parcial generadores diesel

7/24/2019 Parcial Generadores Diesel

1/13

Resumen

El presente documento es el informe correspondiente a la generacin por medio demotores reciprocantes tambin llamados motores de combustin interna. El presentedocumento empieza con la hiptesis de una carga la cual debe ser alimenta, para lo cual se

le asignan valores de consumo basndonos en informacin recopilada de la web, posteriormente se introduce dichos datos en un software de Caterpillar la cual proporciona un grupode generador que satisface tanto las necesidades de sitio as como las necesidad de potenciavoltaje entre otros, con este generador y sus datos se buscan las especificaciones deconsumo del fabricante y con ella se calcula cuanto puede costar la operacin del generadoren un mes de servicio continuo.

Introduccin

Cuando hablamos de la tecnologas de generacin elctrica no encontramos con una

muy usada pero a pequea escala, esta generacin o tecnologa es por medio de mquinasreciprocaste o motores de combustin interna. Este informe tiene como objetivo mostrar losrequerimientos para mantener en operacin adecuada un generador diesel. Tomando encuenta valores de operacin en das de las semana y fines de semana en un mes de 31 das.

Procedimiento y Resultados

En el estudio de las tecnologas de generacin de la energa elctrica, nos encontramoscon la generacin por medio de motores de combustin interna, tambin conocidos comomotores reciprcate.

El primer paso realizado para determinar los costos de operacin de un generador diesel,fue la de plantear un situacin hipottica, en la que se considera una carga la cual alimentaal generador diesel, utilizando un software de Caterpillar disponible online, podemosintroducir los parmetros que nos permiten determinar de manera indirecta los costos deoperacin de un generador diesel.

Para dicha situacin hipottica se considera las condiciones de sitio en donde se incluyenparmetros como lo son el tipo de servicio, combustible, tipo de conexin, temperaturamxima, altitud, suministro entre otros. La figura 1 muestra los datos tal cual como fueronintroducidos en el software de Caterpillar.


2/13

Figura1. Datos de sitio y operacin introducidos en el software de Caterpillar para el generador diesel.

Para continuar el estudio, el software nos peda introducir cargas para lo cual se eligicargas trifsicas ya que nuestro generador opera con cargas trifsicas, las cargas elegidasfueron: un sistema de aire acondicionado, sistema de iluminacin, equipos de oficina,ascensor, elementos resistivos y bomba de agua. El inters de esta experiencia es conocer elcosto de operacin del generador por lo que las cargas seleccionas posiblemente se alejenun tanto de la realidad, pero se supuso que estas cargas estn instaladas en algn centro depor lo menos tres pisos (un pequeo edifico) en un lugar aislado del sistema de distribucinlocal. Algunos detalles o informacin referente a las carga se describen a continuacin.

Sistema de aire acondicionado

El sistema de aire acondicionado se supuso que operaria como un aire central y se tomcomo modelo el siguiente sistema tomado de la web. El sistema tipo paquete es unaunidad completa. Incluye el condensador enfriado por aire, por tanto debe colocarsetotalmente en el exterior. Utiliza ductos para la distribucin del aire y la difusin de esteaire se hace por medio de rejillas que van colocadas en el cielo falso o en pared, segn seael caso. Su rango de capacidad va desde los 24,000 BTU/HR, para ambientes desde los 50metros cuadrados. Operan con suministro elctrico 220 monofsico o trifsico. La figura 1muestra el aire acondicionado, cuyos datos nos proporcion valores adecuados para laoperacin. Para mayor informacin ver ref. (1)


3/13

Figura 2. Sistema de aire acondicionado trifsico de 24000 BTU/HR.

Sistema de iluminacin

El sistema de iluminacin que se consider es un modelo de un sistema de iluminacincentral. Cuya capacidad solo refleja la potencia que consumira un sistema central deiluminacin trifsica.

Equipos de oficina

En cuanto a los equipos de oficina para la seleccin de la carga se consideraron lossiguientes paramentos mostrados en la tabla 1. Estos paramentos sirvieron para darle unvalor nominal a la carga de oficina.

Tabla 1. Consumo de algunos dispositivos elctricos, utilizado para modelar algunos equipos de oficina.Ver ref (2).

Ascensor y carga resistiva:

El ascensor es una carga colocada de manera que represente el funcionamiento de unascensor real en un edificio y mientras que las carga resistivas modelan el consumo decualquier dispositivo resistivo que se tenga aunque se tiene que considerar que en laprctica no se encuentran dispositivos en AC 100% resistivos.


