EMPRESA FENIX POWER PERÚ S.A.
DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO MEDIO CICLO COMBINADO TURBINA A GAS TG12 Y TURBINA A VAPOR TV10 Central Termoeléctrica Fenix Power INFORME FINAL DEL ENSAYO
A L F A P L U S S . A . INGENIEROS
Lima, Julio de 2014
ÍNDICE 1
RESUMEN Y CONCLUSIONES....................................... ................................................................................... ........................................................... ............... 1
2
COMENTARIOS Y OBSERVACIONES ................................................................... .................................................................................... ................. 6
3
OBJETIVO................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ................... 6
4
FUNDAMENTOS ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 7
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
CONDICIONES DE REFERENCIA Y AJUSTE DE DESVIACIONES ..................................................... .................................................... 7 DEFINICIÓN DE POTENCIA EFECTIVA ........................................................................................ ....................................................................................... 8 CORRECCIÓN POR DESVIACIONES ............................................................................................. ............................................................................................ 9 R ENDIMIENTO ........................................................................................................................ 11 ENDIMIENTO ......................................................................................................................... PROCEDIMIENTO ....................................................................................... ..................................................................................................................... .............................. 11 PARÁMETROS PARA EVALUAR EL RENDIMIENTO .................................................................... 12 CORRECCIÓN DEL RENDIMIENTO POR DESVIACIONES ............................................................. ............................................................ 13 COMPORTAMIENTO A CARGA PARCIAL ................................................................................... .................................................................................. 14
5
ANTECEDENTES ANTECEDENTES ......................................... ..................................................................................... ............................................................................... ................................... 16
6
DESCRIPCIÓN DE LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA FENIX POWER ..................... 17
6.1 6.2 6.3 7
UBICACIÓN ................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................... 17 R ELACIÓN ........................................................................................................ ....... 17 ELACIÓN DE UNIDADES .................................................................................................. CARACTERÍSTICAS DE LAS UNIDADES ..................................................................................... .................................................................................... 17
METODOLOGÍA DEL ENSAYO ..................................................................... .............................................................................................. ......................... 19
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
DOCUMENTO BASE .................................................................................................... ................................................................................................................. .............. 19 I NFORMACIÓN PREVIA ...................................................................................... ............................................................................................................ ...................... 19 MAGNITUDES MEDIDAS ............................................. ........................................................................................... ............................................................. ............... 19 DURACIÓN DEL ENSAYO ............................................. ........................................................................................... ............................................................ .............. 20 SECUENCIA DE PRUEBAS ......................................................................................................... ........................................................................................................ 20 R ECURSOS .............................................................................................................................. ............................ 20 ECURSOS. ..................................................................................................
7.6.1 7.6.2
Equipo de trabajo ............................................... .................................................................................................... ............................................................... .......... 20 Instrumental y equipos de medición. ........................................................ ................................................................................. ......................... 20 7.7 PLAN DE TRABAJO .................................................................................................................. ................................................................................................................. 20 7.7.1 Asistentes ......................................................... .......................................................................................................... .................................................................. ................. 20 7.7.2 Cronograma del Plan del Ensayo. .................................................................................... .................................................................................... 20 7.8 PROCEDIMIENTO DEL E NSAYO ................................................................................................ ............................................................................................... 21 8
DATOS REGISTRADOS........................................... ....................................................................................... .................................................................. ...................... 21 8.1.1
Márgenes de error en las mediciones ....................................................................... ............................................................................... ........ 30
8.1.1.1 8.2.1.1 9
METODOLOGÍA DE CÁLCULO ............................................................................................. ............................................................................................. 31
9.1 9.2 9.3 10
Potencia Efectiva ............................................................. ........................................................ 30 Rendimiento del combustible ....................................................... ........................................... 30
METODOLOGÍA GENERAL ........................................................................................ ....................................................................................................... ............... 31 METODOLOGÍA DETALLADA ................................................................................................... .................................................................................................. 32 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS .............................................. ............................................................................................ .............................................. 35
EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO....................................................... 35
10.1 10.2 10.3
POTENCIA Y R ENDIMIENTO ENDIMIENTO DEL MEDIO CICLO COMBINADO ................................................. 36 POTENCIA EFECTIVA Y R ENDIMIENTO ENDIMIENTO DEL MEDIO CICLO COMBINADO ................................ 42 CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE DEL MEDIO CICLO COMBINADO A CARGAS .................................................................................................................................. ......................................................... ......... 43 PARCIALES .................................................................................. 10.3.1
Valores medidos ............................................................................................. ............................................................................................................ ............... 43
ÍNDICE 1
RESUMEN Y CONCLUSIONES....................................... ................................................................................... ........................................................... ............... 1
2
COMENTARIOS Y OBSERVACIONES ................................................................... .................................................................................... ................. 6
3
OBJETIVO................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ................... 6
4
FUNDAMENTOS ........................................................................................................................... ........................................................................................................................... 7
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8
CONDICIONES DE REFERENCIA Y AJUSTE DE DESVIACIONES ..................................................... .................................................... 7 DEFINICIÓN DE POTENCIA EFECTIVA ........................................................................................ ....................................................................................... 8 CORRECCIÓN POR DESVIACIONES ............................................................................................. ............................................................................................ 9 R ENDIMIENTO ........................................................................................................................ 11 ENDIMIENTO ......................................................................................................................... PROCEDIMIENTO ....................................................................................... ..................................................................................................................... .............................. 11 PARÁMETROS PARA EVALUAR EL RENDIMIENTO .................................................................... 12 CORRECCIÓN DEL RENDIMIENTO POR DESVIACIONES ............................................................. ............................................................ 13 COMPORTAMIENTO A CARGA PARCIAL ................................................................................... .................................................................................. 14
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ANTECEDENTES ANTECEDENTES ......................................... ..................................................................................... ............................................................................... ................................... 16
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DESCRIPCIÓN DE LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA FENIX POWER ..................... 17
6.1 6.2 6.3 7
UBICACIÓN ................................................................................... ............................................................................................................................. .......................................... 17 R ELACIÓN ........................................................................................................ ....... 17 ELACIÓN DE UNIDADES .................................................................................................. CARACTERÍSTICAS DE LAS UNIDADES ..................................................................................... .................................................................................... 17
METODOLOGÍA DEL ENSAYO ..................................................................... .............................................................................................. ......................... 19
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6
DOCUMENTO BASE .................................................................................................... ................................................................................................................. .............. 19 I NFORMACIÓN PREVIA ...................................................................................... ............................................................................................................ ...................... 19 MAGNITUDES MEDIDAS ............................................. ........................................................................................... ............................................................. ............... 19 DURACIÓN DEL ENSAYO ............................................. ........................................................................................... ............................................................ .............. 20 SECUENCIA DE PRUEBAS ......................................................................................................... ........................................................................................................ 20 R ECURSOS .............................................................................................................................. ............................ 20 ECURSOS. ..................................................................................................
7.6.1 7.6.2
Equipo de trabajo ............................................... .................................................................................................... ............................................................... .......... 20 Instrumental y equipos de medición. ........................................................ ................................................................................. ......................... 20 7.7 PLAN DE TRABAJO .................................................................................................................. ................................................................................................................. 20 7.7.1 Asistentes ......................................................... .......................................................................................................... .................................................................. ................. 20 7.7.2 Cronograma del Plan del Ensayo. .................................................................................... .................................................................................... 20 7.8 PROCEDIMIENTO DEL E NSAYO ................................................................................................ ............................................................................................... 21 8
DATOS REGISTRADOS........................................... ....................................................................................... .................................................................. ...................... 21 8.1.1
Márgenes de error en las mediciones ....................................................................... ............................................................................... ........ 30
8.1.1.1 8.2.1.1 9
METODOLOGÍA DE CÁLCULO ............................................................................................. ............................................................................................. 31
9.1 9.2 9.3 10
Potencia Efectiva ............................................................. ........................................................ 30 Rendimiento del combustible ....................................................... ........................................... 30
METODOLOGÍA GENERAL ........................................................................................ ....................................................................................................... ............... 31 METODOLOGÍA DETALLADA ................................................................................................... .................................................................................................. 32 PRESENTACIÓN DE RESULTADOS .............................................. ............................................................................................ .............................................. 35
EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DEL ENSAYO....................................................... 35
10.1 10.2 10.3
POTENCIA Y R ENDIMIENTO ENDIMIENTO DEL MEDIO CICLO COMBINADO ................................................. 36 POTENCIA EFECTIVA Y R ENDIMIENTO ENDIMIENTO DEL MEDIO CICLO COMBINADO ................................ 42 CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE DEL MEDIO CICLO COMBINADO A CARGAS .................................................................................................................................. ......................................................... ......... 43 PARCIALES .................................................................................. 10.3.1
Valores medidos ............................................................................................. ............................................................................................................ ............... 43
10.3.2 10.3.3 10.3.4 10.3.5 10.3.6
Valores promedio ......................................................................................... .......................................................................................................... ................. 46 Valores a condiciones de ensayo .................................................................................. .................................................................................. 47 Valores a condiciones de Potencia Efectiva ................................................................. ................................................................. 48 Valores a condiciones ISO ............................................................... ............................................................................................ ............................. 49 Rendimientos a partir de valores ajustados del consumo de combustible ................... 50
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POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO DEL MEDIO CICLO COMBINADO TURBINA A GAS TG12 Y TURBINA A VAPOR TV10 Central Termoeléctrica Fenix Power 1 Resumen y Conclusiones El ensayo de Potencia Efectiva y Rendimiento del Medio Ciclo Combinado, TG12 + TV10, de la Central Termoeléctrica Fenix Power, utilizando como combustible gas natural, se llevó a cabo el día 12 de junio de 2014. Esta prueba se efectuó a solicitud de la Empresa Fenix Power Perú S.A. (Fenix) propietaria de la central Fenix Power, en cumplimiento del Procedimiento N° 17 del Comité de Operación Económica del Sistema Interconectado Nacional (COESSINAC). El objetivo de las pruebas efectuadas fue determinar la Potencia Efectiva y el rendimiento a plena carga y a cargas parciales del Medio Ciclo Combinado. El objetivo del presente Informe es presentar los resultados y conclusiones del ensayo. Los resultados obtenidos se muestran en el CUADRO N° 1-1. En dicho cuadro se incluye: (i) La potencia declarada por Fenix antes de la prueba; (ii) La potencia y eficiencia medidos durante el ensayo; y (iii) Los valores de potencia y eficiencia medidos, calculados para condiciones ISO y de Potencia Efectiva.
CUADRO N° 1-1 POTENCIA Y RENDIMIENTO DEL MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RESUMEN TG12 TG 12 + TV10 - CT FENIX - FENIX POWER UNIDADES T G12 + TV10
Temp. Aire
T G12 + TV10
EFECT IVA
ENSAYO
ISO
FECHA DEL ENSAYO
28 282,905
281,935
277,051
12-jun-14
T= 71.2°F
T= 66.3°F
T= 59.0°F
EFECT IVA
ENSAYO
ISO
FECHA DEL ENSAYO
54 54.99%
53.74%
54.73%
12-jun-14
El Procedimiento Nº 17 del COES-SINAC, aprobado por Resolución Ministerial N° 143-2001-EM/VME del 26 de marzo de 2001, relativo al procedimiento de determinación de la Potencia Efectiva y el rendimiento de las centrales termoeléctricas que operan en el COES-SINAC, define como Potencia Efectiva a la
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potencia continua (antes de servicios auxiliares) entregada por la unidad, correspondiente a bornes de generación, cuando opera a Condiciones de Potencia Efectiva y a máxima carga. La definición de Potencia Efectiva se desarrolla en el acápite 4.2 Definición de Potencia Efectiva. La potencia ISO se obtiene al convertir la información registrada desde las condiciones de Ensayo a las condiciones ISO. Sus conceptos y los procedimientos de cálculo respectivos se explican en el Informe. El ensayo de medición y sus resultados han cumplido con los procedimientos y objetivos trazados, siendo válidos y satisfactorios. Los rendimientos, definidos como la producción neta de energía por unidad de volumen de combustible consumido a las condiciones de ensayo y expresados en kWh/MPCstd (millar de pies cúbicos estándar), tienen también resultados válidos y satisfactorios. Por razones técnicas de estabilidad y de control de emisiones nocivas, el sistema conformado por las turbinas de gas, los calderos recuperadores de calor y la turbina de vapor no puede operar por debajo de un nivel de carga que equivale al 68%, aproximadamente, de la potencia declarada. A partir de esto, se acordó que los porcentajes de carga a utilizarse para el ensayo de rendimiento serían 68%, 76%, 85%, 93% y 100%, aproximadamente, de la potencia declarada. Al desarrollar el Informe, en los cálculos y resultados se ha considerado tres (03) escenarios distintos de condiciones atmosféricas reales o hipotéticas que dan origen a tres (03) tipos de potencias y rendimientos; estos se explican en detalle en la sección Condiciones de referencia y ajuste de desviaciones y son: (i) Condiciones de ensayo; (ii) Condiciones ISO; y (iii) Condiciones de Potencia Efectiva. En el presente caso, las condiciones de Potencia Efectiva han resultado ser: •
Temperatura promedio de los máximos mensuales: 21.76 °C (71.16 °F);
•
Temperatura promedio de agua de mar mensual: 21.97 ºC;
•
Temperatura del aire de admisión con Chiller operando: 8.89 °C (48.00 °F);
•
Humedad relativa: 84.7%;
•
Altura: 3.8 m.s.n.m.; y
•
Demás condiciones coincidentes con las de garantía o de referencia.
1
Para facilitar la lectura y comprensión del documento, las condiciones de referencia, ISO y de Potencia Efectiva se presentan en el CUADRO N° 1-2, CUADRO N° 1-3 y CUADRO N° 1-4, respectivamente.
1
El instrumental de la central y la documentación proporcionada por Fenix registran la temperatura en grados Fahrenheit.
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CUADRO N° 1-2 CONDICIONES DE GARANTIA (r): TURBINA A GAS Altura
[m.s.n.m.]
hr
Presión atmosférica
[psi]
pr
Temperatura de Bulbo Seco con Chiller
[°F]
Tr
Humedad Relativa
[%]
Φr
Temperatura de Combustible
[°F]
-
[rpm]
-
Direrencial Presión Entrada
[pulg H2O]
-
Direrencial Presión Escape
[pulg H2O]
-
[BTU/lb]
-
[-]
-
Presión del vapor vivo
[psi]
pvvr
Temperatura del vapor vivo
[°F]
Tvvr
Velocidad de Rotación Turbina
Poder calorífico inferior (H/C=3.8) Factor de Potencia
3.8 14.69 48.0 99.0% 365 3,600 5.00 15.58 20,864 0.85
1,800 1,050
TURBINA A VAPOR
CUADRO N° 1-3 CONDICIONES ISO: Altura
[m.s.n.m.]
hISO
Presión atmosférica
[psi]
pISO
Temperatura de Bulbo Seco
[°F]
TISO
Humedad Relativa
[%]
ΦISO
Temperatura de Combustible
[°F]
-
[rpm]
-
[-]
-
Velocidad de Rotación Turbina Factor de Potencia
0.0 14.70 59.0 60.0% 365 3,600 0.85
CUADRO N° 1-4 CONDICIONES POTENCIA EFECTIVA: Altura
[m.s.n.m.]
h
Presión atmosférica
[psi]
p
Temperatura de Bulbo Seco
[°F]
Tbs
Temperatura de Bulbo Seco con Chiller
[°F]
Tbs
Humedad Relativa
[%]
Φ
Temperatura de Combustible
[°F]
-
[rpm]
-
[-]
-
Velocidad de Rotación Turbina Factor de Potencia
3.8 14.69 71.2 48.0 84.7% 365 3,600 0.85
Los rendimientos se han calculado a partir de los valores medidos de energía eléctrica y consumo de combustible. Las muestras se analizaron con el equipo de laboratorio de gas natural de Fenix Power. El poder calorífico bajo y la densidad empleados en los cálculos son los obtenidos en el análisis en laboratorio. Estos valores resultaron 1,072.10 BTU/PC std y 0.05 lb/PC, respectivamente. El resultado de los análisis en laboratorio se muestra en el CUADRO N° 1-5.
