Informe tg4 ct malacas

DEL AMBIENTE

EEESSSTTTUUUDDDIIIOOO DDDEEE DDDEEETTTEEERRRMMMIIINNNAAACCCIIIÓÓÓNNN DDDEEE LLLAAA

PPPOOOTTTEEENNNCCCIIIAAA EEEFFFEEECCCTTTIIIVVVAAA YYY RRREEENNNDDDIIIMMMIIIEEENNNTTTOOO DDDEEE

LLLAAA UUUNNNIIIDDDAAADDD TTTGGG444 DDDEEE LLLAAA CCCEEENNNTTTRRRAAALLL TTTÉÉÉRRRMMMIIICCCAAA

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SAN BORJA, JULIO DE 2013

CENERGIA

CCEENNTTRROO DDEE CCOONNSSEERRVVAACCIIÓÓNN DDEE EENNEERRGGÍÍAA YY DDEELL

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Centro de Conservación de Energía y del Ambiente DEL AMBIENTE

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ESTUDIO DE DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA Y CURVAS DE RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG4 DE LA CENTRAL TÉRMICA MALACAS, OPERANDO CON GAS NATURAL CON Y SIN INYECCIÓN DE AGUA

EEPSA

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CONTENIDO

Pág.

Resumen ejecutivo ............................................................................................................................................ 4 1. INTRODUCCIÓN ......................................................................................................... 7

1.1 ANTECEDENTES ....................................................................................................... 7 1.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO .................................................................................... 7 1.3 ALCANCES ............................................................................................................ 7 1.4 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA UNIDAD TÉRMICA............................... 8

2. METODOLOGÍA DE ENSAYO .................................................................................. 11 2.1 MAGNITUDES A MEDIR ..................................................................................... 11 2.2 INSTRUMENTAL Y EQUIPOS DE MEDICIÓN ................................................... 11 2.3 RECURSOS HUMANOS Y ORGANIZACIÓN DEL EQUIPO DE TRABAJO ...... 11 2.4 CRONOGRAMA Y DURACIÓN DE LOS ENSAYOS .......................................... 12

3. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO ............................................................................ 14 3.1 ACTIVIDADES PREVIAS AL ENSAYO ............................................................... 14 3.2 EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS ........................................................................ 14

4. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS .............. 16 4.1 INFORMACIÓN DE LOS ENSAYOS ................................................................... 16 4.2 EVALUACIÓN DE RESULTADOS ....................................................................... 16

4.2.1 Consideraciones generales ....................................................................... 16 4.2.2 Resultado de los datos de ensayo ............................................................. 16

5. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA ................................................... 19 5.1 DEFINICIONES PREVIAS ................................................................................... 19

5.1.1 Condiciones de ensayo (test) .................................................................... 19 5.2 METODOLOGÍA ................................................................................................... 20 5.3 RESULTADOS ..................................................................................................... 20

5.3.1 Potencia efectiva ........................................................................................ 20 5.3.2 Margen de error en las mediciones de potencia ........................................ 20

6. DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO Y EFICIENCIA A DISTINTAS CARGAS . 23 6.1 DEFINICIONES .................................................................................................... 23

6.1.1 Consumo específico de combustible ......................................................... 23 6.1.2 Rendimiento ............................................................................................... 23 6.1.3 Eficiencia .................................................................................................... 23

6.2 ANÁLISIS DE COMBUSTIBLE ................................................................................ 23 6.2 METODOLOGÍA ................................................................................................... 24 6.4 RESULTADOS ..................................................................................................... 24

6.4.1 Consumos horarios y específicos de combustible y de calor, rendimiento y eficiencia ................................................................................ 24

6.3.2 Márgenes de error en las mediciones de rendimiento............................... 25


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ANEXOS ANEXO 1 ACTA DE ENSAYO ANEXO 2 INFORMACIÓN METEOROLÓGICA ANEXO 3 RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE COMBUSTIBLE ANEXO 4 RESULTADOS DE POTENCIA EFECTIVA DE LA UNIDAD DE GENERACIÓN ANEXO 5 RESULTADOS DE CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE, RENDIMIENTOS Y EFICIENCIAS DE LA UNIDAD DE GENERACIÓN


