monografia v2

CLCULO Y SELECCIN DE UNA PLANTA DE CICLO COMBINADO CON COGENERACIN

1

Contenido Introduccin ......................................................................................................................................2

Metodologa y Objetivos de trabajo ..............................................................................................3

Determinacin de la potencia ........................................................................................................3

Recopilacin de datos de la potencia instalada ......................................................................3

Zona de estudio Zona Norte ................................................................................................3

Tumbes .....................................................................................................................................4

Piura ..........................................................................................................................................5

Chiclayo ....................................................................................................................................6

Trujillo ........................................................................................................................................6

Cajamarca ................................................................................................................................7

Amazonas .................................................................................................................................8

San Martin ................................................................................................................................9

Loreto ......................................................................................................................................10

Potencia efectiva instalada.......................................................................................................10

Generacin elctrica Osinerming 2013 ..............................................................................10

Centrales de Generacin del SEIN (2013) .........................................................................11

Calculo de la potencia futura ...................................................................................................12

Tasa de crecimiento en la zona norte segn el INEI ........................................................12

Proyeccin de la demanda ...................................................................................................13

Potencia instalada de nuestra planta ......................................................................................14

Diseo del ciclo combinado de cogeneracin ...........................................................................16

Seleccin de motores de combustin interna ........................................................................17

Caractersticas Tcnicas de las Unidades .........................................................................17

Calculo termodinmico .................................................................................................................19

Determinacin de la potencia de los motores de combustin interna ................................19

Potencia del ciclo combinado ..................................................................................................20

Rendimiento del ciclo combinado ............................................................................................24

Conclusiones ..................................................................................................................................26

BIBLIOGRAFIA ..............................................................................................................................27

ANEXOS .........................................................................................................................................28


2

Introduccin

La presente monografa es una recopilacin de informacin, para el diseo de una

planta de cogeneracin de ciclo combinado, donde se ha escogido una planta de

cogeneracin conocida con el nombre de generacin distribuida el cual las

principales caractersticas de esta son: esta ubicadas lo ms cerca posible del

consumidor y tiene potencias ms de 5kW y menos de 5MW.

Usaremos un grupo de motores el cuales alimentaran una potencia 3.9 MW y un

caldero recuperador el cual con ayuda de un quemador elevaremos la temperatura

del agua para tener vapor sobrecalentado y con una turbina de vapor generar una

potencia de 1MW. Y el vapor residual usarlo en procesos que requieran de l.

La monografa est divida en dos partes; la primera es el clculo del ciclo de

combinado con cogeneracin. Seleccionando los equipos principales de este ciclo,

la segunda parte de esta monografa calcularemos los componentes que completan

el diseo de nuestra planta de cogeneracin.

Dentro de esta primera parte tenemos tres divisiones:

La primera divisin calculamos la potencia de nuestra planta, es en este captulo

donde conocemos cuanta potencia efectiva instalada actualmente tenemos en norte

de nuestro pas. As tambin justificamos el tipo de planta que disearemos en las

posteriores divisiones.

La segunda divisin diseamos los componentes principales de nuestra planta

escogida. Que por cierto es una planta de generacin distribuida.

En la tercera divisin calculamos la eficiencia del ciclo de los motores de

combustin, tambin la eficiencia de la turbina a vapor, y la eficiencia global.


3

Metodologa y Objetivos de trabajo

El enfoque de la presente monografa tiene el siguiente esquema de trabajo:

CALCULO Y SELECCIN DE UNA PLANTA DE COGENERACION Y DE CICLO COMBINADO

RECOPILACION DE DATOS DEL POTENCIA INSTALADA

DETERMINACIN DE LA POTENCIA

CALCULO DE POTENCIA FUTURA

CALCULO DE LA POTENCIA DE NUESTRA PLANTA

DISEO DEL CICLO COMBINADO DE COGENERACIN

SELECCIN DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA

SELECION DEL CALDERO RECUPERADOR

SELECCIN DE LA TURBINA DE VAPOR

CALCULO TERMODINAMICO

DETERMINACION DE LA EFICIENCIA DEL CICLO DE LOS MOTORES CI

DETERMINACION DE LA EFICIENCIA DE LA TURBINA DE VAPOR

EFICIENCIA GLOBAL

{{{

Determinacin de la potencia

Recopilacin de datos de la potencia instalada

Zona de estudio Zona Norte

La zona norte ser motivo de estudio de la presente monografa. La zona norte,

comprende las siguientes zonas: Tumbes, Piura, Chiclayo (Lambayeque), Trujillo


4

(La Libertad), Cajamarca, Amazonas, San Martin (Tarapoto), Loreto (Iquitos).

