REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITCNICO SANTIAGO MARIO EXTENSIN VALENCIA.

ESTUDIO DE FACTIBILIDAD PARA LA INCORPORACIN DE NUEVOS EQUIPOS TURBOGENERADORES EN LA PLANTA TURBOGAS LA CABRERA.

Autor: Br. Eduardo Blanco C. Tutor Acadmico: Ing. Eleonora Moras. Asesor Metodolgico: Dra. Yajaira Rodrguez. Tutor Industrial: Ing. Jos Daz.

ESTRUCTURA DE LA PRESENTACIN DEL PROYECTO:1. 2. Planteamiento del Problema. Objetivos y Fases de la Investigacin. Objetivo General. Objetivos Especficos: a. Calcular. b. Escoger. c. Evaluar. 3. Conclusiones. 4. Recomendaciones.

Planteamiento del Problema:Principal Fuente Energtica. Fenmenos Climatolgicos.

Situacin actual de la planta turbogasPas Petrolero.

La Cabrera

Inversiones en el Sector Elctrico.

Incremento de la Poblacin.

Planteamiento del Problema: Principal fuente de energa elctrica el Complejo Hidroelctrico del Caron. Los fenmenos climticos que han afectado a Venezuela en los ltimos tres (3) aos se ha incrementado la sequa. El desgaste en algunas partes de las turbinas del Complejo Hidroelctrico del Caron, lo que reduce su eficiencia, afecta la disponibilidad de energa. La falta de operatividad de algunas plantas generadoras de energa elctrica en ciertas regiones de pas, lo cual afectar el cumplimiento de energa en el futuro inmediato.

Comportamiento del Nivel del Embalse GuriNIVEL (m.s.n.m.)272 268 264 260 256 252 248 244 240 NIVEL 2003 NIVEL OPTIMO NIVEL 2004 MINIMOS HISTORICOSNIVEL AYER: 260.86 m.s.n.m NIVEL HOY: 260.77 m.s.n.m (-9 cm )

% VOL. TIL 105 87 70 55 42 30 19 9 0 NOV 270.5 DIC 270

ENENIVEL OPTIMO NIVEL 2004

FEB 267

MAR 264.5

ABR 261

MAY 259.5

JUN 260

JUL 263

AGO 266

SEP 269

OCT 271

269

262.51 261.50

Los niveles de la tabla corresponden al primero de cada mes.

Planteamiento del Problema: El incremento en el consumo residencial de electricidad ocurre porque los habitantes tienen mayor tiempo de permanencia en sus residencias. Otra de las razones del alza del consumo de energa elctrica se debe al incremento en la construccin de centros comerciales. Las empresas distribuidoras de energa elctrica acotan que el aumento en el consumo de energa elctrica est asociado con un mayor bienestar en la poblacin, producto del crecimiento de la actividad econmica.

Incremento del Consumo.30 26% 25 23% 18% 20

15 11% 10 11% 11%

5

0RESIDENCIAL COMERCIAL INDUSTRIAS DE GUAYANA INDUSTRIAS EN GENERAL OTROS PERDIDAS NO TECNICAS

Fuente: Ministerio de Energa y Minas.

Grfico No. 1: Demanda Elctrica Nacional por Sectores de Consumo.

Planteamiento del Problema: En la actualidad el mercado de energa elctrica del pas es creciente y permanente, siendo importante la generacin de energa alterna a la hidroelctrica. Adicionalmente, en algunas regiones del pas se han producido sobrecargas en las redes de transmisin, debido a que se les hace operar por encima de su lmite de capacidad. Por estos motivos el sector elctrico estima que de no se aplicarse correctivos tcnicos y estructurales podra presentarse un dficit de energa en los prximos aos. A pesar de que Venezuela es un pas petrolero, depende relativamente poco de este combustible como fuente de energa.

Consumo Mundial de Energa Elctrica.Cuadro No. 1: Consumo Mundial de Energa Elctrica. Fuente de Energa Consumo Histrico de Electricidad (Quads)* Ao 1995 Petrleo Gas Natural Carbn Nuclear Hidroelectricidad y Fuentes Renovables 13,6 25,1 51,9 23,3 27,9 Ao 1999 14,6 27,9 50,7 25,3 30,0 Proyeccin Estimada de Consumo de Electricidad (Quads)* Ao 2005 Ao 2010 Ao 2020 15,4 35,2 57,8 26,7 34,8 169,8 17,0 41,7 65,5 27,4 38,7 187,3 22,5 59,7 69,7 27,1 46,4 225,4

TOTAL 141,7 148,4 1 Quad*= Quadrilln de Btu, 1015 Btu

Fuente: Administracin de Informacin de Energa (Energy Administration Information, (EIA) 1999); Proyeccin basada sobre el Annual Energy Outlook, 2002.

