回收利用系统及其使用方法
US10240722B2 (en) * 2016-10-24 2019-03-26 Progress Rail Locomotive Inc. Cryogenic fluid system and method of operating same
US11541727B2 (en) * 2016-12-02 2023-01-03 Carrier Corporation Cargo transport heating system
CN208169991U (zh) * 2018-03-19 2018-11-30 上海工程技术大学 一种lng汽车自增压系统冷能回收装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220260211A1 (en) 2022-08-18
PT4004426T (pt) 2023-12-13
EP4004426B1 (en) 2023-09-06
WO2021014196A1 (en) 2021-01-28
CN114450515A (zh) 2022-05-06
EP4004426A1 (en) 2022-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2884101T3 (es) Vehículo frigorífico y método para enfriar su espacio frigorífico utilizando un gas combustible licuado a baja temperatura
KR101291947B1 (ko) 해양선박의 냉매 순환로에의 냉각 에너지 공급장치 및 방법
KR102122023B1 (ko) 액화수소 연료전지 추진 선박의 연료공급 시스템 및 그 작동 방법
KR940009500A (ko) 액화천연가스용 가스터빈의 점화방법 및 기구
KR101686505B1 (ko) 선박의 엔진 냉각수의 폐열을 이용한 연료가스 공급시스템 및 방법
CN106573672B (zh) 用于在船舶中提供制冷的系统
CN107250689B (zh) 制冷系统的冷却器
CN110091690A (zh) Lng冷链物流车冷能回收利用系统
CN112815574A (zh) 一种lng动力集装箱船的蓄冷系统及方法
KR101368796B1 (ko) 액화연료가스 추진선박
KR101324612B1 (ko) 천연가스 연료공급 시스템
ES2967994T3 (es) Dispositivo para la recuperación de las unidades refrigeradoras de GNL utilizadas como combustible en vehículos
CN116788000A (zh) 一种车载式lng冷能蓄冷供冷系统及其使用方法
KR102521169B1 (ko) 부유식 발전플랜트의 lng 재기화열을 이용한 육상 hvac 냉매 순환 시스템
RU2780032C1 (ru) Устройство для рекуперации единиц холода СПГ, используемого в качестве топлива в транспортных средствах
JP2008045813A (ja) 冷凍装置、及びこれを搭載したlng冷凍車両
US20210379967A1 (en) Heat exchanger device for the provision of refrigeration in refrigerated vehicles, the motor vehicle engine of which is operated by lng
KR101567858B1 (ko) 선박용 쿨링 장치의 폐열을 이용한 연료가스 공급 시스템
KR101324613B1 (ko) 천연가스 연료공급 시스템
KR101324614B1 (ko) 천연가스 연료공급 시스템
KR102075034B1 (ko) 기관차의 엔진을 위한 연료 공급 시스템
KR101302027B1 (ko) 액화연료가스 추진 선박
US20030182941A1 (en) Combustion turbine inlet for air cooling via refrigerated liquid hydrocarbon fuel vaporization
KR20150069150A (ko) 선박의 연료가스 공급시스템
CA2477384A1 (en) Apparatus and method for cooling combustion turbine inlet air using liquid hydrocarbon fuel