Tumbes

Nombre central P. Inst.

(MW) Zona Fuente Ubicacin Men Sub-Men Empresa

Central trmica

Tumbes 19 Tumbes

RESIDUAL Y

DIESEL

TUMBES - CONTRALMIRANTE VILLARA -

ZORRITOS

Centrales

Interconectadas

Centrales

trmicas

ELECTRO

PERU


5

Piura

Nombre central P. Inst.

(MW) Zona Fuente Ubicacin Men Empresa

Central Hidroelctrica

QUIROZ 2 Piura Hidro PAIMAS - AYABACA

Centrales

Interconectadas ELECTRONOROESTE


HUANCABAMBA 0 Piura Hidro

HUANCABAMBA -

HUANCABAMBA

Centrales



CANCHAQUE-FS 0 Piura Hidro

CANCHAQUE -

MORROPN

Centrales



CHALACO 0 Piura Hidro

CHALACO -

MORROPN

Centrales



SANTO DOMINGO-FS 0 Piura Hidro

STO. DOMINGO -

MORROPN

Centrales



CURUMUY 13 Piura

RESERVORIO

POECHOS PIURA - PIURA - PIURA

Centrales

Interconectadas SINERSA


POECHOS 2 10 Piura

RESERVORIO

POECHOS

PIURA - SULLANA -

LANCONES

Centrales



POECHOS 1 16 Piura

RESERVORIO

POECHOS

PIURA - SULLANA -

LANCONES

Centrales


Central Trmica SICACATE 0 Piura Hidro MONTERO - AYABACA Centrales


Central Trmica

HUAPALAS-RESERVA 4 Piura Diesel 2

CHULUCANAS -

MORROPN

Centrales


Central Trmica SECHURA-

RESERVA 2 Piura Diesel 2 SECHURA - SECHURA

Centrales



6

Central Trmica PIURA 37 Piura DIESEL PIURA - PIURA - PIURA Centrales

Interconectadas EGENOR

Central Trmica MALACAS 200 Piura GAS NATURAL PIURA - TALARA -

PARIAS

Centrales

Interconectadas EEPSA

Central Elica TALARA Piura Aire Talara - Piura Centrales no

convencionales undefined

Chiclayo

Nombre central P.Inst.


