Desarrollos Tecnológicos en Motores Dedicados (GNV)
Ernesto Kindler, Cummins Westport Inc.Lima, Perú
12 Octubre 2004
• Reconocida como Líder Mundial en Tecnología de Motores a Combustible Gaseoso
• Originada a principio de 1990 en los Desarrollos de la UBC
• Compañía Publica cotizada en la Bolsa de Toronto desde 1995
• Más de 200 personas trabajan en Westport (incluyendo Cummins Westport, Westport Europe y Westport Germany)
• Instalaciones de Primer Nivel en Vancouver, Canadá:– 7,400 m2 (78,000 ft2) en
laboratorios y oficinas
Westport Innovations Inc.
Premio a la Innovación y su Aplicación
Relaciones de Westport
Acuerdos de Desarrollo
Joint Venture
50% 50%Acuerdos de
Infraestructura
Motores Rango Medio de Aplicación Automotriz
CamionesPesados
IndustrialesGeneración
Cummins Inc.
• Más de 75 años liderando la fabricación de motores Diesel en N. América
• El mayor fabricante de motores Diesel de uso comercial• Diseña, fabrica, distribuye y atiende
– Sistemas de generación eléctrica, motores, y tecnologías relacionadas, incluyendo sistemas de combustible, reguladores, manejo del aire, filtración y soluciones para emisiones.
• Basada en Columbus, Indiana (USA), – Más de 500 distribuidores en compañías propias e
independientes ubicados en 131 países y territorios, con 24,900 empleados en todo el mundo
– Cummins reportó ventas por USD 5700 millones en 2001• Las alianzas de desarrollo de productos y manufactura
de Cummins incluyen:– Case, New Holland, IVECO, Komatsu, Westport y Scania.
Acuerdo de JV CWI
• El JV original fue firmado en Mar/01 para explorar un rango de productos para combustibles alternos y sus oportunidades tecnológicas
• Westport proveyó personal, financiación y tecnologías• Cummins proveyó personal, línea de productos
existentes, fabricación, distribución y servicio internacional.
• Desde Diciembre de 2003, CWI continua sobre una base permanente como una compañía Joint Venture al 50:50
• Cummins y Westport están enfocadas al éxito mundial del transporte urbano y de carga con motores a gas.
Roles y Responsabilidades
• Desarrollar, comercializar y vender la línea líder de motores a combustible gaseoso, de alta prestación, baja emisión y económicamente viables.
• Crear disponibilidad con OEMs, desarrollar canales de venta y alianzas industriales
• Controlar especificaciones del producto, precios, mercadeo e iniciativas de fabricación internacional
• Desarrollo de nuevos mercados e iniciativas de demostración
• Industria de combustibles alternativos y relaciones gubernamentales
• Programas de tecnología de próxima generación
• Comunicaciones y finanzas Corporativas
• Fabricación global y gerenciamiento de la cadena de proveedores
• Provee la plataforma base del Diesel y alianzas con OEMs
• Distribución y red de servicio global
• Relaciones con la industria y los gobiernos
ColaboraciónTecnológica
Listado de Motores
Línea de Avanzada con Ignición por Chispay Mezcla Pobre
B5.9G International Euro 2 B Gas Plus 1.8 NOx+NMHC/.01 PMBLPG Plus 2.2 NOx+NMHC/.01 PMC Gas Plus 1.8 NOx+NMHC/.01 PML Gas Plus 1.4 NOx+NMHC/.01 PM
B5.9G International Euro 3
B Gas Plus(HCNG) 0.9 NOx+NMHC/0.01 PM
2007 CWI Niveles 2010 a la fecha.2 NOx demostradoMenor Costo Ciclo de Vida (LCC)Eficiencia de Combustible mejorada
En Producción
Disponible 2005
En Demostración
En Evaluación Tecnológica
5.9 Litros 8.3 Litros 8.9 Litros
195–230 hp 250-280 hp 320 hp
420–500 lb-ft 750 – 850 lb-ft 1000 lb-ft
1.8 NOx+NMHC 1.8 NOx+NMHC 1.5 NOx+NMHC
0.01 PM 0.01 PM <0.03 PM
La Gama Más Amplia de Productos
THROTTLE POSITION
ENGINE POSITIONINTAKE PRESSURE &TEMPERATUREBOOST PRESSURE
COOLANT TEMPERATUREWIDEBAND OXYGEN SENSORFUEL PRESSURE &TEMPERATURE
Improvement Areas
FuelControl Valve
Fuel FlowSensor
Filter
FuelVaporizer
FuelShutoff
ENGINECONTROLLER
CM556
IGNITIONMODULE
DRIVE-BY WIRETHROTTLE
Coil Pack
PC BASED DIAGNOSTICS
OIL PRESSURE/TEMPEXH. BACK PRESSURE
KNOCK SENSORCoil Pack
FUEL
Spark Plugs
ENGINECONTROLLER
CM556
IGNITIONMODULE
MIXER
WASTEGATECONTROL VALVE
CHARGE-COOLEDAIR
Spark Plugs
TURBO ACTUATOR
AIR/FUEL
La Electrónica Prové Desempeño Robusto
