Análisis comparativo del desempeño y emisiones de un motor diesel de gran capacidad operando bajo dos escenarios: trabajo en ruta activa y trabajo en banco

Comparative performance and emission tests of a heavy duty off-highway diesel engine working in two different conditions: route test and bench test

Se llevaron a cabo varias pruebas con un motor diesel de 1.640 kW (2.200 hp) que funcionaba en dos conjuntos de condiciones diferentes: una prueba de banco y una prueba de ruta (cuando el motor estaba ubicado en un camión de minería). El motor se montó en un dinamómetro para el primer conjunto de condiciones. Los parámetros que se midieron fueron el par de torsión de rotura, las temperaturas del cilindro y de la entrada de aire, la temperatura de los gases de escape y tanto el consumo de combustible como el flujo de aire. También se registraron las emisiones de gases. El motor funcionó durante la primera fase del estudio de acuerdo con un protocolo de pruebas que permitía simular las condiciones de trabajo reales durante un ciclo típico presente en la ruta de operación. Posteriormente, se instrumentó el camión minero para el segundo conjunto de condiciones de trabajo y se realizó el correspondiente trabajo de vigilancia mientras el camión trabajaba en la ruta asignada por el operador del mismo. A continuación se hizo un análisis comparativo de los resultados obtenidos en los dos conjuntos de condiciones de trabajo. Este análisis llevó a observar que los resultados obtenidos en las dos pruebas tenían una pauta muy similar y, por lo tanto, llevó a validar los resultados obtenidos en la prueba de banco.

Introducción

La industria requiere de datos obtenidos en condiciones reales de operación para poder realizar estimativos de costos de operación y funcionamiento de la flota de vehículos que operan en sus compañías durante el periodo de vida útil de éstos (Acevedo y Mantilla, 2006).

Comúnmente, en la industria el desempeño de máquinas  tales  como los motores diesel, los cuales son ampliamente utilizados para impulsar vehículos de carga, es especificado y determinado mediante extensas pruebas en banco hechas por el fabricante; sin embargo, son inusuales las pruebas de estos motores bajo condiciones reales de operación, es decir, ensamblados en el respectivo vehículo y operando de la forma como lo harán  durante  su vida útil (Kennedy et ál., 1975).

Algunas técnicas sugeridas para la evaluación en ruta de vehículos incluyen el uso de posicionadores geográficos (GPS) (Bevly, 2006; Chakrabarty et ál., 2007), el uso de las computadoras con las que cuenta el vehículo, y sistemas más sofisticados para evaluar en tiempo real las variables. La Asociación de Ingenieros de Vehículos de Estados Unidos ha definido algunas recomendaciones en el documento SAE J1263 (1996) para la medición de los parámetros necesarios con el fin de obtener el desempeño real de los vehículos en banco y en ruta bajo condiciones de carga. Este estudio sigue dichas recomendaciones y toma señales propias del motor, así como también algunas otras adquiridas usando instrumentación externa que no altera en modo alguno el desempeño del motor.