Diseño para la producción y uso en tiempo real de hidrogeno a partir del frenado regenerativo en maquinaria minera diésel
Los camiones mineros son vehículos grandes que transportan enormes cargas de un lado de la mina a otro. Estos tienen un recorrido especifico en el cual los cargan y luego van al otro lado de la mina para ser descargados y volver al sitio inicial para ser cargados nuevamente y así repetir el ciclo. D...
- Autores:
-
Cepeda Castaño, Juan Sebastian
Fuentes Berdugo, Andres Fernando
Maury Sterling, Sergio Andres
- Tipo de recurso:
- Fecha de publicación:
- 2020
- Institución:
- Universidad del Norte
- Repositorio:
- Repositorio Uninorte
- Idioma:
- spa
- OAI Identifier:
- oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/9379
- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/10584/9379
- Palabra clave:
- Hidrogeno
Diesel
Combustible
Ciclo
Sustitución
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Costo
Ahorro
Alternativas
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Hidrogeno Diesel Combustible Ciclo Sustitución Perfil Costo Ahorro Alternativas Selección Diseño Hydrogen Diesel Fuel Cycle Replacement Profile Cost Savings Alternatives Selection Design |
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Los camiones mineros son vehículos grandes que transportan enormes cargas de un lado de la mina a otro. Estos tienen un recorrido especifico en el cual los cargan y luego van al otro lado de la mina para ser descargados y volver al sitio inicial para ser cargados nuevamente y así repetir el ciclo. Debido a que el consumo de combustible es muy grande se convierte en un gran gasto para la empresa. Se propone el diseño para la producción y uso en tiempo real de hidrogeno a partir del frenado regenerativo en maquinaria minera diésel de la siguiente manera, se inicia el proceso haciendo uso de la energía producida por el frenado regenerativo, esta para accionar un electrolizador cuya función principal en proceso es producir hidrogeno a las condiciones requeridas, y así acumularlo en unos tanques de almacenamiento de hidrogeno para una óptima sustitución parcial de diésel por el hidrogeno producido. En este proyecto se determinó un perfil potencial de sustitución de hidrogeno que va entre el 2 y el 30% y un perfil de presión de sustitución alrededor de la presión atmosférica debido a que se inyecto el hidrogeno antes del turbo. De igual forma, se realizó el diseño de un mezclador aire/hidrogeno tipo Venturi variable. También se seleccionó el electrolizador que puede producir el flujo de hidrogeno requerido, el cual es 50m^3⁄h y que se adapta al espacio disponible dentro del camión, así como los tanques de almacenamiento y el compresor. Los datos obtenidos de este análisis de sustitución parcial de hidrogeno deben ser corroborados en un laboratorio de ensayos con un motor similar o igual al motor del camión minero Komatsu 930E-4. Estos ensayos deben arrojar graficas experimentales que se aproximen a los datos teóricos obtenidos en este proyecto. De igual forma, se propone para futuros trabajos determinar si la energía obtenida del frenado regenerativo calculada en este proyecto es suficiente para accionar el electrolizador y establecer las conexiones eléctricas. |
