DISEÑO CONCEPTUAL DE UNA PLANTA DE GENERACIÓN TÉRMICA NECESIDAD DEL PROYECTO - EMPRESA INVERSIONISTA (PRIVADA o PÚBLICA)
DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA • POBLACIÓN • CANTIDAD DE VIVIENDAS ( ESTIMAR UN CONSUMO DE ELEMENTOS INVOLUCRADOS EN CADA VIVIENDA) • SERVICIO DE ALUMBRADO • INDUSTRIAS Consumo = (No habitantes o No Viviendas) * Consumo _ c I u * horas + No industrias * Consumo _ cIu * horas + Servicio _ de _ Alumbrado * horas
Consumo Total = Estimado de la capacidad de la planta de Generación (se tiene en cuenta de las proyecciones de crecimiento a largo plazo).
UBICACIÓN DE LA PLANTA . • ESTUDIO DEL TERRENO (GEOLOGÍA) • ANÁLISIS DEL SITIO (CURVAS HÍDRICAS) • VÍAS DE ACCESO (CARRETERA, AEROPUERTO. VÍAS FLUVIALES, PUERTOS) ELÉCTRICA CERCANA, LÍNEAS DE TRANSMISIÓN, • INFRAESTRUCTURA SUBESTACIONES DE TRANSMISIÓN O DISTRIBUCIÓN.
DISPONIBILIDAD DISPONIBILIDAD DE COMBUSTIBLES • DISPONIBILIDAD DE GAS (GASODUCTOS) • DISPONIBILIDAD DE CARBÓN (MINAS) • DISPONIBILIDAD DE COMBUSTIBLES LÍQUIDOS (ZONAS NO INTERCONECTADAS) • DISPONIBILIDAD DE BIOMASA, RESIDUOS, ETC,.
ESTABLECIMIENTO ESTABLECIMIENTO DE LA TECNOLOGÍA. • GAS (CICLO GAS, CICLO COMBINADO). • CARBÓN (CICLO DE VAPOR, GASIFICACIÓN DEL CARBÓN). • LÍQUIDO (PLANTA CON MOTORES RECIPROCANTES). • CONSULTA A LOS FABRICANTES (ESTABLECIDA LA DEMANDA DE POTENCIA TECNOLOGÍA).
ESTUDIO DE PREFACTIBILIDAD PREFACTIBILIDAD • MARCO CONCEPTUAL • CÁLCULOS BÁSICOS Y ANALIZAR LAS ALTERNATIVAS • MODELACIONES • INFORMACIÓN ECONÓMICA BÁSICA, FLUJOS DE CAJA, PROYECCIONES. • EXPERIENCIAS INTERNACIONALES • COSTOS COMPARATIVOS.
1
DESARROLLO DEL ESTUDIO DE FACTIBILIDAD ESTUDIOS DE INGENIERÍA • ESTUDIOS DE INGENIERÍA CIVIL • ESTUDIOS DE INGENIERÍA MECÁNICA • ESTUDIOS DE INGENIERÍA ELÉCTRICA • ESTUDIOS DE INGENIERÍA AMBIENTAL • ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE RIESGOS • ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES • ESTUDIOS DE INGENIERÍA DE INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL • ESTUDIOS DE INGENIERÍA QUÍMICA. • ESTUDIOS DE INGENIERÍA ECONÓMICA-FINANCIERA. • ESTUDIOS LEGALES.
ELABORACIÓN DE PLIEGOS DE LICITACIÓN INTERNACIONAL - NACIONAL (EQUIPOS MAYORES Y MENORES), LICITACIÓN TÉCNICO-ECONÓMICA. • INVITACIÓN A COTIZAR. • OBJETO DEL CONTRATO. • REQUERIMIENTOS TÉCNICOS GENERALES. • REQUERIMIENTOS DE PERSONAL CALIFICADO. • METODOLOGÍA DE LOS TRABAJOS. • EXPERIENCIA DE LA FIRMA Y PERSONAL OFRECIDO. • SOLIDEZ FINANCIERA DEL PROPONENTE. • PÓLIZAS DE SERIEDAD DE OFERTA. • OFERTA ECONÓMICA. • MINUTA DEL CONTRATO.