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RESUMEN EJECUTIVO Por encargo de EEPSA y en cumplimiento del Procedimiento PR-17 del COES, CENERGIA ha elaborado el “Estudio de determinación de la potencia efectiva y rendimiento de la unidad TG4 de la Central Térmica Malacas operando con gas natural, con y sin inyección de agua”; el mismo que ha sido efectuado en base a los resultados de las pruebas efectuadas los días 04.05.2013 (Prueba sin inyección de agua) y 17.05.2013 (Prueba con inyección de agua). El objetivo de las pruebas ha sido medir la potencia y rendimiento a plena carga y las cargas parciales, de la unidad TG4 operando con gas natural, para las condiciones con y sin inyección de agua; a las denominadas “condiciones de sitio o medidas” que en nuestro caso la denominamos “condiciones de ensayo” que está referida a las condiciones ambiente del lugar registrada durante los ensayos. Para las pruebas de rendimiento en la condición sin inyección de agua, se ha considerado las siguientes cargas: 90 MW, 67 MW, 45 MW, 23 MW y vacío. Para la condición con inyección de agua se ha considerado 100% de carga igual a 100 MW. El objetivo de este informe es presentar los cálculos y resultados obtenidos para la potencia efectiva y el rendimiento a plena carga y cargas parciales; los mismos que han sido obtenidos ajustando mediante las curvas de comportamiento del fabricante los valores correspondientes a las condiciones de ensayo para llevarlos a condiciones de potencia efectiva, es decir referida a una condición promedio de una data histórica de 20 años. Para este caso, se ha establecido la condición de potencia efectiva mostrada en el Cuadro Nº 1.

En cuanto a los rendimientos, ésta se ha determinado a partir de las mediciones de potencia eléctrica (kW) y consumo de combustible que en este caso fue gas natural. Para determinar la eficiencia (%) y el consumo específico de calor o Heat Rate, se ha considerado el poder calorífico bajo (LHV), obtenido de los análisis de cromatografía.

CUADRO Nº 2 ANÁLISIS DE COMBUSTIBLE (Gas Natural)

Ensayo del 04/05/13

Poder Calorífico Bajo - LHV BTU/PCS 955,38

Poder Calorífico Alto - HHV BTU/PCS 1 059,43

Ensayo del 17/05/13



CUADRO Nº 1 CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA

Temperatura 28.25 °C

Humedad relativa 84.55 %


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Tomando en cuenta las consideraciones anteriores se han efectuado los cálculos correspondientes y se han obtenido los resultados siguientes: 1. Los resultados de la prueba de potencia efectiva:

Las potencias efectivas determinadas para esta unidad de generación, operando con gas natural con y sin inyección de agua son los que se indican en el cuadro Nº 3.

CUADRO Nº 3 RESULTADOS DE LA PRUEBA DE POTENCIA EFECTIVA DE LA

UNIDAD TG4 DE LA CENTRAL TERMICA MALCAS OPERANDO CON GAS NATURAL CON Y SIN INYECCIÓN DE AGUA

CONDICION DE LA TURBINA

POTENCIA DE ENSAYO

(kW)

POTENCIA ISO

(kW)

POTENCIA EFECTIVA

(kW)

POTENCIA AUXILIARES

(kW)

CON INYECCIÓN (*) 104 707,82 111 242,00 103 392,16 409,36 SIN INYECCIÓN (**) 87 762,45 91 353,40 84 907,00 181,83

(*) Ensayo realizado el día 17.05.2013. (**) Ensayo realizado el día 04.05.2013

Tomando en cuenta el nivel de incertidumbre atribuible a la precisión del registrador de potencia (0.2), se obtiene como resultado definitivo para la potencia efectiva lo siguiente: Potencia efectiva de la unidad TG4 operando con gas natural: Sin inyección de agua : 84 907.00 kW ± 169.81 kW Con inyección de agua : 103 392.16 kW ± 206.78 kW

2. Resultados de la prueba de rendimiento

CUADRO Nº 4 RESULTADOS DE LA PRUEBA DE RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG4