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CUADRO N° 1-5 ANÁLISIS DEL COMBUSTIBLE Análisis de combustible
Gravedad específicagas Poder calorífico superior Poder calorífico inferior Densidadgas Volumen específico
Gas
[-]
0.6674
[BTU/PC] [kJ/PC] [BTU/PC] [kJ/PC]
1,184.67 1,249.89 1,072.10 1,131.13
3
[kg/m ] [kg/PC] [PC/kg]
0.801 0.02268 44.092
Los resultados de las mediciones y de los cálculos efectuados a partir de los valores medidos que constituyen el resultado final del Informe se muestran en resumen en el CUADRO N° 1-1 y con mayor detalle en el CUADRO N° 1-6 que incluye el comportamiento de la unidad, tanto a máxima carga como a cargas parciales. En el CUADRO N° 1-6 se muestra el consumo de combustible en vacío, así como los rendimientos del combustible (kWh/MPC), consumos específicos de combustible (PC/kWh), consumos específicos de calor (kJ/kWh) y eficiencias térmicas para distintas cargas nominales (68%, 76%, 85%, 93% y 100%). Los valores incluidos corresponden a las condiciones de ensayo. Se ha tomado el promedio de los datos existentes, ya que los valores son todos aceptables.
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CUADRO N° 1-6 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER TG12 + TV10 - CT FENIX - FENIX POWER RESUMEN DE COMPORTAMIENTO A CARGAS NOMINALES P O T E N C I A S [kW] DECLARADA EFECTIVA ENSAYO ISO AUXILIARES
TG12 189,579 190,109 185,851 7,600 TV10 93,327 91,826 91,200 0 186,500 282,905 281,935 277,051 7,600 CONSUMO EN VACIO (PC/min) 4,896 COMPORTAMIENTO A CARGA PARCIAL Y TOTAL PARA CONDICIONES DE POT ENCIA EFECTIVA (LECTURAS PROM EDIO) CARGA NOMINAL [kW] 190,000 213,000 240,000 260,000 186,500 POT ENCIA EFECTIVA [kW] 181,873 205,412 239,822 265,241 282,905 Rendimiento [kWh/MPC] 155.55 162.51 172.04 173.69 172.78 Consumo Específico Combustible [PC/kWh] 6.431 6.162 5.814 5.760 5.788 Consumo Específico de Calor [kJ/kWh] 7,274 6,969 6,576 6,515 6,547 Eficiencia Térmica [%] 49.51% 51.72% 54.75% 55.28% 54.99% La Potencia Efectiva mostrada para diferentes cargas es la potencia bruta, es decir, sin descontar el consumo de los sistemas auxiliares. Para los valores de eficiencia se considera que 2 cifras significativas es el límite de precisión de los resultados. Las mediciones de consumo de servicios auxiliares durante la operación a plena carga dieron el siguiente promedio, que incluye el margen de error: SSAA TG12+TV10:
7,600 kW ± 15.20 kW
La Potencia Efectiva se obtuvo como la potencia bruta en bornes del generador sin descontar el consumo de los servicios auxiliares. El resultado final, incluyendo el margen de error, es: TG12+TV10:
282,905 kW ± 560 kW
Los valores de comportamiento que se han calculado a partir de los valores medidos se han recalculado a partir de valores ajustados para el consumo de combustible. Estos últimos provienen de una función lineal de ajuste entre la potencia neta y el consumo global de calor. Sus resultados aparecen en el CUADRO N° 1-7
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CUADRO N° 1-7 CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA LECTURAS PROMEDIO AJUSTADAS
Potencia Efectiva
CC - CT FENIX CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA LECTURAS PROMEDIO AJUSTADAS Consumo Consumo Consumo de Rendimiento Específico Específico combustible Combustible de Calor
Eficiencia Térmica
Carga de Prueba
[kW]
[PC/min]
[ kWh/MPC]
[PC/kWh]
[kJ/kWh]
[%]
100% 90% 80% 75% 70% 60% 50% 40% 30% 25% 20% 10% 0%
282,905 254,615 226,324 212,179 198,034 169,743 141,453 113,162 84,872 70,726 56,581 28,291 0
27,195.3 24,965.4 22,735.5 21,620.5 20,505.6 18,275.7 16,045.7 13,815.8 11,585.9 10,470.9 9,356.0 7,126.1 4,896.1
173.38 169.98 165.91 163.56 160.96 154.80 146.93 136.51 122.09 112.58 100.79 66.17 0.00
5.77 5.88 6.03 6.11 6.21 6.46 6.81 7.33 8.19 8.88 9.92 15.11 0.00
6,524 6,655 6,818 6,916 7,027 7,307 7,699 8,286 9,265 10,048 11,222 17,095 0
55.18% 54.10% 52.80% 52.06% 51.23% 49.27% 46.76% 43.45% 38.86% 35.83% 32.08% 21.06% 0.00%
2 Comentarios y Observaciones Durante el ensayo al 100% de carga la unidad operó con normalidad, verificando una variabilidad mínima con tendencias estables. No existió sobrecalentamiento alguno en los devanados del generador ni en los cojinetes de la turbina. El período de estabilización para la prueba de Rendimiento fue acordado por las partes en 15 minutos a fin de asegurar la estabilidad térmica y verificar una variabilidad mínima.
3 Objetivo El objetivo de las pruebas realizadas fue medir la Potencia Efectiva y el rendimiento a cargas parciales y carga total del Medio Ciclo Combinado TG12 + TV10 en la Central Termoeléctrica Fenix Power, propiedad de Fenix, de acuerdo a los criterios y procedimientos establecidos por el COES-SINAC. Es objetivo del presente informe presentar los resultados de dichos ensayos.
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4 Fundamentos 4.1
Condiciones de referencia y ajuste de desviaciones
Las variables que determinan los resultados del ensayo de Potencia Efectiva y rendimiento son tres: •
Potencia Bruta;
•
Consumo de Auxiliares; y
•
Consumo de Combustible.
A partir de las anteriores, se calcula las dos variables principales de los cálculos: •
Potencia Neta;
•
Consumo de Combustible.
Dividiendo la potencia neta por el consumo de combustible, se obtiene el rendimiento neto. La potencia y consumo de combustible son variables dependientes de un conjunto de variables independientes, que escapan al control del ensayo; ellas son: •
Condiciones ambientales;
•
Limitaciones impuestas por la red (ejm: frecuencia);
•
Características del combustible (poder calorífico, temperatura) y otros.
Las variables independientes que se mencionó, dan origen a las llamadas “Condiciones del Ensayo”. Esas condiciones pueden ser reales o hipotéticas. Normalmente, los valores de potencia y rendimiento que se garantizan están referidos a condiciones hipotéticas. En los procedimientos de ensayo y cálculo de la Potencia Efectiva y el rendimiento a carga total y a cargas parciales de las unidades intervienen tres (03) situaciones distintas de condiciones climáticas reales o hipotéticas que dan origen a tres (03) tipos de potencias y rendimientos: a) Condiciones de ensayo (o medidas o de sitio). Se refieren a las potencias registradas y los rendimientos calculados a partir de valores que fueron registrados a las condiciones de presión atmosférica, temperatura ambiente del aire a la entrada de los filtros que conducen al compresor; humedad del aire atmosférico a la entrada a los filtros de aire, el poder calorífico neto del combustible y la velocidad de giro de la turbina, imperantes al momento de efectuar las mediciones; b) Condiciones ISO. Se refiere a las potencias y rendimientos que se habrían obtenido durante el ensayo si las condiciones imperantes durante la prueba hubiesen sido las definidas por las normas ISO, las cuales consideran al aire ingresando al compresor a 101 kPa, a una temperatura ambiente de 15 ºC y a 60% de humedad relativa. Estas condiciones se han complementado con las de referencia, para aquellas que no tienen definiciones ISO: poder calorífico del
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combustible gaseoso igual a 20,864 BTU/lb y velocidad de giro igual a 3,600 r.p.m. entre otras. c) Condiciones de Potencia Efectiva. Se refiere a las potencias y rendimientos que se habrían obtenido si las condiciones imperantes durante la prueba hubiesen sido: el aire ingresando al compresor con 84.7% de humedad relativa, la temperatura ambiente a la entrada del compresor igual a 71.16 °F (21.76 °C), igual a la temperatura promedio de los máximos mensuales registrados por 2 Senamhi para la estación meteorológica de Campo de Marte ubicada en Jesús María, Lima, Lima por ser ésta la localidad con datos históricos más próxima a la ubicación de la unidad ensayada.
4.2
Definición de Potencia Efectiva
El Procedimiento Nº 17 del COES-SINAC, aprobado por Resolución Ministerial N° 143-2001-EM/VME del 26 de marzo de 2001, relativo al procedimiento de determinación de la Potencia Efectiva y rendimiento de las centrales termoeléctricas que operan en el COES-SINAC, define como Potencia Efectiva a la potencia continua (antes de servicios auxiliares) entregada por la unidad cuando opera a Condiciones de Potencia Efectiva y a máxima carga. Condiciones de Potencia Efectiva son las imperantes cuando las condiciones ambientales corresponden a la presión atmosférica, temperatura de bulbo seco, humedad relativa y temperatura de la fuente fría que se definen a continuación, y que se designan como presión ambiente de potencia efectiva, temperatura ambiente de potencia efectiva, humedad relativa de potencia efectiva y temperatura de fuente fría de potencia efectiva. Presión ambiente de Potencia Efectiva: Es la que corresponde a la altura a la que está instalada la unidad, para condiciones de una atmósfera estándar. Temperatura ambiente de Potencia Efectiva: es igual al promedio de las temperaturas máximas medias mensuales de la zona, contado sobre el período de años que determine el COES-SINAC, que en principio se establece como los últimos 20 años en que existan registros para todas las centrales termoeléctricas del COESSINAC. Los máximos medias mensuales de temperatura se obtienen de alguna fuente confiable (SENAHMI, CORPAC), para la localidad más cercana a la central térmica. Humedad Relativa de Potencia Efectiva: es un valor representativo de las condiciones atmosféricas de la zona, obtenido en primera instancia como el promedio de promedios anuales a lo largo del mismo período para el que se calcula la temperatura ambiente de Potencia Efectiva. De no existir datos o si estos fueran muy incompletos o poco confiables, se elegirá el promedio de valores registrados durante el ensayo u otro valor representativo a criterio del Jefe del Ensayo.
2
http://www.senamhi.gob.pe/include_mapas/_dat_esta_tipo.php?estaciones=112186
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Temperatura de fuente fría de potencia efectiva: se tendrá en consideración en caso de las centrales a vapor o de ciclo combinado en que la fuente fría para condensación del vapor agotado sea distinta a la atmósfera, como una fuente de agua tal como una laguna, pozo, lago, río, o mar. Se escogerá como temperatura representativa al promedio de máximos mensuales de la fuente fría, durante el mismo período que se usó para la temperatura ambiente de potencia efectiva. En caso de no existir registros, que estos sean muy incompletos o poco confiables, se elegirá un valor de temperatura que guarde la misma distancia con la temperatura ambiente de potencia efectiva que la que guarden los promedios de las temperaturas de la fuente fría y de bulbo seco registradas durante el ensayo. Máxima carga es la que corresponde a lo que el operador de la planta determine como tal, sin incurrir en sobrecarga.
4.3
Corrección por desviaciones
El motivo del ensayo es medir directa o indirectamente la potencia y rendimiento (consumo de combustible) a las condiciones ambientales y operativas que se presenten al momento del ensayo (“Condiciones de Ensayo”) para luego, aplicando relaciones de semejanza o similitud, calcular los valores que se habría obtenido si las condiciones del ensayo hubiesen sido las condiciones hipotéticas definidas como “Condiciones de Potencia Efectiva”. La FIGURA N° 4-1 indica el procedimiento que se sigue.
FIGURA N° 4-1 Condiciones de Ensayo: Medición
• Parámetros ambientales (presión, temperatura, humedad,..) • Parámetros operativos (Hz, cosφ, agua inyectada,..) • Potencia y consumo de combustible
Cálculos
• Condiciones de similitud • Curvas de corrección
Condiciones de Potencia Efectiva
• Potencia • Rendimiento
La teoría de similitud sirve para que, partiendo de las condiciones de ensayo, se pueda predecir cómo se habría comportado la unidad ensayada si se hubiesen presentado las Condiciones de Potencia Efectiva. La relación entre ambas condiciones está dada por las curvas de comportamiento de la unidad. En lo estricto, éstas son válidas para la unidad cuando nueva y en la forma en que fue entregada. El uso y el desgaste de la unidad hacen que sus curvas de comportamiento se modifiquen y difieran de las originales. Si “x” e “y” son dos condiciones operativas distintas, P una variable que describe el comportamiento de la unidad (Potencia ó rendimiento) y los índices “nueva” y “vieja” describen a la unidad cuando nueva y después de un cierto grado de uso, entonces:
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P x P y Nueva
=
10
P x P y Vieja
La Potencia y Rendimiento de las unidades termoeléctricas a Condiciones de Potencia Efectiva se obtienen aplicando a la Potencia y Rendimiento medidos a Condiciones de Ensayo factores de corrección por condiciones ambientales (presión atmosférica, temperatura ambiente, humedad, temperatura de la fuente fría) y por variables operativas (velocidad de giro, poder calorífico del combustible, consumo de auxiliares, factor de potencia, inyección de agua a la cámara de combustión…). Primeramente se determina de los factores de corrección aplicables, para llevar de una condición operativa (condición “x”) a otra (condición “y”), como: •
FCP T
factor de corrección de la Potencia por temperatura ambiente
•
FCP p
factor de corrección de la Potencia por altura sobre el nivel del mar
•
FCP W
factor de corrección de la Potencia por humedad (absoluta) del aire
•
FCP TR
factor de corrección de la Potencia por temperatura del agua de refrigeración
•
FCP PCI
Factor de corrección de la Potencia por poder calorífico (bajo) del combustible
•
FCP rpm
factor de corrección de la Potencia por velocidad de giro
•
FCP aux
factor de corrección de la Potencia por consumo de auxiliares
•
FCP cos
factor de corrección de la Potencia por factor de potencia del generador
•
FCP H2O
factor de corrección de la Potencia por Inyección de agua (Turbinas a gas con control de NOx)
En las fórmulas anteriores las dos primeras letras FC indican “ F actor de C orrección”; la tercera letra designa la variable corregida ( P se refiere a la Potencia; g designaría al rendimiento) y el subíndice indica el motivo de la corrección. El cálculo de las potencias (“P”) y rendimientos (“g”) para las nuevas condiciones de referencia se efectúa mediante relaciones de la forma:
N P y = FCPi ⋅ P i =1 x
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N g y = FCg i ⋅ g x i =1
4.4
Rendimiento
El rendimiento de una unidad es la expresión una relación “Costo/Beneficio”, donde el beneficio es la energía producida (medida en kWh eléctricos o múltiplo de ella) y el costo es la cantidad de combustible que se consume, expresada en las unidades usuales en que se emplea para un combustible gaseoso (volumen, en pies cúbicos estándar), líquido (volumen, en galones o litros) o sólido (gr, kg).
