El hidrógeno en el sector industrial: oportunidades y riesgos

Las tecnologías de hidrógeno ofrecen múltiples ventajas potenciales para empresas de fabricación, centros de distribución e industrias pesadas. Desde fuentes de energía estacionarias hasta celdas de combustible para montacargas, estas suelen requerir menos espacio que las baterías utilizadas en equipos electrificados. Además, las celdas pueden reabastecerse más rápido que el tiempo necesario para recargar una batería y mantener una potencia constante, a diferencia de las baterías de ion de litio convencionales.

Con el agua como único subproducto, las celdas de combustible representan una opción más sostenible que los motores diésel en maquinaria pesada, y se espera que la disponibilidad de este combustible alternativo continúe en aumento. “Con el crecimiento del suministro de hidrógeno a nivel global, prevemos que más empresas podrán adoptar esta tecnología”, señala Luke Allison, ingeniero sénior en FM, aseguradora global.

Reconocida como una de las mayores aseguradoras de daños a nivel global, FM, con sede en Rhode Island, ofrece cobertura a una de cada cuatro empresas de la lista Fortune 500, así como a organizaciones de tamaño similar en todo el mundo. La compañía trabaja con sus clientes para integrar la resiliencia en todos los aspectos de sus operaciones —un enfoque especialmente relevante en campos en desarrollo como el hidrógeno. A continuación, se presentan algunos de los principales riesgos, así como estrategias para mitigarlos.

Consideraciones clave sobre la seguridad del hidrógeno

En todo el mundo, nuevas plantas de producción de hidrógeno de gran escala están entrando en operación. Aunque el procesamiento de combustibles fósiles representa una parte importante, la electrólisis del agua —a menudo impulsada por energía renovable— se ha convertido en un eje clave de expansión. Por ejemplo, la Unión Europea tiene previsto alcanzar 40 gigavatios de capacidad en electrólisis, lo que permitiría producir aproximadamente 10 millones de toneladas al año, en comparación con las 18 000 toneladas anuales que actualmente se generan en América del Norte.

Ese hidrógeno se enfriará a temperaturas criogénicas para su almacenamiento y distribución en forma líquida, o bien se utilizará como gas. Con la oferta aún en crecimiento, todavía no están plenamente definidos los métodos predominantes de producción, almacenamiento y uso; sin embargo, independientemente de cuál prevalezca, hay un aspecto central que debe considerarse.

“En mi experiencia en el ámbito del hidrógeno, lo principal en lo que piensan las personas es la seguridad”, señala Allison, quien colabora con su equipo en el desarrollo y mantenimiento de normas operativas y las fichas técnicas de acceso público de FM. “Los principales riesgos incluyen explosiones o deflagraciones, junto con incendios tipo chorro que pueden originarse cuando el hidrógeno presurizado se fuga de tuberías, conductos, recipientes o equipos”.

A diferencia de combustibles fósiles como el gas natural y el propano, el hidrógeno presenta riesgos distintos por su mayor rango de inflamabilidad y su baja energía de ignición. “Algo tan simple como una chispa generada por una herramienta o incluso la electricidad estática presente en el ambiente puede producir la ignición del hidrógeno”, añade Allison. “La protección de los equipos y la respuesta de la industria son factores clave para lograr altos niveles de resiliencia frente a este tipo de eventos”.

A medida que algunas organizaciones exploran la producción y el almacenamiento de hidrógeno, es fundamental considerar todas las etapas de su ciclo de vida. Un suministro de agua de baja calidad puede afectar tanto a sistemas de membrana de intercambio de protones como a sistemas alcalinos, lo que hace necesario contar con monitoreo continuo y mecanismos automatizados para desviar agua de baja calidad. Asimismo, una alimentación eléctrica inestable puede provocar “fallas catastróficas”, señala Allison.

En cuanto al hidrógeno criogénico, este se evapora si no se utiliza, por lo que puede ser necesario liberarlo a la atmósfera. Los recipientes de fibra de carbono están ofreciendo nuevas alternativas de almacenamiento; sin embargo, como explica Allison, “todos los recipientes, ya sean para almacenamiento gaseoso o criogénico, tienen el potencial de liberar su contenido si alcanza sus límites de presión o temperatura, si existe un error operativo o si interviene un factor humano, o simplemente si se cuenta con equipos poco confiables, como válvulas de seguridad defectuosas, válvulas operadas por aire o fugas de tubos derivadas de un diseño inadecuado”.

El entorno que rodea las instalaciones de producción, distribución y uso también debe evaluarse cuidadosamente, ya sea que estén ubicadas en zonas urbanas o remotas. Esto incluye considerar riesgos naturales y condiciones climáticas, como vientos fuertes, temperaturas de congelación o granizo. Los estudios de dispersión de ventilación son “críticos” para asegurar que el hidrógeno liberado no se encienda por fuentes externas, concluye Allison.

Cómo anticiparse a los desafíos de seguridad del hidrógeno

“Tenemos la convicción de que la mayoría de los siniestros pueden prevenirse. Trabajamos junto con nuestros clientes en cada etapa para garantizar que la planificación, el diseño y la implementación de sus equipos se lleven a cabo de manera adecuada”, señala Allison. “Nos mantenemos a la vanguardia mediante investigación continua de nuevas tecnologías y un análisis constante de las tendencias del sector, lo que nos permite mantener nuestras recomendaciones siempre actualizadas”.

Esta experiencia permite a FM respaldar la planeación de ingeniería y las operaciones de sus clientes, con un equipo especializado de ingenieros de campo que trabaja alrededor del mundo.

Dado que la detección de fugas es una preocupación clave —y ante el desarrollo de nuevas tecnologías como detectores ultrasónicos de fugas de gas y sensores de conductividad térmica—, FM Approvals ofrece una guía en materia de detectores de gas específicos para hidrógeno. Asimismo, las fichas técnicas de FM establecen mejores prácticas para fabricantes de equipos, propietarios y operadores. Estas abarcan temas como la producción de hidrógeno por electrólisis, el almacenamiento de hidrógeno en estado líquido y gaseoso, así como los sistemas de dispensado y los equipos de uso final. Las fichas técnicas de FM se actualizan al menos cada 12 meses, o con mayor frecuencia cuando es necesario.

“Tener una comprensión clara de los equipos, sus controles y la incorporación de un proceso adecuado de gestión de cambios es clave para prevenir incidentes y prolongar la vida útil de los equipos”, añade Allison.

Este artículo se publicó originalmente en Professional Engineering.