DE LA CENTRAL TERMICA MALACAS OPERANDO CON GAS NATURAL A DIFERENTES CONDICIONES DE CARGA CON Y SIN INYECCIÓN DE AGUA

PARÁMETRO UNIDAD

VALORES PROMEDIO

SIN INYECCIÓN DE AGUA CON

INYECCIÓN DE AGUA

Porcentaje de carga %

0% 35% 58% 81% 100% 100%

Potencia kW 0 29 578,24 48 769,85 68 450,66 84 907,00 103 392,16

Consumo de combustible

MPCstd/h 259,86 477,37 638,96 786,33 911,37 1 146,62

Rendimiento kWh/MPCstd - - - - - 61,97 76,33 87,06 93,18 90,17

Consumo específico de combustible

MPCstd/kWh - - - - - 0,0161 0,0131 0,0115 0,0107 0,0111

Consumo específico de calor - LHV

KJ/kWh - - - - - 16 268,04 13 206,22 11 579,32 10 819,41 11 307,83

BTU/kWh - - - - - 15 419,07 12 517,03 10 975,04 10 254,78 10 717,71

Eficiencia térmica – LHV

% - - - - - 22,13 27,26 31,09 33,28 31,84


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INTRODUCCIÓN


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1. INTRODUCCIÓN

1.1 ANTECEDENTES El Reglamento de la Ley de Concesiones Eléctricas faculta al Comité de Operación Económica del Sistema - COES a definir los modelos matemáticos a utilizar para el cálculo de la potencia firme, basándose en estadísticas nacionales e internacionales y/o en las características propias de las unidades generadoras; disponiendo la realización de pruebas de operación de dichas unidades. Por encargo de EEPSA, CENERGIA efectuó el “Estudio de determinación de potencia efectiva de la unidad TG4 de la Central Térmica Malacas de EEPSA, operando con gas natural, con y sin inyección de agua”, cuyos resultados se indican en el presente informe.

1.2 OBJETIVO DEL ESTUDIO El objetivo de este “Estudio de determinación de potencia efectiva de la unidad TG4 de la Central Térmica Malacas de EEPSA, operando con gas natural, con y sin inyección de agua”; es determinar mediante mediciones y cálculos y basados en el Procedimiento PR-17 del COES-SINAC, el valor correspondiente a la potencia efectiva y el rendimiento a distintas cargas de la unidad TG4 evaluada en las dos condiciones independientes siguientes: a) Operación sin inyección de agua para las cargas comprendidas entre 0 y 90

MW. b) Operación con inyección de agua a una carga de 100 MW. Para el presente estudio, la potencia efectiva de una unidad termoeléctrica, es la potencia continua entregada por la unidad, correspondiente a bornes de generación (antes de servicios auxiliares), cuando opera a condiciones de potencia efectiva y a máxima carga.

1.3 ALCANCES El estudio comprende la ejecución de las actividades siguientes: 1. Elaboración del plan detallado de trabajo para el ensayo de la unidad de

generación, conteniendo el esquema de disposición y conexión de instrumentos de medición y la distribución de funciones del personal.

2. Ejecución de las mediciones requeridas proporcionando el personal técnico, los instrumentos y los equipos de medición necesarios, basándose en normas técnicas internacionales.

3. Cálculo y determinación de la potencia efectiva de la unidad de generación de acuerdo a los alcances que se especifican en el Procedimiento PR-17 del COES SINAC.


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4. Cálculo y determinación de la curva de rendimiento de la unidad de generación basado en ajustes matemáticos derivados de las mediciones efectuadas, de ser posible a los siguientes porcentajes de carga: 0% (vacío), plena carga y tres cargas diferentes adicionales entre el vació y la a plena carga.

5. Determinación de las características técnicas necesarias del combustible. 6. Preparación y entrega del Informe Final, que contendrá: la información

suministrada por la empresa de generación; los instrumentos de medición utilizados; el plan de trabajo; el reporte del ensayo, con las actas firmadas por los asistentes válidos a la prueba; diagramas de carga obtenidos con los instrumentos registradores y disquetes con la información transferida del aparato de registro; procedimiento y resultados del cálculo de la potencia efectiva y curva de rendimiento de cada unidad de generación; comentarios y conclusiones.

