Sistema Dual-Fuel de CRAM

UNA NUEVA ENERGIA ALTERNATIVA

CRAM ha desarrollado un sistema que permite utilizar gas natural en motores diesel, como combustible primario. Un 80 % de los requerimientos de combustible del motor puede ser cubierto con la utilización de gas natural.
E
n el caso en que el suministro de gas fuese interrumpido, el motor operará automáticamente con un 100% de gas sin perdida de potencia en la salida del motor, permitiendo una gran flexibilidad en el manejo de los recursos energéticos, aprovechando los recursos de recortes de pico ( peak shaving ) y/o cogeneración y a la vez que obtenemos beneficios adicionales tales como:

– Menor almacenamiento de combustible
 – Reduccion de costos de transporte de combustible
– Reduccion significativa en la emisión de gases contaminantes

En muchas empresas, la instalación de grupos de emergencia no es si quiera evaluada debido al alto costo que ello significa frente a la baja probabilidad de falta de provisión de energía eléctrica, dado la alta confiabilidad de los actuales sistemas.

Otras empresas, por cuestiones operativas, si deben disponer de un grupo de emergencia, el cual se mantiene en stand by durante largos períodos, sin dar un retorno real a la inversión realizada; sin embargo, utilizando el sistema dual para reducir costos energéticos dando un real aprovechamiento del sistema de emergencia instalado, sin compromiso de su disponibilidad o confiabilidad.

Para aquellas compañías que ya utilicen sus sistemas de emergencia para programas de control energético como cogeneracion, recortes de pico, control de cargas, etc., el sistema dual permite un considerable ahorro operacional en dichos programas.

Sistema Dual:
Este sistema opera mezclando diésel y gas natural dentro de la cámara de combustión. La mezcla aire / gas es premezclada en la entrada de aire del motor e inyectada a la cámara de combustión a través de la válvula de admisión.
La mezcla es encendida cuando el inyector de diésel rocía una pequeña cantidad de este combustible dentro de la cámara que actúa como un piloto para la ignición del combustible primario, en este caso el gas natural.

Debido a la alta temperatura de autoencendido del gas natural, la mezcla aire-gas no enciende durante la carrera de compresión, por no existir la temperatura necesaria para facilitar la combustión.
Por el método utilizado, el motor no sufre ninguna modificación para la instalación del sistema, los diferentes componentes del mismo se montan externamente, y el grupo continua a disposición incluso durante el tiempo que demande la instalación.

Todas las características técnicas del motor permanecen inalterables luego de la instalación del sistema dual (relación de compresión, avance, cruce de válvulas, etc.)

 Los elementos que componen el sistema son:

  1. Unidad electrónica de control
  2. Valvula de control de diésel
  3. Valvula de control proporcional de flujo de gas
  4. Valvula de máximo flujo de gas
  5. Valvula manual de corte de gas
  6. Valvula solenoide de corte de gas
  7. Turbo Venturi inyector de gas
  8. Termocuplas de control de temperaturas
  9. Transductores ( potencia, presión, vacío ).

Instalación:
El sistema dual es instalado in situ por técnicos entrenados a tal efecto, con tiempo de mandado desde algunas horas hasta pocos días dependiendo del tamaño del grupo y las condiciones de emplazamiento de este.

Durante todo el proceso, el grupo puede ser utilizado en caso de emergencia con poco o ningún tiempo de demora para el arranque, no siendo necesario el alquiler de un grupo de soporte.

Luego de la instalación del sistema, el grupo se le hace marchar bajo distintas condiciones de carga, para setear en cada punto la relación de combustible, que asegure el mejor funcionamiento del equipo mediante el software destinado a tal efecto. Esto asegura tener una relación optima gas-diésel en toda la curva de cargas que cada cliente en particular aplique al grupo.

Finalmente el grupo es testeado nuevamente pero con 100% diésel como combustible, para asegurarnos que la performance del mismo no ha sido afectada por la instalación del sistema.

Performance:
La instalación del sistema dual no compromete la performance original del grupo. Un grupo de 1000 Kw. de potencia, mantendrá 1000 Kw. luego de la instalación, funcionando ya sea con 100% diésel o modo dual.

Tampoco decrece en el grupo ni la estabilidad ni la velocidad de respuesta.El sistema esta diseñado para dar de modo dual a modo diésel sin descargar al grupo durante la transición.

Calor por radiación, eficiencia, calor de escape, calor liberado al sistema de refrigeración, permanecen prácticamente inalterables respecto a los valores originales suministrados por el fabricante del motor, por lo que los grupos utilizados en programas de cogeneracion recuperan la misma cantidad de calor tanto funcionando en el modo dual como en el modo 100% diésel.