Paquete de aros y pistones de Aluminio diseñados para motores Plus -Bajo consumo de aceite
Turbocargador con control electrónico del Wastegate, cuerpo de bujes enfriado por agua –mejora la durabilidad del motor, economia de consumo y capacidad de altitud Motor 6 Cilindros basado en la plataforma del
Cummins ISB. Diseño Servicio Pesado
Filtro de aceite Full Flow / bypass –Mayor vida del motor
Interenfriado –Emisiones más bajas
Ignición por chispa –emisiones más bajas, sin problemas de arranque en frio –reduce el ralentí
Tapas de cilindro adecuadas – mejora de la confiabilidad y durabilidad
Sistema detección de detonancia, control moderno del motor –Mejoramiento de la protección y desempeño del motor
Sensor de humedad y compensación, compensación de presión de escape –Funcionalidad apta para diversas condiciones ambientales
Árbol de levas optimizado para desempeño del motor a GNC – mejor desempeño del motor
Control CM556 para el motorControl de última tecnología. Capacidad de diagnóstico de mayor velocidad y memoria con posibilidad de acceso a INSITE™ y QuickCheck™. Acelerador electrónico (drive-by-wire) – Excelente diseño, robusto, confiable, operabilidad y facilidad de servicio con bajo costo de mantenimiento, sin problemas imprevisibles y capaz de gerenciar un rango amplio de calidad de combustibles
Subsistemas del motor montados -un solo proveedor
Baja presión de suministro del gas –posibilidad para GNC o GLP
Enfoque Internacional – Incentivos sobre Investigación y Desarrollo
ASIAIncremento de imposiciones
Preocupación por el GHG (Gases Efecto Invernadero)
Incremento del desarrollo de la infraestructura
Incremento del consumo del Gas Natural
FOCO: China, Tailandia, Bangla Desh, Taiwán, Filipinas
ASIAIncremento de imposiciones
Preocupación por el GHG (Gases Efecto Invernadero)
Incremento del desarrollo de la infraestructura
Incremento del consumo del Gas Natural
FOCO: China, Tailandia, Bangla Desh, Taiwán, Filipinas
MEXICO
BRASILAUSTRALIA
CANADA
USA
AMERICASIncremento de imposiciones
Fuertes incentivos
Infraestructura en rápido desarrollo
Potencial de intercambio de emisiones
Crecimiento de la importación de GNL
Preocupación sobre la seguridad de la energía en USA
FOCO: Áreas de no cumplimiento americano: México, Brasil
AMERICASIncremento de imposiciones
Fuertes incentivos
Infraestructura en rápido desarrollo
Potencial de intercambio de emisiones
Crecimiento de la importación de GNL
Preocupación sobre la seguridad de la energía en USA
FOCO: Áreas de no cumplimiento americano: México, Brasil
EUROPA, ORIENTE MEDIO & INDIAPotencial para directivas EU
Foco en la reducción del GHG (Gases Efecto Invernadero)
Incremento de imposiciones e incentivos
Desarrollo moderado de la infraestructura
FOCO: Inglaterra, Francia, Europa del Este, Egipto, India, Irán, Pakistán
EUROPA, ORIENTE MEDIO & INDIAPotencial para directivas EU
Foco en la reducción del GHG (Gases Efecto Invernadero)
Incremento de imposiciones e incentivos
Desarrollo moderado de la infraestructura
FOCO: Inglaterra, Francia, Europa del Este, Egipto, India, Irán, Pakistán
INGLATERRA
FRANCIA
El JV se está moviendo para tener realmente un foco internacional con objetivos específicos
INDIA
CHINA
Simplemente un Combustible más Limpio
Hidrocarburo Complejo
El Hidrocarburo más Simple
La mayor relación de hidrógeno a carbón
de cualquier hidrocarburo
El Gas Natural es un Combustible más seguro
• Más liviano que el aire• Se eleva• Evapora muy rápido
• No se acumula en zonas bajas • Mezcla rica combustiona
lentamente • Enciende a temperaturas de
aproximadamente 600 °C• No es toxico• Sin olor, se agrega odorizante
para detectar fugas
• Más pesados que el aire• Desciende• Evaporan muy lentamente a
temperatura ambiente • Se acumula en zonas bajas• Mezcla rica explota • Vapores de nafta y diesel
encienden a aprox. 200 °C• Tóxicos, especialmente la nafta • Fuerte olor propio
GNV Comb. Líquidos (Nafta, diesel, GLP)
Vehiculos Servicio Pesado a Gas Natural
• En los últimos 10 años, los Vehículos a Gas Natural en aplicaciones de Servicio Pesado, han mostrado grandes reducciones de NOx y PM comparado con los Diesel
