Cómo funciona el encendido por compresión en los motores de combustible gaseoso de Volvo Trucks

Volvo FH Aero a gasolina (Todas las fotos proporcionadas por Volvo Trucks)

Volvo Trucks tiene modelos con sistemas de propulsión de pila de combustible de hidrógeno en desarrollo, pero la empresa sueca ya ha presentado variantes de sus camiones FM, FH y FH Aero con motores de gas natural licuado (GNL) y bioGNL. Estos motores ofrecen un rendimiento en carretera similar al de sus equivalentes diésel, pero con emisiones de CO2 reducidas y otras ventajas.

En una entrevista exclusiva con Power Progress International, Daniel Bergstrand, gerente de productos de Volvo Trucks, compartió detalles sobre la tecnología desarrollada para respaldar el uso de GNL y bio-GNL en las gamas de camiones pesados de la empresa, que incluyen modelos de más de 18 toneladas de peso bruto vehicular (GVW).

Daniel Bergstrand, camiones Volvo

Bergstrand: «En 2007, presentamos siete prototipos de transmisión diferentes, incluyendo biodiésel, biogás, biogás/biodiésel, DME, etanol/metanol, diésel sintético e hidrógeno/biogás. Lo hicimos para ilustrar las diferentes maneras de lograr reducciones de CO2. Hoy en día, contamos con sistemas de propulsión diésel, biodiésel de apoyo y HVO, GNL y eléctricos de batería. Si consideramos los vehículos con motores diésel y GNL, son esencialmente el mismo camión; prácticamente no hay diferencia aparte del motor».

¡Qué diferencia! Cabría sospechar que los cambios en el motor diésel D13 para el uso de GNL se centrarían en los sistemas de inyección de combustible y combustión, y sería correcto. El sistema de inyección directa de alta presión (HPDI) necesario para suministrar el combustible gaseoso fue desarrollado por la empresa canadiense Westport Fuel Systems (posteriormente se formó una empresa conjunta entre Volvo Trucks y Westport, Cespira, para comercializar el sistema HPDI).

Para respaldar un modelo de combustión por compresión, más común en motores diésel, Westport también desarrolló un nuevo inyector que utiliza agujas concéntricas para suministrar una cantidad muy pequeña de combustible diésel (o HVO) y gas natural a la cámara de combustión. A medida que el cilindro asciende y la presión aumenta, las gotas de diésel se encienden, lo que a su vez quema el combustible gaseoso para alcanzar la máxima potencia.

Inyector de combustible HPDI desarrollado por Westport Fuel Systems

Con cierta discreción escandinava, Bergstrand ofrece algunos detalles adicionales. «Estas tecnologías son un poco diferentes a las de otros motores que utilizan GNL. El combustible piloto [diésel], que representa aproximadamente el 7 % del total utilizado en cada ciclo, nos permite utilizar el ciclo de compresión, y ese modelo de alta presión nos proporciona una potencia y una eficiencia de combustible similares a las de un motor diésel».

Entrega de combustible

El sistema HPDI es una solución compleja pero elegante que permite el uso de GNL en un motor de combustión interna. El sistema que lleva el combustible al motor está igualmente bien diseñado, con la uniformidad en el suministro como objetivo principal.

Una bomba criogénica ubicada en el tanque de vacío aislado que contiene el GNL a aproximadamente -140 °C aumenta la presión del combustible líquido a los 300 bar (4350 psi) requeridos. En la parte superior de la bomba, un vaporizador convierte el GNL en GNC antes de suministrarlo al módulo de gas integrado (IGM) para alcanzar la temperatura y presión correctas. Desde el IGM, el combustible se dirige al módulo de acondicionamiento de gas para un ajuste final de presión antes de suministrarlo al sistema HPDI y la inyección.

Al apagar el motor, se cierra la válvula de corte de gas y se purga el combustible restante en los inyectores y los rieles de gas. Esto garantiza la presión correcta en las agujas de gas de los inyectores al reiniciar el motor. Para evitar pérdidas innecesarias y fugas a la atmósfera, un módulo de retorno al tanque dirige el gas restante al tanque de almacenamiento.

El combustible diésel en un motor estándar actúa como refrigerante y lubricante; el GNL no puede actuar como lubricante simplemente debido a su composición física. Sin embargo, Bergstrand afirma que no se necesita ningún lubricante adicional más allá del aceite de motor.

Volvo FH con tanque criogénico (lado izquierdo) para combustible GNL

Cabría esperar que la mínima cantidad de combustible diésel utilizado en la combustión redundara en una menor distribución de hollín en el motor y su captura en el aceite, lo que podría traducirse en un intervalo de mantenimiento más largo. Sin embargo, Bergstrand afirma que el motor de GNL tiene un programa de mantenimiento similar al de un modelo diésel.

Sin querer dar una cifra concreta, Bergstrand coincide en que existe un "porcentaje significativo" de componentes transferidos del motor diésel básico. Sin embargo, esto podría ser más una ventaja que una desventaja; la compatibilidad entre los motores de GNL y diésel probablemente facilitará el mantenimiento en carretera.

Una de las desventajas del uso de hidrógeno como combustible, especialmente en motores de combustión interna, es su efecto perjudicial sobre los componentes, un proceso conocido como fragilización. Bergstrand explica que, al no interactuar prácticamente con las piezas existentes del motor, el GNL no tiene los mismos efectos perjudiciales que el hidrógeno.