4.5
Procedimiento
La determinación de la Potencia Efectiva de las unidades que forman parte de una central se realiza mediante un ensayo, denominado Ensayo de Medición de Potencia Efectiva. Los ensayos se realizan por iniciativa del COES-SINAC o por pedido de la empresa de generación a quien pertenece la unidad a ensayar. La Empresa Generadora declara al COES-SINAC la Potencia Efectiva de sus unidades para que sea verificada durante el ensayo. Esta potencia se denomina Potencia Efectiva Declarada o Potencia Declarada. El COES-SINAC coordina el plan de despacho que permita que las unidades puedan ser ensayadas. En los Ensayos de Potencia Efectiva, están presentes: •
El Jefe de la Central o el representante acreditado de la Empresa Generadora, con la responsabilidad de operar la unidad;
•
Un representante acreditado por el COES-SINAC, en calidad de veedor; y
•
El Jefe del Ensayo y su equipo técnico, responsable de las mediciones.
Al final del Ensayo el Jefe del Ensayo, el Jefe de la Central y el veedor del COESSINAC suscriben el Acta del Ensayo. La Potencia Efectiva a ser comprobada es propuesta por la Empresa Generadora, en base al estado operativo de la unidad, criterio que será de su exclusiva responsabilidad. La Potencia Efectiva que proponga, no podrá exceder la potencia medida de la unidad cuando pasó la prueba de aceptación inicial (luego de ser recepcionada) o cuando se la ensayó después de la última reparación mayor (“Overhaul”), o después de haber sido repotenciada o modernizada, según el respectivo protocolo de pruebas. La medición de la Potencia Efectiva de cada unidad depende de su naturaleza, siendo en principio de no menos de 5 horas de operación continua; la duración exacta podrá ser variada por el Ingeniero Jefe de Ensayo, según las circunstancias. Las mediciones se efectúan con instrumentos confiables, preferentemente calibrados, pudiendo pertenecer a la propia planta o al ejecutor del ensayo. Las empresas se obligan a mantener calibrados los instrumentos para la medición de las
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variables de las que dependen directamente los cálculos de la potencia y eficiencia; en especial lo referente a la potencia eléctrica y flujo de combustible. El margen de error aceptable será definido por el COES-SINAC. La medición se realiza en estado estacionario. Para ello, inmediatamente antes de iniciarse la toma de lecturas válidas para los cálculos, las unidades a ensayar deberán haber operado por un período de tiempo suficiente para que alcancen esta condición. El período de tiempo se define en coordinación entre el Jefe del Ensayo y el Jefe de la Planta o su representante y consta en el Acta de Ensayo. Para que el ensayo sea válido, se requiere que los datos registrados sean consistentes, o que las inconsistencias puedan ser absueltas por consenso entre los asistentes válidos y que el margen de error de la medición se encuentre dentro de los límites fijados por el COES. El Jefe del Ensayo determina en su Informe Final (el presente Informe), mediante los cálculos y procedimientos establecidos, la Potencia Efectiva de las unidades ensayadas y calcula el margen de error de sus resultados. El Informe Final es suscrito por el Jefe del Ensayo, consignando su número de registro profesional.
4.6
Parámetros para evaluar el rendimiento
El rendimiento es el cociente entre el consumo de combustible y la potencia. A diferencia de la Potencia, cuyo valor depende del punto en que se mida (acoplamiento, bornes del generador, salida del transformador de potencia, con o sin auxiliares) el consumo de combustible puede ser fácilmente distinguido y es independiente del punto en que se mida la potencia. Según sea el punto de medición de la potencia y su valor neto o bruto, existirán los correspondientes rendimientos. El volumen del combustible es variable con la temperatura a que se encuentra; es significativamente importante en el caso de los petróleos residuales. Por ello, es preferible referirlo a una temperatura estándar, a la que normalmente se efectúan las transacciones comerciales; en el caso de combustibles líquidos, esta temperatura es 60 °F o su equivalente (15.5 °C); en el caso de combustibles gaseosos se define al pié cúbico estándar (PCstd), como el volumen ocupado por el gas seco (sin contenido de líquidos) a 14.73 psia de presión absoluta y 60 °F de temperatura. Otra forma de expresar la relación anterior es en unidades de calor para el combustible, de tal manera que se llega al “Consumo específico de Calor”. También se emplea como denominación la traducción del término en inglés (“Heat Rate”), como “Tasa Térmica”. Para calcular el consumo específico de calor a partir de los parámetros anteriores, basta conocer el Poder calorífico del Combustible. Es necesario distinguir entre los poderes caloríficos alto y bajo, también llamados bruto y neto; el primero incorpora el calor latente de la condensación del vapor de agua que se genera durante la combustión en virtud al contenido de hidrógeno en el combustible y la humedad absoluta del aire de combustión. Lo adecuado es emplear siempre el Poder Calorífico Bajo, ya que el agua producida en la combustión sale en estado gaseoso. Sin embargo, es costumbre en algunos fabricantes expresar los consumos específicos de calor en base al poder calorífico alto.
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El término “Eficiencia” o “Eficiencia Térmica” se refiere al inverso de los parámetros anteriores, es decir a una relación “Beneficio/Costo”, utilizando el equivalente de la energía eléctrica en unidades de calor, de forma tal que resulta un parámetro adimensional.
CUADRO N° 4-1 Parámetro
Símbolo
Rendimiento neto del combustible
Unidad kWh/gal 60 °F KWh/MPCstd 60 °F
Consumo específico neto combustible
b
gr/kWh PCstd/kWh
Consumo específico neto de calor Eficiencia térmica neta
4.7
q
kJ/kWh
η th
%
Corrección del rendimiento por desviaciones
Al igual que en el caso de la Potencia, el motivo del ensayo es medir el rendimiento (trabajo por unidad de combustible consumido) a las condiciones ambientales y operativas que se presenten al momento del ensayo (“Condiciones de Ensayo”) para luego, aplicando relaciones de semejanza o similitud, calcular los valores que se habría obtenido si las condiciones del ensayo hubiesen sido las condiciones hipotéticas definidas como “Condiciones de Potencia Efectiva”. Aplicando los mismos conceptos de similitud y la premisa de cálculo de que la proporción entre los valores del rendimiento para dos distintas condiciones operativas (ejemplo: condiciones de Ensayo, Condiciones ISO, condiciones de garantía, condiciones de Potencia efectiva) se mantengan a pesar del desgaste de la unidad. Siendo “x” e “y” son dos condiciones operativas distintas, “g” el rendimiento de la unidad “nueva” y “vieja” los índices describen a la unidad cuando nueva y después de un cierto grado de uso, entonces:
g x g y Nueva
=
g x g y Vieja
Luego se determina los factores de corrección aplicables, para llevar condición operativa (condición “x”) a otra (condición “y”), como:
de una
•
FCg T
factor de corrección del Rendimiento por temperatura ambiente
•
FCg p
factor de corrección del Rendimiento por altura sobre el nivel del mar
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•
FCg W
factor de corrección del Rendimiento por humedad (absoluta) del aire
•
FCg TR
factor de corrección del Rendimiento por temperatura del agua de refrigeración
•
FCg PCI
factor de corrección del Rendimiento por poder calorífico (bajo) del combustible
•
FCg rpm
factor de corrección del Rendimiento por velocidad de giro
•
FCg aux
factor de corrección del Rendimiento por consumo de auxiliares
•
FCg cos
factor de corrección del Rendimiento por factor de potencia del generador
•
FCg H2O
factor de corrección del Rendimiento por Inyección de agua (Turbinas a gas)
Se convierten los rendimientos (“g”) de la condición “x” a la “y” mediante las relaciones:
N g y = FCg i ⋅ g x i =1 Donde
N FCg i es el producto de “N” factores de corrección, como los i =1
enumerados anteriormente.
4.8
Comportamiento a carga parcial
Para determinar el rendimiento (ó el consumo específico de combustible, o el consumo específico de calor o la eficiencia térmica) de una unidad a ensayar y poder trazar su curva de eficiencia vs. potencia, se sigue los pasos que a continuación se indican: a) Definir entre 4 y 11 valores de la potencia para los cuales se medirá la eficiencia. El número de puntos intermedios a medir dependerá de la precisión con que se desee obtener la curva de comportamiento a carga parcial, de la potencia de la unidad, de sus características operativas y de las facilidades para la medición. La decisión final se debe tomar al diseñar el ensayo. Esos juegos de valores pueden ser alguno de los siguientes: •
0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% y 100% de la Potencia Efectiva que se ensayará.
•
Carga mínima, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% y 100% de la Potencia Efectiva que se ensayará.
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•
0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 90% y 100% de la Potencia Efectiva que se ensayará.
•
0%, 20%, 40%, 60%, 80% y 100% de la Potencia Efectiva que se ensayará.
•
0%, 25%, 50%, 75%, 90% y 100% de la Potencia Efectiva que se ensayará.
•
0%, 25%, 50%, 75% y 100% de la Potencia Efectiva que se ensayará.
La carga de 0% puede ser reemplazada por el Mínimo Técnico (la carga mínima que soporta la unidad o aquella a la que debe funcionar por restricciones legales de protección ambiental). Como a priori no se conoce la Potencia Efectiva, en la práctica será preferible efectuar los ensayos a carga parcial para potencias nominales que correspondan a uno de los juegos de porcentajes listados anteriormente tomando como 100% la Potencia declarada por la Empresa Generadora. Por razones técnicas de estabilidad, el sistema conformado por las turbinas de gas, los calderos recuperadores de calor y la turbina de vapor no puede operar por debajo de un nivel de carga que equivale a aproximadamente 68% de la potencia declarada. A partir de esto, se acordó que los porcentajes de carga a utilizarse para el ensayo de rendimiento serían 68%, 76%, 85%, 93% y 100%, aproximadamente, de la potencia declarada a) Además de las variables ambientales y operativas que servirán para determinar los factores de corrección, medir y registrar como mínimo: •
la potencia al eje;
•
la potencia consumida por los auxiliares;
•
el consumo de combustible;
•
la temperatura del combustible; y
•
la temperatura máxima del fluido o parámetro indicativo del nivel de carga de la unidad durante el ensayo en planta;
b) Tomar hasta 3 muestras de combustible, para determinar en laboratorio su poder calorífico (y eventualmente composición); c) Luego se calcularán la potencia neta y el consumo de calor a condiciones de ensayo. A partir de ellos se determinará el consumo específico de calor y la eficiencia térmica a condiciones de ensayo y se podrá trazar las curvas de eficiencia vs potencia neta, consumo de combustible vs potencia neta, consumo específico de combustible vs potencia neta, consumo de calor vs potencia neta, consumo específico de calor vs potencia neta y potencia bruta vs potencia neta, todo para condiciones de ensayo; d) Después, mediante los factores de corrección, se determinará las potencias parciales a Condiciones de Potencia Efectiva y alguno de los parámetros de medición del rendimiento, también a Condiciones de Potencia Efectiva;
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e) Se completará el cálculo de los demás parámetros de rendimiento para Condiciones de Potencia Efectiva; f) Se elegirá la curva de consumo total de calor vs potencia neta y se hallará una relación lineal para ella, dando preferencia a los puntos de mayor consistencia y a los que se encuentran alrededor de la potencia máxima; el criterio para selección de los puntos adecuados obedecerá al desarrollo del proceso de medición durante el Ensayo; g) Se reemplazará los consumos totales de calor medidos, por los consumos ajustados (o linearizados) y se repetirá el cálculo, para obtener los valores ajustados; h) Los factores de corrección a aplicar así como su obtención se aplicarán según el caso particular. El orden de prelación es el siguiente: •
Si existen curvas de rendimiento de las unidades, como las que sirvieron para los valores garantizados durante el ensayo de recepción, se utilizarán esas curvas;
•
Si existiesen 2 o más juegos de curvas, se utilizarán los más recientes;
•
Si no existiesen curvas de las unidades ensayadas, pero existiesen de unidades similares, se escogerán estas últimas;
•
Si no existiesen curvas de unidades similares, se utilizará curvas generales de comportamiento, según normas de recepción de unidades, ajustando sus valores a los de las unidades;
•
Si el método anterior no resultase aplicable o sus resultados no fuesen aceptables, se utilizará un método basado en la teoría de comportamiento de la máquina ensayada.
5 Antecedentes La Empresa Eléctrica Fenix Power Perú S.A. encargó a Alfa Plus S.A.C. la realización de la prueba de Potencia Efectiva y Rendimiento del Medio Ciclo Combinado Turbina a Gas TG12 y Turbina a Vapor TV10, como parte del programa de ensayos del COES SINAC. La unidad a ensayar es una (1) turbina a gas, denominada TG12, que opera con gas natural y una (1) turbina a vapor, denominada TV10. La central de Fenix Power consta de un ciclo combinado compuesto de dos (2) turbinas de gas y una (1) turbina de vapor. El vapor para esta última se genera en dos (2) calderos recuperadores de calor (HRSG, Heat Recovery Steam Generator ) que aprovechan los gases de escape de las TG. Conceptualmente la central de Fenix Power fue diseñada para operar siempre como ciclo combinado, pues no cuenta con un sistema de damper o compuerta, que bloquee el ingreso de los gases de escape al HRSG desviándolos a una chimenea alterna. Aunque es capaz de operar como “medio ciclo combinado” en un formato 1 TG x 1 TV, la operación sin el circuito de vapor, es decir, únicamente opera una o las dos turbinas de gas, sólo es
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sostenible por un corto período de tiempo por razones tanto técnicas como económicas. El COES-SINAC designó como veedor para la prueba al Ing. Carlos Huamán. Fenix designó como su representante al Ing. Leonardo Escalante. De acuerdo a lo programado el ensayo se realizó el 12/06/14 desde las 09:30 horas hasta las 20:00 horas. Luego del ensayo, se preparó y suscribió el Acta, que se incluye en el presente informe como ANEXO N° 2.