1.4 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LA UNIDAD TÉRMICA EEPSA, es una empresa de generación eléctrica integrante del Sistema Interconectado Nacional; es propietaria de la Central Térmica Malacas, ubicada en Talara. Esta central térmica está conformada por 5 turbinas a gas de tipo industrial de ciclo simple; 3 unidades antiguas, marca MITSUBISHI, TG4 y TG5. El presente informe corresponde a los ensayos efectuados en la unidad TG4. En el cuadro Nº 1.1, se indica las características técnicas principales correspondiente a ésta unidad.


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CUADRO Nº 1.1 EMPRESA ELÉCTRICA DE PIURA S.A.-EEPSA

CENTRAL TÉRMICA MALACAS UNIDAD TG4

TURBINA

FABRICANTE ABB

TIPO A COMBUSTIÓN, CICLO SIMPLE

PROCEDENCIA ALEMANIA

MODELO GT11NMC

Nº SERIE V 203

AÑO DE INSTALACIÓN 1998

COMBUSTIBLE DUAL: GAS NATURL Y/O DIESEL 2

POTENCIA NOMINAL 96.6 MW, CON INYECCIÓN DE AGUA

VELOCIDAD 3600 RPM

CONTROL DE Nox VIA HUMEDA CON INYECCIÓN DE AGUA

SISTEMA DE REFRIGERACIÓN AIRE

GENERADOR

FABRICANTE ABB

PROCEDENCIA ALEMANIA

MODELO / TIPO ABIERTO, REFRIGERADO POR AIRE

SERIE WY18Z-059LLT

AÑO DE INSTALACIÓN 1997

POTENCIA DECLARADA 100 MW

FACTOR DE POTENCIA 0.8

VELOCIDAD 3600 RPM

Nº DE FASES 3

VOLTAJE 13.8 kV

FRECUENCIA 60 HZ

TIPO DE AISLAMIENTO CLASE F


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METODOLOGÍA DE ENSAYO


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2. METODOLOGÍA DE ENSAYO

2.1 MAGNITUDES A MEDIR Los parámetros medidos para la determinación de la potencia efectiva de la unidad ensayada son los siguientes: - Potencia producida - Factor de potencia - Consumo en auxiliares - Consumo de combustible - Temperatura ambiente - Humedad relativa ambiente

2.2 INSTRUMENTAL Y EQUIPOS DE MEDICIÓN Para la medición de las variables que se han indicado en el punto 2.1, se emplearon los instrumentos portátiles que se indican en el Cuadro Nº 2.1, los mismos que fueron aportados por CENERGIA.

CUADRO Nº 2.1 RELACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN UTILIZADOS

EQUIPO CANT. VARIABLES RANGO CLASE DE PRECISION

Instrumentos de medición de variables eléctricas

Analizador electrónico Marca: A-EBERLE Modelo: PQ-Box 100 Serie: M1211-103

1

Potencia (MW), Energía (MWh) Voltaje (V), Corriente (A) y Factor de Potencia (F.P) Calidad de Energía

Todos los Rangos <0.2

Analizador electrónico Marca: LEM Modelo: Memobox 300 Smart Serie: T1 85828JB

1

Potencia (MW), Energía (MWh) Voltaje (V), Corriente (A) y Factor de Potencia (F.P) Calidad de Energía

Todos los Rangos <0.2

Instrumentos de medición de variables ambientales

Estación meteorológica WEATHER MONITOR I Marca: DAVIS con interfase

Temperatura y humedad relativa ambiente

0-100% 0,10%

2.3 RECURSOS HUMANOS Y ORGANIZACIÓN DEL EQUIPO DE TRABAJO

Durante la ejecución de los ensayos estuvieron presentes: El ingeniero Amaro Llosa, como representante del COES, quien participó

como veedor de las pruebas y tuvo como responsabilidad, supervisar la correcta ejecución de las pruebas, así como realizar cualquier coordinación necesaria con la Dirección de Operaciones del COES para facilitar la ejecución de las mediciones.


