[en] Abstract: The current challenge of world society is to continue growing in all areas in a respectful way with the environment. That is, keeping natural resources in good condition by applying realistic and transitional policies, towards more sustainable models. One of the sectors with the most GHG emissions (greenhouse effect gases) is transport. Within transport there are different modalities, among them is the railroad, one of the most efficient means of transport in the present. Currently, derived from numerous European and world summits, several directives have been referred to our country in terms of reducing GHG emissions, especially in transport sector. These regulations come to say that a transition must be made in conventional combustion engines to using alternative fuels in them, keeping the same capability and improving the GHG emissions. In Spain exist almost 12.000 km of railways that are administered by ADIF, a public agent. Within the total, around 5.000 km are not electrified in which locomotives powered by diesel engines move. The objective of this project is to demonstrate that the combustible gases can be a viable alternative to using diesel as a main fuel for rail transport. In the first moment, two possible ways were taken into account: the electrification of the railways that are not and the use of alternative combustibles. Then the electrification was discarded because the costs would be too high, around 500.000 euros per kilometre. In the second option three gases were chosen for study them: liquefied natural gas, liquefied gases from petroleum and hydrogen. The most of the sources consulted by this project concluded that in the diesel engines with bifuel technology is necessary a little diesel injection to get a correct ignition of the mixture. That is because if all it is replaced by gas, it is impossible to get the ignition in the correct way. The following distributions of the fuels was agreed by this project: 80% alternative gas fuel and 20% gasoil fuel. Every combustible was analysed by the following criteria: chemical and technical fuel characteristics, world resources and security of supply, hybridization capacity, storage and transport security, consumption and contamination. The natural gas is postulated like the best to replace gasoil in the traditional engines. Nowadays, the natural gas is obtained independently of petroleum and its proved reserves in the world are growing in each update of the official numbers. The technical benefits are very similar of that gasoil and the adaptation costs are acceptable because they are around 5.000 euros in the worsts of the cases. The natural gas has a technology that has been developed for over 100 years, it has a very advanced infrastructures around the national field and its storing is safe, controlled and efficiency. The consumption of natural gas, used as the principal combustible in a bifuel system in a diesel engine, is lightly less than the consumption with the actual technology, and the costs from tank filling is less to because the cost of gasoil per litre is near of two times the cost per litre of natural gas. In terms of pollution, natural gas is the most environmentally friendly fossil fuel, since, due to its lower carbon content, the pollutant emissions of carbon monoxides (CO), carbon dioxide (CO2) and oxides of nitrogen (NOX). To demonstrate that these premises are true, they apply to practice in a real case. The way chosen is one that connects Santander with Oviedo. This route is done twice a day by a Serie 2700 UTDH locomotive from RENFE, which is composed by two tractor units equipped with an MTU 0M 460 HLA-6H1800.R84 diesel engine and it has 90 seats for passengers. Applying the theory to a real case, natural gas confirms its leadership before its main competitor: liquefied petroleum gases, followed far by hydrogen, affirming the above explained by empirical calculations. In resume, the electrification theory and the bifuel technology by hydrogen are discarded because their high costs and, in addition, in the case of the hydrogen, it is not currently a develop technology so it is risky to apply it in large diesel engines. As for LPG, it has characteristics very close to natural gas, but it is more polluting and comes from oil, key points when choosing the alternative fuel for bifuel technology proposed in this project. Therefore, it is demonstrated, as far as possible, that liquefied natural gas, together with a small fraction of diesel, is the best option for use in diesel-cycle engines adapted for bifuel technology.