4/13

Bomba de agua

Las bombas de aguas son comnmente utilizadas en instalaciones en donde se requierenllevar un fluido pisos superiores.

En la figura 3 se muestran los detalles de operacin de la carga, en los que se muestranlos niveles de voltaje de irrupcin, lo de estado estacionario (funcionamiento) funcionandoa plena carga.

Figura 3. Valores tmanos del software de Caterpillar tal cual como fueron introducidos.

Una vez dados los valores nominales de carga y voltaje correspondientes, el softwareproporciona distintos grupos electrgenos y a su vez muestra el mejor grupo, para efecto deestudio se selecciona el grupo electrgeno con mejor ajuste proporcionado por el software.El grupo con mejor ajuste proporcionado fue el: Grupos Electrgenos Diesel 3512B.

Los datos tcnicos referente a la sitio, carga, grupo electrgeno, datos tcnicos del motor

y datos del alternador se muestran a la hoja adjunta siguiente.

Ahora bien, teniendo encuentra la hoja anterior se busca online las especificacionestcnicas del generador las cual se describen tal cual como se encontr online.


5/13

Figura 4. Generador Diesel 3512B

Informacin General

Nuestros Grupos Electrgenos Diesel 3512Bproducen energa fiable de 1.230 ekW a 1.500 ekWa 60 Hz y estn hechos para adaptarse a susaplicaciones esenciales, continuas, de respaldo y

principales, y cumplen con sus estndares deenerga. Todos cumplen con los requisitos ISO8528-5 de respuesta transitoria y aceptan un 100 %de carga nominal en un paso. Nuestros gruposelectrgenos 3512B estn diseados para un bajoconsumo de combustible o bajas emisiones. Nuestrosistema de control integrado, que incluye UPS, ATSy equipos de conmutacin de Cat, mantiene el suministro de energa constante y lomantiene conectado a su flota con opciones de control in situ y control remoto. Obtenga

herramientas de administracin y diagnstico en una sola, gracias a las opciones de nuestropanel de control EMCP 4, diseadas con una interfaz fcil de usar. Usted tiene necesidadesde energa especficas y nosotros tenemos una amplia gama de accesorios y accesorios deexpansin empernados del sistema para seleccionar en la figura 4 se puede ver el modelodel generador 3512B. Opciones de paquetes flexibles para sus restricciones espaciales yclimticas. Mayores detalles ver ref (3)

Especificaciones De Los Grupos Electrgenos

Clasificacin mnima 1.230 ekW (1.320 kVA)

Clasificacin mxima 1.500 ekW (1.875 kVA)Voltaje 220 a 13.800 voltiosFrecuencia 50 o 60 HzVelocidad 1.500 o 1.800 RPM

Configuraciones De Los Grupos Electrgenos

Emisiones/estrategia del combustible Bajo consumo de combustible, bajos nivelesde emisiones

Especificaciones De Los Motores

Modelo del motor 3512B TA, V-12, diesel de 4tiempos enfriado por agua

Calibre 170.0 mmCilindrada (estndar) 51.8 L


6/13

Cilindrada (HD) 58.56 LCarrera (estndar) 190.0 mmCarrera (HD) 215.0 mmRelacin de compresin 14,0:1 Est. 15,5:1 HDAspiracin TA

Tipo de regulador Adem3Sistema de combustible Inyeccin unitaria electrnicaSistema de lubricacin 318.0 L

3512B EQUIPOS ESTNDAR

ADMISIN DE AIREFiltro de aire

ENFRIAMIENTORadiador montado en paquete (excepto C175)

ESCAPESalida de brida de escape

COMBUSTIBLEFiltro de combustible primario con separador de agua integralFiltro de combustible secundarioBomba de cebado de combustible

GENERADORDiseado para ofrecer las mismas caractersticas de rendimiento y desempeo de motoresCat.Proteccin IP23

TERMINAL DE POTENCIABarras colectoras

TABLERO DE CONTROLControlador del grupo electrgeno EMCP 4

GENERALIDADESPintura: amarillo Caterpillar, excepto los rieles y los radiadores pintados con negro brillante


7/13

La tabla 2 muestra algunos de los valores nominales de generacin dados por elfabricante en condiciones de operacin. Hay que mencionar que uno de los aspectos quenos interesa es el consumo de combustible por hora como se muestra en la 5 fila de la tabla.