Central Trmica

CHICLAYO 27 Chiclayo Disel

LAMBAYEQUE - CHICLAYO -

CHICLAYO

Centrales


Trujillo



Central Trmica EMERGENCIA

TRUJILLO 68.00 Trujillo Disel

LIBERTAD - TRUJILLO - LA

ESPERANZA

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

PERU


TARABAMBA 1.00 Trujillo Hidro BULDIBUYO - PATAZ

Centrales

Interconectadas HIDRANDINA


7


YAMOBAMBA 1.00 Trujillo Hidro HUAMACHUCO - S. CARRIN

Centrales


Central Hidroelctrica VIRU 8.00 Trujillo Hidro VIR - VIR Centrales

Interconectadas CHAVIMOCHIC


DESARENADOR 0.32 Trujillo

RO

SANTA LA LIBERTAD, VIR, CHAO Centrales Aisladas CHAVIMOCHIC

LA LIBERTAD, VIR, CHAO 0.32 Trujillo RO

SANTA LA LIBERTAD, VIR, CHAO Centrales Aisladas CHAVIMOCHIC

Central Elica CUPISNIQUE Trujillo Aire Trujillo Centrales no

convencionales undefined

Cajamarca




HUAYUNGA 1.00 Cajamarca Hidro CAJAMARCA

Centrales



PAUCAMARCA 0.00 Cajamarca Hidro

PAUCAMARCA - SAN

MARCOS

Centrales



SHIPILCO 1.00 Cajamarca Hidro NAMORA-CAJAMARCA

Centrales



CHICCHE 1.00 Cajamarca Hidro CAJAMARCA

Centrales



GALLITO CIEGO 34.00 Cajamarca

RIO

JEQUETEPEQUE,

RE

CAJAMARCA - CONTUMAZA

- YONAN

Centrales

Interconectadas

SN POWER

PERU


CANTANGE 2.00 Cajamarca Hidro JOS GALVEZ - CELENDN

Centrales



8


QUANDA 2.00 Cajamarca Hidro

SAN JOS LOURDES - SAN

IGANCIO

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE

Central Hidroelctrica LA

PELOTA 3.00 Cajamarca Hidro JAN - JAN

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE


QUEROCOTO 1.00 Cajamarca Hidro QUEROCOTILLO-CUTERVO

Centrales

Interconectadas ELECTRONORTE


GUINEAMAYO 1.00 Cajamarca Hidro SCOTA - CUTERVO

Centrales



CHIRICONGA 2.00 Cajamarca Hidro CHANCAY - SANTA CRUZ

Centrales



CARHUAQUERO 105.00 Cajamarca

RIO CHANCAY -

RESERV

CAJAMARCA - CHOTA -

LLAMA

Centrales



CAA BRAVA 5.00 Cajamarca Chancay

CAJAMARCA - CHOTA -

LLAMA

Centrales



TABACONAS 0.24 Cajamarca RO LA COYONA

CAJAMARCA - SAN IGNACIO

- TABACONAS

Centrales

Aisladas ELECTRONORTE


POMAHUACA 0.25 Cajamarca RO PATIVILCA

CAJAMARCA - JAN -

POMAHUACA

Centrales



PUCAR 0.85 Cajamarca RO CHAUPE

CAJAMARCA - JAN -

PUCAR

Centrales



BUENOS AIRES 1.88 Cajamarca RO ZAA

CAJAMARCA, SAN MIGUEL,

NIEPOS

Centrales



CATILLUC 0.47 Cajamarca RO LLANTN

CAJAMARCA - SAN MIGUEL

- CATILLUC

Centrales

Aisladas HIDRANDINA

Amazonas




LONYA GRANDE 0.00 Amazonas Hidro LONYA GRANDE - UTCUBAMBA

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE


9


EL MUYO 6.00 Amazonas Hidro ARAMANGO - BAGUA

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE


SAN ANTONIO 0.96 Amazonas

RO SAN

ANTONIO

AMAZONAS, RODRIGUEZ DE

MENDOZA, MARISCAL BENA

Centrales



CCLIC 4.96 Amazonas

RO

UCTUBAMBA AMAZONAS, LUYA, LONYA CHICO

Centrales

Aisladas

ELECTRO

ORIENTE


TIALANGO 0.30 Amazonas

RO

TIALANGO

AMAZONAS, BONGAR,

CHISGUILLA

Centrales


Central Trmica

CHACHAPOYAS 3.40 Amazonas Diesel 2

AMAZONAS - CHACHAPOYAS -

CHACHAPOYAS

Centrales

Aisladas

ELECTRO

ORIENTE

San Martin




GERA 9 San Martin Hidro TARAPOTO

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE

Central Trmica

BELLAVISTA 2 San Martin Diesel 2 BELLAVISTA

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE

Central Trmica TARAPOTO 14 San Martin