• Comparado con Diesels pre-2002:• Aproximadamente 60% de reducción en NOx• Aproximadamente 90% de reducción en PM
• Comparado con Diesels actuales:• Aproximadamente 30% de reducción en NOx• Aproximadamente 90% mas bajo PM
• Representan al esfuerzo más exitoso en el desplazamiento del combustible Diesel en el Servicio Pesado
Motores CWI a Gas Natural• Motores de mezcla pobre controlada electrónicamente• Disponibles en los mercados de América y Europa
– B-Series (5.9 litros) 170 Kw., 880 N-m– C-Series (8.3 litros) 210 Kw., 1150 N-m
– L-Series (8.9 litros) 240 Kw., 1300 N-m• Controles electrónicos altamente eficientes
– Eliminación del módulo de control del regulador electrónico independiente
– Manejo por cables (Drive-by-wire)– Diagnóstico avanzado– Detección y control de detonancia– Mayor compatibilidad de combustible
• Hasta un mínimo de número metano 65 – Compensación de humedad y contrapresión
• Catalizador por oxidación como standard
Garantia
• Garantía básica del Motor – C Gas Plus, B Gas Plus, B LPG Plus, L Gas Plus - 2 años.
• Un Plan de protección de Componentes Mayores de 6 Años / 300,000 Millas, diseñado específicamente para cubrir las necesidades de Clientes de motores a GNV ó GNL, puede ser adquirido durante los primeros 6 meses de operación y es transferible y sin deducible.
Today’s Diesel and NG Engine Emissions
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0NOx (g/bhp-hr)
PM
(g/b
hp-h
r)
CNG < 2003CNG 2003Diesel < 2003Diesel 2003
Emisiones Actuales Diesel y GNV
El Desafío!
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0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
NOx (g/bhp-hr)
PM (g
/bhp
-hr)
19982002
Productos Actuales CWIProductos 20042007
2010
Objetivo para Bus Urbano
Desafío en Emisiones
• Como cumplirán los motores de servicio pesado a Gas Natural, las emisiones del 2007 y 2010 ?
• La respuesta depende de la tecnología de base:– Motores con alimentación Homogénea– Motores con Inyección de Gas Directa
0
20
40
60
80
100
120
12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
Air / Fuel Ratio
Per
cent
Max
imum
NO
x
Sto
icho
iom
etric
LeanRich
Comparado con estequiométricos, mezcla pobre ofrece:
1. Mejor economía decombustible
2. NOx mas bajo3. EGT (Temp. Gases de
Escape) más bajas
B Gas Plus & C Gas Plus L = 1.5
Porqué Mezcla Pobre ?
“Pobre” es cuando exceso de aire es introducido al motor junto con el gas produciendo efectos positivos. •Exceso de aire reduce la temperatura de combustión lo que reduce NOx•El proceso de combustión es más eficiente y más potencia es producida por exceso de Oxigeno
Reducción de Emisiones para Motores con Encendido por Chispa
• Motores con Mezcla Pobre– Existe la posibilidad de usar sistemas de control
de emisiones – Las temperaturas son más altas que las del
Diesel, lo que favorece la eficiencia de la conversión
– Las emisiones de NOx a la salida del motor son más bajas lo que permite usar sistemas mas simples
Preguntas Clave para Motores a Gas en Norteamérica
• Cual será la comparación de valor cuando los motores Diesel cumplan con las normas de emisión de 0.27 g/Kw-hr NOx y 0.013 g/Kw-hr PM?– Los motores Diesel serán más caros, más complejos y
posiblemente menos eficientes en el nivel de emisiones 2010 – Los motores a Gas Natural pueden cumplir las normas con
sistemas más simples, más baratos y con menos penalización – La Seguridad Energética en NA mantiene el alto interés – el gas
natural puede continuar desplazando al petróleo – Reducción de los GHG (Gases efecto invernadero)– Transición más natural al hidrógeno
Resumen
• Los motores a Gas Natural de servicio pesado de combustión por chispa (SI) y mezcla pobre, ya han contribuido con amplios beneficios en emisiones, comparado con los Diesels
• Motores a Gas Natural con Inyección Directa acoplado a la recirculación de gases de escape (EGR) contribuirán significativamente a los beneficios en emisiones comparado con los Diesels y a su vez, con mejor eficiencia y desempeño
• Las normas EPA 2010 para Servicio Pesado, son un desafío para ambos motores: Diesel y Gas Natural
Flotas Mundiales con Motores Cummins Westport Inc.