SELECCIÓN DEL MEJOR PROPONENTE • MATRIZ DE SELECCIÓN • METODOLOGÍA DE CALIFICACIÓN, PUNTAJE TÉCNICO - PUNTAJE ECONÓMICO. • SELECCIÓN DEL MEJOR PROPONENTE. • ADJUDICACIÓN DEL CONTRATO - VALOR DEL PROYECTO. • EXPEDICIÓN DE LAS PÓLIZAS Y SEGUROS LOS CUALES RESPALDAN EL PROYECTO.
INICIO DEL PROYECTO EN SITIO - LLAVE EN MANO • COORDINACIÓN DE IMPORTACIONES Y NACIONALIZACIÓN DE EQUIPOS. • TRASLADO DE EQUIPOS AL SITIO. • INSTALACIÓN EN SITIO (PERSONAL EXTRANJERO Y NACIONAL). • CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES. • SELECCIÓN DE INTERVENTOR Y AUDITORES. • APROBACIÓN DE LA LICENCIA AMBIENTAL.
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TERMINACIÓN DEL PROYECTO INSPECCIÓN GENERAL. PRUEBA PILOTO Y OPERATIVA.
PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO - COORDINACIÓN DE SISTEMAS Y PRUEBAS lNDEPENDIENTES DE SISTEMAS Y EQUIPOS. (CURVAS DE FABRICANTE)
INAUGURACIÓN DE LA PLANTA
INICIO DE LA ETAPA COMERCIAL DEL PROYECTO. (VENTA DE ENERGÍA) - CONEXIÓN AL SIN, Y AL STN. COORDINACIÓN CON EL CNO, CND, MEM, LIQUIDACIÓN DE TRANSACCIONES EN BOLSA (ASIC).
CONTRATOS QUE SE CELEBRAN • CONTRATO DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO • CONTRATO DE COMPRA DE COMBUSTIBLE • CONTRATO DE VENTA DE ENERGÍA • CONTRATO DE PÓLIZAS.
TIPOS DE PROYECTOS BOM : Build Owner Maintenance BOT: Build Owner Transfer BOOM: Build Owner Operate Maintenance BOOT: Build Owner Operate Transfer.
MANUALES Y DOCUMENTOS QUE DEBEN ESTAR EN LA PLANTA • • • • • •
MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE LA PLANTA. MANUAL DE EQUIPOS PRINCIPALES Y AUXILIARES (HOJAS DE VIDA DE LOS EQUIPOS). MANUAL FUNCIONAL DE SISTEMAS. CURVAS DE OPERACIÓN DE EQUIPOS. PLANOS DE MONTAJE. OTROS.
3
CENTRALES TÉRMICAS La energía calorífica puede transformarse en trabajo mediante la combustión correcta de los combustibles comerciales (líquidos, sólidos, gaseosos), y cuando se emplean los equipos adecuados, parte de esta energía puede transformarse en trabajo.
Máquinas motrices: transforman la energía calorífica en trabajo mecánico pueden ser motores combustión interna, turbinas de vapor, turbinas de gas, etc. De acuerdo al medio y al punto donde tiene lugar la combustión se clasifican en: - Centrales de vapor. - Centrales de motores de combustión interna. - Centrales de turbina de gas. - Centrales en ciclo combinado - Centrales STIG - Centrales con gasificación.
EFICIENCIA Es la relación en porcentaje que existe entre la energía eléctrica producida y la energía térmica del combustible que se utiliza para producirla.
η(%) = η
kWe kWt
*100 =
kWhe
*100 kWht
(%) =Eficiencia
kWhe
= Cantidad de energía eléctrica generada (kWh)
kWht
= Cantidad de energía térmica del combustible suministrado (kWh)
4
EFICIENCIA NETA Es la eficiencia que se calcula aplicando la formula anterior, midiendo la energía generada en Ia frontera comercial del generador. Cuando se cuenta con más de una frontera comercial, la cantidad de energía eléctrica generada será la suma de la energía eléctrica generada en las diferentes fronteras comerciales. CONSUMO TÉRMICO ESPECÍFICO (Heat Rate) Es otra forma de expresar la eficiencia de una unidad de generación térmica, en términos de la cantidad de calor del combustible requerido para generar un kilovatiohora HR=Qa/kWh HR
= Consumo Térmico Específico (Heat Rate), (Btu/kWh) (kJ/kWh)
Qa
= Calor agregado al ciclo térmico en forma de combustible, (Btu) (kJ) (Energía térmica)
kWh = Energía eléctrica generada (kWh) (Energía Eléctrica)
HR=Qa/kWh HR
= Consumo Térmico Específico (Heat Rate), (Btu/kWh) (kJ/kWh)
Qa/h = Calor agregado al ciclo térmico en forma de combustible, (Btu/h) (kJ/s) (Potencia térmica)
kW
= Potencia eléctrica generada (kW) (Potencia eléctrica)
CONSUMO TÉRMICO ESPECIFICO NETO
Es el Consumo Térmico Especifico que se calcula aplicando la fórmula anterior, midiendo la energía eléctrica generada en la frontera comercial del generador. Cuando se cuenta con más de un comercial, la cantidad de energía eléctrica generada será la suma de la energía eléctrica en las diferentes fronteras comerciales.