Residual 6/Diesel

2 TARAPOTO

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE

Central Trmica

MOYOBAMBA 6 San Martin Diesel 2 MOYOBAMBA

Centrales

Interconectadas

ELECTRO

ORIENTE


10

Loreto



Central Trmica

CONTAMANA 1.5 Loreto Diesel 2

LORETO - UCAYALI -

CONTAMANA

Centrales

Aisladas

ELECTRO

ORIENTE

Central Trmica REQUENA 1.4 Loreto Diesel 2 LORETO - REQUENA - REQUENA

Centrales

Aisladas

ELECTRO

ORIENTE

Central Trmica NAUTA 1.5 Loreto Diesel 2 LORETO - LORETO - NAUTA

Centrales

Aisladas

ELECTRO

ORIENTE

Central Trmica

TAMSHIYACU 0.5 Loreto Diesel 2

LORETO - MAYNAS - FERNANDO

LORES

Centrales

Aisladas

ELECTRO

ORIENTE

Central Trmica IQUITOS 75.2 Loreto

RESIDUAL-

6 LORETO - MAYNAS - IQUITOS

Centrales

Aisladas

ELECTRO

ORIENTE

Potencia efectiva instalada

Generacin elctrica Osinerming 2013

El parque de generacin del SEIN que es despachado por el COES-SINAC,

a diciembre de 2013 est conformado por 79 centrales, de las cuales 48 son

centrales hidrulicas, 27 son centrales trmicas y 4 son centrales solares, cuya

produccin en conjunto representan el 53.3%, 46.2 % y 0.5 % respectivamente,

de la produccin de energa elctrica correspondiente al ao 2013.

En su conjunto estas centrales tienen una potencia efectiva de 7775.6 MW, de los

cuales 3171.3 MW corresponden a centrales hidrulicas, 4524.3 MW a centrales

trmicas y 80 MW a centrales solares.


11

Centrales de Generacin del SEIN (2013)

REA EMPRESA TIPO DE GENERACIN POTENCIA EFECTIVA (MW)

CENTRO

AGRO INDUSTRIAL PARAMONGA Trmico 12.2

CELEPSA Hidrulico 222.2

CHINANGO Hidrulico 193.5

EDEGEL Hidrulico 556.8

Trmico 789.9

EGASA Trmico 70.7

EGENOR Trmico 192.8

EGESUR Trmico 23.0

ELECTROPERU Hidrulico 886.0

Trmico 0.0

ENERSUR Hidrulico 136.8

Trmico 808.1

HIDROCAETE Hidrulico 4.0

HIDROELECTRICA SANTA CRUZ Hidrulico 20.0

KALLPA GENERACION S.A. Trmico 860.7

MAJAENERGA Hidrulico 3.5

PETRAMAS Trmico 5.0

SDF ENERGA Trmico 30.3

SHOUGESA Trmico 65.7

SN POWER Hidrulico 271.1

SOC.MIN.CORONA Hidrulico 19.6

TERMOCHILCA Trmico 209.0

TERMOSELVA Trmico 170.3

TOTAL REA CENTRO 5551.2

NORTE

AGUAS Y ENERGIA PERU Hidrulico 12.6

EEPSA Trmico 301.7

EGENOR Hidrulico 374.3

Trmico 55.3

ELECTRICA SANTA ROSA Hidrulico 1.8

ELECTRICA YANAPAMPA Hidrulico 4.2


12

ELECTROPERU Trmico 16.3

MAPLE ETANOL Trmico 29.5

RIO DOBLE Hidrulico 18

SANTA CRUZ Hidrulico 14.4

SDE PIURA Trmico 26.8

SINERSA Hidrulico 10

TOTAL REA NORTE 864.9

SUR

EGASA Hidrulico 175.8

Trmico 72.2

EGEMSA Hidrulico 88.8

EGESUR Hidrulico 34.9

ENERSUR Trmico 779.1

GEPSA Hidrulico 10

GTS MAJES Solar 20

GTS REPARTICION Solar 20

PANAMERICANA SOLAR Solar 20

SAN GABAN Hidrulico 113.1

Trmico 5.5

TACNA SOLAR Solar 20

TOTAL REA SUR 1359.4

TOTAL 7775.5

Calculo de la potencia futura

Tasa de crecimiento en la zona norte segn el INEI

La tasa de crecimiento promedio anual de la poblacin ser nuestro porcentaje de

crecimiento de la potencia efectiva. Donde el promedio de la tasa de crecimiento


13

poblacional desde los aos 1940 al 2007 es 2.5%

TASA DE CRECIMIENTO PROMEDIO ANUAL DE LA POBLACIN CENSADA, SEGN

DEPARTAMENTO, 1940, 1961, 1972, 1981, 1993 Y 2007

Departamento

Tasa de Crecimiento Promedio Anual (%)