Planteamiento del Problema: Siendo hoy en da un pas que depende netamente de la actividad petrolera e incluso llegando a estar entre los primeros cinco (5) pases exportadores de petrleo a nivel mundial. Recientemente el gas natural est cobrando mucho auge en el pas, ya que su implementacin como combustible que se quema para producir energa mecnica y posteriormente electricidad, es el gas. El estado Venezolano ha promovido el desarrollo de un plan de recuperacin de las plantas generadoras de energa elctrica a nivel nacional. Se presenta la alternativa de reactivacin de la planta turbogas La Cabrera, la cual pertenece a la empresa CADAFE.

OBJETIVO GENERAL:Estudiar la factibilidad de incorporar nuevos equipos turbogeneradores, en la planta generadora de energa elctrica La Cabrera. Con la finalidad de aumentar la capacidad de generacin de energa elctrica para los Estados Aragua y Carabobo.

OBJETIVOS ESPECIFICOS:1. Calcular la demanda y oferta de generacin de energa elctrica en laactualidad y a futuro de la empresa CADAFE.

2. Escoger el modelo de equipo turbogenerador ms conveniente para lasatisfaccin de la demanda futura de energa elctrica.

3. Evaluar

econmicamente la incorporacin de los equipos turbogeneradores requeridos en la planta generadora La Cabrera.

FASE Ia. Se efectuaron entrevistas (semi-estructuradas) a los jefes y supervisores del sector.

Cuadro No. 2: Capacidad de Generacin de la planta turbogas La Cabrera.Sistema CENTRAL Ao 2003 2004 Capacidad Total de Generacin (Mw) 90 90 Energa Generada (Kwh) Energa Despachada (Kwh) -

Fuente: Gerencia de Estadstica y Control de Gestin, CADAFE (2004).

b.

Se obtuvieron los datos para calcular las proyecciones de los requerimientos futuros de generacin de energa elctrica de la empresa CADAFE para los prximos diez (10) aos.Cuadro No. 3: Tasa de Crecimiento de la Demanda Mxima de la empresa CADAFE a nivel nacional.Empresa Periodo 2003 - 2007 2007 - 2011 2011 - 2018 Tasa de Incremento Demandas Mximas (%) Baja Alta Promedio 1,59 2,26 1,93 2,83 4,04 3,44 2,83 4,68 3,76

CADAFE

Fuente: OPSIS, Boletn Informativo 2003.Demanda mxima estimada para Diciembre del ao 2003 (4518 Mw.)

Demanda elctrica de generacin en megavatios (Mw) para los prximos diez (10) aos de la empresa CADAFE a nivel nacional.Cuadro No. 4: Pronstico de la demanda Elctrica de la empr esa CADAFE a nivel nacional . Demanda Mxima Real Diciembre-2003 4518 Mw. Empresa Aos 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Pronostico de Demanda (Mw) 4605 4694 4785 4877 5045 5218 5398 5584 5793 6011

CADAFE

La oferta de energa elctrica de la empresa CADAFE es de 3628 megavatios (Mw) la cual corresponde al mes de Diciembre del ao 2003 (OPSIS, Boletn Informativo 2003)Cuadro No. 5: Demanda Insatisfecha (Mw) a nivel nacional. Demanda Insatisfecha (Mw) 977 1066 1157 1249 1417 1590 1770 1956 2165 2383

Empresa

Aos 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013

CADAFE

Fuente: Blanco, 2004.

FASE IIa. En primer lugar se hizo un anlisis detallado del proceso actual de generacin de energa elctrica. Materia Prima: a. Gas-oil (Diesel). b. Gas Natural. Equipos y Maquinarias, Capacidades. Espacio fsico disponible. Capacidad actual de generacin. Mano de obra actual.

Gas-oil (Diesel).La planta posee una capacidad de reserva de 9.368.422 litros de Gas-oil (Diesel). Para el almacenamiento se utilizan dos (2) tanques (Capacidad de 2.567.608 litros). Para las unidades turbogeneradoras se utiliza uno (1) de 553.000 litros y otros dos (2) de 500.000 litros.

Almacenamiento y Distribucin de Diesel.