Motores CWI a GNV reducen laPolución Sonora Urbana
50.0
70.0
90.0
Peak Torque, F
ull Load
Low Idle, No Load
Engine Test Mode
Diesel bus engine C Gas Plus
Natural gas is 11.8 decibels quieter at idle
Natural gas is 6.1 decibels quieter at peak torque and load
50.0
70.0
90.0
Peak Torque, F
ull Load
Low Idle, No Load
Engine Test Mode
Dec
ibel
s dB
(A)
Diesel bus engine C Gas Plus
Natural gas is 11.8decibels quieter at idle
Natural gas is 6.1 decibels quieter at peak torque and loadLas Comunidades notan
la ventaja sonora del GNV.
UN Motor Diesel en ralentí es más ruidoso
que DIEZ motores a GNV juntos en ralentí
Vehículos Servicio Pesado a Gas Natural
• Aproximadamente hay 7,500 buses con motores a Gas Natural en Norteamérica
• Son ~ 13% de las flotas (11% GNC, 2% GNL)• 86 Agencias de Transito en 31 estados• Aprox. 50 % son motores Cummins-Westport• Incremento de penetración en el mercado de
recolectores de residuos
C Gas Plus en Urbanos
Sacramento, CA (100 en servicio)
Tacoma, WA (40 en servicio Washington, DC (160 en servicio)
Sea-Tac Airport, WA(16 en servicio)
San Diego, CA(100 en servicio)
Hamilton Street Railway – 20 buses nuevos con C Gas Plus
en operación
Bus “El Detalle”, Argentina11 m, B5,9G-230
Bus “Agrale”, Brasil8 m, B5,9G-195
Chassis “Renno” 280 GA, Colombia,Articulado, 17,7 m, CG-280+
•2230 buses a GNC la hacen la mayor flota de este tipo en el mundo
•Actualmente Cummins Westport es el único proveedor de motores a Gas Natural para Beijing Transport
•Circulan 18 hr por día, 7 días por semana
•El 90% de la flota de 18,000 buses deberá operar con “motores limpios” para las Olimpíadas del 2008
•400 personas de servicio entrenadas en motores Cummins a gas natural –la llave del éxito
Historia del éxito en Beijing
Bus “BJPT”, China,11 m, B5,9G-195
Bus “BJPT”, China,Doble piso, B5,9G-230
Bus “BJPT”, China,Articulado, 18 m, B5,9G-230
Vehiculos con motores CWI en el Mundo(Lista de buses urbanos)
Norteamérica (USA + Canadá)Valley Metro – Phoenix: 500 vehículosLAMTA – Los Angeles: 400 vehículosNBTA – Boston: 299 vehículosSacramento Regional Transit: 241 vehículosOmnitrans – San Bernardino: 220 vehículosPierce Transit – Tacoma: 210 vehículosWAMTA – Washington: 164 vehículosMTBV – San Diego: 160 vehículosToronto: 102 vehículosFort Worth Transit: 90 vehículosMARTA – Atlanta: 33 vehículosDFW Airport: 50 vehículos
Total: 2469 buses urbanos
Vehiculos con motores CWI en el Mundo(Lista de buses urbanos, cont.)
ChinaXian Public Transit: 80 vehículosBeijing Public Transit: 2.230 vehículosChongqing Public Transit: 22 vehículosChengdu Public Transit: 15 vehículosShanghai Public Transit: (en discusión)Tianjin Public Transit: 3 vehiculos en evaluaciónUramuqi Public Transit: 24 vehículosXining Public Transit: 21 vehículos
Total: 2395 buses urbanos
Nota:En todas estas ciudades, la ampliación de las flotas será una realidad a corto plazo.
Vehiculos con motores CWI en el Mundo(Lista de otras aplicaciones)
ShuttleTotal: 213 vehículos
Recolectores de ResiduosTotal: 427 vehículos, mas reciente orden por 78 para Paris
BarredorasTotal: 63 vehículos
Camiones variosTotal: 103 vehículos
Vehículos diversos entregados entre 1995 y 1998Total: 838 vehículos
Muchas Gracias !