1940-1961 1961-1972 1972-1981 1981-1993 1993-2007

Total Per 2.2 2.9 2.5 2.2 1.5

Total Zona Norte 2.7 3.0 2.9 2.7 1.4

Amazonas 2.9 4.6 3.0 2.4 0.8

Cajamarca 1/ 2.0 1.9 1.2 1.7 0.7

La Libertad 1/ Trujillo 2.0 2.8 2.5 2.2 1.7

Lambayeque/ Chiclayo 2.8 3.8 3.0 2.6 1.3

Loreto 1/ 2.8 2.9 2.8 3.0 1.8

Piura 2.4 2.3 3.1 1.8 1.3

San Martn 2.6 3.0 4.0 4.7 2.0

Tumbes 3.7 2.9 3.4 3.4 1.8

Fuente: Instituto Nacional de Estadstica e Informtica (INEI) - Censos Nacionales de

Poblacin y Vivienda, 1940, 1961, 1972, 1981, 1993 y 2007.

Proyeccin de la demanda

Asumiendo el crecimiento a ritmo compuesto anual constante. Cul ser la

potencia de la zona norte dentro de 25 aos?

PF=Pt*(1+i)^n Descripcin Valor

Unidad de

Medida Fuente de informacin

PF Demanda de la potencia futura a 10; 25 aos

1,107; 1,603 MW Diapositivas del clase

Pt Potencia actual necesaria

865 MW Zona norte ao 2013

I Proyeccin anual de la demanda

2.5% x ao INEI Tasa crecimiento

N Nmero de aos de vida til de la central

10; 25 x ao Proyeccin de Demanda

PF1 Pt Potencia elctrica a generar:

242 MW Incremento en 10 aos

PF2 Pt Potencia elctrica a generar:

739 MW Incremento en 25 aos


14

Potencia instalada de nuestra planta

Cabe sealar que el crecimiento y/o proyeccin de la demanda no solo se proyecta

en base al crecimiento poblacional, sino tambin con el crecimiento de las

inversiones mineras e industriales.

Se estiman que el uso de la energa elctrica crecer a 739 MW en el 2040, cerca

del doble del presente. Por otra parte, el mercado financiero global se ha

desarrollado y, la tecnologa ha experimentado acelerado progreso; haciendo

posible que el tamao ptimo de las inversiones nuevas en la produccin de

electricidad disminuya en relacin con el tamao del mercado y a la capacidad

financiera privada. Y un cambio radical ha aparecido en el comportamiento de los

costos de generacin en las pasadas dcadas, debido a los cambios tecnolgicos.

Crecientes presiones ambientalistas globales, han forzado a las empresas elctrica

a mirar hacia fuentes de generacin menos agresivas al medio, por lo que las

fuentes alternativas han penetrado el sector elctrico pasando de aplicaciones

remotas y/o aisladas con una capacidad minscula a una penetracin masiva que

sobrepasa decenas de MW. De modo que, algunos factores han aparecido motivado

a las empresas del sector elctrico a verificar su visin sobre el negocio desde la

raz, cambiando su paradigma desde empresas gigantes, verticalmente integradas,

a un modelo desagregado, con alta penetracin de un sistemas de generacin con

capacidad ms pequea a las tradicionales (ms de 5kW y menos de 5MW), no

centralmente operadas ni despachadas, con caractersticas menos contaminantes

y ubicadas lo ms cerca posible del consumidor, conocida como generacin

distribuida (GD).

Hoy la generacin distribuida es una realidad. En pases como Dinamarca el

porcentaje de GD alcanza el 37 % y en los Pases Bajos el 40 % [1]. A nivel global

la capacidad de generacin elctrica se espera que se incremente en un 50% de

los prximos 20 aos, se proyecta que 7 millones de MW de nueva capacidad de

generacin sea requerida para atender la demanda en el ao 2020; y se estima que

el mercado de la GD pueda ser de 1 milln de MW asumiendo un 15% del mercado.