6 Descripción de la Central Termoeléctrica Fenix Power 6.1
Ubicación
La Central Termoeléctrica Fenix Power se encuentra ubicada a 64 kilómetros al sur de la ciudad de Lima, en Las Salinas, localidad del distrito de Chilca, provincia de Cañete; frente a la Playa Yaya, a 270 m. de línea de marea alta, sobre un terreno de 22.5 hectáreas.
6.2
Relación de unidades
La central termoeléctrica Fenix Power tiene una potencia total instalada de 546 MW y está conformada por dos (2) turbinas a gas marca General Electric y una (1) turbina a vapor marca General Electric, denominadas TG11, TG12 y TV10, respectivamente. En el CUADRO N° 6-1 se muestra las potencias instaladas de la unidad TG12 y TV10, y la potencia declarada por Fenix como Potencia Efectiva para la realización del presente ensayo.
CUADRO N° 6-1 UNIDADES DE LA CENTRAL TÉRMICA FENIX Potencia Nominal (MW)
Potencia Declarada (MW)
Turbina a gas GE N° 12
182.5
190.0
Turbina a vapor N° 10
92.0
91.0
274.5
281.0
Grupo
Total 6.3
Características de las unidades
La central térmica de Fenix cuenta con un equipo, conocido como chiller , que enfría el aire de admisión de la turbina a gas.
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Las turbinas a gas son motores de flujo de masa, es decir, que la potencia producida es directamente proporcional a la masa de aire que fluye a través de la turbina. En las turbinas de un solo eje conocidas como Heavy Duty, que se utilizan en la generación de energía eléctrica, el flujo volumétrico es considerado constante, por lo que el flujo de masa de aire dependerá de la densidad de este. Para condiciones de presión constante, la densidad del aire es variable con la temperatura. La tecnología para enfriar aire que ingresa a la turbina de gas, manteniéndolo a una temperatura casi constante independiente de la temperatura ambiental está ampliamente aceptada en la industria de generación de energía. En este caso la temperatura de referencia para los cálculos corresponde al valor óptimo de operación del chiller , que es 48 °F. El chiller no actúa directamente sobre el aire de admisión. El chiller de Fenix es un sistema que enfría un fluido intermedio, en este caso agua, mediante un ciclo de refrigeración. El agua fría fluye a través de un intercambiador de calor ubicado en la caja de filtros en la admisión de la turbina, Para su operación consume energía, que se carga como servicio auxiliar de la turbina de gas, a cambio permite un incremento de la potencia entregada. Los datos técnicos de la turbina a gas, tomados de su pliego técnico, se presentan en el CUADRO N° 6-2.
CUADRO N° 6-2 DATOS DE PLACA – TURBINA A GAS TG12 Código Unidad Denominación Fabricante Tipo
TG-12 Turbina General Electric Company 7FA.04
Nº Serie 298078 Potencia Proyecto 182.5 MW Tipo cámara combustión independientes Nº de cámaras de 14 combustión Etapas de turbina 3 Etapas de compresor 18 Número de cojinetes 2 Inyección Agua NO Enfriamiento del Aire en SI el sistema de admisión
Código Unidad KKS Denominación
11 MK Generador
Fabricante
GE Energy
Tipo Nº Serie Potencia Aparente Potencia Activa Factor de Potencia Voltaje Fase-Fase Corriente por Fase Frecuencia Nº Polos Nº Fases Conexión Estator Clase Aislamiento Tipo Excitación Tipo Refrigeración
7FH2 LU 60Hz 338X704 211 MVA MW 0.85 18.0 ± 5% kV 6,768 A 60 Hz 2 3 WYE F Estática Hidrogeno/agua
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7 Metodología del Ensayo 7.1
Documento base
El documento base para el Ensayo es el Procedimiento para Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento de las Centrales Termoeléctricas que operan en el COES-SINAC, aprobado por Resolución Ministerial N° 143-2001-EM/VME del 26 de marzo de 2001. Los datos utilizados se encuentran en el Acta del Ensayo, como información en bruto. Esta misma información, evaluada, y suscrita por los encargados de la parte eléctrica y mecánica de los ensayos, en calidad de información elaborada, constituye el ANEXO N° 2 del presente documento. La elaboración final se realiza en el presente documento, suscrito por el Jefe del Ensayo, que contiene los resultados de la Potencia Efectiva y rendimiento del combustible a carga total y cargas parciales.
7.2
Información previa
La información relativa a las temperaturas medias máximas mensuales fue obtenida 3 del Senamhi para la estación meteorológica de Campo de Marte ubicada en Jesús María, Lima, Lima por ser ésta la localidad con datos históricos más próxima a la ubicación de la unidad ensayada. Aparece como ANEXO N° 1.
7.3
Magnitudes medidas
Las magnitudes que se midieron fueron las siguientes:
Mediciones eléctricas: 1. Potencia activa y reactiva de los turbogeneradores; 2. Factor de potencia; 3. Velocidad del generador; 4. Consumo de potencia de los servicios auxiliares;
Mediciones mecánicas y térmicas: 5. Consumo de combustible; 6. Temperatura del combustible; 7. Condiciones ambientales durante del ensayo; 8. Temperatura del aire que ingresa al motor; 9. Temperaturas del agua de refrigeración
3
http://www.senamhi.gob.pe/include_mapas/_dat_esta_tipo.php?estaciones=112186
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La relación de los instrumentos empleados aparecen en el Acta de Ensayo, ANEXO N° 2. En ellas se encuentran también los resultados de las mediciones tomadas, en calidad de información bruta
7.4
Duración del ensayo
El ensayo para determinación de la Potencia Efectiva del Medio Ciclo Combinado duró 5 horas. El ensayo para medición de los consumos y eficiencia a cargas parciales tomó 2 horas y 45 minutos adicionales. Los detalles aparecen en el Acta de Ensayo, ANEXO N° 2.
7.5
Secuencia de pruebas
La secuencia de la prueba realizada se encuentra en el Acta de Ensayo, ANEXO N° 2; se reproduce en el acápite 7.7.2 Cronograma del Plan del Ensayo.
7.6
Recursos
7.6.1 Equipo de trabajo La relación detallada del personal que intervino en las pruebas aparece en el Acta de Ensayo, ANEXO N° 2.
7.6.2 Instrumental y equipos de medición. La relación de los instrumentos empleados aparece en el Acta de Ensayo, ANEXO N° 2.
7.7
Plan de Trabajo
7.7.1 Asistentes Por Fenix: •
Ing. Leonardo Escalante.
Por el COES-SINAC: •
Ing. Carlos Huamán, como Veedor.
Por ALFA PLUS: • • •
Ing. Hernán Salazar Reyna, en calidad de Jefe de Ensayo Eugenio Cetraro Robertson – Brown, primer asistente Renato Burgos Rondón, segundo asistente
7.7.2 Cronograma del Plan del Ensayo. El cronograma de ensayo seguido en la ejecución de la prueba se muestra en el CUADRO N° 7-1.
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CUADRO N° 7-1
[horas]
Potencia Ensayada [MW]
09:30
00:30
190
10:00
00:15
190 – 213
10:15
00:30
213
10:45
00:15
213 – 240
11:00
00:30
240
11:30
00:15
240 – 260
11:45
00:30
260
12:15
02:45
260 – 281
15:00
05:00
281
20:00
-
-
Duración Inicio
7.8
Actividades Inicio de Prueba a carga parcial, 68% de carga Fin de prueba a 68% de carga. Inicia subida a 76% de carga Fin de estabilización. Prueba a carga parcial, 76% de carga. Fin de prueba a 76% de carga. Inicia subida a 85% de carga Fin de estabilización. Prueba a carga parcial, 85% de carga. Fin de prueba a 85% de carga. Inicia subida a 93% de carga Fin de estabilización. Prueba a carga parcial, 93% de carga. Fin de prueba a 93% de carga. Inicia subida a 100% de carga. Fin de estabilización. Prueba a carga máxima, 100% de carga. Fin de Prueba Potencia Efectiva y Rendimiento
Procedimiento del Ensayo
El equipo de Alfa Plus llegó a las instalaciones de Fenix Power a las 07:15 horas y nos dirigimos a la sala de control. Las actividades de coordinación entre las partes se llevaron a cabo a partir de las 09:00 horas. La revisión de las instalaciones por parte del veedor del COES y de Alfa Plus determinó la idoneidad de los instrumentos y registros, luego de lo cual se procedió al inicio del ensayo. El ensayo se inició a las 09:30 horas con el 68% de carga (mínimo técnico). Durante el ensayo se registró la producción de energía y la potencia de la turbina a gas, así como la absorbida por los servicios auxiliares. También se registraron el consumo de combustible, las condiciones ambientales y otros datos mostrados en las hojas de registro, que acompañan el Acta de Ensayo, ANEXO N° 2.
8 Datos Registrados En este capítulo se presentan los valores registrados durante el ensayo, que sirvieron como base a los cálculos realizados.
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Los datos correspondientes a las pruebas a carga base y a carga parcial se muestran desde el CUADRO N° 8-1 hasta el CUADRO N° 8-4. Los datos contenidos en los cuadros mencionados se han graficado para apreciar la evolución de las variables medidas con respecto al tiempo, como se indica a continuación: La FIGURA N° 8-1 muestra los datos sobre condiciones ambientales temperatura de bulbo seco y humedad relativa, además de la temperatura ambiente al operar el Chiller. La FIGURA N° 8-2 corresponde a las mediciones de temperatura y consumo de combustible; y la FIGURA N° 8-3 a las mediciones de la potencia de ensayo.
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CUADRO N° 8-1 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER DATOS REGISTRADOS PUNTOS DE MEDICION Horas Temperatura de Bulbo Seco Temperatura Chiller Humedad relativa Presión Atmosférica Velocidad de Rotación Potencia de Ensayo Factor de potencia del generador Consumo Total Auxiliares Temperatura del combustible Consumo de combustible Consumo de combustible Rendimiento Neto del Combustible
TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TG12 TG12 TG12
de: a: [°F] [°F] [%] [psi] [RPM] [RPM] [kW] [kW] [-] [-] [kW] [kW] [°F] [MPC/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd]
68% Carga 76% Carga 85% Carga 1 2 3 4 5 6 7 8 9 09:30 09:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 09:30 09:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 64.9 64.9 64.9 64.9 65.1 65.7 65.7 65.5 65.3 66.4 66.4 66.4 63.4 63.4 63.6 64.0 64.4 64.1 92.0% 92.0% 91.0% 92.0% 92.0% 90.0% 90.0% 91.0% 91.0% 14.70 14.70 14.70 14.70 14.70 14.70 14.70 14.70 14.70 3,597 3,597 3,597 3,607 3,609 3,594 3,606 3,591 3,589 3,598 3,598 3,598 3,606 3,610 3,594 3,605 3,592 3,590 122,273 121,529 121,234 129,848 140,958 140,696 156,667 160,541 160,554 62,180 61,720 62,100 65,620 72,559 72,778 80,178 83,468 83,623 0.987 0.989 0.990 0.986 0.983 0.980 0.981 0.981 0.977 0.710 0.720 0.731 0.722 0.733 0.718 0.744 0.753 0.738 5,878 5,891 5,914 5,962 6,066 6,017 6,059 6,072 6,044
93% C 10 11:45 11:45 65.5 64.1 90.0% 14.69 3,602 3,603 172,767 87,361 0.980 0.757 6,104
365.0 365.0 365.0 364.5 364.0 365.1 364.4 364.4 364.9 364.3 1,189.6 1,189.6 1,189.6 1,297.7 1,313.7 1,306.2 1,433.5 1,437.6 1,434.3 1,580.2 1,210.4 1,210.4 1,210.4 1,320.4 1,336.7 1,329.1 1,458.6 1,462.8 1,459.5 1,607.9 101.02 100.40 100.16 98.34 105.45 105.86 107.41 109.75 110.01 107.45
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 8-2 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER DATOS REGISTRADOS PUNTOS DE MEDICION Horas Temperatura de Bulbo Seco Temperatura Chiller Humedad relativa Presión Atmosférica Velocidad de Rotación Potencia de Ensayo Factor de potencia del generador Consumo Total Auxiliares Temperatura del combustible Consumo de combustible Consumo de combustible Rendimiento Neto del Combustible
TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TG12 TG12 TG12
de: a: [°F] [°F] [%] [psi] [RPM] [RPM] [kW] [kW] [-] [-] [kW] [kW] [°F] [MPC/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd]
93% Carga 100% Carga 11 12 13 14 15 16 17 18 19 12:00 12:15 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 12:00 12:15 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 65.1 65.5 66.7 66.7 66.2 66.4 66.0 65.8 65.7 64.3 64.1 48.0 47.8 47.9 48.0 48.1 48.1 48.0 91.0% 90.0% 81.0% 81.0% 83.0% 83.0% 83.0% 84.0% 85.0% 14.70 14.69 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 3,604 3,616 3,597 3,607 3,600 3,619 3,607 3,611 3,584 3,605 3,615 3,598 3,608 3,604 3,620 3,608 3,611 3,582 180,503 181,172 190,249 190,481 190,461 190,544 190,471 190,587 190,022 90,800 91,045 91,838 91,885 91,959 91,942 91,938 91,945 91,874 0.981 0.984 0.980 0.980 0.981 0.981 0.981 0.983 0.981 0.772 0.789 0.768 0.772 0.774 0.775 0.775 0.790 0.776 6,155 6,176 7,538 7,588 7,554 7,635 7,593 7,598 7,550
20 16:45 16:45 65.7 48.0 86.0% 14.67 3,613 3,613 190,380 91,772 0.979 0.767 7,622
363.8 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 1,573.9 1,586.2 1,635.4 1,647.3 1,642.9 1,648.6 1,642.9 1,644.0 1,637.1 1,647.5 1,601.4 1,614.0 1,664.0 1,676.1 1,671.6 1,677.5 1,671.6 1,672.8 1,665.8 1,676.3 112.71 112.25 114.33 113.64 113.94 113.59 113.94 113.94 114.07 113.57
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 8-2 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER DATOS REGISTRADOS PUNTOS DE MEDICION Horas Temperatura de Bulbo Seco Temperatura Chiller Humedad relativa Presión Atmosférica Velocidad de Rotación Potencia de Ensayo Factor de potencia del generador Consumo Total Auxiliares Temperatura del combustible Consumo de combustible Consumo de combustible Rendimiento Neto del Combustible
TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TG12 TG12 TG12