HRnet
=
3412
η
( Btu / kWh)
o
HRnet =
3600
η
(kJ / kWh)
5
CÁLCULO DEL CALOR AGREGADO (Qa)
Q a=mCpT Qa m Cp T
= = = =
Calor agregado (kJ) (Btu) Masa del combustible (kg) (Ib) Calor especifico del combustible (kJ/kg°C) (Btu/lb°F) Diferencial de Temperatura (°C) (°F) .
Qa Qa
=
.
= LHV = m
= m* LHV
Calor agregado en unidad de tiempo (kJ/s) (kWt) Flujo másico del combustible (kg/h) (m 3/h) (gal/min) Bajo poder calorífico del combustible (kJ/kg) (Btu/lb)
CALOR GENERADO O PRODUCIDO POR LA CALDERA
Q=ms(h-hf) Q mS h hf
= = = =
Producción de la caldera en MBTU/hr (MBTU = 106 BTU ) Peso del vapor producido por la caldera en Ibvapor /hr (kgvapor /h) Entalpía del vapor en BTU/lb (kJ/kg) Entalpía del agua de alimentación a la caldera BTU/lb (kJ/kg)
BOILER HORSE POWER (BHP) Según ASME, una máquina de vapor que empleaba 30 Ib (13.2 kg) de vapor por HP hora a una presión relativa de 4.9 kg/cm 2 y con el agua de alimentación de la caldera a 38.5°C. Esto corresponde a la vaporización de 15.66 kg de agua por hora a 100°C. lo cual significa la conversión de 15.66 kg de agua por hora a 100 ºC en vapor seco a 100°C. a la presión atmosférica normal (1,033 kg/cm 2). Cada kilogramo de vapor producido requiere la entalpía de vaporización a la presión atmosférica, la cual vale 543,4 kcal. Por consiguiente la capacidad de una caldera podrá expresarse de la siguiente forma: 6
BOILER HORSE POWER (BHP) BHP =
m s ( h − h f )
543,4 x15,66
m S =
Peso del vapor producido por la caldera en Ib/hr (kg/h)
h hf
Entalpía del vapor en BTU/lb (kJ/kg) Entalpía del agua de alimentación a la caldera BTU/lb (kJ/kg)
= =
CONSUMO ESPECIFICO DE VAPOR (STEAM RATE, SR) El consumo especifico de vapor permite evaluar los requerimientos de capacidad de caldera y se define mediante la siguiente expresión: SR =
η b * HR (lbvapor / kWh ) h1 − h f
SR
=
Consumo especifico de vapor
ηb
=
Eficiencia de la caldera
h1 = hf = HR =
Entalpía del vapor a la salida de la caldera (Btu/lb) Entalpía del agua a la entrada a la caldera (Btu/lb) Consumo térmico específico (Btu/kWh)
CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE El consumo especifico de combustible permite evaluar la cantidad de combustible consumido por la energía eléctrica generada por la central: CE com CE com =
HR = LHV =
=
HR( kJ / kWh ) LHV ( kJ / kg )
( kg com / kWh ) o CE com
=
HR( BTU / kWh ) LHV ( BTU / lb )
(lbcom / kWh )
Consumo específico de combustible.(kg/kWh) (lb/kWh) Consumo térmico específico (kJ/kWh) (Btu/kWh) Bajo poder calorífico del combustible (kJ/kg) (BTU/lb) 7
COSTO DEL COMBUSTIBLE POR ENERGÍA GENERADA. El costo de combustible por energía generada permite evaluar el valor del combustible utilizado para la producción de la energía eléctrica. CC ener = CE com * CC com ($ / U .COM ) CC ener
=
Costo del combustible por energía generada ($/kWh).
