Escuela de Ingeniería Mecánica Maquinas Térmica Alternativas Universidad Industrial de Santander Enero, 201, !ucaramanga, Santander, "olom#ia Silvia Milena Espinosa Javier Eduardo Naranjo Zamir Andrés Africano Daniel Felipe Cediel
$ractica %&' E(E"T)*+E%*
$)A"TI"A %& ' GENERACION DE POTENCIA ELECTRICA POR MEDIO DEL GRUPO ELECTROGENO UTILIZANDO COMO COMBUSTIBLE LA GASOLINA
I%T)*-U""I*% A partir de la operación operación del grpo electrógeno electrógeno del la!oratorio la!oratorio de "#$ina% t&r"ica% alternati'a% %e de%ea generar energ(a el&ctrica tili)ando co"o co"!%ti!le la ga%olina* Por "edio de la pr#ctica e+peri"ental %e anali)ar# la potencia $e pede generar el grpo electrógeno, la potencia e-ecti'a del "otor, el con%"o .orario / e%peci-ico del co"!%ti!le, la e-iciencia $e pre%enta el grpo electrógeno entre otro% dato%*
*!.ETI/*S Medir lo% 'olta0e% / corriente% generado%* Calclar la potencia el&ctrica generada por el grpo electrógeno*
Calcular la potencia del M.C.I. Medir el consumo horario y específco de combustible del M.C.I del grupo electrógeno e lectrógeno.. Hallar la efciencia total del grupo electrógeno a partir de la potencia generada y el consumo de combustible. Comparar los valores nominales y generados de potencia. Hallar el costo por hora de operación a dierentes condiciones de carga. Grafcar los resultados, y hacer el anlisis correspondiente.
MATE)IA(ES EUI$*S • • •
!anco de pruebas del Grupo electrógeno. Cronometro. "in#a voltiamperim$trica.
•
%estuario adecuado al laboratorio.
MA)"* TE*)I"*
Potencia Eléctrica Generada
&s la cantidad de energía entregada por el grupo electrógeno a un elemento en un tiempo determinado, en este caso a una serie de bombillas incandescentes. 'a potencia el$ctrica generada se calcula por medio de la siguiente ecuación( Ne= fp∗V ∗ I
)onde fp es el actor de potencia de valor la unidad, debido *ue la carga impuesta es por bombillas incandescentes, 1 es el volta+e entre líneas e I es la corriente producida. "ara el caso del grupo electrógeno del 'M-, la potencia el$ctrica generada se calcula de la siguiente orma( Ne=V L 1− N ∗ I L 1+ V L 2− N ∗ I L 2
)ónde(
V L 1− N
es el volta+e medido entre las líneas L2N y
V L 2− N
es el
volta+e medido entre las líneas L3N e I L 1 I L 2 son las corrientes medidas por los cables L2 4 L3 *ue van del tablero de medición al tablero de control de carga. 'a efciencia de un generador esta alrededor del /01 al /21. &l generador "o3ermate 45556 comercial tiene una efciencia del /71. 'a potencia eectiva del motor, Pe" se calcula por la siguiente ecuación( Pem= Ne / ηg
)ónde( ηg es la efciencia del generador. "ara hallar la potencia eectiva estndar del motor, 5555 se utili#a la siguiente ecuación( Pem= CfPem
)onde C es el actor de corrección( 1 /2
( )
P s ,d T m Cf = Pm− P v, m T S
&n donde( P%*d6 &s la "resión absoluta estndar del aire seco. "m( &s la "resión absoluta medida del aire ambiente. P',"6 &s la presión parcial medida del vapor de agua ambiente. T"6 &s la temperatura ambiente medida. T%6 &s la temperatura ambiente estndar. Condiciones estndar del aire ambiente(
'a presión medida de vapor de agua ambiente "v,m se calcula( Pv ,m =∅∗ PG
Consumo horario de gasolina
&l consumo horario de combustible es la cantidad de combustible utili#ado en la generación de energía en un tiempo determinado. 'a ecuación *ue describe el consumo horario de combustible es la siguiente( ρ∗V mc ´ = t
Consumo específco de combustible
&l consumo específco de combustible %-c es la relación entre el consumo horario de combustible y la potencia eectiva del motor. 'a ecuación *ue determina el consumo específco de combustible es la siguiente( sfc =
mc ´ Pem
Carga
'a carga son los re*uisitos en 78A *ue el grupo electrógeno debe suministrar a un sistema el$ctrico. &l grupo electrógeno debe tener la capacidad sufciente para suministrar las m8imas condiciones de carga despu$s de haber tomado en cuenta el actor de potencia. ambi$n debe tener una capacidad de reserva para permitir el arran*ue del motor y para una cierta e8pansión utura en la carga donde se indi*ue. 'a prctica normal es *ue el grupo electrógeno tenga una capacidad de un 05 a un 071 mayor para las condiciones de carga m8imas reales.