Tabla 2. Especificaciones de operacin del generador. Ver ref. (4)

A continuacin se muestra en la hoja adjunta las especificaciones tcnicas del generadoren donde se puede apreciar con ms detalle el consumo del combustible cuando elgenerador funciona como reserva as como el generador funciona de manera continua sepuede ver que de manera continua el generador consume menos combustible que cuandoopera en respaldo. Esto se debe a que de manera continua el generado suministra una menorpotencia de la mxima que puede suministrar producto de que la operacin por largosperiodos de los generadores diesel trae como consecuencia que se acorte la vida til delmismo.

Nota: la informacin mostrada en la hoja adjunta est disponible en el sitio web:http://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/18360571

Mayores detalles consultar laref. (5)
http://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/18360571http://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/18360571http://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/18360571


8/13

En base al catlogo anterior se puede estimar un costo de generacin, si se toma encuenta el precio del combustible que se consume y los costos de mantenimiento que sedeben realizar al generador diesel.

De los datos de la pgina anterior se puede ver que el generador operando de manera

continua tiene un consumo de diesel de 333.3L/hr a 100% de la carga nominal de estedispositivo. Se puede ver que este generador no opera la 100% de la carga en condicionesestacionaria si no que opera a un valor un poco menor a este.

El porcentaje de operacin mximo en condiciones estacionarias es de:

Este generador a plena carga demandad por el sistema opera a 53.02% de su capacidadmxima en condiciones estacionarias.

Para evaluar el consumo de combustible se realiz una suposicin, la que consisti enque la demanda de carga mxima se da una hora al da y en las otras horas vadisminuyendo. En la tabla 3 se agrupa los intervalos de hora, los kVA consumidos, % deoperacin del generado respecto a su valor mximo y el consumo de combustible por hora.Con la informacin anterior se traz una montona de carga como se muestra en la figura 5,simultneamente sabiendo que al 50% de la potencia mxima el generador consume190.9L/hr con este valor se puede determinar el consumo diario a diferentes porcentajescomo se muestra en la tabla 3 y su grafica correspondiente se muestra en la figura 6. Estonos permite determinar los litros que se consumen a en el da y asumiendo que la variacin

de la montona de carga es poca o casi nula, entonces se llega a obtener el consumo que setiene de lunes a viernes.

Mientras que los datos de fines de semana tambin se realiza el anlisis anterior. Y susvalores correspondiente se agrupan en la tabla 4, figura 7 y figura 8.

Tabla 3. En esta tabla se muestran los kVA, porcentaje de operacin, consumo de combustible en un da de lasemanada.

Intervalos de hora KVA % de Operacin Consumo de Combustible (L/hr)

0:00 1:00 283.72 18.46 70.481:00 2:00 299.09 19.46 74.30

2:00 3:00 307.55 20.01 76.40

3:00 4:00 328.30 21.36 81.55

4:00 5:00 336.60 21.90 83.61

5:00 6:00 366.72 23.86 91.10

6:00 7:00 396.23 25.78 98.43


9/13

7:00 8:00 442.34 28.78 109.88

8:00 9:00 545.32 35.48 135.46

9:00 10:00 720.68 46.89 179.03

10:00 11:00 751.58 48.90 186.70

11:00 12:00 768.48 50.00 190.90

12:00 13:00 788.46 51.30 195.8613:00 14:00 814.90 53.02 202.43

14:00 15:00 753.11 49.00 187.08

15:00 16:00 739.59 48.12 183.72

16:00 17:00 725.29 47.19 180.17

17:00 18:00 716.23 46.60 177.92

18:00 19:00 545.01 35.46 135.39

19:00 20:00 524.41 34.12 130.27

20:00 21:00 512.27 33.33 127.25

21:00 22:00 360.42 23.45 89.53

22:00 23:00 329.68 21.45 81.90

23:00 0:00 257.90 16.78 64.07

CONSUMO TOTAL DIARIO 3133.43 L

Figura 5. Montona de carga para la carga modelada.

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

800.00

900.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

Potencia(kVA)

horas del dia

Curva Monotona de CargaPotencia (kVA) vs Horas del Dia


10/13

Figura 6. Consumo de combustible diario por hora del generador.