CE com
=
Consumo específico de combustible.(kg/kWh) (lb/kWh)
CC com ($ / U .COM ) =
Costo por unidad de combustible (ver formulas)
a - COSTO DEL COMBUSTIBLE POR ENERGÍA GENERADA. (Combustibles sólidos)
CC ener ($ / kWh )
comb
− solidos
= CE com ( kg / kWh ) * CC com ($ / U .COM ) ($ / kg )
b - COSTO DEL COMBUSTIBLE POR ENERGÍA GENERADA. (Combustibles líquidos)
CC ener ($ / kWh ) comb − líquidos
= CE com ( gal / kWh ) * CC com ($ / U .COM )($ / gal )
c - COSTO DEL COMBUSTIBLE POR ENERGÍA GENERADA. (Combustibles gaseosos)
CC ener ($ / kWh )
CC ener ($/ kWh)
comb − gaseosos
comb− gaseosos
= CE com ( m
3
/ kWh )
* CC com ($ / U .COM ) ($ / m 3 )
= CE com( ft / kWh) *CC com($/ U .COM )($/ MBTU ) * LHV com(MBTU / ft ) 3
3
8
PROYECCIÓN DE PLANTAS TÉRMICAS (CALCULO DE POTENCIA ESTIMADA) 1. Se va a diseñar una planta térmica para una población estimada de 1.000.000 de habitantes, el consumo per capita anual estimado es de 800kWh por habitante, se estima que el proyecto tendrá 20 años como horizonte para su diseño, los equipos utilizados tendrán una vida útil de 15 años y el factor de utilización estimado es del 80%, para el consumo de alumbrado e industrias que puedan operar donde se ubique la planta; se estima que la potencia total de la planta será más el 10% del cálculo base de la planta sin alumbrado y sin industrias, la eficiencia garantizada en sitio para este tipo de planta es de 35%; operará con un carbón cuyos análisis determinaron que los poderes caloríficos respectivamente corresponde a 12.000 Btu/lb y 13.000 Btu/lb. La planta también puede operar con un combustible líquido de poderes caloríficos correspondientes a 17.000 Btu/lb y 18.000 Btu/lb, y la densidad del combustible líquido es de 45 lb/ft 3 esto se realiza en caso de que la planta no opere con el combustible principal, por lo anterior se estima que se utilizará el combustible líquido para 4 días de operación continua (24 horas al día), por lo cual se requiere calcular un tanque para almacenarlo (suponer que la altura del tanque corresponde a las 2/3 partes del diámetro). (Realizar los cálculos para la operación de la planta a carga máxima)
Datos de entrada Cantidad de habitantes Consumo per capita Vida del proyecto Vida útil de los equipos Factor de utilización Consumo de alumbrado e industrias Eficiencia garantizada en sitio Bajo poder calorífico carbón (LHV) Alto poder calorífico carbón(HHV)
= = = = = = = = =
1.000.000 hab 800 kWh/hab/año 20 años 15 años 80% 10 % de la potencia base calculada 35% 12.000 Btu/lb 13.000 Btu/lb
= = = =
17.000 Btu/lb 18.000 Btu/lb 45 lb/ft3 2/3 d
Combustible de respaldo Bajo poder calorífico(LHV) Alto poder calorífico(HHV) Densidad del combustible Altura del tanque
9
Cálculo de la potencia base y total de la planta
Pot =
No _ hab * Consumo _ per _ capita * Vida _ del _ proyecto
Pot =
1.000.000hab * 800kWh / hab / año * 20años
Vida _ útil _ de _ equipos * Factor _ utilización
15años * 8760h / año * 0.8
Pot = 152.207kWe = 152.2 MWe (Potencia base) Pot tot = 152.2 MWe + 0.1 * 152.2 MWe (Cálculo de 10% de industrias y alumbrado público) Pot tot = 167.42MWe (Potencia incluida los consumos de alumbrado e instalaciones industriales)
Cálculo del consumo térmico especifico (Heat Rate)
HR
=
3412
HR
=
3412
η 0.35
( Btu / kWh)
( Btu / kWh)
HR = 9.748,57( Btu / kWh)
Donde en cálculo del calor por unidad de tiempo que absorbe la cáldera. Qa
Qa
HR
=
Qa
= Η R * kWe = 9.748,57( Btu / kWh) *167.420kWe = 1,632,180,908.89( Btu / h)
h Qa h Qa h
h
= Η R * kW
= 1,632.18( MBtu / h) (Consumo por combustible por unidad de tiempo) = 1,632.18
η=
kWh
entonces despejando
1h MBtu 1,055.1 J 1000k * * * h 1 Btu 1M 3600 s
= 478,365kWt
Verificar el cálculo de la eficiencia
kWe kWt
=
167,427 kWe 478,365kWt
= 0.35 = 35%
10
Calcular el flujo másico
.