Por otra parte la reducción de los gases contaminantes como los nox es considerable, en el orden del 60% al igual que es notable a simple vista la reducción de las sustancias particuladas emanadas por el escape ( se calcula también en un 60% aproximado).

Adicionalmente se han reportado extensiones en los intervalos de cambio de aceite y en la vida útil de los motores debido fundamentalmente al resultado de la limpia combustión que caracteriza al gas natural.

Seguridad:
El sistema dual incorpora un sofisticado sistema de control electrónico que actúa como seguridad controlando, ademas de las proporciones adecuadas de la mezcla aire-gas para cada estado de carga, la temperatura de trabajo en el escape (que a su vez actúa como factor de corrección de la mezcla proporcionada), la potencia real del grupo, las RPM de trabajo y la depresión en la admisión.

Ante cualquier anomalía detectada, el sistema pasa automáticamente a funcionar 100% diésel, indicando la causa de falla y no retornando hasta el reseteo de la unidad.

Adicionalmente y a pedido, el sistema se puede completar con otros accesorios de seguridad como presostato de corte por alta/baja presión de gas, sistema de detección de fugas de gas, etc.

Un timer interno proporciona una demora ajustable en el inicio de operación de sistema dual para permitir que el grupo opere 100% en diésel durante el tiempo de sincronización en los sistemas que funcionan en paralelo.

Ahorro:
Los ahorros derivados de la utilización del sistema dual son el resultado de la diferencia entre el costo por Kw/h. cobrado por la compañía eléctrica y el costo del Kw/h generado a partir del grupo funcionando con el sistema dual de alimentación mas el costo de mantenimiento del grupo.

En orden de determinar dicho ahorro y a su vez calcular el tiempo de amortización del sistema dual, los datos a tener en cuenta son:

  1. Costo del m3 de gas natural
  2. Costo del combustible diésel
  3. Costo del programa de mantenimiento del grupo
  4. Costo del Kw/h. suministrado por la compañía eléctrica

En algunos casos resulta difícil para el usuario determinar estos 4 datos necesarios, generalmente por los diversos items que componen una factura comercial o por cargas impositivas ocultas en las mismas. Por ello sugerimos el contacto directo con nuestra empresa para facilitar esta tarea.

Composicion del gas natural:
El gas natural es un combustible gaseoso mezcla de hidrocarburos simples.
El gas altamente predominante es el metano ( entre 80 y 90 % ), pero contiene también pequeñas cantidades de otros gases como etano, propano, butano y pentano.

El metano es identificado con la formula Ch4. El número metano es muy importante para la utilización del sistema dual ya que las características de combustión del metano son sustancialmente diferentes de las del butano, propano, pentano ( colectivamente denominados hidrocarburos pesados ) etc.

El metano tiene la particular característica de que su temperatura de autoignición es muy alta ( aprox. 649 °C ) y una alta resistencia a la autodetonación, esto le permite el perfecto funcionamiento con las altas tasas de compresión de los motores diésel.

Tanto como baje el número metano y suba el número de hidrocarburos pesados presentes en el gas, las características de la combustión cambiaran y los porcentuales de substitución de gas respecto del diésel irán disminuyendo.

Para la instalación en climas fríos, es importante determinar la composición de gas durante el invierno, pues las compañías de gas suelen utilizar propano para elevar el poder calórico del gas y satisfacer la alta demanda. Por lo tanto, es útil conocer la diferencia de composición de gas ( si es que existe ) entre invierno y verano para hacer los ajustes correspondientes, para satisfacer la expectativa.
Otros gases basados en metano pueden ser utilizados tales como el biogas o gas pobre. Los siguientes factores deben ser considerados:

  1. Contenido de metano
  2. Contenido de hidrocarburos pesados
  3. Poder calórico
  4. Contenido de gases inertes
  5. Humedad
  6. Corrosion
  7. Particulados

En todos los casos y por lo expuesto es muy importante la determinación de metano e hidrocarburos pesados contenidos en el gas. Si los hidrocarburos pesados exceden el 20% en la composición del gas, puede ser necesario bajar los porcentajes de substitución de gas en el sistema dual y/o disminuir la potencia máxima del grupo durante dicha operación.

El uso de propano o mezclas aire-propano, no están permitidas.
Para gases que no sean provistos por red, es importante incorporar un eficiente sistema de filtrado debido a los altos contenidos de partículas y líquidos, hasta llevar el gas a una calidad standards.
También, en estos casos es importante determinar los agentes corrosivos como el azufre que combinado con pequeñas cantidades de agua pueden formar ácido sulfúrico que puede dañar el motor.

Es posible filtrar y retirar este tipo de agentes contaminantes.

Emisiones

Dual-Fuel

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5 thoughts on “Sistema Dual-Fuel de CRAM

  1. quisiera saber detalladamente cuales son los diversos dispositivos/equipos que conforma el grupo electrógeno dual-fuel

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