15

La GD se presenta competitiva ante las tradicionales centrales de generacin por

varios aspectos; en especial, por los cambios asociados a la entrega de potencia

muy cerca del consumidor, el cargo por capacidad de la potencia disponible, las

prdidas de transmisin, los peajes de distribucin, la confiabilidad, el control de la

demanda, las emisiones contaminantes, etc. Y un aspecto en que la generacin

distribuida ha resultado atractiva a las empresas es el hecho de poder diferir las

inversiones en el sistema transmisin, por la capacidad liberada por su instalacin

cercana al consumidor.


16

Diseo del ciclo combinado de cogeneracin


17

Seleccin de motores de combustin interna

Se escoge los siguientes motores de combustin interna:

Potencia efectiva de la unidad MAN-1 : 519,7 KW Potencia efectiva de la unidad MAN-3 : 1505,0 KW Potencia efectiva de la unidad MAN-4 : 1545,9 KW Potencia efectiva de la unidad SKODA-1 : 359,0 KW

Caractersticas Tcnicas de las Unidades

Grupo MAN 1

Grupo MAN 3


18

Grupo MAN 4

Grupo SKODA 1


19

Calculo termodinmico

Determinacin de la potencia de los motores de combustin interna

De tablas tenemos la siguiente informacin: Resultados de la Prueba de

Rendimiento de las Unidades de Generacin


20

Potencia del ciclo combinado

2 3

4 5

1

7

6

10

9

8


21

Planta trmica a vapor

TURBINA

Turbina de Vapor SST-050

Datos tcnicos

- Potencia: hasta 750 kW

- Presin del vapor vivo: hasta 101 bar (a)

- Temperatura del vapor vivo: vapor saturado seco hasta 500 C

- Velocidad: segn la mquina accionada

- Presin del vapor de salida: contrapresin hasta 11 bar (a)

Dimensiones tpicas

- Longitud: 1 m*

- Anchura: 1 m*

- Altura: 1,3 m*

Principales caractersticas

- Escaso mantenimiento gracias a su sencillo diseo

9

7

6

10

8


22

- Funcionamiento muy seguro

- Posibilidad de arranque rpido

- Turbina con abastecimiento de aceite incluido

- Corresponde a las especificaciones de API 611 / 612**

- Ejecucin ATEX disponible

CALCULO DE TURBINA A VAPOR

Entrada:

T entrada vapor 500 C (catalogo)

P entrada del vapor 101 bar

h7 = 3549.848 kJ/kg

s7 = 6.726 kJ/kg-K

Salida:

P8 = 11 bar (catalogo)

s8i = s7 = 6.726 kJ/kg-K

s8i = sf + X.sfg

6.726 = 0.895 + X*6.935

X =0.8408

h8i = 273.097 + X*2345.453

h8i = 2245.150 kJ/kg

Eficiencia de expansin

c = 0.90

9.0150.2245848.3549

848.3549 8

87

87

h

hh

hh

i

c


23

h8 = 2375.620 kJ/kg

CONDENSADOR

P = 11 bar

h9 = hf = 273.097 kJ/kg

v9 =v f = 0.001 m3/kg

Lquido Saturado

BOMBA

h10 - h9 = v9 (P10 - P9)

P10 =140 bar =14000 kPa

P9 = 0.25 bar = 25 k Pa

h10 = 273.097 + 0.001 (14000-25)

h10 = 287.062 kJ/kg

Trabajos Especficos

w TURBINA = h7 - h8

w TURBINA = 1174.228 kJ/kg

w BOMBA = h10 - h9

w BOMBA = 13.965 kJ/kg

Potencia Neta

Considerando:

m = 90 %

10

9


24

g = 95 %

WN.V. = mv (wTURBINA - wBOMBA). m g

95.09.0)965.13228.1174(

36000

)(

..

gmBOMBATURBINA

VN

vww

Wm

mv = 16.29 kg/s

Calor ganado en el caldero recuperador

QCR = mv (h7 - h10)

