Al igual que cada invención, motores Cummins Inc. someterse a rigurosas pruebas para determinar la viabilidad de un nuevo componente, diseño o tecnología. Con las células de prueba instaladas en 2015, la capacidad de desarrollo y capacidad de fabricación de motores Seymour Engine Plant aumentó significativamente. Ahora, los líderes en sostenibilidad de la planta tienen la misión de reducir las emisiones de combustible de las células de prueba.

Celebrando la expansión de Seymour Engine Plant y el centro técnico

En 2015, Cummins celebró la expansión de Seymour Engine Plant y el centro técnico . La expansión incluyó la instalación de un adicional de 12 células de prueba dedicadas a la investigación y el desarrollo de motores para múltiples industrias, desde Mining y Rail a navales y de generación de energía , además de prestar a la mejora de la sostenibilidad de los productos. Casi 10 años después, el equipo de sustentabilidad está tratando de lograr lo que ellos llaman una "prueba de primera vez a la derecha" de un motor para reducir las emisiones.

¿Qué es una célula de prueba y cómo logra una "prueba de primera hora correcta"?

Las células de prueba permiten a los ingenieros y técnicos evaluar la efectividad, la eficiencia y la durabilidad de un nuevo componente, diseño del motor o alteraciones en un motor Cummins para un comprador, operador de flota o compañía.

Para el ojo no entrenado, parece que el motor está atado a una tapa de electroencefalograma (EEG), con cantidades aparentemente infinitas de cables que brotan de diferentes componentes para probar la durabilidad de los motores, tolerancia climática, resistencia, mediciones de emisiones y rendimiento. Puede imaginarse la cantidad de tiempo que tardan los ingenieros en producir una nueva idea para un motor que coincida con los criterios que intentan integrar, y mucho menos el tiempo que se tarda en ejecutar el motor durante una prueba que puede o no ser exitosa.

Con innumerables canales de medición que rastrean una gran cantidad de criterios, la probabilidad de obtener una lectura perfecta de todas las medidas por primera vez no es siempre del 100%; sin embargo, eso es exactamente lo que la planta de motores Seymour pretende lograr.

El impacto de ejecutar múltiples pruebas

Si es necesario volver a ejecutar una prueba, eso también significa que el combustible debe quemarse dos veces. En promedio, el Seymour Technical Center ejecuta sus 18 células de prueba de 750 a 2, 000 horas al mes, lo que equivale a 43, 000 a 115, 000 galones de combustible diésel cada mes.

Garantizar que las pruebas se ejecuten bien la primera vez no solo tiene sentido operacional y garantiza datos de calidad, sino que también reduce el consumo de combustible y, por lo tanto, las emisiones de gases de efecto invernadero (GHG), un objetivo de Planet 2050 muchas plantas de Cummins como Seymour Engine Plant se esfuerzan por lograr.

Los ingenieros y técnicos del centro técnico han implementado varios controles para garantizar una prueba exitosa, incluidas reuniones detalladas de planificación de pruebas, verificación de preparación de prueba para los parámetros críticos y verificación automatizada constante de datos durante toda la prueba. Si algún parámetro está fuera de la tolerancia esperada, se notifica al técnico de prueba y se puede apagar la prueba.

La tasa de pruebas por primera vez de Seymour a la derecha hoy

Desde que comenzó a rastrear recarreras, el Seymour Technical Center ha promediado una tasa de primer tiempo de la derecha del 96-98%. En última instancia, los líderes en planta y sostenibilidad esperan disminuir el porcentaje de refuncionamiento a 1% o menos. Para lograrlo, un Consejo de calidad de datos se reúne semanalmente para revisar los resultados de las pruebas, investigar cualquier reejecución durante cuatro horas e implementar medidas correctivas efectivas.

Trabajando de manera proactiva para reducir el consumo de combustible y obtener una mayor sostenibilidad

Además de reducir el consumo de combustible a través de pruebas correctas por primera vez, los ingenieros del Seymour Technical Center están trabajando en soluciones innovadoras para reducir la necesidad de realizar pruebas en primer lugar.