de: a: [°F] [°F] [%] [psi] [RPM] [RPM] [kW] [kW] [-] [-] [kW] [kW] [°F] [MPC/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd]
93% Carga 100% Carga 11 12 13 14 15 16 17 18 19 12:00 12:15 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 12:00 12:15 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 65.1 65.5 66.7 66.7 66.2 66.4 66.0 65.8 65.7 64.3 64.1 48.0 47.8 47.9 48.0 48.1 48.1 48.0 91.0% 90.0% 81.0% 81.0% 83.0% 83.0% 83.0% 84.0% 85.0% 14.70 14.69 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 3,604 3,616 3,597 3,607 3,600 3,619 3,607 3,611 3,584 3,605 3,615 3,598 3,608 3,604 3,620 3,608 3,611 3,582 180,503 181,172 190,249 190,481 190,461 190,544 190,471 190,587 190,022 90,800 91,045 91,838 91,885 91,959 91,942 91,938 91,945 91,874 0.981 0.984 0.980 0.980 0.981 0.981 0.981 0.983 0.981 0.772 0.789 0.768 0.772 0.774 0.775 0.775 0.790 0.776 6,155 6,176 7,538 7,588 7,554 7,635 7,593 7,598 7,550
20 16:45 16:45 65.7 48.0 86.0% 14.67 3,613 3,613 190,380 91,772 0.979 0.767 7,622
363.8 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 1,573.9 1,586.2 1,635.4 1,647.3 1,642.9 1,648.6 1,642.9 1,644.0 1,637.1 1,647.5 1,601.4 1,614.0 1,664.0 1,676.1 1,671.6 1,677.5 1,671.6 1,672.8 1,665.8 1,676.3 112.71 112.25 114.33 113.64 113.94 113.59 113.94 113.94 114.07 113.57
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 8-3 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER DATOS REGISTRADOS PUNTOS DE MEDICION Horas Temperatura de Bulbo Seco Temperatura Chiller Humedad relativa Presión Atmosférica Velocidad de Rotación Potencia de Ensayo Factor de potencia del generador Consumo Total Auxiliares Temperatura del combustible Consumo de combustible Consumo de combustible Rendimiento Neto del Combustible
TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TG12 TG12 TG12
de: a: [°F] [°F] [%] [psi] [RPM] [RPM] [kW] [kW] [-] [-] [kW] [kW] [°F] [MPC/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd]
100% Carga 21 22 23 24 25 26 27 28 29 17:00 17:15 17:30 17:45 18:00 18:15 18:30 18:45 19:00 17:00 17:15 17:30 17:45 18:00 18:15 18:30 18:45 19:00 65.7 65.7 65.8 66.0 66.2 66.4 66.6 66.6 66.7 48.0 47.9 47.9 47.9 47.9 47.8 48.0 47.9 48.0 86.0% 85.0% 85.0% 84.0% 84.0% 83.0% 82.0% 82.0% 82.0% 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 3,578 3,597 3,595 3,582 3,600 3,595 3,603 3,597 3,596 3,577 3,598 3,592 3,586 3,600 3,600 3,604 3,598 3,593 190,436 189,401 189,946 189,266 190,206 189,919 190,337 190,206 189,938 91,946 91,525 91,733 91,569 91,775 91,780 91,919 91,920 91,805 0.982 0.979 0.979 0.976 0.976 0.979 0.982 0.981 0.981 0.780 0.763 0.763 0.748 0.752 0.766 0.781 0.777 0.773 7,615 7,541 7,561 7,504 7,623 7,641 7,651 7,683 7,633
30 19:15 19:15 66.6 48.0 82.0% 14.67 3,593 3,594 189,979 91,779 0.982 0.782 7,646
364.9 364.9 364.9 364.9 365.4 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 1,631.4 1,642.9 1,644.2 1,636.9 1,640.9 1,637.8 1,644.0 1,643.3 1,638.0 1,640.7 1,660.0 1,671.6 1,673.0 1,665.6 1,669.6 1,666.5 1,672.8 1,672.1 1,666.7 1,669.4 114.72 113.30 113.54 113.63 113.92 113.96 113.79 113.75 113.96 113.80
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 8-3 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER DATOS REGISTRADOS PUNTOS DE MEDICION Horas Temperatura de Bulbo Seco Temperatura Chiller Humedad relativa Presión Atmosférica Velocidad de Rotación Potencia de Ensayo Factor de potencia del generador Consumo Total Auxiliares Temperatura del combustible Consumo de combustible Consumo de combustible Rendimiento Neto del Combustible
TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TG12 TG12 TG12
de: a: [°F] [°F] [%] [psi] [RPM] [RPM] [kW] [kW] [-] [-] [kW] [kW] [°F] [MPC/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd]
100% Carga 21 22 23 24 25 26 27 28 29 17:00 17:15 17:30 17:45 18:00 18:15 18:30 18:45 19:00 17:00 17:15 17:30 17:45 18:00 18:15 18:30 18:45 19:00 65.7 65.7 65.8 66.0 66.2 66.4 66.6 66.6 66.7 48.0 47.9 47.9 47.9 47.9 47.8 48.0 47.9 48.0 86.0% 85.0% 85.0% 84.0% 84.0% 83.0% 82.0% 82.0% 82.0% 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 14.67 3,578 3,597 3,595 3,582 3,600 3,595 3,603 3,597 3,596 3,577 3,598 3,592 3,586 3,600 3,600 3,604 3,598 3,593 190,436 189,401 189,946 189,266 190,206 189,919 190,337 190,206 189,938 91,946 91,525 91,733 91,569 91,775 91,780 91,919 91,920 91,805 0.982 0.979 0.979 0.976 0.976 0.979 0.982 0.981 0.981 0.780 0.763 0.763 0.748 0.752 0.766 0.781 0.777 0.773 7,615 7,541 7,561 7,504 7,623 7,641 7,651 7,683 7,633
30 19:15 19:15 66.6 48.0 82.0% 14.67 3,593 3,594 189,979 91,779 0.982 0.782 7,646
364.9 364.9 364.9 364.9 365.4 364.9 364.9 364.9 364.9 364.9 1,631.4 1,642.9 1,644.2 1,636.9 1,640.9 1,637.8 1,644.0 1,643.3 1,638.0 1,640.7 1,660.0 1,671.6 1,673.0 1,665.6 1,669.6 1,666.5 1,672.8 1,672.1 1,666.7 1,669.4 114.72 113.30 113.54 113.63 113.92 113.96 113.79 113.75 113.96 113.80
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 8-4 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER DATOS REGISTRADOS PUNTOS DE MEDICION Horas Temperatura de Bulbo Sec o Temperatura Chiller Humedad relativa Presión Atmosférica Velocidad de Rotación Potencia de Ensayo Factor de potencia del generador Consumo Total Auxiliares Temperatura del combustible Consumo de combustible Consumo de combustible Rendimiento Neto del Combustible
TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TG12 TG12 TG12
de: a: [°F] [°F] [%] [psi] [RPM] [RPM] [kW] [k W] [-] [-] [kW] [kW] [°F] [MPC/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd]
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33
100% Carga 33 33
33
33
33
33
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 8-4 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER DATOS REGISTRADOS PUNTOS DE MEDICION Horas Temperatura de Bulbo Sec o Temperatura Chiller Humedad relativa Presión Atmosférica Velocidad de Rotación Potencia de Ensayo Factor de potencia del generador Consumo Total Auxiliares Temperatura del combustible Consumo de combustible Consumo de combustible Rendimiento Neto del Combustible
TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TV10 TG12 TG12 TG12 TG12
de: a: [°F] [°F] [%] [psi] [RPM] [RPM] [kW] [k W] [-] [-] [kW] [kW] [°F] [MPC/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd]
31 32 33 19:30 19:45 20:00 19:30 19:45 20:00 66.7 66.9 66.7 48.2 47.9 48.0 82.0% 82.0% 82.0% 14.68 14.68 14.68 3,589 3,597 3,596 3,589 3,596 3,597 189,747 189,669 190,043 91,779 91,771 91,893 0.983 0.984 0.986 0.786 0.793 0.802 7,593 7,611 7,624
33
100% Carga 33 33
33
33
33
364.9 364.9 364.9 1,634.3 1,637.6 1,644.0 1,662.9 1,666.3 1,672.8 114.10 113.83 113.61
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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27
FIGURA N° 8-1 CC - CT FENIX Temperatura de Bulbo Seco y Humedad Relativa. Prueba realizada e l día 12.06.2014 100%
100
90%
90
80% ] % [ 70% a v i t 60% a l e r 50% d a d 40% e m u H 30%
80
20% 10%
33
70 60 50 40 30 Humedad relativa Temperatura Ambiente Temperatura Chiller
20 10
] F ° [ e t n e i b m A a r u t a r e p m e T
Alfa Plus S.A.C.
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27
FIGURA N° 8-1 CC - CT FENIX Temperatura de Bulbo Seco y Humedad Relativa. Prueba realizada e l día 12.06.2014 100%
100
90%
90
80% ] %70% [
80 70
a v i t 60% a l e r 50% d a d 40% e m u H 30%
60 50 40 30
] F ° [ e t n e i b m A a r u t a r e p m e T
Humedad relativa
20%
20
Temperatura Ambiente
10%
10
Temperatura Chiller
0%
0 0 3 : 9 0
5 4 : 0 1
0 0 : 2 1
5 4 : 5 1
0 0 : 7 1
5 1 : 8 1
0 3 : 9 1
Horas
FIGURA N° 8-2 CC - CT FENIX Temperatura y Consumo de Combustible. Prueba realiz ada el día 12.06.2014 ] n i m / d t s C P [ o y a s n E e l b i t s u b m o c e d o m u s n o C
30,000
420
25,000
350 ] F ° [ e l 280 b i t s u b m 210 o c e d a 140 r u t a r e p 70 m e T
20,000
15,000
10,000 Consumo de combustible Ensayo Temperatura de combustible
5,000
0
0 0 3 : 9 0
5 4 : 0 1
0 0 : 2 1
5 4 : 5 1
Horas
0 0 : 7 1
5 1 : 8 1
0 3 : 9 1
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28
FIGURA N° 8-3 CC - CT FENIX Potencia de Ensayo de la Turbina. Prueba realiz ada e l día 12.06.2014 300
250 ] W M [ 200 o y a s n e 150 e d a i c n 100 e t o P 50
Potencia de ensayo
0 0 3 : 9 0
5 4 : 0 1
0 0 : 2 1
5 4 : 5 1
0 0 : 7 1
5 1 : 8 1
0 3 : 9 1
Horas
Para determinar la coherencia de los datos y calcular el consumo de combustible sin carga se trazaron las curvas de potencia bruta vs. consumo de combustible. Los resultados, incluyendo las ecuaciones de correlación entre los datos medidos y los valores obtenidos a partir de las curvas de ajuste aparecen en la FIGURA N° 8-4 y FIGURA N° 8-5.
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29
FIGURA N° 8-4 CC - CT FENIX Rendimi ento y Consumo de Combustible vs. Potencia a condiciones de ensayo Valores Medidos Prueba 12.06.2014 175
30,000
170 ] C P M /165 h W k [ o t n160 e i m i d n e155 R
25,000
20,000
15,000
Rendimiento de combustible Ensayo Consumo de combustible Ensayo
10,000
150
5,000
145 0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
] n i m / C P [ e l b i t s u b m o C e d o m u s n o C
0 300,000
Potencia (kW)
FIGURA N° 8-5 CC - CT FENIX Rendim ien to y Consumo de Combustible vs. Potencia a condiciones de ensayo Val ores Ajustados Prueba 12.06.2014 172
30,000
170
y = 0.0774x + 5991.8 R² = 1
168 ]166 C P M / 164 h W k [162 o t n160 e i m i d158 n e R156
25,000
20,000 Rendimiento ajustado
15,000
Consumo de combustible ajustado Potencial (Rendimiento ajustado) Lineal (Consumo de combustible ajustado)
10,000
154
5,000
152 150 0
50,000
100,000
150,000
200,000
Potencia (kW)
250,000
0 300,000
] n i m / C P [ e l b i t s u b m o C e d o m u s n o C
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30
8.1.1 Márgenes de error en las mediciones Las tolerancias de los instrumentos se han utilizado como base para el cálculo de los errores, tal como se indica en los acápites que siguen.
8.1.1.1 Potencia Efectiva Las mediciones de la Potencia Efectiva son directas y, por lo tanto, sus márgenes de error están determinados por la precisión de los instrumentos utilizados para las mediciones. Los márgenes de error se muestran en el CUADRO N° 8-5
CUADRO N° 8-5 MEDICION DE LA POTENCIA ACTIVA MARGENES DE ERROR - TG12 + TV10 CENTRALES/ MAGNITUD RANGO UNIDADES CT FENIX TG12 + TV10 Potencia activa 0-282 MW S. Auxiliares TG12 + TV10 Potencia activa 0-7,601 kW
ERROR
± 0.56 MW ± 15.20 KW
8.2.1.1 Rendimiento del combustible Los márgenes de error de los rendimientos del combustible se han calculado indirectamente, a partir de las mediciones de los flujos de combustible y de las potencias efectivas. Conocidos los errores de las partes (flujo de combustible y Potencia Efectiva) se ha calculado el error del cociente según la siguiente fórmula:
a
± ∆a
b
± ∆b
=
b
a
⋅ 1 ±
∆ a a
+
∆
b
b
Para el caso de los flujos de combustible calculados en base a la lectura de las turbinas de medición de caudales, se ha tomado en cuenta el error de las turbinas, indicado en las correspondientes hojas de calibración. Los resultados aparecen en el CUADRO N° 8-6
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CUADRO N° 8-6 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER MEDICION DEL RENDIMIENTO DEL COMBUSTIBLE MARGENES DE ERROR - TG12 + TV10 CENTRALES/ MAGNITUD RANGO ERROR UNIDADES CT FENIX TG12 + TV10 Flujo de combustible 1,670 ±4 MPC/h Potencia 282,000 ± 564 kW Rendimiento 168.89 ± 0.73 kWh/MPC
Conocidos los errores de las partes (flujo de combustible y Potencia Efectiva) se ha calculado el error del cociente según la siguiente fórmula:
a
± ∆a
b
± ∆b
=
b
a
⋅ 1 ±
∆ a a
+
∆
b
b
9 Metodología de Cálculo Se presenta el procedimiento general, el procedimiento detallado del caso presente y se indica los resultados a obtener.
9.1
Metodología general
La metodología general es como sigue: Se examina la consistencia de los puntos de medición para evaluar su validez y certeza. A las condiciones ambientales y a las potencias y consumos específicos de combustible medidos se les designa como “condiciones de ensayo”; Se halla las condiciones ambientales promedio de máximos mensuales para el lugar de instalación de la central termoeléctrica, que pasan a denominarse “condiciones de Potencia Efectiva”; Se utiliza las curvas de comportamiento de las unidades ensayadas, las mismas que se incluyen en el ANEXO N° 3. Para la turbina a vapor se utilizó el diagrama de Mollier, con el cual han obtenido los factores de corrección FCP Ens-ISO (relación entre la gradiente de entalpía a condiciones ISO y a condiciones de ensayo) y FCP ISO-Efe (relación entre la gradiente de entalpía a condiciones de Potencia Efectiva y a condiciones ISO) Debido a que la unidad de enfriamiento del aire de admisión, chiller, sólo opera cuando la turbina a gas está a máxima carga, se han utilizado dos curvas de ajuste de comportamiento por temperatura de admisión: i)
Para máxima carga, curva con temperatura de referencia = 48 °F. Para el ajuste no aplica la Temperatura de Condiciones de Potencia Efectiva;
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ii)
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Para cargas parciales, curva con temperatura de referencia = 68 °F. Para el ajuste aplica la Temperatura de Condiciones de Potencia Efectiva.