Intervalos de hora Potencia en kVA % de operacinconsumo de combustible

(L/hr)

0:00 1:00 235.46 15.32 58.49

1:00 2:00 253.14 16.47 62.88

2:00 3:00 275.58 17.93 68.46

3:00 4:00 293.87 19.12 73.00

4:00 5:00 299.09 19.46 74.30

5:00 6:00 332.45 21.63 82.58

6:00 7:00 360.42 23.45 89.53

7:00 8:00 386.70 25.16 96.06

8:00 9:00 452.64 29.45 112.449:00 10:00 548.54 35.69 136.26

10:00 11:00 606.33 39.45 150.62

11:00 12:00 701.01 45.61 174.14

12:00 13:00 748.35 48.69 185.90

13:00 14:00 762.95 49.64 189.53

14:00 15:00 732.98 47.69 182.08

15:00 16:00 720.84 46.90 179.06

16:00 17:00 681.80 44.36 169.37

17:00 18:00 614.48 39.98 152.64

18:00 19:00 585.89 38.12 145.54

19:00 20:00 491.21 31.96 122.02

20:00 21:00 436.34 28.39 108.39

21:00 22:00 360.42 23.45 89.53

22:00 23:00 275.12 17.90 68.34

23:00 0:00 229.78 14.95 57.08

Consumo total diario 2828.26

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

250.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

Litros/hora

Hora

Consumo de combustible por hora


11/13

Figura 7. Montona de carga para un fin de semana.

Figura 8. Consumo de combustible para un fin de semana.

De todos los datos anteriores podemos calcular el consumo de este generador en un mes

siguiendo los pasos que se muestran a continuacin:1. Se supuso que la variacin de potencia demanda por la carga en las hora del da es casi

nula, lo que permite estimar el consumo de combustible de lunes a viernes.

0.00

100.00

200.00

300.00

400.00

500.00

600.00

700.00

800.00

900.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

Potencia(kVA)

horas

Curva Monotona de CargaPotencia (kVA) vs Horas del Dia

0.00

20.00

40.0060.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324

Litors/hora

Hora

CONSUMO DE COMBUSTIBLE POR HORA


12/13

2. Ahora si se dice que los valores de consumo no varan semanalmente se tiene 5semanas aproximadamente en un mes.

3. Ahora se asume que el generador opera en un mes de 31 das lo que quiere decir que elmes tiene 6 das entre sbado y domingo.

Los datos se encuentran agrupados en la tabla 5CONSUMO DE LOS DAS DE LA SEMANA 78335.75

CONSUMO DE TODOS LOS FINES DE SEMANA 11313.04

CONSUMO TOTAL AL MES 89648.79

Ahora se puede determinar lo que nos costara mantener este generador funcionando al mes:

Costo de combustible al mes:

Costos de lubricante: () () ()

Cubiertas insonorizadas

Para mitigar el ruido producido por un generador diesel se utiliza una cubiertainsonorizada la cual reduce un tanto el efecto del ruido de estos generadores.

Los detalles de esta cotizacin junto a los otros componentes del generador se muestran

en los anexos de este trabajo. Se colocaron en los anexos debido a que la cotizacin fueenviada el da lunes por la empresa Caterpillar.

Conclusin

Una vez realizada la experiencia se puede ver que un generador diesel funcionando aplena carga y continuamente resulta ser caro producto del precio del combustible queutiliza. Adems de esta experiencia podemos ahora saber que cuando se habla de un grupoelectrgeno no es ms que una mquina que mueve un generador elctrico a travs de unmotor de combustin interna.

El costo de operacin de este generador es muy elevado por lo que no es recomendablesu uso en operacin continua sino ms bien como respaldo.


13/13

Referencias Bibliogrficas

1. (s.f.). Airetec. Recuperado el 22 de Mayo de 2015, de

http://www.airetec.com.gt/?PAGE=8

2. (s.f.). PDF. Recuperado el 22 de Mayo de 2015, dehttp://www.enre.gov.ar/web/web.nsf/files/consumos.pdf/$file/consumos.pdf

3. (s.f.). Recuperado el 23 de Mayo de 2015, de

http://www.cat.com/es_MX/products/new/power-systems/electric-power-

generation/diesel-generator-sets/18330406.html

4. (s.f.). Ferreyros Cat. Recuperado el 23 de Mayo de 2015, de

http://lib.hpublication.com/publication/e91b43b4/

5. (s.f.). Recuperado el 23 de Mayo de 2015, de CAT:

http://s7d2.scene7.com/is/content/Caterpillar/18360571

parcial generadores diesel

Documents