Inovaţie: Un nou sistem de ventilaţie a motoarelor de tracţiune care reduce consumul de energie de trei ori şi costul mentenanţei cu 85%.

Compania braşoveană TEHMIN a realizat un sistem care ajută la îmbunătăţirea consumului energetic al ventilaţiei motoarelor electrice de tracţiune la locomotivele de 2.100 CP fabricate în 1959. Este a treia dintr-o serie de patru inovaţii ale companiei, menite să asigure exploatarea locomotivelor cel puţin încă 15-20 ani de acum încolo.

Inovaţia firmei braşovene vine să elimine dezavantajele actualului sistem de ventilaţie. Unul dintre dezavantaje este acela că debitul de aer pentru ventilaţie este constant, indiferent de nivelul de solicitare a motoarelor de tracţiune. Există doar două regimuri de funcţionare, respectiv vară-iarnă.

Motoarele electrice de ventilaţie sunt de curent continuu, necesitând un volum mare de manoperă pentru întreţinere. Un alt dezavantaj este acela că sistemul de ventilaţie are un consum mare de energie (două motoare cu puterea de 2×16 kW). Amplasarea ventilaţiei în părţile frontale ale grupului motor diesel-generator afectează accesul în zonele respective. În plus, contactoarele electrice sunt de curent continuu, necesitând piese de schimb şi volum mare de manoperă.

Noua sursă de ventilaţie electrică

Noua soluţie foloseşte motoare electrice autopilotate de ventilaţie, de construcţie modernă, cu reglare automată după un algoritm stabilit între curentul pe motoare de tracţiune şi temperatura mediului ambiant. Propunerea firmei TEHMIN presupune montarea a câte unui motor electric cu ventilator pe fiecare melc de ventilaţie existent, cu putere de 5kW pentru ventilaţia a două motoare de tracţiune şi de 3kW pentru un motor de tracţiune. Debitul de aer este în funcţie de cei doi parametri menţionaţi.

Ca avantaje, autorii inovaţiei enumeră: motoarele electrice nu necesită lucrări de întreţinere sau materiale consumabile, sistemul electric de alimentare nu are contactoare, consumul de energie pentru ventilaţie este de aproximativ trei ori mai mic, creşte accesibilitatea în părţile frontale ale motorului diesel şi generatoare. Nu în ultimul rând, se reduce puterea electrică instalată de la 32 kW la 16 kW.

Cu 100.000 euro investiţi care se amortizează în 12-22 luni, o locomotivă mai trăieşte cel puţin 15-20 ani

Firma braşoveană a pus la punct un set de patru inovaţii care readuc la viaţă bătrânele, dar clasicele locomotive LDE din anul 1959.

Sistemele menţionate au fost implementate pe locomotivele unor importanţi operatori de pe piaţa românească şi şi-au arătat eficienţa, spune doctor inginer Mihai Marcu, administratorul firmei şi coordonatorul implementării acestor inovaţii. Mihai Marcu a fost inginer şi director în cadrul regionalei CFR Braşov şi după zeci de ani de exploatare a locomotivelor a ajuns să fie un expert în exploatarea acestora.

Ce presupun celelalte trei inovaţii

Reamintim că primul sistem, prezentat recent de Club Feroviar, presupune montarea unui grup electrogen special, care să preia mersul în gol dacă locomotiva nu este în regim de tracţiune. Grupul electrogen este a treia sursă de energie “neepuizabilă” a locomotivei care preia în totalitate funcţiile motorului diesel de tracţiune când acesta funcţionează în gol perioade mai mari de 30 minute, iar locomotiva nu dezvoltă regimul de tracţiune. Aceasta, fără a limita funcţiile în staționare sau în mers cu tren sau izolată.

A treia sursă de energie are două regimuri de exploatare. Când locomotiva este activă, comanda este manuală şi realizată de către mecanic care hotărăşte, în funcţie de condiţiile de exploatare, care motor diesel funcţionează. Când locomotiva este remizată, comanda este automată în funcţie de temperatura lichidului de răcire şi de tensiunea bateriei de acumulatoare. Trebuie să avem în vedere că această locomotivă va mai fi exploatată circa 20 de ani.

Timpul anual de funcţionare a unei locomotive este în medie de 5.800 de ore. O reducere a timpului de mers la 50% realizată prin efectuarea modernizărilor duce la o economie de cca 25 de tone pe an şi locomotivă, respectiv 12.5 kilograme ulei la tona de combustibil, iar mentenanţa sistemului reprezintă sub 5% din cea a motorului diesel de tracţiune.

A doua inovație presupune înlocuirea instalaţiei hidrostatice. Pentru a ţine sub control temperatura circuitului de răcire, motoarele Diesel se bazează pe o instalaţie hidrostatică ce include, printe altele – o pompă, un motor hidrostatic şi un regulator, respectiv doi cilindri hidraulici pentru închiderea şi deschiderea jaluzelelor exterioare.