QCR = 16.29 (3549.848- 287.062)

QCR = 780 KW

WTG = 750 KW

WMOTORES = 3900 KW Wcc = 4650 KW

Rendimiento del ciclo combinado

Vapor que ser necesario:

mv = 16.29 kg/s

En el recuperador( n=0.85 )

Temperatura a la salida de recuperador: KT 2835

Calor del recuperador:

QCR = 780 KW

En el caldero (n=0.85)


25

KWQ

QmhhQ

caldero

rrecuperadocaldero

4673

*)( 54

Masa de combustible en el caldero:

Segn la ubicacin, escogemos como residuo slido: Disel

PC=44760 KJ/Kg

Eficiencia de la combustin = 0.8

sKgm

PCSmQ

KWn

QQ

cascara

arrozcascaraentregado

caldero

entregado

/130.044760

5841

*

58418.0

4673

Del ciclo combinado:

Potencia del ciclo combinado:

WTG = 750 KW

WMOTORES = 3900 KW Wcc = 4650 KW

Eficiencia total del ciclo:

%79.47

726.44*)67.1(760.44*)1305.0(

4650

**

/

/

/

/

VG

VG

dieselcascaracascara

VG

VG

n

KWn

PCcmPCm

Pnetan


26

Conclusiones

- Se determin la potencia de la planta a disear, escogiendo una potencia

elctrica de 4.65 MW. Y el consumo de vapor que tendr el cliente de esta

planta es 31.73 Btu/h.

- El diseo del ciclo combinado se escogieron 3 motores de marca Man y un

motor de marca, que nos generan una potencia elctrica de 3.9 MW. Asi

tambin escogimos una turbina de la marca Siemens que tenemos una

generacin de 0.75MW.

o Potencia efectiva de la unidad MAN-1 : 519,7 KW



o Potencia efectiva de la unidad SKODA-1 : 359,0 KW

o Turbina de Vapor SST-050: 750,0 KW

- Las potencias y eficiencias obtenidas para nuestra planta de ciclo

combinado de cogeneracin obtenidas son:

o WTG = 750 KW

o WMOTORES = 3900 KW

o W cc = 4650 KW

o Eficiencia MOTORES = 30%

o Eficiencia CC = 47.79%


27

BIBLIOGRAFIA

Paginas Consultadas

Para las plantas instaladas en la zona de estudio se uso el siguiente enlace:

http://www.osinergminorienta.gob.pe/web/rcc/mapasein

Para el tasa de crecimiento poblacional

http://www.inei.gob.pe/estadisticas/indice-tematico/poblacion-y-vivienda/

Para la seleccin de equipos

http://www.energy.siemens.com/hq/en/fossil-power-generation/

Concepto de cogeneracin

http://mirula.es/lang1/planta_de_cogeneracion.html

Aplicaciones de la cogeneracin

http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-de-tecnologias/plantas-de-

cogeneracion#ancla

Turbina a Vapor

http://www.energy.siemens.com/hq/pool/hq/power-generation/steam-

turbines/downloads/new/steam-turbines-45kW-12MW_es.pdf


28

ANEXOS

CONCEPTOS PREVIOS

Potencia Elctrica

La potencia elctrica es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de

tiempo; es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en

un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el

vatio (watt).

Clasificacin de la potencia elctrica

La potencia en el mercado elctrico puede clasificarse tomando en cuenta la

cantidad de energa que se puede entregar. De acuerdo a ellas tenemos que la

potencia se puede clasificar de 3 formas:

A. Potencia instalada: Es la capacidad de energa que puede generar y entregar

una central elctrica en condiciones ideales.

B. Potencia efectiva: Indica la capacidad real de energa que las centrales pueden

entregar de forma continua al mercado elctrico. Este valor se determina usando

el factor de planta, el cual depende de la capacidad de las turbinas, la ubicacin

de la central, entre otros factores.

C. Potencia firme: Es una parte de la efectiva y que corresponde a la cantidad de

energa que puede ser entregada de forma inmediata (en tiempo real) y con un

alto nivel de seguridad al sistema pues tiene garantizada los insumos (agua, gas,

etc.) necesarios para su generacin.


