Cuantificación y calificación de la energía térmica disponible en un motor diesel de propulsión ferroviaria, para su recuperación, mediante la aplicación de ciclos Rankine orgánicos

Abstract

El objetivo del trabajo es calificar y cuantificar la energía térmica recuperable en un motor Diesel de propulsión ferroviaria marca General Motors 12-645 C mediante la utilización de ciclos Rankine orgánicos, para lo cual se relevaron parámetros reales de funcionamiento del mismo, y en función de la información disponible, se desarrolló una metodología para evaluar la energía recuperable, tanto cuantitativa como cualitativamente. Atendiendo a una posible futura implementación se trabajó sobre ciclos ORC básicos, por su relativa sencillez mecánica. En función del escenario de funcionamiento previsto y utilizando el calor que puede aportar el sistema de refrigeración del motor, se establecieron las temperaturas y magnitud de las fuentes fría y caliente. A modo de referencia se calcularon los rendimientos de Carnot y luego se resolvieron los ciclos propuestos utilizando el software SOLKANE, asignándole, a los parámetros de funcionamiento, valores lo más cercanos a la realidad en función de la información disponible. Por otro se ha explorado la posibilidad de incorporar ciclos con sobrecalentamiento, utilizando para ello una parte del calor disponible en los gases de escape del motor con obvias mejoras en potencia obtenible como así también protegiendo al dispositivo expansor ante eventuales impactos líquidos. Se obtuvieron valores de recuperación de energía relevantes en determinadas condiciones de operación del motor, lo que anima a proseguir el trabajo, por un lado ajustando la precisión de la información relevada, mediante una adecuación de la instrumentación de monitoreo de funcionamiento del motor ferroviario y por otro extendiendo la aplicación a motores térmicos con otras aplicaciones.