Qa
= m LHV entonces
.
m = 136,015.08 .
m = 61.83
Ton h
lb h
*
.
1,632,180,908.89( Btu / h) 12,000( Btu / lb)
1kg 1Ton * 2.2lb 1000kg
Combustible (carbón)
Cálculo del consumo especifico de combustible. (Carbón)
HR( BTU / kWh )
CE com
=
CE com
=
CE com
= 0.8123
(lbcom / kWh )
LHV ( BTU / lb )
9,748.57 Btu / kWh 12,000 Btu / lb lbcom kWh
= 0.37
kg com kWh
Cálculo del flujo de combustible alterno
.
Qa
.
m = Qa / LHV por lo cual m =
= m LHV entonces
.
.
m = Qa / LHV por lo cual m =
1,632,180,908.89( Btu / h) 17,000( Btu / lb)
1 ft 3 7.48 gal m = 96,010.64 * * h 45lb 1 ft 3 lb
.
. gal 1h m = 15,959.1 * h 60min
gal min
Combustible (fuel oil)
Cálculo del consumo especifico de combustible. (Fuel Oil)
CE com
=
CE com
=
CE com
= 265.99
HR( BTU / kWh ) LHV ( BTU / lb )
(lbcom / kWh )
9,748.57 Btu / kWh 17,000 Btu / lb
= 0.5734
lbcom kWh
entonces CE com
gal 1 ft 3 7.48 gal x x = 0.5734 = 0.095 3 kWh 45lb kWh 1 ft lbcom
11
V tan que
V tanque
Cálculo de la capacidad del tanque gal 24h = 15,959.1 * 4días * 1dia h
1 ft 3 (0.3048m) 3 = 1,532,073.81 gal * * 7.48 gal 1 ft
= 5,799.93m 3
Cálculo de las dimensiones del tanque
= A * h 2
3 h 2 2 2 3 d 2 = π * h A = π * entonces h = d , por lo cual A = π * 3 2 4 2 16 V tan que 3 9 3 9 3 = π * h * h = π * h entonces h = π 4 16 2
V tan que
16 5,799.93m 3 3 9 h= = 21.74m ; entonces π
d =
3 3 h => d = ( 21.74m) = 32.61m 2 2
Si el costo del carbón es de $35.000 por Ton, cual es costo del combustible por unidad de tiempo y el valor mensual si la planta opera un mes en forma continua? . $ $ com = m* h Ton
= 61.83
Ton h
* 35.000
$ $ h com = 2,164,050 * 720 mes h mes
$ Ton
= 2,164,050
= 1,558,116,000
$ h
$ mes
Cual es el costo del combustible por kWh generado?
CC ener ($ / kWh ) CC ener ($ / kWh )
CC ener ($ / kWh )
comb − solidos
comb − solidos
comb − solidos
= CE com ( kg / kWh ) * CC com ($ / U .COM ) ($ / kg )
= 0 .37
kg com
= 12 .95
kWh
$ kWh
* 35 ,000
$ 1Ton * Ton 1,000 kg
= 12 ,950
$ MWh
12
Si el costo del galón de combustible es de $2,500, cual es costo del combustible de reserva?. $ combutible
= V tan que *
$ $ = 1,532,073.81 gal * 2,500 = $3,830,184,525 gal gal
Cual es el costo del combustible por kWh generado?
CC ener ($ / kWh ) comb − líquidos CC ener ($ / kWh )
CC ener ($ / kWh )
comb − líquidos
comb − líquidos
= CE com ( gal / kWh ) * CC com ($ / U .COM ) ($ / gal )
= 0.095
gal com
= 2 30
$
kWh
kWh
* 2 ,500
= 230 ,000
$ gal
$ MWh
Si el costo de instalación de la planta corresponde a 1,200 US/kW, cual es el valor estimado de la planta?