[es] Resumen: El gran reto actual de la sociedad mundial es seguir creciendo en todos los ámbitos de manera respetuosa con el medio ambiente, es decir, mantener en buen estado los recursos naturales aplicando políticas realistas y de transición, hacia modelos más sostenibles. Uno de los sectores que más emisiones GEI (gases de efecto invernadero) es el transporte. Dentro del transporte hay diferentes modalidades, entre ellas se encuentra el ferrocarril, uno de los medios de transporte más eficiente en el presente. Actualmente, y a raíz de numerosas cumbres europeas y mundiales, se han derivado a nuestro país varias directivas en cuestión de disminución de emisiones GEI, en especial en el sector del transporte. En definitiva, estas normativas vienen a decir que se debe realizar una transición en los motores convencionales de combustión interna hacia combustibles alternativos, manteniendo prestaciones parecidas y mejorando las emisiones contaminantes. En España existen casi 12.000 km de vías férreas que son administradas por el ente público ADIF. Dentro del total, alrededor de 5.000 kilómetros de vías están sin electrificar, por las cuales circulan locomotoras movidas por motores de ciclo diésel. El objetivo de este proyecto es demostrar que los gases combustibles son una alterativa viable al uso del gasóleo como principal combustible para el transporte ferroviario. Para ello se propusieron dos posibles caminos: la electrificación del kilometraje no electrificado en la actualidad o la adaptación de los motores actuales para el uso de combustibles alternativos, la denominada tecnología bifuel. En un primer momento se desechó la idea de electrificar el total de las vías férreas que no lo están, ya que costaría unos 500.000 euros por kilómetro, unas obras con un gasto demasiado grande. La segunda opción es adaptar los motores de ciclo diésel existentes para el uso de gases combustibles. En este caso se eligieron tres gases combustibles para su estudio: GNL (gas natural licuado), GLP (gases licuados del petróleo) e Hidrógeno. La multitud de fuentes consultadas por este proyecto dieron por concluido que en los motores de ciclo diésel, con la tecnología bifuel, es necesaria una pequeña inyección de gasóleo para que se produzca una correcta ignición de la mezcla. Esto se debe a que los motores de ciclo diésel producen la combustión mediante la inyección de gasóleo en una atmosfera de alta presión creada en la etapa de compresión, pero en la cual, si se sustituye al 100% el gasoil por un gas, no se llega a conseguir tal objetivo. Las distribuciones de los combustibles acordada en este proyecto fueron las siguientes: 80% combustible gas alternativo y 20% combustible gasoil. Cada combustible se analizó según los criterios siguientes: características químicas y técnicas del combustible, reservas mundiales y seguridad de suministro, capacidad de hibridación, adaptaciones necesarias, seguridad de almacenamiento y transporte, consumo y contaminación. El gas natural se postula como el mejor posicionado a la hora de sustituir al gasóleo en los motores tradicionales. Hoy en día el gas natural se obtiene de forma independiente al petróleo y las reservas probadas en el mundo aumentan en cada actualización de cifras oficial. Las prestaciones técnicas son muy parecidas al combustible gasoil y los costes de adaptación de equipos son perfectamente asumibles, ya que rondan los 5.000 euros, en los casos más desfavorables. Es un gas cuya tecnología se lleva desarrollando más de 100 años, cuenta con unas infraestructuras muy avanzadas en el territorio nacional y su almacenamiento es seguro, controlado y eficiente. El consumo de gas natural, utilizado como principal combustible en un sistema bifuel con motor de ciclo diésel, es ligeramente menor que el consumo con la tecnología actual, costando bastante menos rellenar los tanques ya que el precio del gasóleo es casi el doble. En cuanto a la contaminación, el gas natural es el combustible fósil más respetuoso con el medio ambiente, ya que, debido a su menor contenido en carbono disminuye las emisiones contaminantes de monóxidos de carbono (CO), dióxidos de carbono CO2 y de óxidos de nitrógeno NOx. Para demostrar que estas premisas son ciertas, se aplican a la práctica en un trayecto real. El trayecto elegido es el que recorre las ciudades Santander y Oviedo. Este trayecto de ida y vuelta es recorrido dos veces diarias por una locomotora de la Serie 2700 UTDH, la cual está compuesta por dos cabezas tractoras equipadas con un motor de ciclo diésel MTU 0M 460 HLA-6H1800.R84 y que cuenta con 90 plazas para pasajeros. Aplicando la teoría a la práctica, el gas natural confirma su liderazgo ante su principal competidor el GLP, y seguido más de lejos por el hidrógeno, ratificando lo explicado anteriormente mediante cálculos empíricos. En resumen, las teorías de electrificación y la tecnología bifuel con hidrógeno quedan descartadas por el alto coste que supondrían, además que, en el caso del hidrógeno, no es una tecnología muy desarrollada por lo que ahora es arriesgado aplicarla a los motores diésel de alta potencia. En cuanto al GLP, tienen unas caracteristicas muy cercanas al gas natural, pero son más contaminantes y provienen del petróleo, puntos clave a la hora de elegir el combustible alternativo para la tecnología bifuel que se propone en este trabajo. Por lo tanto, se demuestra, en la medida de lo posible, que el gas natural licuado, junto con una pequeña fracción de gasóleo, es la mejor opción para su uso en motores de ciclo diésel adaptados para la tecnología bifuel.