PERFIL ENERGÉTICO - INSTALACIÓN DE RESISTENCIA LAFAYETTE

Captar la energía perdida durante los procesos de prueba de máquinas

Cliente: Caterpillar

Ubicación: Lafayette, Indiana, EE.UU.

Solución: Grupo Electrógeno Diesel Cat ®C175-16
Grupo Electrógeno a Gas Cat® G3520E
Grupo Electrógeno a Gas Cat® G3516H
Controles del equipo de conmutación en paralelo Cat
Recintos personalizados al aire libre Cat

Distribuidor Cat: MacAllister Power Systems

Demanda Energética

Caterpillar se ha planteado metas operativas para el año 2020, con el objeto de reducir su huella de carbono en un 25 por ciento y de aumentar la eficiencia energética en un 25 por ciento. El área de pruebas y desarrollo de productos se identificó como una de las áreas que podría administrarse mejor para poder alcanzar estas metas. Durante las pruebas de prototipos del generador del motor, los motores se hacen funcionar contra dinamómetros, y los grupos electrógenos se hacen funcionar contra bancos de carga de resistencia. Generalmente, la energía mecánica o eléctrica que se produce durante las pruebas se desaprovecha, algo que va en contra de las metas de sostenibilidad de Caterpillar.

Cada programa de desarrollo de grupos electrógenos debe superar los valores clave de las métricas de fiabilidad antes de poder convertirse en una oferta de producto comercial. En función del porcentaje de nuevo contenido que se introduce en el producto, los motores con frecuencia deben demostrar decenas de miles de horas de funcionamiento fiable en entornos de prueba. Además de la prueba de validación realizada antes de la producción, algunos modelos en producción se hacen funcionar durante tiempo adicional, para poder obtener más datos sobre su fiabilidad y durabilidad.

Los grupos de administración de la instalación y de ingeniería de Large Power Systems Division y Electric Power Division de Caterpillar se unieron en 2010 para buscar una solución que le permitiera a Caterpillar hacer un uso beneficioso de la energía producida durante las pruebas de fiabilidad. La instalación de resistencia del centro de motores Lafayette (LEC, Lafayette Engine Center) en Lafayette, Indiana, es el resultado de los debates generados por estos grupos.

Solución

La instalación de resistencia comenzó como una base de concreto con un recinto básico para un Grupo Electrógeno Diesel C175-16 de 3 MW. En 2011, había crecido lo suficiente como para contar con un Grupo Electrógeno G3520E, que en ese momento estaba en preproducción, y con el entonces prototipo del Grupo Electrógeno G3516H; ambos impulsados por gas natural. Asimismo, la instalación cuenta con una estructura prediseñada que contiene toda la infraestructura mecánica y eléctrica necesaria para conectar los grupos electrónicos al suministro eléctrico del centro LEC.

Cada grupo electrógeno a gas se encuentra en su propio recinto al aire libre, que presenta controles y equipo de conmutación para servicio general Cat®, un sistema de enfriamiento de radiador con ventiladores de velocidad variable, un sistema de combustible a base de gas natural y dispositivos de seguridad. El sistema de control ofrece monitoreo y control remotos mediante una interfaz en línea, donde el personal del centro LEC puede monitorear el consumo de combustible y los parámetros clave de operación durante el período de prueba. El diseño de los recintos es flexible, de manera que futuros modelos de prueba se puedan agregar a estos rápidamente.

Ya está implementada la infraestructura necesaria para agregar un cuarto grupo electrógeno en el futuro cercano. El diseño de los recintos es tal que los generadores pueden quitarse fácilmente y reemplazarse con diseños de prototipos futuros. Los ingenieros de la aplicación Cat colaboraron con el personal del centro LEC para diseñar la instalación, que se construyó y se puso en marcha conjuntamente con los proveedores y contratistas locales y el distribuidor local Cat®,McAllister Power Systems. McAllister también proporciona servicios de reparación y mantenimiento continuos.

Resultados

Cuando los Generadores C175, G3520E y G3516H están en funcionamiento, la instalación de resistencia produce 6,5 MW de los 9,0 MW que constituyen la demanda de carga base eléctrica que el campus del centro LEC necesita en Lafayette. Esta alimentación autogenerada permite reducir las compras anuales de electricidad del servicio público de Caterpillar en aproximadamente US$3,5 millones. Además, se han instalado sistemas de postratamiento de escape especializados en todos los grupos electrógenos, para mantener las emisiones de carbono y de óxido nitroso en niveles ultrabajos, que superan los requisitos estatales y federales. La potencia generada en la instalación de resistencia produce aproximadamente la mitad de las emisiones de carbono, y un tercio de las emisiones de óxido nitroso de la potencia producida por carbón desplazado, lo que ayuda a lograr las metas de reducción corporativa de carbono que tiene Caterpillar. La eficiencia eléctrica de todo el sistema es de aproximadamente el 42 por ciento, con la opción de aumentar la eficiencia total mediante la recuperación, en el futuro, del calor residual.

En 2012, se construyó una zona de demostraciones y reuniones de clientes nueva en la instalación de resistencia, de manera que los clientes pueden observar cómodamente la operación. Asimismo, el centro para los visitantes de LEC ha comenzado también a realizar visitas por la instalación para los clientes.