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El ingeniero Saúl Espinoza, Jefe de la Central Térmica de MALACAS, como

representante de EEPSA, quien tuvo la responsabilidad de dar fe de la correcta realización de los ensayos y otorgar las facilidades necesarias para la culminación del trabajo.

El Ingeniero José Aguilar, como Jefe de ensayo y el apoyo técnico de los

especialistas de CENERGIA; ha sido el responsable técnico de las pruebas, como tal, fue la persona que decidió los aspectos técnicos relacionados con las mediciones, tomando en cuenta las recomendaciones de los presentes; habiendo sido de su entera responsabilidad resolver cualquier aspecto técnico referido a las mediciones. El personal de CENERGIA que efectuó los ensayos estuvo organizado tal como se muestra en el cuadro Nº 2.2.

CUADRO Nº 2.2

ORGANIZACIÓN DEL EQUIPO DE TRABAJO

Jefe de Ensayo: Ing. José Aguilar Bardales Asistente: Ing. David Herrera Mendoza

Responsables de Mediciones

Eléctricas Mecánicas y Térmicas

Responsable Ing. David Herrera M. Responsable Ing. José Aguilar B.

Generador Ing. Edwin Huamán H. Consumo de combustible Ing. Antonio Palomino

Auxiliares Ing. Edwin Huamán H. Condiciones Ambientales Ing. Luis Gonzales

2.4 CRONOGRAMA Y DURACIÓN DE LOS ENSAYOS Los ensayos se realizaron los días 04.05.2013 (Prueba sin inyección de agua) y 17.05.2013 (Prueba con inyección de agua). Ver Cronograma de ensayos en el Anexo 1, de cada acta de ensayo.


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PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO


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3. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO

3.1 ACTIVIDADES PREVIAS AL ENSAYO 1. Recorrido de la planta y ubicación física de los puntos de medición. 2. Verificación de la operatividad de los instrumentos portátiles de medición

utilizados por CENERGIA y de los instrumentos fijos de la planta. 3. Identificación de los circuitos eléctricos que alimentan a los equipos

auxiliares. 4. Elaboración de los esquemas de conexión de los registradores de

parámetros eléctricos. 5. Instalación de los equipos de medición de parámetros eléctricos, en los

puntos identificados previamente. 6. Instalación de la estación meteorológica marca DAVIS, para el registro de

la temperatura y humedad relativa del ambiente. 7. Indicación a los especialistas y operadores de la unidad térmica para que

durante los ensayos de potencia, se tome lectura horaria de todos los parámetros incluidos en los partes diarios, como es lo usual.

3.2 EJECUCIÓN DE LOS ENSAYOS De acuerdo a la metodología de los ensayos descrita, las pruebas de potencia y rendimiento de la unidad TG4 se efectuaron en las fechas y horas que se indican en el cronograma de ensayos correspondientes.


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ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE

LOS RESULTADOS DE LOS

ENSAYOS


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4. ANÁLISIS Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS

4.1 INFORMACIÓN DE LOS ENSAYOS La información en bruto, tal como se registró durante el ensayo se encuentran en las Actas de Ensayos correspondiente que se adjuntan en el Anexo 1. Los datos registrados corresponden a los siguientes parámetros: - Potencia eléctrica generada - Potencia eléctrica consumida en los servicios auxiliares - Consumo de combustible - Temperatura ambiente - Humedad relativa ambiente

4.2 EVALUACIÓN DE RESULTADOS

4.2.1 Consideraciones generales La información de los ensayos se ha analizado y validado en función a las siguientes consideraciones: 1. Para la prueba de potencia efectiva, los datos de ensayo de potencia

generada y el consumo de auxiliares deben ser constantes. 2. Considerando el estado de la tecnología correspondiente al año de

fabricación de la turbina a gas, la eficiencia a plena carga en base al poder calorífico bajo LHV debe estar alrededor del 32%.

3. La tendencia normal del consumo de combustible en función a la carga (MPC/h vs kW) es lineal, en la cual la intersección con la ordenada nos indica el consumo en vacío y la tangente indica el consumo incremental.

