Desing of a drive system, aimed at reducing fuel consumption of the air conditioner of mass transit buses

Se ha identificado un consumo excesivo de combustible en los autobuses de la empresa Transmetro, asociado a las difíciles condiciones ambientales de la ciudad de Barranquilla y a las ineficiencias con las que trabaja el motor y el sistema de aire acondicionado. A pesar de que gran parte del combustible utilizado por el motor es para el funcionamiento del aire acondicionado, se evidencia que la temperatura y humedad del aire dentro del bus no alcanzan los niveles estándares de confort. En gran medida, esto se debe a que el sistema de aire acondicionado tiene como fuente el motor de combustión del autobús, el cual tiene una eficiencia menor comparado con una fuente eléctrica. Es por esto, que en este proyecto se plantea el diseño de un sistema de accionamiento híbrido, basado en el análisis de nuevas tecnologías que permitan obtener un ahorro de combustible a partir del sistema de aire acondicionado, manteniendo una temperatura de aire uniforme dentro del bus, con costos operativos bajos y que disminuya la frecuencia de mantenimientos. Para garantizar esto, se propone cambiar la fuente de energía del sistema de aire acondicionado, agregando un motor eléctrico que accione el compresor del sistema. Un arreglo de baterías estará conectado al motor eléctrico proporcionándole la energía para su funcionamiento. De esta manera, al independizar el sistema de aire acondicionado, se garantiza un menor requerimiento de combustible por parte del motor de combustión, que a su vez disminuye la emisión de gases de efecto invernadero. Así mismo, a través de la conexión de una transmisión híbrida se pretende recuperar la energía cinética traslacional y rotacional disponible en el frenado, es decir, utilizando un sistema de frenado regenerativo. Al ser el aire acondicionado accionado por un sistema eléctrico, se aumenta la eficiencia del sistema generando mayor confort de temperatura en el autobús y disminuyendo el desgaste del sistema, reduciendo así los gastos en mantenimiento.Excessive fuel consumption has been identified on Transmetro transport company´s buses, associated with the difficult environmental conditions at the city of Barranquilla and the inefficiencies with which the engine and the air conditioning system work. Despite the fact that much of the fuel used by the engine is for the operation of the air conditioning system, it is evident that the temperature and humidity of the air inside the bus do not reach standard levels of comfort. This is largely due to the fact that the air conditioning system is powered by the bus combustion engine, which has lower efficiency compared to an electrical source. That is why, in this project, the design of a hybrid drive system is proposed, based on the analysis of new technologies that allow obtaining fuel savings from the air conditioning system, maintaining a uniform air temperature inside the bus, with low operating costs and a decrease in maintenance frequency. To guarantee this, it is proposed to change the energy source of the air conditioning system, adding an electric motor that drives the system compressor. An array of batteries will be connected to the electric motor providing the energy for its operation. In this way, by making the air conditioning system independent, a lower fuel requirement is guaranteed by the combustion engine, which also reduces the emission of greenhouse gases. Likewise, through the connection of a hybrid transmission, it is intended to recover the translational and rotational kinetic energy available in braking, meaning, using a regenerative braking system. As the air conditioning is powered by an electrical system, the efficiency of the system is increased, generating greater temperature comfort in the bus and reducing wear on the system, thus reducing maintenance costs