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Se propone el diseño para la producción y uso en tiempo real de hidrogeno a partir del frenado regenerativo en maquinaria minera diésel de la siguiente manera, se inicia el proceso haciendo uso de la energía producida por el frenado regenerativo, esta para accionar un electrolizador cuya función principal en proceso es producir hidrogeno a las condiciones requeridas, y así acumularlo en unos tanques de almacenamiento de hidrogeno para una óptima sustitución parcial de diésel por el hidrogeno producido. En este proyecto se determinó un perfil potencial de sustitución de hidrogeno que va entre el 2 y el 30% y un perfil de presión de sustitución alrededor de la presión atmosférica debido a que se inyecto el hidrogeno antes del turbo. De igual forma, se realizó el diseño de un mezclador aire/hidrogeno tipo Venturi variable. También se seleccionó el electrolizador que puede producir el flujo de hidrogeno requerido, el cual es 50m^3⁄h y que se adapta al espacio disponible dentro del camión, así como los tanques de almacenamiento y el compresor. Los datos obtenidos de este análisis de sustitución parcial de hidrogeno deben ser corroborados en un laboratorio de ensayos con un motor similar o igual al motor del camión minero Komatsu 930E-4. Estos ensayos deben arrojar graficas experimentales que se aproximen a los datos teóricos obtenidos en este proyecto. De igual forma, se propone para futuros trabajos determinar si la energía obtenida del frenado regenerativo calculada en este proyecto es suficiente para accionar el electrolizador y establecer las conexiones eléctricas.Mining trucks are large vehicles that carry huge loads from one side of the mine to the other. These have a specific route in which they are loaded and then go to the other side of the mine to be unloaded and return to the initial site to be loaded again and thus repeat the cycle. Because the fuel consumption is very large it becomes a big expense for the company. The design is proposed for the real-time production and use of hydrogen from regenerative braking in diesel mining machinery as follows, the process is initiated using the energy produced by regenerative braking, this to operate an electrolyzer whose main function in process is to produce hydrogen under the required conditions, and thus accumulate it in hydrogen storage tanks for optimal partial replacement of diesel by the hydrogen produced. This project determined a potential hydrogen replacement profile to 2 to 30% and a replacement pressure profile around atmospheric pressure because hydrogen was injected before turbo. Similarly, an air/hydrogen mixer was designed as a variable Venturi type. The electrolyzer that can produce the required hydrogen flow, which is 50 m^3⁄h and that adapts to the space available inside the truck, as well as the storage tanks and compressor. The data obtained from this partial hydrogen replacement analysis must be corroborated in a test laboratory with an engine similar to or equal to the engine of the Komatsu 930E-4 mining truck. These tests should yield experimental graphs that approximate the theoretical data obtained in this project. Similarly, it is proposed for future work to determine whether the energy obtained from the regenerative braking calculated in this project is sufficient to operate the electrolyzer and establish electrical connections.spaBarranquilla, Universidad del Norte, 2020Universidad del Nortehttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2HidrogenoDieselCombustibleCicloSustituciónPerfilCostoAhorroAlternativasSelecciónDiseñoHydrogenDieselFuelCycleReplacementProfileCostSavingsAlternativesSelectionDesignDiseño para la producción y uso en tiempo real de hidrogeno a partir del frenado regenerativo en maquinaria minera diéselDesign for real-time production and use of hydrogen from regenerative braking in diesel mining machineryarticlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/9379/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53ORIGINALimagen.jpgimagen.jpgimage/jpeg333460https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/9379/1/imagen.jpg4c2f2cba2fab2a5a648f2d226cce02fdMD51imagen .pdfimagen .pdfapplication/pdf4536461https://manglar.uninorte.edu.co/bitstream/10584/9379/2/imagen%20.pdf1605efa97497f074cbcf6f266cc169a0MD5210584/9379oai:manglar.uninorte.edu.co:10584/93792021-01-12 08:05:12.022Repositorio Digital de la Universidad del Nortemauribe@uninorte.edu.coTk9URTogUExBQ0UgWU9VUiBPV04gTElDRU5TRSBIRVJFClRoaXMgc2FtcGxlIGxpY2Vuc2UgaXMgcHJvdmlkZWQgZm9yIGluZm9ybWF0aW9uYWwgcHVycG9zZXMgb25seS4KCk5PTi1FWENMVVNJVkUgRElTVFJJQlVUSU9OIExJQ0VOU0UKCkJ5IHNpZ25pbmcgYW5kIHN1Ym1pdHRpbmcgdGhpcyBsaWNlbnNlLCB5b3UgKHRoZSBhdXRob3Iocykgb3IgY29weXJpZ2h0Cm93bmVyKSBncmFudHMgdG8gRFNwYWNlIFVuaXZlcnNpdHkgKERTVSkgdGhlIG5vbi1leGNsdXNpdmUgcmlnaHQgdG8gcmVwcm9kdWNlLAp0cmFuc2xhdGUgKGFzIGRlZmluZWQgYmVsb3cpLCBhbmQvb3IgZGlzdHJpYnV0ZSB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gKGluY2x1ZGluZwp0aGUgYWJzdHJhY3QpIHdvcmxkd2lkZSBpbiBwcmludCBhbmQgZWxlY3Ryb25pYyBmb3JtYXQgYW5kIGluIGFueSBtZWRpdW0sCmluY2x1ZGluZyBidXQgbm90IGxpbWl0ZWQgdG8gYXVkaW8gb3IgdmlkZW8uCgpZb3UgYWdyZWUgdGhhdCBEU1UgbWF5LCB3aXRob3V0IGNoYW5naW5nIHRoZSBjb250ZW50LCB0cmFuc2xhdGUgdGhlCnN1Ym1pc3Npb24gdG8gYW55IG1lZGl1bSBvciBmb3JtYXQgZm9yIHRoZSBwdXJwb3NlIG9mIHByZXNlcnZhdGlvbi4KCllvdSBhbHNvIGFncmVlIHRoYXQgRFNVIG1heSBrZWVwIG1vcmUgdGhhbiBvbmUgY29weSBvZiB0aGlzIHN1Ym1pc3Npb24gZm9yCnB1cnBvc2VzIG9mIHNlY3VyaXR5LCBiYWNrLXVwIGFuZCBwcmVzZXJ2YXRpb24uCgpZb3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgdGhlIHN1Ym1pc3Npb24gaXMgeW91ciBvcmlnaW5hbCB3b3JrLCBhbmQgdGhhdCB5b3UgaGF2ZQp0aGUgcmlnaHQgdG8gZ3JhbnQgdGhlIHJpZ2h0cyBjb250YWluZWQgaW4gdGhpcyBsaWNlbnNlLiBZb3UgYWxzbyByZXByZXNlbnQKdGhhdCB5b3VyIHN1Ym1pc3Npb24gZG9lcyBub3QsIHRvIHRoZSBiZXN0IG9mIHlvdXIga25vd2xlZGdlLCBpbmZyaW5nZSB1cG9uCmFueW9uZSdzIGNvcHlyaWdodC4KCklmIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uIGNvbnRhaW5zIG1hdGVyaWFsIGZvciB3aGljaCB5b3UgZG8gbm90IGhvbGQgY29weXJpZ2h0LAp5b3UgcmVwcmVzZW50IHRoYXQgeW91IGhhdmUgb2J0YWluZWQgdGhlIHVucmVzdHJpY3RlZCBwZXJtaXNzaW9uIG9mIHRoZQpjb3B5cmlnaHQgb3duZXIgdG8gZ3JhbnQgRFNVIHRoZSByaWdodHMgcmVxdWlyZWQgYnkgdGhpcyBsaWNlbnNlLCBhbmQgdGhhdApzdWNoIHRoaXJkLXBhcnR5IG93bmVkIG1hdGVyaWFsIGlzIGNsZWFybHkgaWRlbnRpZmllZCBhbmQgYWNrbm93bGVkZ2VkCndpdGhpbiB0aGUgdGV4dCBvciBjb250ZW50IG9mIHRoZSBzdWJtaXNzaW9uLgoKSUYgVEhFIFNVQk1JU1NJT04gSVMgQkFTRUQgVVBPTiBXT1JLIFRIQVQgSEFTIEJFRU4gU1BPTlNPUkVEIE9SIFNVUFBPUlRFRApCWSBBTiBBR0VOQ1kgT1IgT1JHQU5JWkFUSU9OIE9USEVSIFRIQU4gRFNVLCBZT1UgUkVQUkVTRU5UIFRIQVQgWU9VIEhBVkUKRlVMRklMTEVEIEFOWSBSSUdIVCBPRiBSRVZJRVcgT1IgT1RIRVIgT0JMSUdBVElPTlMgUkVRVUlSRUQgQlkgU1VDSApDT05UUkFDVCBPUiBBR1JFRU1FTlQuCgpEU1Ugd2lsbCBjbGVhcmx5IGlkZW50aWZ5IHlvdXIgbmFtZShzKSBhcyB0aGUgYXV0aG9yKHMpIG9yIG93bmVyKHMpIG9mIHRoZQpzdWJtaXNzaW9uLCBhbmQgd2lsbCBub3QgbWFrZSBhbnkgYWx0ZXJhdGlvbiwgb3RoZXIgdGhhbiBhcyBhbGxvd2VkIGJ5IHRoaXMKbGljZW5zZSwgdG8geW91ciBzdWJtaXNzaW9uLgo= |