Las pruebas se combinan cuando es posible, por lo que en lugar de realizar pruebas separadas para diferentes sistemas de motor, estas pruebas se pueden combinar. También hay equipos que trabajan en simulaciones de motores y plataformas de rendimiento de combustible que funcionan con un fluido de calibración en lugar de quemar combustible.

Convertir la energía de prueba en electricidad con Dinamómetros regenerativos

Cuando se requiere una prueba, la planta también tiene Dinamómetros regenerativos de 2 5 MW (Regen dynos) que se pueden utilizar para convertir la energía generada de la prueba en energía eléctrica útil. De hecho, cuando ambos Regen dynos están operando, las pruebas de motor crean suficiente electricidad para alimentar toda la planta y el centro técnico de Seymour Engine.

Desde que se instalaron los Regen dynos en 2015, han generado más de 34 millones kilovatios-hora-un uso innovador de energía que no habría sido posible sin una inversión significativa.

Para los clientes que buscan no solo probar un nuevo concepto de diseño sino también reducir su huella de carbono, las células de prueba han jugado un rol clave en la investigación de la nueva tecnología de motor. A medida que las plantas manufactureras prueban más innovaciones nuevas, cuanto mayor es la necesidad de perfeccionar estas pruebas para reducir las emisiones y la fabricación más limpia.

Como compañías como Cummins transitan hacia tipos de combustible alternativos como hydrogen , de gas natural y eléctricos para sus productos en un futuro cercano, la necesidad de motores de combustión interna es fundamental para apoyar a las empresas, los clientes y la economía existentes. Para el equipo Seymour Engine Plant, refinar y mejorar las emisiones de los productos actuales a través de las pruebas del motor seguirán siendo esenciales para ayudar a la sociedad a través de la transición de la industria.

obtener más sobre prácticas clave de sostenibilidad que configuran las plantas de motores de Cummins en todo Estados Unidos.
 

El uso de hidrógeno en el sector del transporte se centró inicialmente en vehículos eléctricos de hidrógeno con célula de combustible (FCEV). Más recientemente, sin embargo, vehículos de hidrógeno impulsados por motores de combustión interna (ICEs) están recibiendo cada vez más atención, especialmente entre las aplicaciones para camiones de trabajo mediano y pesado. ¿Pero por qué?

Los motores de hidrógeno ofrecen una vía de carbono cero con el mismo combustible de hidrógeno que los FCEV. La diferencia es que el ICE es una tecnología familiar para los fabricantes de vehículos, operadores de flota y conductores y ofrece un costo inicial más bajo.

Anuncios de motor de hidrógeno Cummins

Cummins Inc. ha anunciado el desarrollo de dos motores alimentados por hidrógeno, diseñados específicamente para los mercados de vehículos y equipos comerciales. El motor X15H debutó en ACT Expo en mayo de 2023, mientras que el motor B 6.7 H fue exhibido en la exhibición de transporte IAA en 2022. Ambos motores se muestran en camiones conceptuales.

La tecnología de motor de hidrógeno apunta a aplicaciones "difíciles de electrificar" con:

• Ciclos de trabajo exigentes
• Alta utilización de activos
• Gran diversidad de rutas
• Condiciones ambientales desafiantes

Un tren motriz basado en motores ha demostrado ser muy robusto en estas condiciones extremas y diversas. Esta tecnología tampoco hace hincapié en la red, por lo que es más fácil de adoptar en aplicaciones específicas .

Motores de hidrógeno en la carretera

Miremos una aplicación más específica, camiones de transporte de larga distancia-el alma de nuestra economía. Si bien un FCEV podría ser la solución a largo plazo para alcanzar cero emisiones en el mercado de camiones para trabajo pesado de larga distancia, un motor de hidrógeno ofrece una solución complementaria para la descarbonización.

En la superficie, un camión con motor de hidrógeno es muy similar a un camión con motor de gas natural. Las principales diferencias entre los dos son los requisitos del motor, específicamente la necesidad de hardware y software para funcionar con hidrógeno puro. Otra diferencia significativa es su sistema de almacenamiento de combustible.