4. En cuanto al rendimiento o eficiencia se debe tomar en cuenta que las

turbinas a gas son muy sensibles con la carga; de manera que operar a bajas cargas en estas máquinas resulta totalmente ineficiente y por supuesto antieconómico.

4.2.2 Resultado de los datos de ensayo En base a los datos en bruto de los ensayos y tomando en cuenta las consideraciones anteriores, se ha definido los datos de ensayos válidos cuyos valores promedios para la potencia generada, potencia en auxiliares y consumo de combustible se muestran en los Cuadros Nº 4.1 y 4.2.


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CUADRO N° 4.1

DATOS DE LA POTENCIA MÁXIMA Y CONSUMO EN LOS SERVICIOS AUXILIARES A CONDICIONES DE ENSAYO DE LA UNIDAD TG4 DE LA C.T. MALACAS

OPERANDO CON GAS NATURAL

CONDICIONES DE PRUEBA

POTENCIA

DE ENSAYO (kW)

CONSUMO EN AUXILIARES

(kW)

Con inyección de agua

104 815,22 409,36

Sin inyección de agua

87 762,45 181,83

CUADRO N° 4.2 DATOS DE ENSAYO DEL CONSUMO DE COMBUSTIBLE DE LA UNIDAD TG4

DE LA C.T. MALACAS OPERANDO CON GAS NATURAL

PARÁMETRO

Consumo de combustible a diferentes cargas

Sin inyección de agua

Con inyección de

agua

Potencia de ensayo (MW)

0 30,72 50,62 71,09 87,76 104,82

Consumo Combustible

(MPC/h) 259,86 490,79 656,67 808,52 933,68 1157,45


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DETERMINACIÓN DE LA

POTENCIA EFECTIVA


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5. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA

5.1 DEFINICIONES PREVIAS

5.1.1 Condiciones de ensayo (test) Se refiere a las condiciones en las que se efectúa el ensayo.

5.1.2 Condiciones de potencia efectiva Son las condiciones (temperatura y humedad relativa ambiente en este caso) que permiten la determinación de la potencia efectiva y rendimiento efectivo; está basado en información histórica de condiciones ambientales promedio de máximas mensuales, de los últimos 20 años, para el lugar de instalación de la central térmica, normalmente proporcionadas por el SENAMHI o CORPAC. Para el caso de la central térmica Malacas, se ha considerado los datos obtenidos del SENAMHI, a partir del año 1992 hasta el 2006 de la estación La Esperanza y del 2007 al 2012 de la estación El Alto, dichos datos se muestran en el Anexo 2. El promedio de dichos valores se muestra a continuación.

CUADRO Nº 5.1 CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA

Temperatura 28.25 °C

Humedad relativa 84.55 %

5.1.3 Condiciones ISO Es la condición de referencia estándar cuyos valores son los siguientes:

CUADRO Nº 5.2 CONDICIONES ISO

Temperatura 15ºC

Humedad relativa 60%

Presión atmosférica 100 kPa

5.1.4 Potencia efectiva de una determinada unidad termoeléctrica Es la 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.


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5.2 METODOLOGÍA Para determinar la potencia efectiva de la unidad de generación en evaluación; en base a la potencia de ensayo o de test, se ha desarrollado el siguiente procedimiento general: 1. Para corregir la potencia de ensayo (Px) de la turbina, primeramente se halló

la Potencia a condiciones ISO (Pi) o de referencia, dividiendo la potencia de ensayo (Px) entre el factor de corrección evaluado a la temperatura ambiente de ensayo (Tx).

2. Adicionalmente, se ha realizado la corrección por variación del factor de potencia, haciendo uso de la curva de una unidad similar, adaptada al factor de potencia de diseño de la unidad TG1, ya que no se contaba con la curva correspondiente a la unidad.

3. La potencia efectiva de la turbina (Py), será igual a la potencia a condiciones de referencia multiplicada por los factores anteriormente mencionados, evaluados a la temperatura a condiciones de potencia efectiva (Ty) y al factor de potencia de diseño.