29

Cogeneracin

Actualmente, la mayor parte de la potencia de cogeneracin tiene que ver con la

mejora del medio ambiente. Las plantas de cogeneracin convierten la energa

primaria mucho ms eficazmente y con menos perjuicio para el entorno. Aparte de

las razones econmicas, sta es la razn por la que los aspectos ecolgicos son

decisivos para el uso de las plantas de cogeneracin.

Por cogeneracin se entiende el sistema de produccin conjunta de electricidad o

energa mecnica y energa trmica til. Este sistema de generacin conjunta de

energa reduce notablemente la factura energtica de las empresas y mejora el

proceso productivo. Las plantas de cogeneracin alcanzan niveles de rendimiento

muy altos, generando electricidad y calor simultneamente.

Una central de cogeneracin de electricidad-calor funciona con turbinas o motores

de gas. El gas natural es la energa ms empleada para hacer funcionar estas

grandes o pequeas instalaciones de cogeneracin, pero tambin pueden

utilizarse otras fuentes de energa e incluso residuos.

As, existen plantas de cogeneracin destinadas al aprovechamiento energtico

del biogs producido por los residuos urbanos. Pero, ya sean de mayor o menor

dimensin, existe un abanico de posibilidades mucho mayor para instalaciones de

cogeneracin. Puesto que se trata de generacin en un mismo proceso de energa

elctrica y calor til, se puede emplear en prcticamente todas las industrias e

instalaciones que consuman calor o fro y en aquellas que utilicen vapor y/o agua

caliente, desde piscinas climatizadas a compaas qumicas, papeleras o

alimentarias, sin olvidar otras que requieren procesos de secado, como la minera,

la cermica y similar

Aplicaciones de la cogeneracin

Son usuarios potenciales de sistemas de cogeneracin aquellas plantas

industriales que renen las siguientes caractersticas:

Demandas de calor y electricidad simultneos y continas.


30

Disponibilidad de combustibles de calidad.

Calendario laboral de, al menos, 4.500 h - 5.000 h anuales.

Espacio suficiente y legalizacin adecuada para la ubicacin de los nuevos

equipos.

Efluentes trmicos de calidad.

Son los sectores del papel y del refino de petrleo los ms atractivos para la

instalacin de este tipo de plantas, debido a sus altos requerimientos de energa

primaria.

Hay otros sectores donde la cogeneracin puede tambin reportar importantes

beneficios, como los sectores qumico y cermico.

En la siguiente tabla analizamos la tecnologa ms adecuada para cada sector en

funcin de la utilizacin que se haga del calor producido en la cogeneracin, de las

horas de utilizacin y del parmetro E/V de la instalacin.

El parmetro E/V indica la relacin entre la electricidad y el calor til de la

instalacin.

El mercado potencial de los sistemas de cogeneracin se encuentra

principalmente en los siguientes sectores:

Sector Utilizacin Parmetro E/V

Alimentacin Vapor de agua y aire y agua calientes. 0,45

Automvil

Produccin de vapor y gases calientes para calefaccin, estufas de

secado, baos de decapado, etc. 0,61

Caucho Usos trmicos a nivel bajo. 0,56

Cermica estructural y

Azulejero Recuperacin del calor de los hornos de alta temperatura para secados. 0,12

Extractiva y minera Alto calor cogenerable. 0,67

Qumica Usos trmicos a temperatura baja. 0,46

Madera y corcho Consumo elctrico muy importante y usos trmicos para secado. 1,26

Pasta y papel Gran consumidor de energa elctrica y trmica. 0,34

Textil Vapor, agua caliente y aire caliente. 0,41

Transformadores de metal Usos trmicos a alta y baja temperatura. 0,53


31

Tabla. Caractersticas Fsico-Qumicas del Butano y el Propano. Dado que la composicin del

butano y propano comerciales es variable, los datos que se dan son apropiados. C.N.= en

condiciones normales (0 C, 760 mm. Hg)

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