Si bien los vehículos con motor de gas natural usan tanques de combustible de fibra de carbono tipo 4, almacenan principalmente gas natural a 250 bares de presión. Un vehículo impulsado por el motor de hidrógeno requerirá diferentes tanques de combustible de fibra de carbono de tipo 4 para mantener el combustible en 700bar. Es importante tener en cuenta que 700bar no es una presión de almacenamiento estándar en la industria. Cummins ve la demanda de sistemas de 350bar y 700 bares, pero una presión de almacenamiento de 700bar permite más almacenamiento de combustible a bordo y un rango más amplio. Cummins y NPROXX anunciaron una sociedad conjunta para continuar innovando en el espacio de la tecnología de almacenamiento de hidrógeno .

Como muchos de nosotros sabemos, el rango de vehículos es un atributo fundamental para los usuarios finales, especialmente con cualquier tecnología nueva. La desventaja de esta presión más alta son los bobinados adicionales de fibra de carbono en los tanques de combustible, lo que aumenta el peso y costo del sistema en comparación con un vehículo con motor de gas natural. A pesar de todo, se espera que el motor de hidrógeno para trabajo pesado de Cummins alcance un rango de más de 500 millas en la mayoría de las operaciones de la flota, lo que facilita la integración de las flotas.

Curiosamente, estos mismos tanques de combustible se usan en vehículos con motor de hidrógeno y de combustible con pilas de hidrógeno. Un lanzamiento exitoso de motor de hidrógeno aumentará la escala y acelerará las reducciones de costos de los tanques de combustible, lo que permitirá que las células de combustible en el futuro.

La industria también está aprovechando su experiencia con motores de gas natural . Como una tecnología más fácilmente disponible, podemos aprender de su adopción y reunir información sobre los depósitos de combustible, los requisitos de seguridad y las instalaciones.

Motores de hidrógeno y operadores de flota

Cummins está trabajando estrechamente con operadores de flota en la viabilidad comercial de la tecnología de motor de hidrógeno. Luego de extensas conversaciones, estos son algunos de los puntos que más resuenan con los fabricantes de equipos originales y los usuarios finales:

• los motores de hidrógeno utilizan de combustible con cero emisiones de carbono y pueden estar a una producción a escala de mediados de la década.
• aprovechan la tecnología de motor maduro y el tren motriz y una extensa base de fabricación instalada, lo que crea un bajo costo inicial.
• La tecnología es familiar. Es un motor. Parece un motor, suena como un motor, se adapta a donde encaja un motor y los técnicos saben cómo hacer mantenimiento a un motor.
• El motor permite a los operadores de flota trasladarse al hidrógeno como combustible antes de tiempo. Pueden tener experiencia en combustible de hidrógeno con motores mientras esperan a que las células de combustible sean viables comercialmente a gran escala.
• motores de hidrógeno y pilas de combustible comparten la misma infraestructura de abastecimiento de energía y almacenamiento de hidrógeno a bordo. También tienen similitudes con las instalaciones de mantenimiento de motores de gas natural.

En Resumen, el importante potencial de reducción de carbono de los motores de hidrógeno, junto con la velocidad de comercialización, el bajo costo inicial y la familiaridad de la tecnología, hacen que los motores de hidrógeno sean bastante atractivos, y las flotas están tomando nota. Esta creencia es evidente como anuncios recientes de compañías como Tata Motors , industrias Buhler y Werner Enterprises han expresado interés en el motor de hidrógeno Cummins de 15 litros. Si su flota está interesada en motores de hidrógeno, comuníquese con su fabricante de equipos originales favorito. La disponibilidad actual del motor está en discusión y es confidencial.

En el espacio del motor de hidrógeno, todavía hay algunas incógnitas para abordar, como los futuros marcos regulatorios. Sin embargo, Cummins y la industria del transporte reconocen el potencial de la tecnología en el path a cero emisiones . Estamos trabajando para ofrecer las mejores soluciones de carbono bajo a cero para nuestros clientes y socios.

El Cummins Inc. Jamestown Engine Plant (JEP) no solo establece el estándar de fabricación de los motores de la línea superior . También establece el estándar para plantas en todo el país, ya que avanza en el objetivo de Cummins de tener un impacto positivo neto en las comunidades locales.