Mediante el procedimiento definido por el fabricante se lleva la Potencia desde las condiciones de ensayo a condiciones ISO y a las condiciones de Potencia Efectiva, para cada punto de medición; Para todos los puntos medidos en el curso del ensayo, se calcula, tabula y grafica los valores de potencia a condiciones de ensayo, a condiciones ISO y a condiciones de Potencia Efectiva. Para cada unidad, se calcula el valor medio de la potencia a condiciones de Potencia Efectiva obtenida durante el ensayo, así como el valor mínimo. Se calcula, tabula y grafica los consumos específicos de combustible, a los distintos porcentajes de carga. Se halla una correlación lineal entre la potencia neta y el consumo de calor y, con esa correlación, se remplaza los valores leídos de consumo de combustible por los valores ajustados (o sea calculados por la correlación lineal). Con el nuevo conjunto de valores, se repite el procedimiento de cálculo de rendimientos, eficiencias y consumos específicos de calor y combustible.
9.2
Metodología detallada
La metodología detallada se indica a continuación: 1. Depurado de datos: Se refiere a la selección de los puntos de medición consistentes. Un punto de medición es el conjunto de datos registrados, correspondientes a la misma condición operativa. Los datos de cada punto de medición se agruparon en series de datos, correspondientes a las condiciones ambientales, a la potencia y a los consumos específicos de combustible. Para determinar la consistencia se evaluó la validez y certeza de los datos, a partir de los resultados de medición que aparecen en el Acta del Ensayo, ANEXO N° 2. A las condiciones ambientales y a las potencias y consumos específicos de combustible medidos se les designa como “condiciones de ensayo”. Se contrastó los datos registrados automáticamente con los valores puntuales tomados por el Jefe del Ensayo durante el proceso de mediciones, verificando la consistencia. 2. La consistencia de cada dato se verificó tanto dentro de su propia serie como en la correlación entre su serie y las otras dos series. Para ello, primeramente se tabuló todos los juegos de valores medidos (condiciones de ensayo), incluyendo los parámetros técnicos correspondientes a las mediciones de potencia, a las mediciones de rendimiento del combustible y a las condiciones ambientales. Luego, partiendo de los valores medidos se determinó los valores calculados para cada punto, y se graficó la serie de puntos (datos y resultados), para determinar si eran coherentes entre sí. Se reexaminó los datos para los puntos que no resultaron coherentes con el conjunto y se procedió a corregir valores; no fue necesario descartar puntos para obtener una corrección satisfactoria y de la disponibilidad o no de otros datos para la misma condición operativa.
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33
3. La verificación de la consistencia de los datos y resultados se examinó también luego de los cálculos efectuados para las condiciones de Potencia Efectiva y para las ISO. 4. Partiendo de los registros históricos de temperaturas medias máximas mensuales obtenidos del Senamhi para la estación de Campo de Marte, se obtuvo la media de las temperaturas máximas mensuales, que luego se utilizó para las condiciones de Potencia Efectiva. 5. A las condiciones ambientales correspondientes a la temperatura anterior se les ha designado como “condiciones de Potencia Efectiva” 6. El consumo de combustible, en unidades de volumen por unidad de tiempo, se homogeneizó a una misma temperatura y presión, correspondientes a las condiciones estándar que se utilizan para el gas natural seco (60ºF y 14.73 psia). Las unidades de medición (pies cúbicos estándar, simbolizados como PC std, en caso del gas) son realmente unidades de volumen. Técnicamente, el consumo de combustible debe expresarse en unidades de masa y no de volumen. Al fijar la temperatura y presión de referencia, los resultados en unidades de volumen adquieren la misma consistencia que si hubiesen sido expresados en unidades de masa. 7. Se tuvo en cuenta que los factores de corrección para llevar de una condición de referencia a otra, en el caso específico de la turbina a gas de Fenix, son: •
temperatura ambiente;
•
altura sobre el nivel del mar;
•
humedad absoluta del aire;
•
velocidad de giro;
•
temperatura de combustible;
•
diferencial de presión de ingreso;
•
composición de combustible;
•
factor de potencia.
8. Para convertir la potencia y el consumo medidos de las condiciones de ensayo a las condiciones de Potencia Efectiva se utilizaron las relaciones existentes entre la potencia al eje, la velocidad de rotación, la humedad relativa, la temperatura ambiente y la altitud de la unidad ensayada dadas en las curvas de cada unidad. Procedimiento N° 17, acápite 8.13 b: “Llevar dicha potencia a Condiciones de Potencia Efectiva ya sea empleando las curvas de ajuste originales de la unidad o, en su defecto, las de unidades similares o, en su defecto, aquellas contenidas en la Norma Técnica de Referencia…” . Estas curvas se presentan en el ANEXO N° 3 9. La conversión entre condiciones de ensayo y de Potencia Efectiva se realizó aplicando el raciocinio siguiente: •
Sean PBs, PISO, FCISO respectivamente la Potencia Bruta medida, la Potencia neta ISO a calcular y el factor de corrección de la potencia neta por cambio de condiciones de referencia a las ISO.
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Página
P ISO •
=
34
P Bs FC ISO
Sean Pef , FCef respectivamente la Potencia neta efectiva a calcular y el factor de corrección de la potencia neta por cambio de condiciones de referencia a las efectivas.
P ef = FC ef × P ISO 10.Igualando los valores de P ISO de ambas ecuaciones, se llega también a la siguiente relación:
P ef
=
FC ef FC Bs
× ( P Bs )
11.En forma similar a lo explicado anteriormente y mediante la relación encontrada se han llevado la potencia y el rendimiento del combustible de condiciones de ensayo a condiciones ISO y de Potencia Efectiva, para cada punto de medición 12.Para cada unidad ensayada y para todos los puntos medidos en el curso del ensayo, se ha calculado, tabulado y graficado los valores de potencia a condiciones de ensayo, a condiciones ISO y a condiciones de Potencia Efectiva. Al hacerlo, se ha ido verificando la consistencia de los puntos y descartando o revisando aquellos que caen fuera. Para cada unidad, se ha calculado el valor medio de la potencia a condiciones de Potencia Efectiva. 13.Se determinó el poder calorífico y la gravedad específica del combustible en los laboratorios de Fenix Power. 14.Con la potencia de ensayo y el consumo combustible de ensayo, se calculó el consumo específico de combustible del ensayo de la turbina a gas. Estos se ajustan individualmente a las condiciones ISO y de Potencia Efectiva utilizando los factores obtenidos de las respectivas curvas de ajuste. Para cada uno de los puntos así obtenidos, se calcula el consumo de combustible ajustado de la turbina a gas multiplicando el consumo específico de combustible ajustado por la respectiva potencia ajustada (Ver numeral 10.). 15.Se convirtió los valores de consumo específico de combustible a rendimiento. 16.Se ha calculado, tabulado y graficado los consumos específicos de combustible, y los rendimientos a los distintos porcentajes de carga. En el ANEXO N° 1, se encuentran los valores de las temperaturas promedio máximas mensuales registradas por Senamhi en la estación meteorológica de Campo de Marte, Jesús María, Lima. De esos valores se ha extraído las temperaturas promedio de máximos mensuales y la humedad relativa. Los valores se muestran a continuación:
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9.3
Página
•
Temperatura promedio de máximos mensuales :
21.76 °C
•
Humedad Relativa :
84.7 %
35
Presentación de resultados
Para cada valor puntual se calcula las potencias y rendimientos en ensayo, ISO y efectivo. Los resultados se presentan en forma tabulada. Luego los valores puntuales se agrupan por rangos de carga, para obtener valores representativos de los distintos rangos de carga parcial a que se efectuó el ensayo. Estos se designan como datos o valores promedio, según corresponda. Los resultados del ensayo son el promedio de los valores medidos. La Potencia Efectiva es entonces el promedio de los resultados de los cálculos aplicados a cada valor medido y considerado válido. La misma consideración rige para el rendimiento del combustible. En este último caso, los rendimientos a carga parcial son resultado del promedio de datos tomados a esas condiciones.
10 Evaluación de los Resultados del Ensayo La información en bruto, tal como se registró durante el ensayo, se encuentra adjunta al Acta de Ensayo, ANEXO N° 2. Los datos empleados directamente en los cálculos se han indicado en los cuadros de la sección 8, Datos Registrados. Sobre esta base se ha realizado el cálculo de la Potencia Efectiva y de las eficiencias a carga parcial. Durante el ensayo, las lecturas se efectúan para obtener datos con intervalos de tiempo determinados. Los datos que corresponden a cada intervalo de tiempo permiten calcular la potencia y rendimiento de la unidad, como si se tratara de una prueba individual de corta duración; al conjunto de valores calculados de esta manera se le llama valores medidos. Si se unen todos los intervalos de tiempo que corresponden a una misma condición de carga (ejm.: a 75% de carga nominal), de esa unión resulta un único intervalo, en el cual también se puede calcular los valores de la potencia y rendimiento. A este valor, se le llama valor promedio. Por otro lado, en la bitácora de la prueba que lleva el Jefe del Ensayo, anota valores sin intervalos de tiempo regulares, que luego sirven para corroborar los valores que el equipo técnico mide con intervalos regulares de tiempo. Al juego de valores que corresponde a estas mediciones, se lo llama valores puntuales. Los resultados oficiales del ensayo corresponden a los valores medidos. Estos valores son los rendimientos y potencias para condiciones de ensayo, ISO y de Potencia Efectiva. En lo que sigue, se muestra los resultados de los cálculos. Estos no sólo se efectúan para los valores medidos, sino también para los valores promedio y puntuales.
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36
10.1 Potencia y Rendimiento del Medio Ciclo Combinado Los resultados del procedimiento de cálculo, para determinar la potencia y el consumo específico de combustible a condiciones de Potencia Efectiva, tanto para condiciones de plena carga como para carga parcial, así como a condiciones ISO y de Ensayo se encuentran en los cuadros que van del CUADRO N° 10-1 al CUADRO N° 10-4. Los cuadros indican los puntos de medición, las condiciones ambientales registradas y las potencias brutas o netas y rendimientos para condiciones de ensayo, ISO y de potencia efectiva. El último cuadro (CUADRO N° 10-5) corresponden a los datos promedio de cada rango de medición de potencias En la FIGURA N° 10-1 los resultados aparecen a modo de un diagrama de carga. Los valores están calculados para cada punto y corresponden a intervalos de duración de 15 minutos; es como que cada punto correspondiese a un período de corta duración, en el cual idealmente las condiciones operativas se mantienen constantes, dentro de un estado estacionario. Los cuadros indican los puntos de medición, las condiciones ambientales registradas y las potencias y rendimientos para condiciones de ensayo, ISO y de Potencia Efectiva.
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CUADRO N° 10-1 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons . c ombus tible de ensay o Cons. combustible ISO Cons. combustible efectivo Rend. de Ensayo neto Rend. ISO neto Rend. Efectivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCs td/h] [MPCstd/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd] [kW h/MPCstd] [kWh/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
68% Carga 1 2 3 09:30 09:45 10:00 09:30 09:45 10:00 184,453 183,249 183,333 185,549 184,335 184,436 182,632 181,434 181,553 1,210 1,210 1,210 1,235 1,183 1,184 1,203 1,153 1,153 152.39 151.39 151.46 150.27 155.78 155.83 151.82 157.38 157.45 6.56 6.61 6.60 6.65 6.42 6.42 6.59 6.35 6.35 7,423 7,471 7,468 7,527 7,261 7,259 7,450 7,187 7,184 48.5% 48.2% 48.2% 47.8% 49.6% 49.6% 48.3% 50.1% 50.1%
76% Carga 4 5 6 10:15 10:30 10:45 10:15 10:30 10:45 195,468 213,517 213,473 196,326 214,408 215,261 193,236 211,084 211,917 1,320 1,337 1,329 1,286 1,302 1,304 1,253 1,268 1,270 148.04 159.73 160.61 152.65 164.72 165.14 154.22 166.45 166.87 6.76 6.26 6.23 6.55 6.07 6.06 6.48 6.01 5.99 7,641 7,081 7,043 7,410 6,867 6,850 7,334 6,795 6,779 47.1% 50.8% 51.1% 48.6% 52.4% 52.6% 49.1% 53.0% 53.1%
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
85% Carga 7 8 9 11:00 11:15 11:30 11:00 11:15 11:30 236,845 244,009 244,177 238,364 246,089 246,344 234,646 242,282 242,539 1,459 1,463 1,459 1,424 1,436 1,433 1,387 1,399 1,396 162.38 166.81 167.30 167.41 171.42 171.90 169.15 173.23 173.72 6.16 5.99 5.98 5.97 5.83 5.82 5.91 5.77 5.76 6,966 6,781 6,761 6,757 6,598 6,580 6,687 6,529 6,511 51.7% 53.1% 53.2% 53.3% 54.6% 54.7% 53.8% 55.1% 55.3%
93% C 10 11:45 11:45 260,128 262,076 257,951 1,608 1,571 1,531 161.78 166.80 168.52 6.18 6.00 5.93 6,992 6,781 6,712 51.5% 53.1% 53.6%
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
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CUADRO N° 10-2 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons . combus tible de ens ay o Cons. combustible ISO Cons. combustible efectivo Rend. de Ensayo neto Rend. ISO neto Rend. Efectivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCs td/h] [MPCstd/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd] [k Wh/MPCstd] [kWh/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
93% Carga 11 12 12:00 12:15 12:00 12:15 271,304 272,216 272,922 273,474 268,613 269,159 1,601 1,614 1,562 1,570 1,522 1,529 169.41 168.66 174.75 174.22 176.54 176.00 5.90 5.93 5.72 5.74 5.66 5.68 6,677 6,706 6,473 6,492 6,407 6,427 53.9% 53.7% 55.6% 55.4% 56.2% 56.0%
13 15:00 15:00 282,087 285,622 280,933 1,664 1,636 1,594 169.52 174.55 176.23 5.90 5.73 5.67 6,673 6,480 6,419 54.0% 55.6% 56.1%
14 15:15 15:15 282,366 285,544 280,861 1,676 1,645 1,602 168.46 173.60 175.27 5.94 5.76 5.71 6,714 6,516 6,454 53.6% 55.3% 55.8%
15 15:30 15:30 282,421 285,592 280,914 1,672 1,641 1,599 168.95 174.05 175.73 5.92 5.75 5.69 6,695 6,499 6,437 53.8% 55.4% 55.9%
100% Carga 16 17 15:45 16:00 15:45 16:00 282,486 282,409 285,220 275,338 280,554 283,679 1,677 1,672 1,642 1,604 1,600 1,646 168.40 168.94 173.68 171.70 175.35 172.33 5.94 5.92 5.76 5.82 5.70 5.80 6,717 6,695 6,513 6,588 6,450 6,564 53.6% 53.8% 55.3% 54.6% 55.8% 54.8%
18 16:15 16:15 282,533 275,291 283,632 1,673 1,604 1,646 168.90 171.66 172.29 5.92 5.83 5.80 6,697 6,589 6,565 53.8% 54.6% 54.8%
19 16:30 16:30 281,896 275,624 283,975 1,666 1,606 1,648 169.22 171.65 172.28 5.91 5.83 5.80 6,684 6,590 6,566 53.9% 54.6% 54.8%
20 16:45 16:45 282,151 274,867 283,194 1,676 1,606 1,649 168.31 171.15 171.77 5.94 5.84 5.82 6,720 6,609 6,585 53.6% 54.5% 54.7%
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 10-2 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons . combus tible de ens ay o Cons. combustible ISO Cons. combustible efectivo Rend. de Ensayo neto Rend. ISO neto Rend. Efectivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCs td/h] [MPCstd/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd] [k Wh/MPCstd] [kWh/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
93% Carga 11 12 12:00 12:15 12:00 12:15 271,304 272,216 272,922 273,474 268,613 269,159 1,601 1,614 1,562 1,570 1,522 1,529 169.41 168.66 174.75 174.22 176.54 176.00 5.90 5.93 5.72 5.74 5.66 5.68 6,677 6,706 6,473 6,492 6,407 6,427 53.9% 53.7% 55.6% 55.4% 56.2% 56.0%
13 15:00 15:00 282,087 285,622 280,933 1,664 1,636 1,594 169.52 174.55 176.23 5.90 5.73 5.67 6,673 6,480 6,419 54.0% 55.6% 56.1%
14 15:15 15:15 282,366 285,544 280,861 1,676 1,645 1,602 168.46 173.60 175.27 5.94 5.76 5.71 6,714 6,516 6,454 53.6% 55.3% 55.8%
15 15:30 15:30 282,421 285,592 280,914 1,672 1,641 1,599 168.95 174.05 175.73 5.92 5.75 5.69 6,695 6,499 6,437 53.8% 55.4% 55.9%
100% Carga 16 17 15:45 16:00 15:45 16:00 282,486 282,409 285,220 275,338 280,554 283,679 1,677 1,672 1,642 1,604 1,600 1,646 168.40 168.94 173.68 171.70 175.35 172.33 5.94 5.92 5.76 5.82 5.70 5.80 6,717 6,695 6,513 6,588 6,450 6,564 53.6% 53.8% 55.3% 54.6% 55.8% 54.8%
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
18 16:15 16:15 282,533 275,291 283,632 1,673 1,604 1,646 168.90 171.66 172.29 5.92 5.83 5.80 6,697 6,589 6,565 53.8% 54.6% 54.8%
19 16:30 16:30 281,896 275,624 283,975 1,666 1,606 1,648 169.22 171.65 172.28 5.91 5.83 5.80 6,684 6,590 6,566 53.9% 54.6% 54.8%
20 16:45 16:45 282,151 274,867 283,194 1,676 1,606 1,649 168.31 171.15 171.77 5.94 5.84 5.82 6,720 6,609 6,585 53.6% 54.5% 54.7%
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 10-3 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons . combus tible de ens ay o Cons. combustible ISO Cons. combustible efectivo Rend. de Ensayo neto Rend. ISO neto Rend. Efectivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCs td/h] [MPCstd/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd] [k Wh/MPCstd] [kWh/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
21 17:00 17:00 282,382 276,346 284,721 1,660 1,603 1,645 170.11 172.42 173.06 5.88 5.80 5.78 6,649 6,560 6,536 54.1% 54.9% 55.1%
22 17:15 17:15 280,926 274,190 282,496 1,672 1,606 1,649 168.05 170.74 171.36 5.95 5.86 5.84 6,731 6,625 6,601 53.5% 54.3% 54.5%
23 17:30 17:30 281,679 274,978 283,309 1,673 1,608 1,651 168.37 171.02 171.65 5.94 5.85 5.83 6,718 6,614 6,590 53.6% 54.4% 54.6%
24 17:45 17:45 280,835 274,713 283,037 1,666 1,606 1,649 168.61 171.05 171.67 5.93 5.85 5.82 6,709 6,613 6,589 53.7% 54.4% 54.6%
100% Carga 25 26 18:00 18:15 18:00 18:15 281,980 281,698 275,023 274,869 283,356 283,196 1,670 1,667 1,603 1,601 1,645 1,644 168.89 169.04 171.59 171.68 172.21 172.31 5.92 5.92 5.83 5.82 5.81 5.80 6,698 6,692 6,592 6,588 6,568 6,564 53.8% 53.8% 54.6% 54.6% 54.8% 54.8%
27 18:30 18:30 282,256 275,243 283,582 1,673 1,605 1,648 168.74 171.44 172.06 5.93 5.83 5.81 6,704 6,598 6,574 53.7% 54.6% 54.8%
28 18:45 18:45 282,127 275,221 283,559 1,672 1,606 1,648 168.73 171.39 172.02 5.93 5.83 5.81 6,704 6,600 6,576 53.7% 54.5% 54.7%
29 19:00 19:00 281,743 274,876 283,204 1,667 1,601 1,643 169.04 171.69 172.32 5.92 5.82 5.80 6,691 6,588 6,564 53.8% 54.6% 54.8%
30 19:15 19:15 281,758 274,994 283,325 1,669 1,605 1,647 168.78 171.37 172.00 5.92 5.84 5.81 6,702 6,600 6,576 53.7% 54.5% 54.7%
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 10-3 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons . combus tible de ens ay o Cons. combustible ISO Cons. combustible efectivo Rend. de Ensayo neto Rend. ISO neto Rend. Efectivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCs td/h] [MPCstd/h] [MPCstd/h] [kWh/MPCstd] [k Wh/MPCstd] [kWh/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
21 17:00 17:00 282,382 276,346 284,721 1,660 1,603 1,645 170.11 172.42 173.06 5.88 5.80 5.78 6,649 6,560 6,536 54.1% 54.9% 55.1%
22 17:15 17:15 280,926 274,190 282,496 1,672 1,606 1,649 168.05 170.74 171.36 5.95 5.86 5.84 6,731 6,625 6,601 53.5% 54.3% 54.5%
23 17:30 17:30 281,679 274,978 283,309 1,673 1,608 1,651 168.37 171.02 171.65 5.94 5.85 5.83 6,718 6,614 6,590 53.6% 54.4% 54.6%
24 17:45 17:45 280,835 274,713 283,037 1,666 1,606 1,649 168.61 171.05 171.67 5.93 5.85 5.82 6,709 6,613 6,589 53.7% 54.4% 54.6%
100% Carga 25 26 18:00 18:15 18:00 18:15 281,980 281,698 275,023 274,869 283,356 283,196 1,670 1,667 1,603 1,601 1,645 1,644 168.89 169.04 171.59 171.68 172.21 172.31 5.92 5.92 5.83 5.82 5.81 5.80 6,698 6,692 6,592 6,588 6,568 6,564 53.8% 53.8% 54.6% 54.6% 54.8% 54.8%
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
27 18:30 18:30 282,256 275,243 283,582 1,673 1,605 1,648 168.74 171.44 172.06 5.93 5.83 5.81 6,704 6,598 6,574 53.7% 54.6% 54.8%
28 18:45 18:45 282,127 275,221 283,559 1,672 1,606 1,648 168.73 171.39 172.02 5.93 5.83 5.81 6,704 6,600 6,576 53.7% 54.5% 54.7%
29 19:00 19:00 281,743 274,876 283,204 1,667 1,601 1,643 169.04 171.69 172.32 5.92 5.82 5.80 6,691 6,588 6,564 53.8% 54.6% 54.8%
30 19:15 19:15 281,758 274,994 283,325 1,669 1,605 1,647 168.78 171.37 172.00 5.92 5.84 5.81 6,702 6,600 6,576 53.7% 54.5% 54.7%
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 10-4 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons. combustible de ensayo Cons. combustible ISO Cons . c ombus tible efec tivo Rend. de Ens ay o neto Rend. ISO neto Rend. Efectivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCstd/h] [MPCstd/h] [MPCs td/h] [kW h/MPCstd] [kWh/MPCstd] [kW h/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
31 19:30 19:30 281,526 275,052 283,386 1,663 1,601 1,644 169.30 171.76 172.39 5.91 5.82 5.80 6,681 6,585 6,561 53.9% 54.7% 54.9%
32 19:45 19:45 281,440 274,459 282,773 1,666 1,599 1,642 168.90 171.60 172.22 5.92 5.83 5.81 6,697 6,592 6,568 53.8% 54.6% 54.8%
33 20:00 20:00 281,936 275,000 283,330 1,673 1,606 1,649 168.54 171.19 171.82 5.93 5.84 5.82 6,711 6,607 6,583 53.6% 54.5% 54.7%
33
100% Carga 33 33
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33
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CUADRO N° 10-4 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons. combustible de ensayo Cons. combustible ISO Cons . c ombus tible efec tivo Rend. de Ens ay o neto Rend. ISO neto Rend. Efectivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCstd/h] [MPCstd/h] [MPCs td/h] [kW h/MPCstd] [kWh/MPCstd] [kW h/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
31 19:30 19:30 281,526 275,052 283,386 1,663 1,601 1,644 169.30 171.76 172.39 5.91 5.82 5.80 6,681 6,585 6,561 53.9% 54.7% 54.9%
32 19:45 19:45 281,440 274,459 282,773 1,666 1,599 1,642 168.90 171.60 172.22 5.92 5.83 5.81 6,697 6,592 6,568 53.8% 54.6% 54.8%
33 20:00 20:00 281,936 275,000 283,330 1,673 1,606 1,649 168.54 171.19 171.82 5.93 5.84 5.82 6,711 6,607 6,583 53.6% 54.5% 54.7%
33
100% Carga 33 33
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
33
33
33
33
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 10-5 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER LECTURAS PROMEDIO PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons . c ombus tible de ensay o Cons. combustible ISO Cons . c ombus tible efec tivo Rend. de Ensayo neto Rend. ISO neto Rend. Efec tivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCs td/h] [MPCstd/h] [MPCs td/h] [kWh/MPCstd] [kWh/MPCstd] [kW h/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
39 09:30 10:00 183,678 184,773 181,873 1,210 1,201 1,170 151.75 153.96 155.55 6.59 6.50 6.43 7,454 7,349 7,274 48.3% 49.0% 49.5%
40 10:15 10:45 207,486 208,665 205,412 1,329 1,297 1,264 156.13 160.84 162.51 6.41 6.23 6.16 7,255 7,042 6,969 49.7% 51.2% 51.7%
41 11:00 11:30 241,677 243,599 239,822 1,460 1,431 1,394 165.50 170.24 172.04 6.04 5.87 5.81 6,836 6,645 6,576 52.7% 54.2% 54.8%
42 11:45 12:15 267,883 269,491 265,241 1,608 1,568 1,527 166.62 171.92 173.69 6.00 5.82 5.76 6,792 6,582 6,515 53.0% 54.7% 55.3%
43 15:00 20:00 281,935 277,051 282,905 1,670 1,611 1,638 168.85 171.95 172.78 5.92 5.82 5.79 6,699 6,578 6,547 53.7% 54.7% 55.0%
Alfa Plus S.A.C.
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CUADRO N° 10-5 POTENCIAS ISO, DE ENSAYO Y EFECTIVA – MEDIO CICLO COMBINADO C.T. FENIX POWER LECTURAS PROMEDIO PUNTOS DE MEDICION Horas Potencia de ensayo Potencia ISO Potencia Efectiva Cons . c ombus tible de ensay o Cons. combustible ISO Cons . c ombus tible efec tivo Rend. de Ensayo neto Rend. ISO neto Rend. Efec tivo neto C.e. Comb. de Ensayo C.e. Comb. ISO C.e. Comb. Efectivo C.E.C. de Ensayo C.E.C. ISO C.E.C. Efectivo Ef. Térmica de Ensayo Ef. Térmica ISO Ef. Térmica Efectiva
de: a: [kW] [kW] [kW] [MPCs td/h] [MPCstd/h] [MPCs td/h] [kWh/MPCstd] [kWh/MPCstd] [kW h/MPCstd] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [PCstd/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [kJ/kWh] [%] [%] [%]
39 09:30 10:00 183,678 184,773 181,873 1,210 1,201 1,170 151.75 153.96 155.55 6.59 6.50 6.43 7,454 7,349 7,274 48.3% 49.0% 49.5%
40 10:15 10:45 207,486 208,665 205,412 1,329 1,297 1,264 156.13 160.84 162.51 6.41 6.23 6.16 7,255 7,042 6,969 49.7% 51.2% 51.7%
41 11:00 11:30 241,677 243,599 239,822 1,460 1,431 1,394 165.50 170.24 172.04 6.04 5.87 5.81 6,836 6,645 6,576 52.7% 54.2% 54.8%
Determinación de la Potencia Efectiva y Rendimiento
42 11:45 12:15 267,883 269,491 265,241 1,608 1,568 1,527 166.62 171.92 173.69 6.00 5.82 5.76 6,792 6,582 6,515 53.0% 54.7% 55.3%
43 15:00 20:00 281,935 277,051 282,905 1,670 1,611 1,638 168.85 171.95 172.78 5.92 5.82 5.79 6,699 6,578 6,547 53.7% 54.7% 55.0%
Medio Ciclo Combinado - C.T. Fenix Power
Alfa Plus S.A.C.
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FIGURA N° 10-1 CC - CT FENIX Potencias Efectiva, Ensayo e ISO de la Unidad Prueba realiza da el día 12.06.2014
300,000
250,000 200,000 W 150,000 k 100,000
Potencia de ensayo [kW] Potencia Efectiva [kW]
50,000
Potencia ISO [kW]
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FIGURA N° 10-1 CC - CT FENIX Potencias Efectiva, Ensayo e ISO de la Unidad Prueba realiza da el día 12.06.2014
300,000
250,000 200,000 W 150,000 k 100,000
Potencia de ensayo [kW]
Potencia ISO [kW]
Potencia Efectiva [kW]
50,000
0 0 3 : 9 0
0 3 : 0 1
0 3 : 1 1
0 0 : 5 1
0 0 : 6 1
0 0 : 7 1
0 0 : 8 1
0 0 : 9 1
0 0 : 0 2
Horas
10.2 Potencia Efectiva y Rendimiento del Medio Ciclo Combinado En el CUADRO N° 10-6 se presenta el resultado de la Potencia Efectiva, entendiendo como tal al promedio del conjunto de valores obtenidos durante el ensayo a plena carga. Igualmente se da el promedio de las potencias medidas en ensayo, a las temperaturas que se registraron, sin ninguna corrección por este concepto. En el mismo cuadro se indica el promedio de rendimiento del grupo ensayado, expresado en kWh/MPC (MPC= Millar de Pies Cúbicos), a las condiciones de plena carga.