= Pot ( kW ) * cos to _ indice(US / kW )
USD USD
= 167,427kW * 1,200
US kW
entonces el valor estimado de la planta es USD = 200,913,240
2. La planta también puede operar con un combustible gaseoso que puede ser Gas Natural
(GN) cuyos poderes caloríficos corresponden 900 Btu/ft 3 y 950 Btu/ft 3; la densidad del GN es de 0.809kg/m3, se requiere calcular:
Consumo de combustible a plena carga de la planta, Consumo específico de combustible Costo mensual del GN si el metro cúbico tiene un costo de $ 190 Costo de combustible por kWh generado.
Cálculo del flujo de combustible cuando es gas natural.
.
Qa
= m LHV entonces
.
m = Qa / LHV por lo cual m =
1h (0.3048m ) 3 m = 1,813,534.34 * * h 3,600 seg 1 ft 3 .
ft 3
.
= 14.26
1,632,180,908.89( Btu / h )
m3 seg
900( Btu / ft 3 )
Combustible (Gas Natural)
13
Cálculo del consumo especifico de combustible. (Gas Natural)
CE com
=
CE com
=
CE com
HR( BTU / kWh ) LHV ( BTU / lb )
(lbcom / kWh )
9,748.57 Btu / kWh 900 Btu / ft 3 ft 3
= 10.83
kWh
entonces CE com
(0.3048m ) 3 x = 10.83 1 ft 3 kWh
= 0.3066
m3 kWh
Costo mensual del GN si el metro cúbico tiene un costo de $ 190
. $ $ com = m* 3 h m
= 14.26
m3
3,600 seg $ *190 3 1h seg m *
$ $ h com = 9,753,840 * 720 mes h mes
ft 3
= 9,753,840
= 7,022,764,800
$ h
$ mes
Cual es el costo del combustible por kWh generado?
CC ener ($ / kWh ) CC ener ($ / kWh )
CC ener ($ / kWh )
comb − gaseosos
comb − gaseosos
comb − gaseosos
= CE com ( m
= 0 .3066 = 58 .25
m3 kWh
$ kWh
3
/ kWh )
* 190
* CC com ($ / U .COM )($ / m 3 )
$ m3
= 58 ,254
$ MWh
Nota: Es importante tener en cuenta que la planta cuando trabaja a una carga diferente del 100% varia el consumo de combustible y la eficiencia y esta no es proporcional a la carga, por lo cual el fabricante de la planta proporciona una curva de consumo contra potencia y de esta manera se identifica cual será el consumo de combustible con una determinada potencia de funcionamiento de la planta, por lo anterior siempre se debe pedir la curva de potencia, eficiencia y consumo de combustible.
14
COSTOS TERMICOS DICIEMBRE DE 2003
(**) (1)
Según Boletín Mensual de Precios de l a UPME de Diciembre/03 - Pesos de Noviembre/03 CAPACIDAD EFECTIVA (MW)
PLANTA
VENEZUELA DORADA C/GENA 2 MERILECTRICA CADAFE B/QUILL.3 EMCALI C/GENA 3 PALENQUE 3 TVALLE C/GENA 1 B/QUILL.4 FLORES2 CANDELARIA1 CANDELARIA2 GUAJIRA1 GUAJIRA2 FLORES 3 TCENTROCC LASIERRACC PROELECTRICA BARRANCA 1 BARRANCA 2 BARRANCA 4 BARRANCA 5 BARRANCA 3 FLORES 1 TEBSAB PAIPA 1 ZIPAEMG2 ZIPAEMG3 TASAJERO ZIPAEMG4 ZIPAEMG5 PAIPA 2 PAIPA 3 PAIPA 4
COMBUSTIBLE
150.0 51.0 44.0 154.0 30.0 63.0 231.0 70.0 15.0 203.0 65.0 63.0 99.0 150.0 149.0 151.0 151.0 150.0 279.0 448.0 90.0 10.0 12.0 30.0 19.0 63.0 150.0 750.0 28.0 34.0 62.0 155.0 63.0 64.0 68.0 68.0 150.0
(3)
(3) (3)
(3) (3)
(2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2) (2)
FO-GO GAS GAS GAS F.O. GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS GAS CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON CARBON
