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Sistema predice eficiencia de buses del Sistema Integrado de Transporte

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El mecanismo, desarrollado en la ciudad de Bogotá, estima el consumo energético y la autonomía de vehículos de transporte público híbridos y eléctricos, dentro los parámetros específicos de ruta y condiciones de la capital colombiana.

Tráfico en el centro de Bogotá (Colombia). Foto: Jess Kraft – Shutterstock

María Paula Bernard, magíster en Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.), comenta que el programa se puede ampliar para simular otras tecnologías vehiculares, desarrollando nuevas funciones dentro del programa, y se pueden incluir nuevas rutas y escenarios de prueba para extender el análisis del comportamiento de los buses en diversas condiciones.

“El modelo matemático empleado, junto con la validación constante de resultados parciales al finalizar cada proceso del programa de simulación, se adecuó para obtener correlaciones entre datos reales y simulados de entre un 84 y 98 %”, explica.

Para comprobar este mecanismo se desarrollaron pruebas experimentales y de simulación adecuados para obtener unos resultados establecidos previamente por el Grupo de investigación en combustibles alternativos, energías y protección del medio ambiente (Gicaepma), y así se obtuvieron las variables de entrada necesarias para el determinar estos comportamientos durante el recorrido.

La investigadora explica que el estudio se desarrolló a raíz de los esfuerzos para mejorar la calidad del aire, por lo que “era necesario desarrollar una herramienta computacional que predijera los comportamientos de autonomía, emisiones y consumo energético de estos vehículos

La simulación se desarrolló con dos tipos de vehículos, cada uno en dos modalidades: (1) híbrido en serie modo diésel-eléctrico, (2) híbrido en serie modo híbrido, (3) eléctrico y (4) diésel Euro IV.

El vehículo híbrido cuenta con un motor de combustión interna y tanque de combustible; requiere el uso de un flujómetro con registro de datos que permite tener información de consumo a una frecuencia constante segundo a segundo, y ver el consumo acumulado y el caudal en cualquier instante de la evaluación.

El vehículo eléctrico, al ser impulsado por un motor eléctrico, solo requiere que se midan la corriente y la potencia, por lo que para este caso los instrumentos a emplear serán las pinzas amperimétricas, la tarjeta de adquisición de datos, un computador con el programa de captura y almacenamiento de datos diseñado previamente.

La ruta seleccionada comienza en el Laboratorio de Motores de la U.N. Sede Bogotá, toma la carrera 30 hacia el sur, llega hasta la calle 19, donde cambia su sentido hacia el oriente, asciende hasta el barrio Egipto y desciende hacia el occidente por la calle sexta. Toma la avenida de Los Comuneros, se desplaza hacia el occidente, llega a la avenida 68, de allí sigue hacia el norte hasta alcanzar la calle 53 girando en sentido occidente-oriente, y finalmente llega nuevamente al campus.

La ruta tiene 20 paradas de 12 segundos, con las cuales se considera y simula la cantidad de paraderos y el flujo de pasajeros por paradero; estas paradas son adicionales a las obligatorias por semáforos y son independientes de posibles truncamientos en la vía.

Para evaluar la eficiencia energética se realizaron pruebas en condiciones reales de tráfico durante días laborales en Bogotá, donde el vehículo es instrumentado con unidades para determinar su recorrido, sus condiciones de operación, su consumo de energía eléctrica y combustible y su comportamiento dinámico.

Las pruebas de emisiones se realizaron con instrumentación especializada para determinar los factores de emisión de gases contaminantes y material particulado durante la ruta de prueba. Las emisiones gaseosas y sólidas medidas fueron: óxidos de nitrógeno (NxOy), hidrocarburos (HC), monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) y material particulado (PM2.5).

En las pruebas de autonomía se midió la máxima distancia que puede recorrer el vehículo antes de que la batería tenga la carga mínima para que este se detenga, y deba recargarse nuevamente.

El estudio comprobó que el vehículo híbrido en modo diésel-eléctrico tiene menor consumo energético, y comparado con el vehículo híbrido en modo híbrido, produce menos emisiones teniendo en cuenta que trabajan con el mismo tipo de motor de combustión interna.

El vehículo híbrido en modo híbrido y el vehículo diésel Euro IV muestran emisiones elevadas de CO2, NxOy y PM2.5, lo que indica una combustión deficiente para las condiciones específicas de Bogotá.

El vehículo que genera menos emisiones con respecto a los demás es el de tecnología 100 % eléctrica, ya que no tiene emisiones directas, aunque sus emisiones indirectas de CO2 se pueden asociar con la fuente de energía que recarga el vehículo, que en el caso de Colombia son mayormente hidroeléctricas.

El vehículo que presenta mejores resultados en cuanto a autonomía y recorre mayor distancia que los demás estudiados es el híbrido en modo híbrido. Este resultado es acorde con sus características específicas de funcionamiento.

La investigadora explica que el estudio se desarrolló a raíz de los esfuerzos para mejorar la calidad del aire, por lo que “era necesario desarrollar una herramienta computacional que predijera los comportamientos de autonomía, emisiones y consumo energético de estos vehículos, para así reducir la cantidad de pruebas requeridas en la incursión de las nuevas tecnologías al sistema”.

Agencia de Noticias UN

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