Tarea_3_ICM316

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

ICM-316 INSTALACION Y ECONOMIA DE PLANTAS DE FUERZA

PROBLEMA REF 1

Una planta de fuerza con condensación y extracción, trabaja con vapor de 60 bar y 450°C hasta la contrapresión de 0,07 bar. Con una presión intermedia de 4 bar se extrae del ciclo la cantidad de 22 ton/h de vapor para la producción. En este caso se justifica separar la TV en una de alta y otra de baja presión. La potencia eléctrica es de 12 MW Para los cálculos se pueden utilizar los rendimientos: Rendimiento de caldera 84 % Rendimiento de turbinas alta 84 % Rendimiento de turbina de baja 80 % Rendimiento mecánico 98% Rendimiento generador 98 % Combustible petróleo de 9.600 kCal/kg a 800 US/ton Determine: 0 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Dibuje el esquema de planta y el diagrama h-s del proceso en turbinas Caudal de vapor mV [tonv/h] Cons Consum umo o espe especí cífi fico co de calo calorr We [kca [kcal/ l/k kWh] Consumo es espec pecífico de de vap vapo or D [kgv/kWh] Rendimiento térmico ηth Cons Consum umo o esp espec ecíf ífic ico o de de com combu bust stib ible le [kg [kgc/k c/kWh] Cost Costo o de de gen gener erac ació ión n [U [US/MW S/MWh] h] del del com comb busti ustibl ble e Costo de del va vapor de pr producción

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ICM-316 INSTALACION Y ECONOMIA DE PLANTAS DE FUERZA

PROBLEMA REF 2

Una planta de fuerza con condensación, para una potencia instalada de 40 MW, trabaja con un estado de vapor vivo de 42 bar y 410 ºC, hasta una presión del condensador de 0,07 bar a)

Dibuje el esquema del proceso y el diagrama h-s del mismo.

b)

Con qué porcentaje de carga, relacionada a la potencia instalada (Peli/Pinst), trabaja la planta, si ésta consume 20 ton/h de carbón con Hinf de 6500 kcal/kg. a 120 US/ton Los rendimientos para este porcentaje de carga, son los siguientes: ηt = 0,77;

c)

ηc = 0,75;

ηm =

0,97;

ηel = 0,98

Determine: 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Caudal de vapor mV [tonv/h] Consumo específico de calor We [kcal/kWh] Consumo específico de vapor D [kgv/kWh] Rendimiento térmico ηth Consumo específico de combustible [kgc/kWh] Costo de generación en USD/kWh

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA ICM-316 INSTALACION Y ECONOMIA DE PLANTAS DE FUERZA PROBLEMA REF 4

Una antigua planta de fuerza con condensación, tiene los siguientes datos: Presión vapor: 12 bar; temperatura vapor: 310ºC; presión del condensador 0,08 bar; Potencia eléctrica de 50 MW. La potencia de la central debe ampliarse a 220 MW. Para reutilizar la planta antigua, se proyecta una central preconectada, con un vapor de 140 bar y 540 ºC. En la turbina preconectada (Etapa de alta presión), se expande el vapor hasta 12 bar y antes de entrar a la turbina de baja presión (de la centra antigua), el vapor se recalienta para adaptarlo a los 310ºC, por medio de mezclado con vapor extraído de la línea de vapor vivo. Para la nueva planta se proyecta un grupo de condensación adicional, con los mismos datos de la antigua planta. Los rendimientos de ambas plantas son:

Rend. caldera Poder Calorif. Inf Costo Rendim. TV Alta Rendim. TV Baja Rendim. Mec . Rendim. generador

Planta antigua

Planta nueva

0,75 6000 [kcal/kg] 100 [US/ton] --0,76 0,97 0,97

0,85 6000 [kcal/kg] 100 [US/ton] 0,82 0,85 0,98 0,98

Determine: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Esquema de la planta nueva (incluyendo la antigua) con diagrama h-s Caudal de vapor de ambas plantas mV [tonv/h] Consumo específico de calor We [kcal/kWh] Consumo específico de vapor D [kgv/kWh] Rendimiento térmico Consumo total y específico de combustible [kgc/kWh] Costo de generación [US/MWh] del combustible Costo del vapor [US/tonv]

Analizar la planta antigua, la planta nueva y la combinación de ambas.