COSTO FACTOR COSTO COMBUSTIBLE U.COM/MWh $/MWh $/U.COM. 128094.30 1.0000 128094 7360.96 9.1179 67116 5414.74 13.1380 71139 6498.80 9.8159 63792 51237.72 1.0000 51238 5302.14 9.7670 51786 8349.51 6.8570 57253 5414.74 11.4630 62069 4646.92 14.3080 66488 8349.51 6.7642 56478 5414.74 11.0840 60017 5302.14 9.9860 52947 5302.14 10.3280 54761 5414.74 9.8330 53243 5414.74 9.6425 52212 5302.14 9.7360 51622 5302.14 10.1000 53552 5302.14 9.8025 51974 6883.51 7.0730 48687 7053.43 6.3036 44462 5414.74 8.1684 44230 2928.05 12.2414 35843 2928.05 12.2024 35729 2928.05 11.6047 33979 2928.05 13.0823 38306 2928.05 12.4815 36546 5302.14 7.2480 38430 5302.14 7.0220 37232 36183.00 0.5975 21619 36412.00 0.4198 15286 36412.00 0.3838 13975 38015.00 0.3400 12925 36412.00 0.4071 14823 36412.00 0.3543 12901 36183.00 0.5149 18631 36183.00 0.5235 18942 36183.00 0.4197 15186
UNIDADES : (F.O. GALON) (GAS MBTU) (CARBON TONELADA) (CRUDO GALON) (**) Costo GAS = Precio en Boca de Pozo + 0,85*Costo Transporte Gas (Res CREG 116/96)
SEGMENTO 1 SEGMENTO 2
COSTO ECONOMICO DE RACIONAMIENTO DE ENERO/04 - IPC DE DICIEMBRE/03 453,653.0 ($/MWh) SEGMENTO 3 1'442,489 ($/MWh) 822,555 ($/MWh) SEGMENTO 4 2'856,470/MWh)
NOTA (1) : El precio del gas en boca de pozo corresponde al ESCENARIO MEDIO NOTA (2) : Valores tomados del Boletin de precios de la UPME de Diciembre/03 el cual incluyó valores de pronóstico para precios de carbón en planta carboelérctrica para el 2003. Los valores corresponden al Escenario Base en pesos de Diciembre de 2003/Ton. NOTA (3) : Los valores para el costo de transporte de gas se tomaron del Boletin de precios de la UPME de diciembre/03. Para el Sistema de la Costa Atlántica el transporte corresponde a la pareja de cargos 0%Fijos - 100%Variables. Valores en pesos de julio de 2003 (No aplica el 85% costo transporte - Res. CREG 116/96). Para el Sistema del interior el transporte se aplica la resolución CREG 116/96
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2. Se tiene una planta de biogás que produce un gas de poder calorífico de 700 y 750 Btu/ft 3, el flujo del gas es de 50 m 3/h, se empleara en una planta de generación a gas cuya eficiencia corresponde a 40% garantizada en sitio. Se requiere calcular la potencia de la planta de generación.
Datos de entrada Poder calorífico superior Poder calorífico inferior Flujo másico de combustible Eficiencia de la planta de generación Densidad biogas
= = = = =
750 Btu/ft3 700 Btu/ft3 50 m3/h 40% 1.16 kg/m3
Desarrollo .
Qa
= m LHV
1 ft 3 1h 1.0551kJ Qa = 700 3 * 50 * * * 1 Btu ft h (0.3048m ) 3 3600 s Btu
Qa
= 362.25
η=
kWe kWt
kJ s
m3
= 362.25kWt
entonces kWe = η * kWt = 0.4 * 362.25 = 144.9kWe
Por lo cual la planta que se requiere tiene una potencia aproximada de 150 kWe
Cálculo del consumo térmico especifico HR =
3,412
HR =
3,412
η 0.40
( Btu / kWh )
( Btu / kWh )
HR = 8,530( Btu / kWh )
Cálculo de consumo especifico de combustible CE com
CE com
= =
HR( BTU / kWh ) LHV ( BTU / lb )
(lbcom / kWh )
8,530 Btu / kWh entonces CE com 700 Btu / ft 3
= 12.18
ft 3 kWh
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