Los sistemas de combustible están diseñados específicamente para su uso con GNL, por lo que se ha tenido en cuenta. Por ejemplo, las tuberías que transportan el combustible son metálicas, lo que también ayuda a mantener la presión en el sistema de combustible, añade.

Aceptación del mercado

Según Eurogas, asociación regional que representa a las empresas que operan en la cadena de valor del gas, en julio de 2025 había más de 800 estaciones de servicio de GNL en toda Europa. Alemania era la que tenía más, con 195 ubicaciones, seguida de Italia (173), España (105) y Francia (91). Empresas como Gasrec y Calor Gas están trabajando para crear una red de suministro de GNL para camiones pesados en el Reino Unido.

Bergstrand afirma que el interés del mercado en los camiones de GNL varía según la región, pero también según el caso de uso del cliente. «La infraestructura de apoyo a los camiones marca una gran diferencia», explica. «Aun así, no conozco a ningún conductor que haya probado nuestro camión de GNL y no haya disfrutado de su rendimiento».

Informa que los conductores comparan la experiencia de conducción de un camión de GNL con la de un diésel, especialmente en términos de rendimiento en carretera y autonomía (lo que se traduce directamente en ahorro de combustible). Según Volvo Trucks, las variantes de camiones de GNL tienen una autonomía de aproximadamente 1000 kilómetros con la carga completa de combustible.

Reabastecimiento con GNL

Claro que el repostaje es un poco diferente. En lugar de una boquilla de combustible estándar, se utiliza una abrazadera de anillo para conectar la manguera de repostaje al depósito de almacenamiento. Volvo Trucks cuenta con un manómetro en el depósito para monitorizar la presión interna. Puede ser necesario purgar el aire durante el repostaje, pero mientras que otros fabricantes de equipos originales tienen purgas independientes, Volvo Trucks ubica esa válvula de escape en el sistema de repostaje. "Creemos que es una ventaja, ya que hay un punto de conexión menos. Esto hace que el proceso de repostaje sea más similar al del diésel", afirma Bergstrand.

Otra ventaja del GNL es la alta probabilidad de que se dispense combustible en mal estado. El diésel puede verse afectado negativamente por el agua, especialmente en tanques de almacenamiento con mantenimiento deficiente. El uso de este diésel contaminado puede afectar el rendimiento del motor y dañar las bombas u otros componentes. El proceso de producción de GNL (véase el recuadro) elimina eficazmente el agua y otras impurezas, dejando un combustible prácticamente líquido puro.

Contando el costo futuro

Como era de esperar, los camiones con motores de GNL son más caros que los de diésel. «Las nuevas tecnologías suelen suponer un coste adicional», explica Bergstrand. Dicho esto, cualquier gasto adicional podría recuperarse gracias a un coste total de propiedad favorable. La empresa británica Gasrec afirmó que el GNL puede ser entre un 20 % y un 40 % más barato que el diésel, una diferencia notable si se mantiene esta afirmación.

Bergstrand estima que la producción de vehículos con motores de GNL en Volvo Trucks representa aproximadamente el 2% del volumen total. Sin embargo, afirma que la empresa prevé que esa cifra aumente; de hecho, afirma que es necesario aumentarla. «Este es un paso muy importante en la reducción de emisiones», enfatiza. «El uso de bioGNL puede reducir las emisiones de CO2 del pozo a la rueda a casi el 100%. Además, los camiones eléctricos no serán una solución adecuada para todas las aplicaciones, y es ahí donde el GNL ofrecerá una alternativa baja en carbono».

Como última palabra, Bergstrand destaca que, independientemente del interés actual del mercado, Volvo Trucks seguirá ofreciendo camiones propulsados por GNL en el futuro previsible.

Algunos hablan de los camiones de GNL como si fueran una tecnología de transición. Nosotros no los vemos así. Creemos que esto forma parte de la solución para el futuro: la capacidad de operar con combustibles renovables. Es un componente clave de nuestra estrategia triple: los camiones con motores eléctricos de batería, de pila de combustible de hidrógeno y de combustión interna que funcionan con combustibles renovables como el bioGNL y el hidrógeno contribuirán a los objetivos de cero emisiones netas de nuestra empresa y de nuestros clientes.

Las ventas de camiones de GNL están en aumento

Volvo FH Aero: a los conductores les gusta la similitud entre conducir camiones diésel y de GNL

En mayo de 2025, Volvo Trucks informó una creciente demanda de sus modelos con motores de GNL y bio-GNL, con más de 8.000 unidades vendidas en todo el mundo.

Los principales mercados para los camiones de combustible gaseoso fueron Suecia, Noruega, los Países Bajos, España y el Reino Unido.

“Muchos de nuestros clientes optan por sustituir sus camiones diésel por camiones a gas como una forma sencilla de reducir sus emisiones de CO2 aquí y ahora”, afirmó Jan Hjelmgren, director de Gestión de Productos de Volvo Trucks.

Continuó: “Los camiones a gas de Volvo son una verdadera ventaja para las empresas de transporte, ya que pueden combinar un menor costo de propiedad con una menor huella de carbono y un mantenimiento de la productividad”.