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA INSTALACIÓN Y ECONOMÍA DE PLANTAS DE FUERZA ICM 316 PROYECTO ELECTRIFICACIÓN RURAL GRUPO 1

PROYECTO: LOCALIDAD: DISTANCIA A LINEAS ELÉCTRICAS POTENCIA MÁXIMA FACTOR DE CARGA COSTO MCH COSTO DIESEL COSTO EXTENSIÓN CONSUMO ESP. DIESEL COSTO E.E.

COOP. ELECTR. EL PUNTIAGUDO PUERTO VARAS, X REGION 30 km 20 kW 35 % 50.000 US Cotizar 30.000 US/km 0,40 lts/kwh 200 $/kWh

Datos a obtener de Evaluación Económica

a) b) c) d) e) f)

Solución propuesta para la localidad, de menor costo de generación en US/MWh. Variación del costo de generación en función de las horas de uso anual Análisis de sensibilidad, considerando variación en el precio del combustible e interés aplicado. Determinación del tiempo de amortización de la MCH con respecto a la alternativa de inversión más económica (Diesel) Determinar parámetros económicos del proyecto: VAN, TIR, B/C. Venta energía Flujo de caja



COOP. ELECTR. CAFRA FRUTILLAR, X REGION 15 km 30 kW 35 % 90.000 US Cotizar 30.000 US/km 0,40 lts/kwh 200 $/kWh


a) b) c) d) e) f)




COOP. ELECTR. LAS ESCALAS FUTALEUFU, X REGION 40 km 20 kW 35 % 55.000 US Cotizar 30.000 US/km 0,40 lts/kwh 200 $/kWh


a) b) c) d) e) f)


Herramientas de Evaluación de Proyectos Análisis de Beneficio- Costo Relación Beneficio-Costo: relaciona el valor actualizado de los beneficios del proyecto y el valor presente de los costos del mismo

Bj = Beneficios en el año j (j desde 0 hasta n) Cj = Costos en el año j (j desde 0 hasta n) Capital inicial = Inversión inicial El proyecto es rentable si al final del período B/C > 1 Valor Neto Presente (Net Present Value): valor actualizado de los beneficios netos del proyecto

Nbj : Beneficios netos en el año j Rentable si al final del proyecto VNP > 0 Tasa Interna de Retorno (Internal Rate of Return) TIR:

Interés ( Annual Discount Rate), con el que el Valor Neto Presente se hace igual a cero. Este debe ser mayor que el interés actual que ofrecen los bancos por los depósitos. Período de recuperación de la Inversión (PayBack Period)

1. Método simple: n años = Inversión/ Ahorro 2. Fórmula: n = log (A/(A-i*I))/ log (1 + i)

Ejemplo de determinación pay back: Sea la inversión de US 300.000, de un proyecto para ahorrar 86.000 anuales, con un interés del 8%

Según el método 1 n =300.000/86.000 = 3,5 años Según Método 2

n =log (86.000/(86.000-0,08*300.000)/ log(1+0,08) = 4,3 años

Ejemplo: Evaluación de proyecto hidráulico:

Potencia instalada : 500 [kW] Factor de Planta : 65 % Producción anula de energía : 2,85 · 10 6 [kWh] Costo inversión específico : 1500 [US$/kW] Costo operación, mantención (2%) : 15.000 [US$] Interés por financiamiento : 10 % Período de pago : 15 años Escalación de precios anual : 5 % Valor venta de la energía : 200 [US$/MWh] Año Capital [US$] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

500.000

OP & M [US$]

Beneficio [US$]

Factor Presente

Valor Costo

Beneficio Presente

-

-

1,000

-

-

Relación B/C =

;

Valor Neto Presente =

TIR =

Análisis Financiero:

Año 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Servicio Deuda[US$]

OP & M [US$]

Total[US$]

Beneficio [US$]

Flujo Caja [US$]

Tarea_3_ICM316

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