Parte de la estrategia de sostenibilidad ambiental Planet 2050 de Cummins y 2030 objetivos tienen como objetivo reducir el consumo absoluto de agua en instalaciones y operaciones en un 30%. Las plantas como la planta de motores de rango medio (CEP) de Cummins en Columbus, Indiana, han eliminado su proceso de recubrimiento del motor turbo diésel 6,7 para ayudar a reducir el consumo de agua. Para los líderes en sostenibilidad de JEP, sin embargo, esperan lograr este objetivo al eliminar el 100% del agua potable para riego, reutilizar el 100% del agua de prueba de fuego y reutilizar el 100% de las aguas residuales tratadas. Reciclar y reutilizar aguas residuales a través de la ciencia de la osmosis inversa (RO) será una de las iniciativas más grandes en la historia de las plantas.

¿Qué es la osmosis inversa?

La osmosis inversa es una tecnología que separa el agua pura de los flujos de desechos salientes al eliminar los contaminantes. Este proceso es un importante ahorro de agua en JEP.
En 2022, la planta usó galones de agua dulce de 16M, una reducción del 59% en los usos totales de agua desde 2016. De esos 16 m, aproximadamente 8 galones hojas como aguas residuales al sistema de alcantarillado local para el tratamiento. El sistema de RO brinda el potencial de reciclar o reutilizar el 80% de ese agua saliente, lo cual hace un largo camino para cumplir con los objetivos de reducción de agua de Cummins de 2030.

"Si queremos una reducción de agua del 30% al 50% en la planta, la osmosis inversa es lo que nos lleva allí", dice Dave Burlee, Director de máquina de JEP.
Esto no es tarea fácil, ya que se requiere una gran cantidad de esfuerzo para mantener un sistema de RO en su máxima eficiencia. El agua se extrae y se reutiliza en el proceso de agua de deionizer (DI), que elimina los metales, el calcio y el magnesio que normalmente se encuentran en las aguas de la ciudad.

"El agua de la ciudad tiene muchos minerales que necesitamos tomar. La belleza del sistema de RO es que elimina el 98% del mismo ", dice Burlee. "No queremos minerales en nuestra agua porque cuando se evapora, deja atrás todo eso como una escala-y no queremos eso en nuestros sistemas de enfriamiento".

¿Cómo se regeneran las aguas residuales antes de la osmosis inversa?

Antes de la introducción de RO, las aguas residuales debían ser regeneradas-un proceso que crea tinas gigantes de desechos ácidos y cáusticos que requieren tratamiento-cada tres o cuatro días. Ahora, el agua se alimenta en el DI donde puede funcionar durante semanas antes de que necesite ser regenerada, lo que reduce el consumo de ácidos y cáusticos asociados con la regeneración.

Hoy en día, el 80% del agua desionizada utilizada en el proceso de fábrica es del sistema de RO.
"Nuestra planta es un estudio de caso para demostrar que es viable implementar soluciones de energía ecológica o medidas de conservación de energía en un lugar de trabajo como el nuestro con fabricación de maquinaria pesada", dice Burlee.

Más allá de ser viable, Burlee señala que el impacto más significativo viene con la viabilidad a largo plazo. Con las compras de maquinaria, el retorno de la inversión (ROI) suele ser de uno a dos años. El ROI para soluciones de energía ecológica, sin embargo, suele ser más cercano a los ocho a 10 años.

"Usted está en él para el largo plazo. Usted tiene que jugar el juego largo ", dice Burlee. "La tecnología se ajusta a nuestro perfil de fabricación. Por lo tanto, siempre y cuando se puedan superar las finanzas de vanguardia, una empresa puede ver los beneficios a largo plazo de estas cosas ".

El objetivo es un impacto positivo neto en cada comunidad que Cummins opera para que la suma del bien ambiental sea más grande que la huella ambiental local. A medida que la planta de JEP continúa innovando, creciendo e invirtiendo, Burlee señala que "net Zero-no es solo lo que hace nuestro producto ni cómo lo ensamblamos, sino cuánto se quema en su ciclo de vida. ¿Cuánta energía se necesita para minar todas las materias primas para llegar allí? Es toda una mentalidad de ciclo de vida circular ".

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