5.3 RESULTADOS

5.3.1 Potencia efectiva En el Anexo 4, se muestran los datos y cálculos efectuados para la determinación de la potencia efectiva y la potencia a las condiciones ISO. En el Cuadro Nº 5.3, se indica los resultados obtenidos de la prueba de potencia efectiva.

CUADRO Nº 5.3

RESULTADOS DE LA PRUEBA DE POTENCIA EFECTIVA DE LA UNIDAD TG4 DE LA CENTRAL TÉRMICA MALCAS

OPERANDO CON GAS NATURAL CON Y SIN INYECCIÓN DE AGUA

CONDICIÓN DE LA TURBINA

POTENCIA DE

ENSAYO (kW)

POTENCIA A CONDICIONES

ISO (kW)

POTENCIA EFECTIVA

(kW)

POTENCIA AUXILIARES

(kW)

SIN INYECCIÓN (*) 104 707,82 111 242,00 103 392,16 409,36

CON INYECCIÓN (**) 87 762,45 91 353,40 84 907,00 181,83

(*) Ensayo realizado el día 04.05.2013. (**) Ensayo realizado el día 17.05.2013.

5.3.2 Margen de error en las mediciones de potencia La medición de la potencia efectiva es directa, por lo tanto, su margen de error está determinado por la precisión de los instrumentos utilizados para las mediciones. En el Cuadro Nº 5.4 se indican los márgenes de error.


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CUADRO Nº 5.4

MARGENES DE ERROR EN LA MEDICIÓN DE LA POTENCIA EFECTIVA DE LA UNIDAD TG4 DE LA C.T. MALCAS OPERANDO CON GAS NATURAL

POTENCIAS (kW)

CONDICIÓN MAGNITUD UNIDAD RANGO ERROR

Sin inyección Potencia kW 0 – 84 907,00 ±169,81

Con inyección Potencia kW 0 – 103 392,16 ±206,78


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DETERMINACIÓN DEL

RENDIMIENTO Y EFICIENCIA A

DISTINTAS CARGAS


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6. DETERMINACIÓN DEL RENDIMIENTO Y EFICIENCIA A DISTINTAS CARGAS

6.1 DEFINICIONES

6.1.1 Consumo específico de combustible Se define como consumo específico de combustible a la relación entre el consumo horario de combustible y la potencia generada por el grupo; normalmente cuando se trata de un combustible gaseoso se expresa en MMC/kWh o MPC/kWh; este concepto es similar al consumo específico de calor medido en kcal/kWh o kJ/kWh.

6.1.2 Rendimiento El rendimiento es un concepto inverso al consumo específico de combustible, cuando se trata de combustibles gaseosos, se expresa normalmente en kWh/MMC o kWh/MPC. El rendimiento efectivo es aquel que está referido a la potencia efectiva.

6.1.3 Eficiencia Este es un concepto similar al anterior, toda vez que viene a ser la relación entre la energía útil (kWh) y la energía consumida por el grupo expresada también en kWh equivalentes. Este parámetro es adimensional y se expresa normalmente en porcentaje. La eficiencia efectiva está referida a la potencia efectiva.

6.2 ANÁLISIS DE COMBUSTIBLE

Para el cálculo de la eficiencia y el consumo específico de calor se considera el poder calorífico bajo del combustible (en este caso gas natural) - LHV. En el Cuadro Nº 6.1, se indican los valores correspondientes al poder calorífico del gas natural utilizado como combustible en los ensayos.

CUADRO Nº 6.1 ANÁLISIS DE COMBUSTIBLE (Gas Natural)

Ensayo del 04/05/13



Ensayo del 17/05/13




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6.2 METODOLOGÍA Para determinar los índices de consumo de combustible, eficiencia o rendimiento de las unidades de generación en base al consumo de combustible obtenido en los ensayos, se ha desarrollado el siguiente procedimiento general: 1. Primeramente se ha determinado los índices a condiciones de ensayo a partir

de las mediciones de consumo de combustible y potencia de ensayo y considerando el poder calorífico del combustible utilizado.

2. Luego se ha corregido la eficiencia a las condiciones de referencia o ISO,

dividiéndola entre los factores de corrección por variación de la temperatura ambiente (Tx) y de la carga (MW), para ello se han considerado las curvas de corrección respectivas proporcionados por EEPSA.

