Estudio y análisis de un sistema DUAL FUEL (Diésel-Gas) en motor diésel de la locomotora GT42AC, para proyecto de traslado de mineral.
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Date
2020-09-17
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Publisher
Universidad Católica de Santa María
Abstract
La presente investigación desarrolló el estudio y análisis de un sistema dual fuel en los
motores diésel de las locomotoras GT42AC para el trayecto desde la Estación de Islay hasta
la Estación de Pillones logrando una disminución en los costos operativos (ahorros de
combustible de hasta $40.5 millones) y una reducción de las emisiones contaminantes,
manteniendo el rendimiento y la confiabilidad de los motores Electro-Motive Diesel.
Para el desarrollo de la investigación primero se realizó los cálculos termodinámicos del
ciclo diésel y del ciclo de combustible dual para demostrar que la implementación de un
sistema de combustible dual mantiene la misma potencia que cuando se opera con diésel
únicamente. Adicionalmente con las fracciones de combustible diésel que pueden ser
reemplazadas por el gas natural comprimido en cada punto de aceleración se determinó los
consumos de los combustibles diésel y gas natural comprimido en el sistema dual fuel.
Luego se desarrolló la predicción del uso del sistema dual fuel para cuantificar la sustitución
de combustible diésel con el gas natural comprimido realizando una simulación de un viaje
de un convoy implementando el sistema dual fuel, tomando como referencia el resumen de
utilización de tiempos y consumo de combustible proporcionados de la computadora de la
locomotora. Con los resultados de la simulación del sistema dual fuel para una locomotora,
se determinó el consumo de 291.60 galones de diésel y la sustitución de 428.40 galones de
diésel por 1640.50 m3 de gas natural comprimido usados en su lugar para un viaje.
Seguidamente se realizó los cálculos para determinar la resistencia total del tren para las
condiciones más críticas en el trayecto del convoy, obteniendo el valor de 691.09 kN. Con
el valor de la resistencia total del tren se determinó la fuerza motriz capaz de vencerlos
(potencia del motor diésel por locomotora, 3199.38 HP) para así permitir el avance del tren.
Después de esto, se realizó el potencial de reducción de emisiones, calculando las emisiones
iniciales cuando las locomotoras operan únicamente con diésel y con la implementación del
sistema dual fuel. Obteniendo reducciones de emisiones del 50% en NOx, PM, CO y CO2.
Por último, mediante la evaluación económica de los costos de inversión, costos de
operación y mantenimiento para la implementación del proyecto, se determinó que el
proyecto es viable, el valor actual neto es mayor a cero, la tasa interna de retorno es superior
a la tasa del mercado y el índice de rentabilidad es mayor a 1.
Description
Keywords
Sistema dual fuel, Locomotora, Diésel, Gas Natural, Emisiones