Gas NaturalEl servicio de gas es suministrado por la principal empresa petrolera del pas P.D.V.S.A., el cual llega directamente por tuberas a la subestacin de gas principal donde existe un sistema de proteccin, indicacin y distribucin a las unidades turbogeneradoras.

Sistema Principal.

Sistema Unidades Turbogeneradoras.

Equipos y Maquinarias, Capacidades.Cuadro No. 6: Unidades Turbogeneradoras planta La Cabrera. Unidad Capacidad (KW) 1 20 2 20 3 20 4 50 5 50 Fuente: Blanco, 2004. Planta La Cabrera Guanta La Cabrera Pto. Fijo La Cabrera Estado Inoperante Funcionando Inoperante Funcionando Inoperante

Unidades No. 01 y 03.

Unidad No. 05.

Tableros de Control.

Patio de Transformacin.

Nota: Se puede observar en las siguientes fotografas la antigedad de los tableros de control y El estado de abandono del patio de transformacin.

Espacio fsico disponible.La planta turbogas La Cabrera posee dos (2) reas turbogeneradoras para unidades a gas natural. rea No. 01 = 4.938 m rea No. 02 = 1.790 m

Espacio Unidad No. 02.

Espacio Unidad No. 04.

Plano de la Planta Turbogas La Cabrera:

Capacidad actual de generacin.La planta turbogas La Cabrera se encuentra inoperante en cuanto a generacin se refiere desde hace mas de cinco (5) aos, es por eso que la capacidad de generacin en la actualidad es de cero (0) KWh.Cuadro No. 7: Capacidad de generacin planta La Cabrera.PLANTA AO 1996 1997 1998 LA CABRERA 1999 2000 2001 2002 2003 CAPACIDAD TOTAL ENERGIA GENERADA ENERGIA DESPACHADA DE GENERACION (MW) (KWh) (KWh) 160 110 90 90 90 90 90 90 -

Fuente: Blanco, 2004.

Mano de obra actual.En la actualidad slo quedan tres (3) operarios que trabajan por turnos de ocho (8) horas cada uno, encargados de llevar el control de la tensin del sistema que pasa por la planta La Cabrera.

Tableros, Cuarto de Control.

b.

Se realiz un anlisis de mercado para conocer las diferentes compaas de fabricacin de turbogeneradores a gas natural en el mercado internacional. General Electric. Siemens-Westinghouse. Alstom.

El estudio se realiz en funcin de evaluar: Mayor capacidad de generacin en sitio. Mejor Heat Rate (eficiencia trmica) Menores tiempos de entrega Precio ms convenientes para la empresa CADAFE.

c.

Se realiz una comparacin entre los diferentes equipos turbogeneradores a gas natural suministrados por las compaas internacionales, en base a los aspectos siguientes: Capacidad, tiempo de entrega, eficiencia y precio.Cuadro No. 8: Comparacin de equipos turbogeneradores a gas natural. Cap. ISO (Kw) 105.000 Hate Rate (BTU/Kwh) 10.040 Tiempo de Entrega 15 Meses Precio Unid. (MUS$) 42.225

Combustible 50105A (SIEMENS) GT11N2 (ALSTON) MS7001FA (GE) GN (Diesel)

GN (Diesel)

115.000

10.050

9 Meses

44.500

GN (Diesel)

171.700

9.420

5 Meses

45.000

Fuente: Blanco, 2004.

d.

Con la informacin obtenida en c se efectu una reunin con los ingenieros encargados de generacin a objeto de hacer la seleccin de los equipos turbogeneradores ms convenientes para la planta turbogas La Cabrera.

Cuadro No. 9: Unidad Turbogeneradora Seleccionada.Unidad Cap. ISO Combustible Seleccionada (Kw) MS7001FA GN (Diesel) 170.000 (GE) Hate Rate (BTU/Kwh) 9.420 Tiempo de Entrega 5 Meses Precio Unid. (MUS$) 45.000

Fuente Blanco, 2004.

Unidad Turbogeneradora Seleccionada.

Unidad modelo Frame 7001FA de la empresa General Electric.

Contribucin de los Equipos Seleccionados.Cuadro No. 10: Contribucin de energa elctrica planta turbogas La Cabrera. Aos 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Fuente Blanco, 2004. Demanda Contribucion P. Insatisfecha (Mw) La Cabrera (Mw) 977 300 1066 300 1157 300 1249 300 1417 300 1590 300 1770 300 1956 300 2165 300 2383 300 % 30.71 28.14 25.93 24.02 21.17 18.87 16.95 15.34 13.86 12.59

Nota:Se contribuir con la disminucin del dficit de generacin de energa elctrica en un promedio del 20% aproximadamente.