Efciencia total del grupo electrógeno
"ara hallar la efciencia total del grupo electrógeno se utili#a la siguiente ecuación( nT =
consumo
potenciagenerada ( Kw)
( )
Kg ∗ poder calorifico ( KJ Kg ) seg
&l poder calorífco de la gasolina es de apro8imadamente 99555:;<:g. "ara determinar el costo en pesos por cada hora de operación, el precio de la gasolina est en un promedio de =>475< gal.
C-'C?'@A - continuación mostramos los datos obtenidos en la prctica.
Ae puede observar de orma muy clara *ue a medida *ue la carga a generar es mayor, el volta+e total de las líneas se ve reducido pero la corriente necesaria va aumentando y esto se debe a *ue a medida *ue se aumenta la carga el sistema va siendo cada ve# mas or#ado y por lo tanto la corriente se debe aumentar y por lo tanto si la corriente es aumentada el volta+e se reduce. - continuación mostramos el comportamiento de la corriente y el volta+e.
'uego se hallo las dierentes potencias.
Ae observa como era de esperarse *ue a medida *ue la carga aumenta la potencia *ue debe generar el motor tambi$n aumenta.
ANALISIS E G!A"ICAS
&n lo relacionado al generador, pudimos observar claramente *ue la corriente aumentaba y el volta+e caía en menor proporción para fnalmente
concluir *ue con el aumento de la carga, la potencia el$ctrica generada y la potencia eectiva del motor iba a aumentar. -l anali#ar el comportamiento del consumo de combustible en unción de la carga, pudimos ver *ue no se comportaba linealmente y presentaba alguna serie de Buctuaciones conorme la carga aumentaba. Ain embargo, el consumo horario se delimita entre 5.7 y 0.7 litros por hora y su tendencia general es a tener una media ms cercana a 0.7 conorme aumente la carga. &n otras palabras, estadísticamente el consumo horario va a aumentar conorme aumente la carga. Cuando asociamos la potencia eectiva del motor y el consumo horario, obtenemos el consumo específco. &ste parmetro nos dice *ue tan bien se est usando el combustible en crear potencia Dtil( entre ms alto sea, menos efciente es la conversión de energía. "ara nuestro motor, el consumo especifco disminuía conorme aumentaba la carga aplicada, lo cual representaba una me+or transormación de la energía *uímica del combustible en energía cin$tica a la salida del motor. Eespecto a la efciencia, la tendencia general del sistema es a aumentar su efciencia conorme aumenta la carga aplicada. &sto se debe principalmente a *ue la energía total del sistema Fenergía *uímica del combustible no varía y la potencia eectiva del motor aumenta conorme aumenta la carga. Ain embargo, los valores obtenidos de efciencia son muy ba+os, lo *ue hace pensar *ue el sistema puede estar consumiendo un poco ms combustible de lo *ue debería consumir. inalmente, miramos el costo de operación en unción de la carga. Como el costo depende directamente del consumo horario Fya *ue el precio por ilogramo es constante, el comportamiento ser el mismo *ue el del parmetro anteriormente mencionado. )e modo *ue, el costo de operación oscilara entre un rango pero conorme la carga aumente, la tendencia general del costo ser acercarse al límite superior del rango establecido. )e manera complementaria, comparamos el costo de operación con el costo de un sistema e*uivalente alimentado por energía el$ctrica proveniente de la red. &l costo por 6h es de J/0 pesos Ftaria plena domestica. )e modo *ue en el Dltimo caso de carga, la potencia eectiva es de 9, 6, lo *ue e*uivale a 9, 6h de energía consumida en hora. &sto e*uivale a un costo de 2.0 =
"@&KCI- &&CI%9. 6 9. 6
C@A@ )& @"&E-CILK J//09 2
C#NCL$SI#NES Se logró "edir lo% 'olta0e% / corriente% %"ini%trado% por el generador, la% potencia% el&ctrica% generada% / la potencia generada por el "otor de co"!%tión interna* Se logró "edir el con%"o .orario, el con%"o e%peci-ico de co"!%ti!le del "otor de co"!%tión interna del grpo electrógeno / la e-iciencia del %i%te"a* Se logró deter"inar ta"!i&n el co%to de operación del %i%te"a / %e o!t'o n 'alor de n %i%te"a e$i'alente con energ(a el&ctrica* De dic.a co"paración, %e pdo o!%er'ar $e el co%to de operación e% "c.o "enor en el %i%te"a ali"entado por energ(a el&ctrica de la red de di%tri!ción* Sin e"!argo, por di'er%o% "oti'o% co"o la co!ertra de la red, %e i"ple"entan grpo% electrógeno% en condicione% donde la red el&ctrica no pre%enta 'ia!ilidad de %o* Por e0e"plo, en lo% po)o% de per-oración petrolera, donde no e+i%te na red de di%tri!ción, %e i"ple"entan grpo% electrógeno% para %ati%-acer la de"anda energ&tica de la% per%ona% / lo% e$ipo% $e %e encentran en e%to% lgare%*