Pompa hidrostatică funcţionează permanent, indiferent de regimul termic al motorului diesel, iar regulatorul hidrostatic funcţionează cu abateri mari faţă de valorile optime ale temperaturii lichidului de răcire, de 60 de grade Celsius. Din cauza efectului de “horn” al cuvei de răcire, radiatoarele evacuează o mare parte a căldurii când temperatura este sub valoarea minimă optimă şi la menţinerea caldă a motorului. De aici apar costuri mari ca urmare a consumului suplimentar de combustibil, atunci când motorul funcţionează sub temperatura minimă optimă, dar şi pentru menţinerea caldă a motorului, respectiv pentru funcţionarea în gol a instalaţiei hidrostatice.

Costurile mari provin şi din întreţinerea instalaţiei hidrostatice, adică: ulei, piese de schimb şi mentenanţă. Efectele dăunătoare ale supraconsumului de motorină sub temperatura optimă sunt atât poluarea excesivă a mediului, cât şi producerea unei mari cantităţi de calamine care creşte viteza de uzură a motorului diesel, produce infestarea uleiului de ungere şi degradarea filtrului fin de ulei. Instalaţia hidrostatică este un serviciu auxiliar puternic energofag cu efectele dăunătoare mari asupra consumului de combustibil.

Pentru a elimina aceste dezavantaje, inginerii TEHMIN au gândit un sistem în care instalaţia hidrostatică este înlocuită de patru ventilatoare electrice, câte două pe fiecare ramură de radiatoare, prevăzute cu jaluzele interioare. Jaluzelele exterioare şi interioare sunt acţionate cu servomotoare care se închid sau se deschid în funcţie de temperatura lichidului de răcire şi sunt comandate de senzorii de temperatură de către un automat central.

Noul sistem reduce puterea nominală de la cca 30kW (cât are instalaţia hidrostatică) la 9kW (cât are noua instalaţie electrică de ventilaţie), iar energia medie orară este de cca 2kWh, timpul de funcţionare între 50 si 60% şi mentenanţa se reduce cu peste 80% faţă de instalaţia hidrostatică.

Un al patrulea sistem ce va fi prezentat de către publicaţia noastră este un sistem de diagnoză a locomotivei, înregistrarea datelor şi transmisie a acestora la sol.

TEHMIN-BRASOV, compania dedicată inovaţiei la materialul rulant

TEHMIN-BRASOV este o companie înfiinţată în 2002, din dorinţa de a pune în practică o serie de idei tehnice în domeniul materialului rulant. Întreaga producţie a firmei are la bază cercetarea şi inovarea şi este destinată societăţilor de construcţie, modernizare şi exploatare din domeniul feroviar, dar cu posibilităţi de extindere şi la alte domenii. TEHMIN este implicată în proiectarea şi livrarea de soluţii specifice pentru sisteme electrice; managementul, comanda şi diagnoza trenurilor; sisteme de comunicaţei şi sisteme de informare a pasagerilor, atât pentru trenuri noi, cât şi pentru cele aflate în exploatare.

Activitatea este susținută de trei compartimente de proiectare: electrică şi automatizări, electronică şi mecanică, cu laboratoarele lor. Începând cu anul 2011, TEHMIN este implicat şi în reparaţiile diferitelor subsisteme (display-uri, automate de comandă climatizare, comandă toaletă, comandă uşi, surse, convertoare, invertoare etc).

Compania şi-a fixat ca obiectiv modernizarea locomotivelor, automotoarelor, vagoanelor de călători sau a altor utilaje feroviare, urmărind patru direcţii principale de activitate:

• reducerea consumului de energie şi combustibil în procesul de exploatare a materialului rulant motor, în vederea reducerii poluării şi a costurilor de transport;

• mecanizarea şi automatizarea comenzilor de pe vehiculele feroviare cu scopul optimizării proceselor de comandă şi funcţionare şi punerii în evidenţă a eventualelor abateri în timp real;

• reducerea costurilor cu mentenanţa şi creşterea fiabilităţii produselor şi a siguranţei în transportul feroviar;

• digitalizarea procesului de exploatare a materialului rulant, atât tehnic, cât şi economic.

Inginerul Mihai Marcu speră ca soluţiile TEHMIN să fie implementate de cât mai multe firme din domeniul feroviar, cu atât mai mult cu cât astfel de proiecte au şanse să primească şi finanţări europene pentru protecţia mediului. „Să avem în vedere că sectorul transportului este esenţial în dezvoltarea societăţii moderne, el trebuie să fie fiabil, eficient, sigur şi ecologic, făcând în acest fel călătoriile şi transporturile de bunuri mai sigure. Cele patru soluţii pe care le propunem se încadrează în această cerinţă”, spune Mihai Marcu. (D.C.)