3. Finalmente se ha calculado la eficiencia a condiciones efectivas a partir de la

eficiencia a condiciones de referencia, multiplicándola por los factores de corrección por variación de la temperatura ambiente y de la carga evaluados a condiciones de potencia efectiva.

6.4 RESULTADOS

6.4.1 Consumos horarios y específicos de combustible y de calor, rendimiento y eficiencia

En el Anexo 5, se muestran los cuadros de los resultados de los diferentes parámetros considerados. En el Cuadro N° 6.2 se indica los valores correspondientes al rendimiento, consumo específico de calor, consumo específico de combustible y la eficiencia de la unidad ensayada a las condiciones de potencia efectiva y a las cargas consideradas.

CUADRO Nº 6.2

RESULTADOS DE LA PRUEBA DE RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG4

DE LA CENTRAL TÉRMICA MALACAS OPERANDO CON GAS NATURAL A DIFERENTES CONDICIONES DE CARGA CON Y SIN INYECCIÓN DE AGUA

Parámetro Unidad

Valores promedio

Sin inyección de agua Con Inyección

de agua

Porcentaje de carga %

0% 35% 58% 81% 100% 100%

Potencia kW 0 29 578,24 48 769,85 68 450,66 84 907,00 103 392,16

Consumo de

combustible MPCstd/h 259,86 477,37 638,96 786,33 911,37 1 146,62

Rendimiento kWh/MPCstd - - - - - 61,97 76,33 87,06 93,18 90,17


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Parámetro Unidad

Valores promedio

Sin inyección de agua Con Inyección

de agua

Consumo específico

de combustible

MPCstd/kWh - - - - - 0,0161 0,0131 0,0115 0,0107 0,0111

Consumo específico de calor -

LHV

KJ/kWh - - - - - 16 268,04 13 206,22 11 579,32 10 819,41 11 307,83

BTU/kWh - - - - - 15 419,07 12 517,03 10 975,04 10 254,78 10 717,71

Eficiencia térmica –

LHV % - - - - - 22,13 27,26 31,09 33,28 31,84

6.3.2 Márgenes de error en las mediciones de rendimiento Los márgenes de error del rendimiento 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 fórmula siguiente:

a ± Δa a Δa Δb ———— = — 1 ± —— + ——

b ± Δb b a b

Para el caso de los flujos se ha considerado la 0.2% precisión del medidor de flujo por ultrasonido utilizado. Los resultados aparecen en el cuadro Nº 6.3.

CUADRO Nº 6.3

MARGENES DE ERROR EN EL CÁLCULO DEL RENDIMIENTO DE LA UNIDAD TG4 DE LA C.T. MALACAS

CONDICIÓN MAGNITUD UNIDAD RANGO ERROR

Sin

inyección

Flujo de combustible MPCstd/h 0 - 911,37 ±1,83 Potencia kW 0 – 84 907,00 ±169,81 Rendimiento kWh/MPCstd 0 - 93,18 ±0,19

Con

inyección

Flujo de combustible MPCstd/h 0 - 1146,62 ±2,29 Potencia kW 0 – 103 392,16 ±206,78 Rendimiento kWh/MPCstd 0 - 90,17 ±0,18


CENERGIA


EEPSA

Página 26

ANEXOS


CENERGIA


EEPSA

Página 27

ANEXO 1

ACTAS DE ENSAYO


CENERGIA


EEPSA

Página 28

ANEXO 2

INFORMACIÓN METEOROLÓGICA DE SENAMHI


CENERGIA


EEPSA

Página 29

ANEXO 3

RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE COMBUSTIBLES


CENERGIA


EEPSA

Página 30

ANEXO 4

RESULTADOS DE POTENCIA EFECTIVA

DE LA UNIDAD DE GENERACIÓN


CENERGIA


EEPSA

Página 31

ANEXO 5

RESULTADOS DE CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE,

CONSUMO ESPECÍFICO DE CALOR, RENDIMIENTOS Y EFICIENCIAS DE LA

UNIDAD DE GENERACIÓN TG4

Technology

Informe tg4 ct malacas