Estudio y análisis de un sistema DUAL FUEL (Diésel-Gas) en motor diésel de la locomotora GT42AC, para proyecto de traslado de mineral.

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.