Diseño de taller de operaciones de servicio para buses eléctricos con celda de combustible de hidrógeno (FCEB)

Abstract

El presente trabajo de título se aborda el estudio y diseño para implementación de un taller de operaciones de servicio para vehículos que utilicen tecnologías asociadas al hidrógeno como combustible. En primer lugar, se identifica el espacio físico disponible informado por la empresa, junto con el activo para el cual se desarrollará el taller, reconociendo las brechas existentes en el ámbito estructural y de seguridad. Para esto se consultan documentos normativos y estándares, tanto internacionales como nacionales en materia de utilización de hidrógeno como combustible, principalmente aplicado a talleres de servicio. Una vez realizado lo anterior, se a establecieron los requerimientos en materia de seguridad de hidrógeno, y se recomendaron los aparatos asociados a fugas de hidrógeno y detección de llamas, además del sistema de ventilación acorde a los requerimientos antes mencionados y todos los equipos y aparatos asociados a seguridad de hidrógeno al interior del taller. Con todo lo anterior, se propone un layout para un taller de 120 m2 con los aparatos y equipos pertinentes al trabajo de investigación y se recomiendan protocolos previos, tanto para el ingreso a la zona de trabajo, como a la realización de mantenimientos en el vehículo de hidrógeno. Además, se realiza un análisis económico, el cual tiene dos componentes: uno presenta un análisis TCO comparativo para tecnologías de buses Diésel, BEB y FCEB, justificando la adquisición del bus de hidrógeno para la operación establecida; y la otra arista corresponde al análisis económico del proyecto del taller a realizar en el cual se establece costos de inversión cercano a los USD$300.000 y un payback al año 9 para las condiciones de operación establecidas. Con todo esto se logró generar un documento que pueda ser utilizado por la empresa para llevar a cabo la implementación del proyecto en cuestión.

The present thesis work addresses the study and design for the implementation of a service operations workshop for vehicles that utilize hydrogen-related technologies as fuel. Firstly, the available physical space reported by the company is identified, along with the asset for which the workshop will be developed, recognizing existing gaps in structural and safety aspects. Normative documents and standards, both international and national, regarding the use of hydrogen as fuel, primarily applied to service workshops, are consulted for this purpose. Once this is done, hydrogen safety requirements are established, and equipment associated with hydrogen leaks and flame detection are recommended, along with a ventilation system in accordance with the aforementioned requirements, as well as all equipment and devices associated with hydrogen safety inside the workshop. With all this information, a layout for a 120 m2 workshop is proposed with relevant equipment for the research work, and previous protocols are recommended for both entry into the work area and maintenance on hydrogen vehicles. Additionally, an economic analysis is conducted, which has two components: one presents a comparative TCO analysis for Diesel, BEB, and FCEB bus technologies, justifying the acquisition of the hydrogen bus for the established operation; and the other aspect corresponds to the economic analysis of the workshop project to be carried out, which establishes investment costs close to USD $300,000 and a payback period of 9 years for the established operating conditions. With all of this, a document was generated that can be used by the company to carry out the implementation of the project in question.