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Cgonzalez sem1

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  • El objetivo del trabajo es probar distintas estrategias de conducción, en términos de perfiles de velocidad y aceleración, para minimizar el consumo de combustible en una trayectoria dada.
    El hecho de trabajar con velocidades/aceleraciones que van cambiando a medida que se avanza, hace inapropiado realizar cálculos con valores promedio, ya que se pasa por alto la dinámica del movimiento del camión.
    Por lo tanto, la solución que propongo para el problema es construir un simulador dinámico para el sistema de tracción del camión.
  • El simulador que construí se limita a los ciclos de propulsión del camión, es decir, a la operación del camión cuando el conductor pisa el acelerador. El freno no está considerado.
    Además , se considera movimiento rectilíneo.
    En otras palabras, el simulador es aplicable solo para trayectorias rectas que no necesiten freno, o sea caminos en subida.
  • Cgonzalez sem1

    1. 1. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Mejoramiento de Consumo de Combustible en Camión Komatsu 930E-4 Mediante Simulación Dinámica del Sistema de Tracción Cristian González Focacci Pontificia Universidad Católica de Chile, Escuela de Ingeniería 1
    2. 2. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Definición problema 2 • Estrategias disminución consumo de combustible para trayectoria dada. Objetivo • Interacciones dinámicas complicadas entre componentes sistema. Problema • Simulación dinámica de sistema de tracción. Solución Propuesta
    3. 3. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Alcances Simulador Ciclos propulsión (acelerador). Movimiento Rectilíneo. Extensible a otros sistemas/modos operación. 3
    4. 4. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Estructura general simulador 4 Entorno Pendiente Coef. roce Acelerador Perfil velocidad Consumo combustible Conductor
    5. 5. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Sistema de Tracción 930E-4: ciclos propulsión 5 M M Diesel Alternador Rect. Inv. 2 Inv. 1 Bus DC Flujo Potencia
    6. 6. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Coordinación y control de componentes 6 Actuadores Control Regulatorio Control Central Control Sistema Propulsión Motores AC (Torque) Inversores Motor Diesel (Velocidad) Inyector Combustible Link DC (Voltaje) Alternador
    7. 7. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Modelamiento: EMR • Energetic Macroscopic Representation ▫ Simplifica modelamiento de sistemas electromecánicos. 7
    8. 8. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Modelamiento: Supuestos Controladores estáticos perfectos. Modelos eléctricos estáticos (régimen sinusoidal permanente). Máquinas trifásicas balanceadas. Motores tracción idénticamente operados. 8
    9. 9. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Modelamiento: EMR Sistema Tracción 9 Iinv1 Iinv2 Vdc Vdc Vm1 Vm2 Im2 Im1 Teje1 Tm1 Wm1 Wm2 Wm2Tm2 Teje2 Wm1 vr2 vr1 vcamión Fresistente Fr2 Fr1 Tmot1* Tmot2* Link DC Inversor Motor AC Eje Tx/Rueda Acoplamiento rueda/camión Entorno Wice Talt Ialt Valt Idc Vdc Wice* RectificadorAlternadorMotor DieselCombustible Vdc* Wice Hl dm_f
    10. 10. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Modelamiento: Control Central • Cálculo de referencias a partir de comando conductor: ▫ Pedal aceleración 10 *** iceDCVT 
    11. 11. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Modelamiento: Comportamiento Conductor • Modelo conductor: controlador PID. ▫ Inputs: velocidad actual y deseada. ▫ Output: torque motriz requerido (posición acelerador). • Modelo simplista. Influye sobre el resultado de simulaciones. 11
    12. 12. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Modelamiento: Comentarios Construcción simulador en MATLAB/Simulink Modelos de mayor precisión/complejidad posible: • Esfuerzo computacional. • Datos disponibles. Estimación parámetros simulador • Valores nominales. • Tanteo. 12
    13. 13. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Simulación: Escenario 13 Fuente: Tarea 2 Curso IMM2010 – Minería a Cielo Abierto, Pontificia Universidad Católica de Chile, Centro de Minería, Prof. Ronald Guzmán, 2010. 0 500 1000 1500 2000 0 50 100 150 X[m] Y[m] TRAYECTORIA SIMULACIÓN • Pendiene 0-9%. • Coef. Rodadura 4-8%. • Longitud 2165[m]
    14. 14. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Simulación: Escenario • Velocidad inicial = 0 [km/h] • Carga camión = 250 [ton] • Velocidad referencia ▫ Tres perfiles distintos. 14
    15. 15. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Simulación: Estrategias Velocidad • Perfil #1 ▫ Vmedia = 20[km/h] • Perfil #2 ▫ Vmedia = 18.4[km/h] • Perfil #3 ▫ Vmedia = 20.6[km/h] 15 0 10 20 30 Perfil #1 [km/h] 10 20 30 [km/h] Perfil #2 400 800 1200 1 1600 20000 110 20 30 L [m] [km/h] Perfil #3 0
    16. 16. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Simulación: Resultados • Seguimiento referencia ▫ Modelo conductor. • Tiempos de viaje ▫ Velocidades medias. 16 0 50 100 150 200 250 300 350 0 10 20 30 [km/h] Perfil #1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 10 20 30 [km/h] Perfil #2 0 50 100 150 200 250 300 350 0 10 20 30 Tiempo [s] [km/h] Perfil #3
    17. 17. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Simulación: Resultados 17 1 0.65 0.52 Consumo Total Combustible (Normalizado) Perfil #1 Perfil #2 Perfil #3 393 427 381 Tiempo Viaje [s] Perfil #1 Perfil #2 Perfil #3
    18. 18. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Simulación: Resultados • Valores normalizados ▫ Valores numéricos inadecuados. ▫ Falta de datos calibración. 18 0 20 40 0 50 100 150 200 [m] 200 400 600 0 5 10 15 20 [m] Tasa Consumo Combustible 600 800 1000 1200 1400 0.55 0.6 0.65 0.7 0.75 0.8 [m] Perfil #1 Perfil #2 Perfil #3 0 20 40 0 1 2 3 4 [m] 200 400 600 0 2 4 6 8 10 12 Torque Solicitado [m] 600 800 1000 1200 1400 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 [m]
    19. 19. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Simulación: Discusión Menor consumo combustible con perfil de velocidad más “suave”. Distribución de aceleración a lo largo de trayectoria 19 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 0 10 20 30 [km/h] Velocidad Perfil #3 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 -0.5 0 0.5 1 L[m] [m/s 2 ] Aceleración Perfil #3
    20. 20. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Conclusiones Finales Resultados coherentes en cuanto a tendencias Imprecisión en valores numéricos • Falta de datos para estimación de parámetros. • Falta de datos validación. Simulador como plataforma inicial • Potencial para mejoras - datos detallados de componentes. • Carácter modular - extensible a otras aplicaciones. 20
    21. 21. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl Agradecimientos • Daniel Alfaro, Komatsu Chile. • Edgardo Quintero, Komatsu Chile. • Dr. Aldo Cipriano, Profesor Guía. • Dr. Rodrigo Pascual, Profesor Curso. 21
    22. 22. PRIMERAS JORNADAS DE GESTION DE ACTIVOS & EFICIENCIA ENERGETICA GEDAEFE 2008Laboratorio de Gestión de Activos UC Centro de Minería Pontificia Universidad Católica de Chile I Seminario de Excelencia en Minería Campus San Joaquín, 25 de noviembre de 2010 www.excelenciaenmineria.uc.cl MUCHAS GRACIAS Cristian González Focacci Pontificia Universidad Católica de Chile, Escuela de Ingeniería 22

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