FASE IIIa. Se determin la inversin inicial, que incluye no slo los equipos turbogeneradores necesarios, sino toda la logstica para su instalacin.Inversin en equipos e instalacin .Cuadro No. 11: Anlisis principales partidas de inversin econmica.PARTIDA DE INVERSIONES 1.- Suministro e Instalacin de Equipos Turbogeneradores: 2.- Obras Civiles Industriales y Estructurales Principales. 3.- Desarrollo de la Ingeniera para Balance de Planta. 4.- Obras Elctricas y Control de BOP. 5.- Sistema de Balance de Planta. 6.- Reactivacion de Edificaciones Existentes. TOTAL - INVERSIONES PORCENTAJE IMPREVISTOS (5%) TOTAL - INVERSIONES EN Bs. Monto (MMBs.) 197.565,00 727,38 1.025,35 3.707,90 2.795,85 225,43 206.046,91 10.302,35 216.349,25

Fuente: Blanco, 2004.

Inversin Inicial Capital de Trabajo. Capital de Trabajo = Total Ventas Anuales x 30% Capital de Trabajo (Bs.)= 22.539.298.672,80 Entonces:Cuadro No. 12: Determinacin de la Inversin Inicial. Inversin Inicial Inv. en Equipos e Instalaciones Capital de Trabajo Total Inversin Inicial (Bs.) Fuente: Blanco, 2004. Monto (MMBs.) 216.349,25 22.539,30 238.888,55

Inversin Inicial (Bs.) =

238.888.552.293,30

b.

Se determinaron los costos operativos necesarios en el perodo en estudio para la generacin de energa elctrica, que es la suma de los costos directos, indirectos y fijos.Cuadro No. 13: Costos Operativos. Aos de Estudio 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Fuente: Blanco, 2004. Costos Operativos (MMBs.) 12.116,95 12.528,80 13.012,68 13.581,18 14.249,10 15.033,85 15.955,84 17.039,09 18.311,79 19.807,10 21.563,94

Nota:Para el Clculo de los Costos Operativos se estim un 15% de incremento interanual.

c.

Se procedi a determinar los ingresos esperados para cada ao de vida del proyecto.Planta Turbogas "La Cabrera" Capacidad Total de Generacion (Kw) 300.000,00 Energa Generada (Kwh.) 2.437.656.000,00 Energa Despachada (Kwh.) 2.388.902.880,00Nota: Incluye la energa consumida por la planta "La Cabrera"

Capital de Trabajo = E. Anual Despachada x Costo kwh. Ventas Anuales Energa Anual Despachada (Kwh.) Costo de Venta del Kwh (Bs.) Total Ventas Anuales ( MMBs.)

2.388.902.880,00 31,45 75.131,00

Ingresos BrutosCuadro No. 14: Ingresos Brutos. Aos de Estudio 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Fuente: Eduardo Blanco, 2004. Ingresos Brutos (MMBs.) 75.128,61 82.641,47 90.905,61 99.996,18 109.995,79 120.995,37 133.094,91 146.404,40 161.044,84 177.149,32 194.864,26

Nota: Para el Clculo de los Ingresos Brutos se estim un 10% de incremento interanual.

d.

Se procedi a determinar el flujo neto resultante de la diferencia entre la ganancia y los costos para cada ao de vida del proyecto.

Cuadro No. 15: Flujo Neto. Aos de Estudio2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014

Ingresos Brutos (MMBs.)75.128,61 82.641,47 90.905,61 99.996,18 109.995,79 120.995,37 133.094,91 146.404,40 161.044,84 177.149,32 194.864,26

Costos Oper. (MMBs.)12.116,95 12.528,80 13.012,68 13.581,18 14.249,10 15.033,85 15.955,84 17.039,09 18.311,79 19.807,10 21.563,94

Flujo Neto (MMBs.)63.011,66 70.112,67 77.892,94 86.415,00 95.746,69 105.961,52 117.139,07 129.365,31 142.733,05 157.342,22 173.300,32

Fuente: Blanco, 2004.

e.

