¿Hasta qué punto son precisos los datos de combustible de tu ECM?

En esta entrada del blog se analizan las distintas estrategias de medición del combustible en minería. Las tres estrategias más comunes de medición de combustible empleadas en minería incluyen la medición en el momento del llenado -medición de llenado del depósito-, las estimaciones de consumo de combustible del Módulo de Control del Motor (ECM) y la medición de combustible en el equipo. La entrada del blog analizaba las ventajas y los inconvenientes de cada enfoque.

1. Estimaciones de consumo de combustible del módulo de control del motor (ECM)

Si un motor tiene inyección electrónica de combustible, el ordenador que controla este proceso inevitablemente lleva la cuenta de cuánto combustible se ha despachado. Los fabricantes de motores construyen modelos que relacionan el tiempo que se mantiene abierto un inyector de combustible con la cantidad de combustible que se espera que fluya a través de la abertura del inyector. Estos modelos se ejecutan en tiempo real y añaden pequeñas sumas al valor del acumulador de combustible cada vez que se dispara un inyector. En general, los fabricantes de equipos originales hacen un trabajo bastante bueno, pero como ocurre con cualquier modelo, su precisión depende de lo ajustadas que estén a la realidad ciertas suposiciones de diseño. En condiciones reales, los inyectores envejecen y se estropean, la presión del combustible varía y los cilindros empiezan a perder compresión. A medida que se producen estos cambios, la relevancia del modelo disminuye. Supón que tuvieras que considerar el efecto combinado de estos factores en una flota de equipos de distintos fabricantes y con edades variables. En ese caso, puedes esperar graves deficiencias en la precisión y repetibilidad de las estimaciones de consumo de combustible del ECM.

En la práctica, Cascadia Scientific ha comparado las cifras de combustible del ECM con los valores de combustible medidos utilizando caudalímetros de combustible durante el mismo tiempo. En resumen, la precisión del consumo modelado por el ECM varía considerablemente según los modos del motor, a veces subestimando y otras sobrestimando el combustible consumido. Aunque estos errores se anulan parcialmente en periodos de tiempo prolongados, pueden dar lugar a desviaciones significativas en periodos más cortos, lo que limita considerablemente la granularidad del análisis alcanzable si se confía en el consumo del ECM de forma aislada.

Gráfico 1: Consumo de combustible ECM frente a consumo de combustible medido en una mina canadiense a cielo abierto

2. Medidas de llenado del depósito

Si la precisión es la perdición de las estimaciones de combustible del ECM, es la ventaja más significativa de la medición de llenado de depósitos. A diferencia del combustible que fluye a través de los medidores en los equipos, todo el combustible que pasa por el medidor de una estación de llenado tiene un único destino. En ausencia de fugas y robos de combustible, el 100% del combustible dispensado a un equipo se consumirá debidamente. Como ventaja adicional, dado que la cantidad de combustible suministrada a un camión es la misma cantidad de combustible retirada del depósito, las mediciones de llenado de los depósitos ayudan a controlar los niveles de almacenamiento. El inconveniente es que, si bien este enfoque proporciona una medición excepcionalmente precisa de una cantidad concreta: “la cantidad de combustible consumida por un equipo desde su último llenado, siempre que el equipo se haya llenado al mismo nivel en ambas ocasiones”,… este valor no proporciona la granularidad necesaria para centrarse en las características específicas del equipo minero y el funcionamiento diario. En una estrategia típica de abastecimiento de combustible, un camión podría repostar una vez al día. A lo largo de ese día, el camión podría completar 50 ciclos de acarreo de distintas longitudes, recorridos verticales y carga útil, y ser manejado por cuatro o más personas, al ralentí entre un 10% y un 40% del tiempo.

3. Medición directa del combustible

La medición directa del consumo de combustible diésel puede ser una tarea difícil. Los motores diésel se alimentan con bastante más combustible del que consumen, y el resto se devuelve al depósito. Este exceso de alimentación es esencial, ya que extrae calor de los componentes del motor (por ejemplo, inyectores, ECM) y garantiza que el motor nunca se quede sin combustible. Sin embargo, complica significativamente la medición del combustible, que posteriormente requiere dos medidores: uno para captar el volumen de combustible alimentado al motor y un segundo para captar el volumen que retorna. La diferencia entre estos flujos constituye el consumo, mientras que el combustible no quemado es ruido. En el caso extremo de la motorización, el caudal de combustible puede llegar al máximo mientras el motor no consume combustible. Afortunadamente, la mayoría de los motores mineros pasan comparativamente poco tiempo en esas condiciones. Aun así, la situación exige medidores extremadamente precisos para garantizar que el ruido no abrume la medición. La temperatura plantea el siguiente reto. Como los medidores son volumétricos, es esencial medir la temperatura del combustible para tener en cuenta la caída de densidad que acompaña al calentamiento del combustible en el motor.

En resumen, la medición directa del combustible es una tarea complicada. Aun así, la ventaja combinada de la alta precisión de la medición y la frecuencia de muestreo hace que este enfoque sea la mejor opción para conseguir aumentos de eficiencia basados en datos en la mina moderna.