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CUADRO N° 10-6 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RESULTADOS DEL CALCULO DE POTENCIA EFECTIVA Y RENDIMIENTO RESUMEN Potencia de Ensayo [kW] Rend. neto de Ensayo [kWh/MPC] C.e. Comb. de Ensayo [PC/kW h] C.E.C. de Ensayo [kJ/kWh] Eficiencia Térmica de Ensayo [%] Potencia Efectiva [kW] Rend. Efectivo [kWh/MPC] C.e. Comb. Efectivo [PC/kWh] C.E.C. Efectivo [kJ/kWh] Eficiencia Térmica Efectivo [%] Potencia ISO [kW] Rend. ISO [kWh/MPC] C.e. Comb. ISO [PC/kWh] C.E.C. ISO [kJ/kWh] Eficiencia Térmica ISO [%]
281,935 168.85 5.92 6,699 53.74% 282,905 172.78 5.79 6,547 54.99% 277,051 171.95 5.82 6,578 54.73%
Consumo de Auxiliares TG12 [kW] Consumo de Auxiliares TV [kW]
7,600 0
10.3 Consumo específico de combustible del Medio Ciclo Combinado a cargas parciales En esta sección se realiza el cálculo del consumo específico de combustible en forma análoga a como se calculó el valor de Potencia Efectiva, para los valores medidos. Como se indicó en el acápite anterior estos son los resultados del ensayo. Además, como referencia al cálculo anterior, se incluye resultados para los conjuntos de valores promedio.
10.3.1 Valores medidos El consumo específico de combustible a distintas cargas se calcula de forma análoga al valor de la Potencia Efectiva, es decir como promedio del conjunto de valores obtenidos durante el ensayo a plena carga. Primeramente, para cada punto medido a condiciones de ensayo se obtiene sus correspondientes valores ISO y de Potencia Efectiva. Luego se agrupa esos valores por porcentaje de carga, se descarta los puntos no-confiables y se toma el promedio de los valores. Los resultados del ensayo correspondientes al promedio de los rendimientos obtenidos a partir de las mediciones durante el ensayo se presentan en el CUADRO N° 10-7.
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Estos mismos valores se han graficado en la FIGURA N° 10-2 para las condiciones de Potencia Efectiva, en la FIGURA N° 10-3 para las condiciones ISO y en la FIGURA N° 10-4 para condiciones de ensayo.
CUADRO N° 10-74 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RENDIMIENTO DEL COMBUSTIBLE A CARGA VARIABLE % carga
[kWh/MP Potencia C]efe Efectiva [kW]
64% 73% 85% 94% 100%
181, 873 205, 412 239, 822 265, 241 282, 905
155. 55 162. 51 172. 04 173. 69 172. 78
[kWh/MP C]ISO 153. 96 160. 84 170. 24 171. 92 171. 95
Ajustado Ajustado Ajustado [kWh/MP [PC/min [PC/min [PC/min [kWh/MP [kWh/MP [kWh/MP C]ens ]efe ]ISO ]ens C]efe C]ISO C]ens 151. 75 19, 487 19, 688 19, 975 157. 21 155. 39 151. 90 156. 13 21, 066 21, 286 21, 928 162. 54 160. 86 157. 11 165. 50 23, 234 23, 478 24, 152 168. 89 167. 40 163. 31 166. 62 25, 452 25, 713 26, 532 172. 74 171. 38 167. 09 168. 85 27, 290 27, 421 27, 925 175. 10 173. 82 169. 40
FIGURA N° 10-2 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RENDIMIENTO NETO A CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA CC - CT FENIX Rendimiento y Consumo de Combustible vs. Potencia Condiciones de Potencia Efectiva - Prueba 12.06.2014 180
30000
175
25000
] C P170 M / h W k [ o165 t n e i m i d160 n e R
y = 0.0757x + 5515.5630 R² = 0.9905
20000
15000
10000
155
5000
150 0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
] n i m / C P [ e l b i t s u b m o C e d o m u s n o C
0 300,000
Potencia [kW] Ajustado [kWh /MPC]efe
4
[kWh/MPC]efe
[PC/min]ef e
Lineal ([PC/mi n]efe)
Los porcentajes de carga indicados en el cuadro difieren ligeramente de los estimados con anterioridad al ensayo pues son divisiones de los valores de potencia incluidos en el mismo.
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FIGURA N° 10-3 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RENDIMIENTO NETO A CONDICIONES ISO CC - CT FENIX Rendimiento y Consumo de Combustible vs. Potencia Condiciones de Potencia ISO - Prueba 12.06.2014 175
30000
25000
170 ] C P M165 / h W k [ o t n 160 e i m i d n e R 155
y = 0.0754x + 5791.3474 R² = 0.9928
20000
15000
10000
5000
150 0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
0 300,000
Potencia (kW) Ajustado [kWh /MPC]ISO
[kWh/MP C]ISO
[PC/min]IS O
Lineal ([PC/mi n]ISO)
] n i m / C P [ e l b i t s u b m o C e d o m u s n o C
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FIGURA N° 10-4 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RENDIMIENTO NETO A CONDICIONES DE ENSAYO CC - CT FENIX Rendimiento y Consumo de Combustible vs. Potencia Condiciones de Potencia de Ensayo - Prueba 12.06.2014 172
30000
170 25000
168 y = 0.0780x + 5773.4029 R² = 0.9968
166
] C 164 P M / h 162 W k [ o 160 t n e 158 i m i d 156 n e R 154 152 150 0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
] n i 20000 / m C P [ e l b 15000 i t s u b m 10000 o C e d o m 5000 u s n o C 0 300,000
Potencia (kW) Ajustado [k Wh/MPC]ens
[kWh/MPC]en s
[PC/min]ens
Lineal ([PC/min]en s)
10.3.2 Valores promedio En adición a los valores obtenidos en el acápite anterior, que son los valores que corresponden a los que se emplearon para determinar la Potencia Efectiva y, por tanto, los resultados válidos de las pruebas, en el presente acápite se muestra en forma tabulada y gráfica otros juego de datos (valores promedio) del rendimiento del combustible, para los 3 casos: •
Caso de condiciones de Potencia Efectiva, es decir la potencia y el rendimiento corresponden a las condiciones ambientales para la Potencia Efectiva;
Valores promedio •
Caso de condiciones ISO
Valores promedio •
Caso de condiciones de ensayo
Valores promedio Se designa como valores promedio a los promedios de potencia y rendimiento, calculados sobre el total del intervalo de tiempo que dura una prueba a carga parcial o total. Antes de obtener el promedio se revisa los datos puntuales y se descarta aquellos que muestran una discrepancia importante con los demás y los valores que se espera obtener. A diferencia del caso de valores medidos, donde primero se
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efectúan las transformaciones de condiciones y luego se halla los promedios, en este caso primero se definen nuevos puntos, que son los promedios de los valores medidos a un mismo porcentaje de carga (promedio de condiciones de ensayo) y luego se efectúa la transformación. Si las funciones de transformación son lineales y el juego de puntos utilizado es el mismo, los resultados debieran coincidir con los obtenidos a partir de los valores medidos. Los juegos de valores calculados en base a los medidos en el ensayo a carga parcial se mostraron en los resultados de la Potencia Efectiva. En los cuadros que siguen, se muestran los resultados de los rendimientos a cargas parciales.
10.3.3 Valores a condiciones de ensayo En el CUADRO N° 10-8 y FIGURA N° 10-5 se han tabulado y graficado los valores correspondientes a la potencia y rendimiento a condiciones de ensayo.
CUADRO N° 10-8 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER POTENCIAS Y RENDIMIENTOS A CONDICIONES DE ENSAYO CC - CT FENIX CONDICIONES DE ENSAYO LECTURAS PROMEDIO
Potencia Ensayo Carga de [kW] Prueba 68%i 183,678 76%i 207,486 85%i 241,677 93%i 267,883 100%i 281,935
Rendimiento
[kWh/MPCstd]
151.75 156.13 165.50 166.62 168.85
Consumo Consumo Consumo de Eficiencia Consumo de Rendimiento Específico Específico de Combustible Térmica Combustible ajustado Combustible Calor ajustado [PCstd/kWh ] 6.59 6.41 6.04 6.00 5.92
[k J/kW h]
[%]
[PC/min]
[PC/min]
[kW h/MPC]
7,454 7,255 6,836 6,792 6,699
48.30% 49.69% 52.67% 53.03% 53.74%
20,173 22,149 24,338 26,796 27,829
20,166 22,009 24,656 26,684 27,772
151.81 157.12 163.37 167.32 169.20
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FIGURA N° 10-5 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RENDIMIENTOS NETOS A CONDICIONES DE ENSAYO - VALORES PROMEDIO CC - CT FENIX Rendimiento y Consumo de Combustible vs. Potencia Condiciones de Ensayo - Lecturas Promedio - Prueba 12.06.2014 172
30,000
170 25,000
168 ] 166 C P M / 164 h W 162 k [ o t n 160 e i m 158 i d n 156 e R 154
y = 0.0774x + 5947.3031 R² = 0.9966
20,000
15,000
10,000
5,000
152 150 0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
] n i m / C P [ e l b i t s u b m o C e d o m u s n o C
0 300,000
Potencia (kW) Ren dim ie nto [ kW h/M PCs td]
Ren dim ie nto a jus tad o [k Wh/MP C]
Consumo de Combustible [PC/min]
Lineal (Consumo de Combustible [PC/min])
10.3.4 Valores a condiciones de Potencia Efectiva En el CUADRO N° 10-9 y FIGURA N° 10-6 se han tabulado y graficado los mismos puntos de los cuadros anteriores, pero en sus valores correspondientes a la Potencia Efectiva y al rendimiento correspondiente.
CUADRO N° 10-9 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER POTENCIAS Y RENDIMIENTOS A CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA CC - CT FENIX CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA LECTURAS PROMEDIO
Potencia Efecti va Carga de [kW] Prueba 68%i 181,873 76%i 205,412 85%i 239,822 93%i 265,241 100%i 282,905
Rendimiento
[kWh/MPCstd]
155.55 162.51 172.04 173.69 172.78
Consumo Consumo Consumo de Eficiencia Consumo de Rendimiento Específico Específico de Combustible Térmica Combustible ajustado Combustible Calor ajustado [PCstd/kWh ] 6.43 6.16 5.81 5.76 5.79
[k J/kW h]
[%]
[PC/min]
[PC/min]
[kW h/MPC]
7,274 6,969 6,576 6,515 6,547
49.51% 51.72% 54.75% 55.28% 54.99%
19,487 21,066 23,234 25,452 27,290
19,281 21,063 23,667 25,591 26,928
157.21 162.54 168.89 172.74 175.10
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FIGURA N° 10-6 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RENDIMIENTOS NETOS PARA POTENCIA EFECTIVA - VALORES PROMEDIO CC - CT FENIX Rendimiento y Consumo de Combustible vs. Potencia Condiciones de Potencia Efectiva - Lecturas Promedio - Prueba 12.06.2014 180
30,000
175
25,000
y = 0.0757x + 5515.5630 R² = 0.9905
] C P 170 M / h W k [ 165 o t n e i m160 i d n e R 155
20,000
15,000
10,000
5,000
150 0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
] n i m / C P [ e l b i t s u b m o C e d o m u s n o C
0 300,000
Potencia (kW) Ren dim ie nto [ kWh/M PCstd]
Ren dim ie nto a jus tad o [kW h/MP C]
C on su mo d e C om bu st ib le [ PC / mi n]
Li nea l ( Con su mo d e C om bus ti ble [ PC / mi n] )
10.3.5 Valores a condiciones ISO En el CUADRO N° 10-10 y FIGURA N° 10-7 se han tabulado y graficado los mismos puntos de los cuadros anteriores, pero en sus valores correspondientes a la potencia y rendimiento a condiciones ISO.
CUADRO N° 10-10 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER POTENCIAS Y RENDIMIENTOS A CONDICIONES DE POTENCIA ISO CC - CT FENIX CONDICIONES ISO LECTURAS PROMEDIO
Potencia ISO Carga de [kW] Prueba 68%i 184,773 76%i 208,665 85%i 243,599 93%i 269,491 100%i 277,051
Rendimiento
[kWh/MPCstd]
153.96 160.84 170.24 171.92 171.95
Consumo Consumo Consumo de Eficiencia Consumo de Rendimiento Específico Específico de Combustible Térmica Combustible ajustado Combustible Calor ajustado [PCstd/kWh ] 6.50 6.23 5.87 5.82 5.82
[k J/kW h]
[%]
[PC/min]
[PC/min]
[kW h/MPC]
7,349 7,042 6,645 6,582 6,578
49.00% 51.19% 54.18% 54.72% 54.73%
20,002 21,623 23,848 26,125 26,853
19,874 21,629 24,196 26,099 26,654
154.96 160.79 167.79 172.10 173.24
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FIGURA N° 10-7 MEDIO CICLO COMBINADO - C.T. FENIX POWER RENDIMIENTOS NETOS PARA POTENCIA ISO - VALORES PROMEDIO CC - CT FENIX Rendimiento y Consumo de Combustible vs. Potencia Condiciones ISO - Lecturas Promedio - Prueba 12.06.2014 175
30,000
25,000
170 ] C P M / 165 h W k [ o t n 160 e i m i d n e R 155
y = 0.0735x + 6296.7184 R² = 0.9947 20,000
15,000
10,000
5,000
150 0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
] n i m / C P [ e l b i t s u b m o C e d o m u s n o C
0 300,000
Potencia (kW) Ren dim ie nto [ kW h/M PCstd]
Ren dim ie nto a jus tad o [kW h/MP C]
Consumo de Combustible [PC/min]
Lineal (Consumo de Combustible [PC/min])
10.3.6 Rendimientos a combustible
partir de valores ajustados del consumo de
En el CUADRO N° 10-11 se muestra el comportamiento del Medio Ciclo Combinado para valores corregidos en el consumo global de calor.
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CUADRO N° 10-11
Potencia Efectiva
CC - CT FENIX CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA LECTURAS PROMEDIO AJUSTADAS Consumo Consumo Consumo de Rendimiento Específico Específico combustible Combustible de Calor
Eficiencia Térmica
Carga de Prueba
[kW]
[PC/min]
[ kWh/MPC]
[PC/kWh]
[kJ/kWh]
[%]
100% 90% 80% 75% 70% 60% 50% 40% 30% 25% 20% 10% 0%
282,905 254,615 226,324 212,179 198,034 169,743 141,453 113,162 84,872 70,726 56,581 28,291 0
27,195.3 24,965.4 22,735.5 21,620.5 20,505.6 18,275.7 16,045.7 13,815.8 11,585.9 10,470.9 9,356.0 7,126.1 4,896.1
173.38 169.98 165.91 163.56 160.96 154.80 146.93 136.51 122.09 112.58 100.79 66.17 0.00
5.77 5.88 6.03 6.11 6.21 6.46 6.81 7.33 8.19 8.88 9.92 15.11 0.00
6,524 6,655 6,818 6,916 7,027 7,307 7,699 8,286 9,265 10,048 11,222 17,095 0
55.18% 54.10% 52.80% 52.06% 51.23% 49.27% 46.76% 43.45% 38.86% 35.83% 32.08% 21.06% 0.00%
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Se adjuntan los siguientes anexos: •
ANEXO N° 1: Registros de temperaturas - SENAMHI
•
ANEXO N° 2: Acta de Ensayo
•
ANEXO N° 3: Curvas de ajuste
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ANEXO N° 1 Registros de temperaturas - SENAMHI