Se calcularon los ndices de rentabilidad. Valor Actual (VAN) y la Tasa Interna de Retomo (TIR).Cuadro No. 16: Determinacin del Valor Actual Neto (VAN). Determinacin del Valor Actual Neto (VAN) - Inversion Inicial (Bs.) (FN 2004) / (1+i) (FN 2005) / (1+i)2 (FN 2006) / (1+i)3 (FN 2007) / (1+i)4 (FN 2008) / (1+i)5 (FN 2009) / (1+i)6 (FN 2010) / (1+i)7 (FN 2011) / (1+i)8 (FN 2012) / (1+i)9 (FN 2013) / (1+i)10 (FN 2014) / (1+i)11 VAN (32%) Fuente: Blanco, 2004. 238.888.552.293,30 47.736.102.747,80 40.239.134.836,12 33.866.966.204,83 28.463.834.257,44 23.892.088.070,67 20.031.091.277,91 16.775.839.072,16 14.035.451.781,04 11.731.651.577,55 9.797.290.261,70 8.174.968.919,20 15.855.866.713,12

Tasa Interna de RetornoLuego se procede a determinar los nuevos Valores Actuales netos (VAN) con las tasas de Intereses (im, iM) designadas para calcular la Tasa Interna de Retorno (TIR):VAN(34%) = VAN(33%) = -29.444.074,29 7.698.341.399,10

TIR =

33,99

%

f.

Se compararon los valores obtenidos, es decir: el proyecto se aprobar si Valor Actual (VAN) 0 y/o si Tasa Interna de Retomo (TIR) tasa mnima esperada (TME) y para decidir la vialidad del proyecto.

Cuadro No. 17: Resultados ndices de Rentabilidad.ndices de Rentabilidad Valor Actual Neto (VAN) Tasa Interna de Retorno (TIR) Restricciones VAN TIR Valores Obtenidos 15.855.866.713,12 33,99 Resultados 15.855.866.713,12 > 0 33,99% > 32%

0 TME

g.

Se realiz un estudio de sensibilidad para la comparacin de la moneda venezolana (Bolvar), con respecto a la moneda extranjera (Dlar). Se evalu el proyecto a dlar libre o a la cotizacin del mismo en el mercado negro (3.300 Bs. X US$).Cuadro No. 18: Resumen 1er. Escenario del estudio de sensibilidad. Descripcin Inv. en Equipos e Instalaciones Capital de Trabajo Inversin Inicial Costos Operacionales Ingresos Brutos Valor Actual Neto (VAN) Fuente: Blanco, 2004. Monto (MM Bs.) 369.467,64 22.539,30 392.006,94 (Ver Anexo "G") (Ver Anexo "H") -137.262,52

1.

2.

Se evala el proyecto a dlar libre o a la cotizacin del mismo en el mercado negro (3.300 Bs. X US$), adems se incrementan los ingresos brutos en un 16,5 % interanual y se extiende el perodo de evaluacin del proyecto a quince (15) aos.Cuadro No. 19: Resumen 2do. Escenario del estudio de sensibilidad.Descripcin Inv. en Equipos e Instalaciones Capital de Trabajo Inversin Inicial Ventas anuales (Capital Fijo) Costos Operacionales Ingresos Brutos Valor Actual Neto (VAN) Tasa Interna de Retorno (TIR) Monto (MM Bs.) 369.467,64 22.539,30 392.006,94 (Ver Anexo "L") (Ver Anexo "L") (Ver Anexo "L") 6.879,66 32,38%

Fuente: Blanco, 2004.

Conclusiones Situacin Actual (Fenmenos Climatolgicos Reactivacin). Capacidad de Equipos (300 Mw.) Con la Instalacin se logran 2.388.902.880 Kilovatios por ao. Se contribuye en un 20% a la disminucin del dficit.

En la evaluacin econmica de este proyecto se excluy el valor del impuesto sobre la renta (ISR). Resultados de los ndices de rentabilidad del proyecto, VAN (15.855,86 MMBs.) y TIR (33.99%).

Resultados del estudio de sensibilidad realizado al proyecto: 1. 1er. Escenario (VAN = -137.262,52 MMBs.) 2. 2do. Escenario (VAN = 6.879,66 MMBs.) y (TIR = 32.38%)

Recomendaciones Incorporar los equipos turbogeneradores. Realizacin del estudio del flujo de cargas. Continuar con los estudios tcnico econmicos para la reactivacin e implantacin de plantas de generacin a nivel Nacional. Volver a realizar el estudio econmico al no ejecutar en este ao la incorporacin de los nuevos equipos turbogeneradores en la planta turbogas La Cabrera. Les invito a contribuir con sus proyectos a la reactivacin de las instalaciones de la planta turbogas La Cabrera.

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIN..