Cálculo de la potencia efectiva y de las curvas de ...
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS E.A.P. DE INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDOS Cálculo de la potencia efectiva y de las curvas de rendimiento de una turbina a gas MONOGRAFÍA Para optar el Título de Ingeniero Mecánico de Fluidos AUTOR José Julio Pizarro Gonzáles LIMA – PERÚ 2014
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS E.A.P. DE INGENIERÍA MECÁNICA DE FLUIDOS
Cálculo de la potencia efectiva y de las curvas de rendimiento de una turbina a gas
MONOGRAFÍA
Para optar el Título de Ingeniero Mecánico de Fluidos
AUTOR
José Julio Pizarro Gonzáles
LIMA – PERÚ 2014
i
DEDICATORIA
A mis padres: José y Patricia por su apoyo incondicional, consejos de
superación y ejemplo.
ii
INDICE
1. CAPITULO 1 – CONSIDERACIONES GENERALES
1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 11
2. OBJETIVOS ......................................................................................................... 12
3. ALCANCE Y LIMITACIONES DE LA MONOGRAFIA .............................. 12
4. ANTECEDENTES ............................................................................................... 13
5. IMPORTANCIA ................................................................................................... 13
6. MOTIVACIÓN ..................................................................................................... 14
2. CAPITULO 2 - FUNDAMENTOS TEORICOS
2.1 DESCRIPCIÓN DE UNA CENTRAL TERMICA ........................................... 15
2.2 DESCRIPCIÓN DEL CICLO JOULE-BRAYTON ......................................... 17
2.3 DESCRIPCIÓN DE UNA TURBINA A GAS ................................................... 19
2.4 DEFINICIONES FUNDAMENTALES ............................................................. 22
2.5 DEFINICIONES TERMOENERGÉTICAS ...................................................... 23
2.6 CONDICIONES DE ENSAYO ............................................................................ 24
2.7 CONDICIONES DE SITIO ................................................................................. 25
2.8 CONDICIONES ISO ............................................................................................ 29
2.9 POTENCIA ISO .................................................................................................... 29
2.10 FACTOR DE CORRECCION POR TEMPERATURA DE ENSAYO .......... 29
2.11 FACTOR DE CORRECCION POR HUMEDAD R. DE ENSAYO ............... 30
2.12 FACTOR DE CORRECCION POR FACTOR DE POTENCIA .................... 31
2.13 FACTOR DE CORRECCION DE EFICIENCIA POR TEMPERATURA ... 32
3. CAPITULO 3 - METODOLOGIA
3.1 MAGNITUDES A MEDIR .................................................................................. 33
3.2 INTRUMENTAL Y EQUIPOS DE MEDICIÓN .............................................. 33
3.3 IDENTIFICACIÓN DE LOS PUNTOS A MEDIR ........................................... 35
3.4 TOMA DE DATOS .............................................................................................. 36
4. CAPITULO 4 - CALCULO DEPOTENCIA Y RENDIMIENTO
4.1 CÁLCULO DEL CICLO SIMPLE BRAYTON TEORICO .............................. 38
4.2 DATA DE MEDICIONES OBTENIDAS EN LA PRUEBA DE ENSAYO ...... 39
4.3 CALCULO DE LA POTENCIA EFECTIVA ..................................................... 44
4.4 CALCULO DEL RENDIMIENTO ...................................................................... 48
5. CAPITULO 5 - EVALUACION DE RESULTADOS
iii
5.1 CONSIDERACIONES ........................................................................................... 52
5.2 MARGEN DE ERROR EN LAS MEDICIONES ............................................... 52
5.3 RESULTADOS DE POTENCIA EFECTIVA ..................................................... 53
5.4 RESULTADOS DE RENDIMIENTO .................................................................. 53
5.5 RESULTADOS DE ÍNDICE A CONDICIONES EFECTIVAS NETAS ......... 55
5.6 DIFERENCIA ENTRE ÍNDICES TEORICOS Y MEDIDOS .......................... 60
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
iv
LISTA DE FIGURAS
Figura 2.1 Vista de una central termica con turbina a gas ............................................ 15
Figura 2.2 Esquema de una central térmica a gas......................................................... 16
Figura 2.3 Diagrama P-V y T-S del ciclo Joule-Brayton ............................................. 17
Figura 2.4 Esquema de una turbina a gas ..................................................................... 20
Figura 2.5 Parte superior ingreso de aire de la turbina ................................................. 20
Figura 2.6 Parte Superior de la turbina ......................................................................... 20
Figura 2.7 Unidad de Generación CT-Pisco ................................................................. 21
Figura 2.8 Curva de corrección de la turbina Alstom .................................................. 30
Figura 2.9 Factor de corrección de potencia por humedad relativa.............................. 31
Figura 2.10 Factor de corrección por factor de potencia ............................................... 31
Figura 3.1 Analizador Memobox smart 300 ................................................................. 34
Figura 3.2 Estación meteorológica Davis ..................................................................... 35
Figura 3.3 Ubicación de los puntos a medir ................................................................. 36
LISTA DE CUADROS
Cuadro 2.1 Características de la unidad TGM1-B ....................................................... 21
Cuadro 3.1 Características analizador electrónico ....................................................... 33
Cuadro 3.2 Características del equipo meteorológico .................................................. 34
Cuadro 3.3 Características medidor de consumo combustible ..................................... 35
Cuadro 3.4 Cronograma para medición de consumo de combustible .......................... 37
Cuadro 5.1 Margen de error ......................................................................................... 52
Cuadro 5.2 Resultados de la prueba potencia efectiva ................................................. 53
Cuadro 5.3 Resultados de la prueba rendimiento ......................................................... 53
Cuadro 5.4 Índices a condiciones de potencia efectiva y rendimiento ......................... 55
v
LISTA DE TABLAS
Tabla 2.1 Datos de temperatura de sitio ....................................................................... 26
Tabla 2.1 Datos de humedad relativa de sitio ............................................................... 27
Tabla 4.1 Resultados ambientales de ensayo................................................................ 40
Tabla 4.2 Resultados de consumo de combustible de ensayo ..................................... 41
Tabla 4.3 Resultados eléctricos en bornes de generación ............................................ 42
Tabla 4.4 Resultados eléctricos en servicio auxiliares ................................................. 43
Tabla 4.5 Resultados de potencia efectiva.................................................................... 47
Tabla.4.6 Resultado de rendimiento a diferentes cargas .............................................. 51
LISTA DE GRAFICOS
Grafica 5.1 Evolución de la potencia generada ............................................................ 54
Grafica 5.2 Consumo horario de combustible Vs Potencia efectiva neta .................... 55
Grafica 5.3 Consumo horario de combustible Vs Porcentaje de carga ........................ 56
Grafica 5.4 Perdida de calor Vs Potencia efectiva neta ................................................ 56
Grafica 5.5 Rendimiento Vs Potencia efectiva neta ..................................................... 57
Grafica 5.6 Rendimiento Vs Porcentaje de carga ......................................................... 57
Grafica 5.7 Eficiencia Vs Potencia efectiva neta ......................................................... 58
Grafica 5.8 Eficiencia Vs Porcentaje de carga ............................................................. 58
vi
ECUACIONES
Ecu. 2.1 Relación de Presión y Temperatura
Ecu. 2.2 Calor generado en la cámara de combustión
Ecu. 2.3 Calor generado en la turbina
Ecu. 2.4 Potencia del compresor
Ecu. 2.5 Potencia de la turbina
Ecu. 2.6 Potencia neta generada
Ecu. 2.7 Eficiencia del ciclo Joule-Brayton
Ecu. 2.8 Interpolación lineal
Ecu 2.9 Potencia efectiva ( )x
P
Ecu 2.10 Eficiencia térmica (η)
Ecu 2.11 Calor generado ( )Q
Ecu 2.12 Consumo especifico de combustible a condiciones de ensayo ( )yCe
Ecu 2.13 Consumo especifico de calor a condiciones de ensayo ( )yHr
Ecu 2.14 Rendimiento térmico a condiciones de ( )yR
Ecu 2.15 Potencia a condiciones de sitio ( )yP
Ecu 2.16 Consumo especifico de calor a condiciones de sitio ( )x
Hr
Ecu 2.17 Consumo especifico de combustible a condiciones de sitio ( )x
Ce
Ecu 2.18 Consumo horario de combustible a condición de sitio ( )cx
m
Ecu. 2.19 Rendimiento térmico a condiciones de sitio ( )x
R
Ecu 2.20 Potencia ISO ( )i
P
Ecu 2.21 Factor de corrección de factor de potencia ( )pKF
vii
SIMBOLOGIA
γ Relación de compresión
xP Potencia Efectiva a las condiciones del sitio, en kW
YP Potencia efectiva a las condiciones de ensayo, en kW
iP Potencia efectiva ISO, en kW
Kgp Factor de corrección de la potencia por temperatura ambiente.
KHr Factor de corrección de la potencia por Humedad relativa
Kge Factor de corrección de la eficiencia por temperatura ambiente.
KFp Factor de corrección de potencia por Factor de Potencia
yT Temperatura de ensayo, °C
xT Temperatura in situ, °C
YCe Consumo especifico de combustible por unidad de energía generada MPCS/kWh
xCe Consumo especifico de combustible por unidad de energía generada MPCS/kWh
YHr Consumo especifico de calor (Heat Rate) a condiciones de ensayo, BTU/kWh
xHr Consumo especifico de calor (Heat Rate) a condiciones de sitio, BTU/kWh
cm Flujo de masa de combustible, MPCS/h
cxm Flujo de masa de combustible de Potencia Efectiva, MPCS/h
YR Rendimiento térmico efectivo a condiciones de ensayo, BTU/kWh
xR Rendimiento térmico efectivo a las condiciones de sitio, BTU/kWh
PCI Poder Calorífico bajo del combustible (LHV), en BTU/MPCS,
viii
SENAMHI Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología
COES Comité de Operación Económica.
SINAC Sistema Interconectado Nacional
SEIN Sistema Eléctrico Interconectado Nacional
SSAA Servicios Auxiliares
ERMS Estación de regulación y medición secundaria
ix
RESUMEN
Se realizo el cálculo de la potencia efectiva de una unidad termoeléctrica, y las curvas
de rendimiento a diferentes cargas de la turbina a gas. Ésta potencia efectiva es
calculada como la potencia continua entregada por la unidad correspondiente en los
bornes de generación (antes de servicios auxiliares), operando a condiciones de máxima
carga; teniendo en cuenta que la potencia base de la turbina es de 37.4 kW.
La potencia efectiva de la turbina a gas es afectada por la temperatura ambiente, la
humedad relativa y la presión atmosférica. Así también, el consumo específico de calor
es afectado por la temperatura ambiente y humedad relativa. El combustible
considerado es gas natural, el valor de PCI utilizado es determinado experimentalmente
en ensayos de laboratorio, efectuada por la empresa que suministra gas. Se calcula la
potencia efectiva neta, con la cual se generan las curvas de rendimiento a diferentes
cargas. Se uso del procedimiento N°17 establecido por el COES y las curvas de
corrección del fabricante, para efectuar las correcciones correspondientes a la potencia
obtenida en el ensayo. También son utilizados los datos proporcionados por el
SENAMHI.
Palabras Clave: Potencia efectiva, consumo específico de combustible, consumo
específico de calor, rendimiento, influencia de temperatura, presión y humedad.
x
ABSTRACT
It was conducted calculating the effective power of a thermoelectric unit, and
performance curves at different loads of the gas turbine, This effective power is
calculated as continuous power delivered by the drive at the terminals of generation
(before ancillary services), operating at maximum load conditions. Keeping in mind that
base gas turbine power is 37.4 kW
The effective power of the gas turbine is affected by the environment, relative humidity
and atmospheric pressure. Also the specific heat consumption is affected by ambient
temperature and humidity. Natural gas is considered as fuel, the LHV value of fuel is
experimentally determined in laboratory tests, made by the company that supplies gas.
Is calculated the net effective power, with which we generate the performance curves at
different loads. It used the procedure No. 17 established by the COES and correction
curves manufacturer to make the corrections corresponding for the power obtained in
test, they are also used data provided by SENAMHI.
Keywords: Effective power, specific fuel consumption, heat rate, performance, test
conditions, site conditions.
11
CAPITULO 1 – CONSIDERACIONES GENERALES
1. INTRODUCCIÓN
En otros tiempos solo se podía recurrir al esfuerzo físico de personas o animales,
al calor de la leña ardiendo o a la fuerza del aire y del agua al mover los molinos.
Actualmente las dos formas de energía más empleadas son los combustibles fósiles y la
eléctrica.
La electricidad influye notablemente en nuestra vida, haciendo de mil formas
diferentes más fácil y cómoda nuestras tareas diarias, la facilidad con que se transporta
y se transforma en multitud de efectos convierte a la electricidad en el tipo de energía
más empleado en la mayoría de aplicaciones.
Una central térmica transforma la energía calorífica de un combustible en energía
eléctrica mediante turbinas y generadores, siendo las turbinas a gas, una de las
turbomáquinas de mayor uso en el mundo. Existen dos maneras de cuantificar la
potencia efectiva de las centrales térmicas, siendo una por medio de curvas de
corrección y otra, por una tabla de factores que indican el impacto de cada variable en la
potencia y en el régimen térmico.
La potencia efectiva de las turbinas a gas es afectada por la temperatura ambiente,
humedad relativa y presión atmosférica así mismo la temperatura ambiente y humedad
relativa afectan el consumo específico de calor.
El COES es la entidad encargada de coordinar la operación de corto, mediana y
largo plazo del SEIN y preservar la seguridad del sistema, quienes corroboran que la
potencia suministrada al sistema es la indicada por el generador y que no esté por
debajo del 15% de la potencia efectiva la cual generaría una multa a la empresa
generadora.
12
Para poder corroborar el COES programa ensayos ordinarios cada dos años en la
cual se realiza la prueba de potencia efectiva y rendimiento de las unidades de
generación.
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
El objetivo general de la presente monografía es determinar por medio de
mediciones en situ y cálculos, el valor correspondiente a la potencia efectiva y
rendimiento de una unidad termoeléctrica, de turbina a gas, en adelante denominada
TGM1-B.
2.2 OBJETIVO ESPECIFICO
Entre los objetivos específicos se pueden citar:
� Obtener el rendimiento de la unidad TGM1-B a diversas cargas. 0% (vacío),
27%, 54%, 80% y 100%.
� Comprobar el consumo de combustible de la unidad TGM1-B a las cargas
indicadas.
3. ALCANCE Y LIMITACIONES DE LA MONOGRAFIA
El estudio comprende la ejecución de las siguientes actividades:
a) Identificación de los puntos de medición, instalación de los instrumentos de
medición y verificación de su operatividad.
b) Ejecución de las mediciones requeridas en los puntos seleccionados.
c) Cálculo y determinación de la potencia efectiva de la unidad de generación de
acuerdo a los alcances para turbinas a gas indicados en el paso 8.14.1
especificado en el procedimiento técnico PR-17 del COES, Aprobado según
RM N° 143-2001-EM/VME del 26 de marzo de 2001.
13
d) Cálculo y determinación de la curva de rendimiento de la unidad de
generación, basado en ajustes matemáticos derivados de las mediciones
efectuadas, a las diversas cargas asignadas anteriormente.
e) En la presente monografía, no se efectúan las consideraciones de estudios de
impacto ambiental ni temas de relacionados a evaluaciones económicas.
4. 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.
En el año 1996 se inició con los primeros estudios de determinación de la potencia
efectiva y rendimiento de las unidades térmicas de las empresas de generación
integrantes del Sistema Interconectado Nacional – SICN.
El procedimiento N-17 se basa legalmente en los siguientes decretos; Decreto
Ley N° 25844.- Ley de Concesiones Eléctricas (Artículo 41º. inciso d) y Decreto
Supremo N° 009-93-EM. [1]
Estos estudios son solicitados por el COES, se efectúa cada dos años a cada
unidad de generación.
5. IMPORTANCIA
El sector eléctrico es de vital importancia en el desarrollo económico del país por
ello conocer la potencia efectiva de cada una de las centrales existentes significa
conocer el rendimiento real de operación de las centrales, y por ende la capacidad de
energía que pueden ofrecer a nuestro país y cubrir la demanda de energía de los
consumidores en las horas de mayor demanda.
14
De igual manera permite conocer nuestro margen de reserva ante alguna
eventualidad como periodos de sequia, falla de una central entre otros.
Así mismo, también sin estas mediciones no se puede valorar la potencia
entregada por los generadores del SEIN y por lo tanto no se puede compensar la
inversión hecha por el generador. El pago por potencia compensa la inversión realizada,
mientras que el pago por la energía entregada compensa la operación de las unidades.
6. MOTIVACIÓN
Una de las principales motivaciones que indujo realizar este trabajo es el aportar
conocimiento aprendido referente a los mecanismos de determinación de la potencia y
rendimiento así de esta manera colaborar de alguna u otra manera en el aprendizaje de
las personas interesadas en el tema. La monografía está basada sobre los conocimientos
adquiridos durante mi formación de Ingeniería Mecánica de Fluidos, en los cursos como
Turbomáquinas, Termodinámica, Turbinas a Gas y Vapor, Ingeniería Eléctrica, entre
otros.
Así mismo se sabe que la energía es fundamental en el desarrollo del país, para lo
cual resulta beneficioso aplicar esta metodología a las centrales de generación eléctrica,
lo que permite conocer nuestra capacidad de reserva y poder generar proyectos
energéticos de acorde a nuestras necesidades.
Por último conocer el estado actual de la turbina a gas, para poder tomar acciones
correctivas o preventivas.
15
CAPITULO 2 – FUNDAMENTOS TEORICOS
2.1 DESCRIPCIÓN DE UNA CENTRAL TERMICA
Una central térmica convencional es una instalación destinada a producir energía
eléctrica mediante un ciclo termodinámico, la energía química, a partir de un
combustible fósil es convertida en energía térmica en forma de calor radiante y calor
sensible, en la cámara de combustión. Luego en la turbina la energía térmica se
convierte en energía mecánica y posteriormente en el generador convertir la energía
mecánica entregada por la turbina en energía eléctrica.
Este tipo de centrales se puede clasificar por el tipo de turbina (vapor o gas) y por
el tipo de combustible que utilizan, también se consideran a las centrales geotérmicas,
nucleares, termosolares y biomasa.
Los costos en que incurren las diferentes centrales se pueden clasificar en
inversión y operación, y dentro de estos últimos; los costos fijos; que se refieren a
personal, impuestos y seguros y los costos variables; principalmente el combustible,
mantenimiento, lubricantes y costo de partida entre otros. En la Fig. 2.1 se muestra la
vista general de una central térmica.
Figura 2.1- Vista de una central térmica Fuente: Osinergmin, La generación de energía eléctrica en centrales térmica
16
Una central con turbina a gas es un conjunto de equipos destinados a generar
energía eléctrica utilizando gas natural como combustible, la cual será destinada a
generar potencia mecánica a partir de los gases producto de una reacción de
combustión. El ciclo de potencia de las turbinas a gas es el ciclo Joule-Brayton.
El proceso de transformación de la energía en una central térmica con turbina a
gas es la siguiente:
a) La energía contenida en el combustible se transforma, por combustión en
energía calorífica.
b) La energía calorífica que absorbe el fluido de trabajo se convierte al
expansionarse en la turbina en energía mecánica.
c) La energía mecánica es transformada en energía eléctrica a través del
generador eléctrico.
En la Fig. 2.2 se muestra el esquema de una central térmica a gas.
Figura 2.2 - Esquema de una central térmica gas
Fuente: OSINERG, La generación de energía eléctrica en centrales térmica
Punto 2: Ingreso de aire del medio ambiente
Punto 3: Salida de aire comprimida e ingreso a la cámara de combustión
Punto 4: Salida de los gases de la combustión e ingreso a la turbina
Punto 5: Salida de los gases de escape
17
2.2 DESCRIPCIÓN DEL CICLO JOULE-BRAYTON
Es un ciclo termodinámico consistente en una etapa de compresión adiabática, una
etapa de calentamiento isobárico y una expansión adiabática de un fluido
termodinámico compresible.
El ciclo Joule Brayton o ciclo abierto simple no regenerativo es el ciclo básico de
funcionamiento ideal de las turbinas a gas. Puesto que es un ciclo ideal no se consideran
perdidas por transmisión de calor ni las pérdidas de carga en los conductos. En la Figura
2.3 se muestra los diagramas termodinámicos del ciclo Joule-Brayton simple; Presión –
Volumen y Temperatura – Entropía.
Figura 2.3 –Diagrama P-V y T-S del ciclo Joule Brayton Fuente: M. Hadzich, Termodinámica para Ingenieros
Las etapas realzadas en este ciclo son las siguientes:
Proceso 1-2: Compresión adiabática reversible (isoentrópica), se realiza en el compresor
Proceso 2-3: Combustión a presión constante, se realiza en la cámara de combustión
Proceso 3-4: Expansión adiabática reversible (isoentrópica), se realiza en la turbina
Proceso 4-1: Cesión de calor isobárica, se realiza en el medio ambiente.
Un parámetro importante en un ciclo Joule-Brayton es la relación de presiones o
relación de compresión ( )γ , donde 2 1P Pγ = .
18
La relación de temperaturas está en función de las presiones donde se tiene:
11
2 2 4 4
1 1 3 3
KK
KKT P P T
T P P T
−−
= = =
(2.1)
Aplicando la primera ley para flujo estable a cada uno de los procesos se puede
determinar tanto el calor como el trabajo transferido durante el ciclo.
Para el proceso de calentamiento de 2-3 se usa la ecuación:
2 3 3 2( )P
Q m C T T− = × − (2.2)
El proceso de enfriamiento de 4-1 se obtiene con la ecuación:
1 4( )Per P
Q m C T T= × − (2.3)
Para la compresión 1 - 2 se tiene:
1 2( )C P
W m C T T= × − (2.4)
Para la expansión en la turbina 3 – 4 se tiene:
3 4( )T P
W m C T T= × − (2.5)
La Potencia neta de la Planta se obtiene con la ecuación:
N T C
W W W= − (2.6)
La eficiencia térmica del ciclo Joule-Brayton ideal se obtiene utilizando la
siguiente ecuación:
19
2 3
NW
Qη
−
= (2.7)
2.3 DESCRIPCIÓN DE UNA TURBINA A GAS
Las turbinas son turbomáquinas que funcionan en un régimen continuo
extrayendo energía de un fluido que posee una carga elevada, están diseñadas para
aprovechar la velocidad de salida de los gases de combustión y convertir su energía
cinética en energía mecánica rotacional. Todas sus etapas son por lo tanto de reacción, y
deben generar la suficiente energía para alimentar al compresor y la producción de
energía eléctrica en el generador. Además de estos, hay antes de cada etapa un conjunto
de alabes fijos sujetos a la carcasa, y cuya misión es re direccionar el aire de salida de la
cámara de combustión y de cada etapa en la dirección adecuada hasta la siguiente.
Los alabes deben estar recubiertos por material cerámico para soportar las altas
temperaturas, además, un flujo de aire refrigerador proveniente del compresor los
atraviesa internamente, saliendo al exterior por pequeños orificios practicados a lo largo
de toda su superficie.
Los filtros de entrada de aire sirven para impedir el ingreso de polvo, gases y sal
que pueden provocar corrosión, erosión o formar depósitos en el compresor o turbina.
El compresor se comprime el aire de admisión, hasta la presión indicada para cada
turbina, para introducirla en la cámara de combustión. Su diseño es principalmente axial
y necesita un gran número de etapas, Su funcionamiento consiste en empujar el aires a
través de cada etapa de alabes por un estrechamiento cada vez mayor, al trabajar en
contra presión es un proceso que consume mucha energía.
En la cámara de combustión, se genera la combustión entre la mezcla de aire del
compresor y el gas, donde debe llevar los gases a una temperatura uniforme y
controlada con una mínima perdida de presión. En las Fig. 2.4 – 2.6 se muestra el
esquema de una turbina a gas, el ingreso del aire y la parte superior de una turbina,
respectivamente. Mientras que, en la Figura 2.7, se muestran dos turbinas Alstom
instaladas en la central térmica de Pisco, perteneciente a la empresa Egasa.
20
Figura 2.4 – Esquema de una turbina a gas Fuente: Renovetec, Turbina de gas
Figura 2.5 - Ingreso de aire de enfriamiento para la turbina Fuente: Cenergia
Figura 2.6 - Parte superior de la turbina a gas Fuente: Cenergia
21
Figura 2.7 – Unidades de generación CT-Pisco Fuente: Empresa generadora Egasa
En el Cuadro 2.1, se presenta las principales características de la unidad ensayada.
Cuadro 2.1 - Características de la unidad TGM1-B
DESCRIPCION TURBINAS A GAS
GRUPO UNIDAD TGM1 – B
TURBINA PG6561 Fabricante ALSTOM Tipo HEAVY DUTY Año de Fabricación 1999 Año de puesta en servicio 1999 Potencia Nominal Base kW 37 400 Velocidad de Rotación r.p.m 5100 N° de etapas Turbina 3 N° de etapas Compresor Axial 17 Tipo de Combustible utilizado Gas Natural GENERADOR ELÉCTRICO Fabricante ALSTOM Tipo CilíndricoT190-240 Potencia Nominal KVA 52 941 Tensión Nominal V 13 800 Corriente Nominal A 2 215 Factor de Potencia 0,85 Frecuencia Hz 60 Velocidad de Rotación r.p.m 3600 Fuente: Fabricante Alstom
22
2.4 DEFINICIONES FUNDAMENTALES
A continuación se definen algunos conceptos importantes para el desarrollo de la
monografía.
Estación meteorológica: Instalación equipada, donde se realizan mediciones
pluviométricas, presión atmosférica, evaporación, temperatura, caudales, volúmenes y
otros con fines estadísticos.
Máxima carga: La carga que determina el operador de la planta, para evitar incurrir en
sobrecarga.
Mínima carga: Potencia que puede mantener un generador por determinadas horas, de
modo que se encuentre en capacidad de poder elevarla, cuando así lo disponga. Este
modo de operación es adoptado en la programación o durante la ejecución en Tiempo
Real, cuando por economía del sistema resulte más beneficioso mantenerla a mínima
carga, por un determinado período en lugar de detenerla y volverla a arrancar.
Potencia bruta: Total de la potencia, sin deducción de los servicios auxiliares
entregada por la unidad, correspondiente a bornes del generador.
Potencia efectiva: Máxima potencia continúa entregada por dicha central o la unidad,
correspondiente a bornes de generación, cuando opera a condiciones de potencia
efectiva.
Servicios auxiliares: Aquellos que asisten al funcionamiento de la central. La energía
que demandan proviene de las unidades de la central sea directamente de los
generadores o indirectamente de la energía eléctrica generada, o de otras fuentes.
Sistemas de generación: Conjunto de instalaciones civiles y electromecánicas
destinadas a la producción de electricidad.
Sobrecarga: Exceso entre la potencia instantánea en bornes de generación de los
grupos de la central y su potencia máxima continua.
Unidad generadora: Conjunto formado por una máquina generadora (turbina +
excitatriz + alternador + transformador elevador) y equipos asociados a ella (de
regulación y maniobras). En caso de centrales termoeléctricas, es el arreglo motor
primo-generador y transformador asociado.
Normas Técnicas de Referencia: Son aquellas que se utilizarán supletoriamente para
el ensayo y cálculo de la potencia efectiva y rendimiento a carga parcial de las unidades
23
termoeléctricas. Así como las consideraciones a tener presentes con los combustibles
para el caso de la eficiencia térmica. [2]
Interpolación lineal: Es una forma de aproximar un valor de la función ( )f x en un
valor desconocido de x .
2 11 2 1 1
2 1
( ) ( )( / ; ) ( ) ( )
( )
f x f xf x x x f x x x
x x
+= + × −
− (2.8)
2.5 DEFINICIONES TERMOENERGÉTICAS
2.5.1 POTENCIA EFECTIVA DE UNA UNIDAD TERMOELECTRICA
La potencia efectiva es la potencia continua (antes de auxiliares) entregada por la
unidad, correspondiente a bornes de generación, cuando opera a condiciones de
potencia efectiva y a máxima carga.
Se genera al aplicarle a la Potencia ISO los factores de corrección de temperatura
de situ y humedad relativa de situ.
x i xP P Kxgp KHr= × ×
(2.9)
2.5.2 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; en este caso como se trata
de un combustible gaseoso se expresa en MPC/KWh o MMC/KWh; este concepto es
similar al consumo específico de calor (HEAT RATE) medido en BTU/KWh ó
KJ/KWh.
2.5.3 RENDIMIENTO TERMICO
El rendimiento viene a ser la producción de una unidad de energía eléctrica por
cada unidad de consumo de combustible.
24
2.5.4 EFICIENCIA TERMICA ( )η
Este es un concepto similar al anterior, sólo que tanto la energía útil y la energía
consumida se expresan en las mismas unidades, resultando así un parámetro
adimensional que se expresa normalmente en porcentaje.
100 860
0.252Hrη
×=
× (2.10)
2.5.5 CALOR GENERADO ( )Q
El calor generado es el calor emitido por la unidad de generación.
y yQ P Hr= × (2.11)
2.6 CONDICIONES DE ENSAYO
Las condiciones de ensayo se refieren a las condiciones en las que se efectúa el
ensayo. Entre estas características se pueden citar:
2.6.1 POTENCIA A CONDICIONES DE ENSAYO ( )yP
La potencia a condiciones de ensayo es la que obtienen con un medidor de
parámetros eléctricos, que medirá directamente la potencia eléctrica a las condiciones
ambientales.
La potencia de una turbina a gas puede ser determinada por el método mecánico
(midiendo torque y velocidad angular) o por el método eléctrico.
2.6.2 CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE A CONDICIONES DE
ENSAYO ( )yCe
25
Este consumo se determina mediante la siguiente fórmula:
y
y
y
mCe
P=
(2.12)
2.6.3 CONSUMO ESPECÍFICO DE CALOR A CONDICIONES DE ENSAYO
( )yHr
El consumo específico de calor a condiciones de ensayo viene dado por la
siguiente fórmula:
y yHr Ce PCI= × (2.13)
2.6.4 RENDIMIENTO TERMICO A CONDICIONES DE ENSAYO ( )yR
El rendimiento Térmico a condiciones de ensayo, esta dado por la siguiente
fórmula:
y
y
c
PR
m=
(2.14)
2.7 CONDICIONES DE SITIO
Las condiciones de sitio se refieren a las condiciones del lugar en donde se
encuentra instalada la unidad térmica. Entre estas características se pueden citar:
2.7.1 CONDICIONES METEREOLÓGICAS
Son las condiciones ambiente (temperatura y humedad relativa) que permiten la
determinación de la potencia efectiva y rendimiento; 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 Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología - SENAMHI.
26
Para el presente caso, el lugar de ubicación de la instalación se encuentra en la
estación Hacienda Bernales /000650/ DRE-05 ubicado en el Departamento de Ica,
Provincia de Pisco, Distrito de Humay. [3]
En la tabla 2.1 se muestran los valores de los últimos 10 años de los parámetros de
temperatura suministrados por SENAMHI.
Tabla 2.1 - Datos de Temperatura del lugar de instalación
Fuente: Oficina General de Estadística e Informática
A continuación en la Tabla 2.2 se muestran los valores de humedad relativa de los
10 últimos años suministrados por SENAMHI.
AÑO ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC. PROMEDIO
1994 28.4 29.1 28.1 26.6 26.3 24.2 22.9 22.1 23.6 25.5 25.6 27.4 25.821995 28.9 30.5 29.5 28.0 27.1 25.6 22.9 21.2 23.4 24.9 24.9 27.1 26.171996 27.8 28.7 29.3 27.7 25.9 21.8 22.5 22.7 23.4 24.6 24.4 26.8 25.471997 28.4 29.5 29.7 28.9 27.5 27.4 25.9 25.8 26.3 26.2 27.1 28.8 27.631998 30.2 31.4 31.9 30.6 27.2 24.2 23.8 22.9 24.1 24.5 25.5 26.5 26.901999 28.1 28.8 29.9 28.3 25.6 22.4 21.3 21.3 24.0 25.5 25.7 26.8 25.642000 27.8 29.4 29.0 28.6 26.6 23.3 21.6 21.2 23.9 24.7 25.9 26.4 25.702001 28.3 29.4 30.0 29.2 25.9 22.8 21.7 21.5 23.4 24.5 25.7 26.3 25.732002 28.2 29.8 30.3 28.8 27.0 23.8 21.5 20.5 22.4 24.8 25.2 26.7 25.752003 27.8 29.6 29.2 28.3 26.3 23.4 22.0 22.1 23.0 24.7 25.6 27.6 25.802004 29.2 30.0 29.8 28.7 26.4 21.7 20.7 21.5 23.6 25.2 24.9 27.0 25.732005 28.5 29.2 29.4 28.6 24.4 22.2 21.3 21.4 23.1 24.3 24.7 26.8 25.332006 28.4 29.7 29.6 28.2 26.0 22.5 21.6 22.1 23.3 24.2 25.6 27.1 25.692007 29.1 29.7 29.0 28.5 26.1 22.9 20.1 20.9 21.8 S/D 24.3 25.9 25.302008 27.9 29.4 29.6 29.1 23.8 20.8 21.5 21.9 23.7 23.2 25.1 27.5 25.292009 29.6 30.3 30.1 29.5 26.2 21.6 22.6 22.5 23.3 24.7 25.4 25.8 25.97
25.87
27
Tabla 2.2 - Datos de humedad relativa del lugar de instalación
Fuente: Oficina General de Estadística e Informática
2.7.2 POTENCIA A CONDICIONES DE SITIO ( )x
P
Los factores de corrección a considerar son el de temperatura ambiente, la presión
atmosférica y la humedad relativa, en nuestro caso al tratarse de una ubicación fija, no
se considera la presión atmosférica. Así mismo también indica para el caso de turbinas a
gas la humedad del aire afecta muy poco a la potencia. [4]
Por tales consideraciones, para determinar la potencia efectiva a las condiciones
de sitio, solo se tomara en cuenta el factor de temperatura y será obtenida mediante las
curvas características de cada turbina.
x y gp rxP P K KH= × × (2.15)
AÑO ENE. FEB. MAR. ABR. MAY. JUN. JUL. AGO. SET. OCT. NOV. DIC. PROMEDIO1990 91.6 91.7 91.0 93.0 92.2 92.6 91.9 92.1 90.3 92.0 91.7 91.6 91.811991 91.4 91.4 91.4 91.7 90.5 91.6 90.8 91.4 91.2 88.1 89.3 89.5 90.69
1993 91.0 90.2 90.8 91.1 90.4 89.1 87.8 87.6 87.2 88.8 88.4 89.6 89.33
1994 86.0 86.8 89.8 91.2 89.3 90.6 88.6 78.2 80.8 82.0 79.0 73.9 84.68
1995 77.9 74.8 79.0 79.8 79.4 80.9 82.0 82.7 79.7 77.0 76.7 70.0 78.33
1996 73.2 75.2 74.4 75.8 79.5 83.3 81.0 78.6 77.9 86.4 88.6 88.8 80.23
1997 90.0 87.9 89.4 82.8 82.1 80.2 77.5 79.5 87.1 85.5 84.1 86.9 84.42
1998 90.4 90.8 90.6 90.2 88.2 91.7 87.0 82.1 79.8 79.5 80.4 79.8 85.88
1999 75.6 79.5 76.9 75.8 78.0 84.7 83.0 83.3 81.0 77.2 76.3 76.1 78.95
2000 78.5 74.2 76.8 80.7 85.1 83.3 80.4 83.0 81.6 80.8 74.5 79.3 79.85
2001 80.0 81.4 78.4 80.9 83.4 84.9 83.8 83.3 79.7 78.5 73.8 77.6 80.48
2002 79.0 76.4 76.7 80.3 82.3 82.5 82.3 85.1 80.7 77.9 78.9 77.6 79.98
2003 80.6 78.4 76.7 77.2 80.3 84.1 82.5 82.1 81.9 79.7 77.9 77.1 79.88
2004 74.4 73.9 76.4 77.6 81.5 84.2 82.9 84.9 80.4 75.8 79.8 79.0 79.23
2005 80.1 79.9 79.1 79.8 84.5 85.9 84.9 85.7 82.5 79.6 79.7 79.8 81.79
2006 79.3 78.3 79.8 79.8 82.0 83.9 82.6 85.2 83.3 83.1 82.0 76.6 81.33
2007 79.4 77.4 81.8 82.1 85.0 91.1 92.3 79.8 79.2 S/D 81.2 86.2 83.23
2008 90.6 73.6 75.0 77.2 84.2 85.3 78.8 80.8 80.0 82.8 81.6 76.4 80.53
2009 84.7 74.4 76.1 80.9 91.8 85.6 81.3 82.4 80.4 87.7 86.3 86.1 83.14
82.83
28
2.7.3 CONSUMO ESPECÍFICO DE CALOR A CONDICIONES DE SITIO
( )X
HR
Puede ser determinado a partir del rendimiento a las condiciones de ensayo,
empleando las curvas de corrección por temperatura proporcionado por los fabricantes.
X y geHR HR K= ×
(2.16)
2.7.4 CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTIBLE A CONDICIONES DE
SITIO ( )x
Ce
A partir del consumo específico de calor a condiciones de sitio se puede hallar
directamente el consumo específico de combustible a condiciones de sitio, mediante la
siguiente fórmula:
xx
HRCe
PCI= (2.17)
2.7.5 CONSUMO HORARIO DE COMBUSTIBLE A CONDICIONES DE SITIO
( )cx
m
Esta dada por la siguiente relación:
cx x x
m Ce P= × (2.18)
2.7.6 RENDIMIENTO TERMICO A CONDICIONES DE SITIO ( )x
R
Para determinar el consumo específico de calor a condiciones de sitio se aplica
directamente la siguiente fórmula:
x
x
cx
PR
m= (2.19)
29
2.8 CONDICIONES ISO
Es la condición de referencia estándar cuyos valores de Temperatura y Humedad
relativa son de:
15T C= ° 60%HR =
2.9 POTENCIA ISO ( )i
P
Es la relación entre el producto de la potencia de ensayo y el factor de corrección
de potencia con el factor de corrección de Temperatura de ensayo y el factor de
corrección de humedad de ensayo.
y
i
ygp y
P KFpP
K KHr
×=
× (2.20)
2.10 FACTOR DE CORRECCION POR TEMPERATURA DE ENSAYO ( )Kygp
Para calcular el factor de corrección ( )Kygp se recurren a los datos de
temperatura del ensayo ( )yT y a la curva de ajuste establecida para la turbina analizada
proporcionada por el fabricante.
A continuación en la Figura 2.8 se muestra las curvas de corrección del fabricante
para la turbina evaluada.
30
Figura 2.8 – Curva de corrección de la turbina Alstom
Fuente: Alstom, Fabricante de Turbina
2.11 FACTOR DE CORRECCION POR HUMEDAD RELATIVA DE ENSAYO
( )y
KHr
El factor de corrección de potencia por Hr considera la variación de la humedad
relativa, la cual a su vez depende de la temperatura local. En la Figura 2.9 muestra las
curvas de corrección por humedad relativa y las ecuaciones analíticas en función de la
temperatura, suministradas por el fabricante de la turbina.
31
Figura 2.9 - Factor de Corrección de potencia por humedad relativa
Fuente: Alstom, Fabricante de turbina
2.12 FACTOR DE CORRECCION POR FACTOR DE POTENCIA ( )KFp
A continuación se muestra la ecuación obtenida en la Fig. 2.10 donde se muestra
la curva de corrección por factor de potencia.
2 2 22.32465 10 6.1842 10 1.03577KFp Fp Fp− −= × × − × × + (2.21)
Figura 2.10 - Factor de corrección por factor de potencia Fuente: Alstom, Fabricante de turbina
32
2.13 FACTOR DE CORRECCION DE EFICIENCIA POR TEMPERATURA
El Factor de corrección de eficiencia por temperatura, gxe
gye
K
K depende de la
temperatura de ensayo yT así como de la temperatura de situ x
T , en la figura 2.8 se
obtiene el factor de corrección por temperatura para la eficiencia de la turbina en
función de las temperaturas.
33
CAPITULO 3 – METODOLOGÍA DE CÁLCULO
3.1 MAGNITUDES A MEDIR
Los parámetros que se miden para determinar la potencia efectiva de la unidad
térmica evaluada son los siguientes:
- Potencia eléctrica en bornes de generación
- Factor de potencia
- Consumo en auxiliares
- Consumo de combustible
- Temperatura ambiente
- Humedad relativa ambiente
3.2 INTRUMENTAL Y EQUIPOS DE MEDICIÓN
3.2.1 ANALIZADOR ELECTRONICO DE INTERFAZ
Es un instrumento que mide con gran precisión la corriente continua, la corriente
alterna, la intensidad de corriente DC, la intensidad de corriente AC y la potencia.
Durante la medición de la potencia, la polaridad cambia automáticamente, si se
producen valores de medición negativos aparecerá un símbolo menos en el indicador.
Estos analizadores de redes eléctricas cuentan también con muchas propiedades (entrada
de corriente aislada, medición de armónicos, intensidad de conexión, medición de
potencia). En el siguiente cuadro 3.1 se muestran las características del instrumento.
Cuadro 3.1: Características analizador electrónico
EQUIPO CANT MEDICIÓN DE
VARIABLES RANGO
CLASE DE
PRECISIÓN
Marca: MEMOBOX
Modelo: SMART 300 2
- Potencia (MW) - Energía (MWh) - Voltaje (V) - Corriente (A)
Todos los Rangos < 0.2
Fuente: Brochure del fabricante LEM
34
En la Fig. 3.1 se muestra el analizador Memobox smart 300 utilizado en el ensayo.
Figura 3.1: Analizador Memobox smart 300 Fuente: Cenergia
3.2.2 ESTACIÓN METEOROLOGICA
Es un sistema de observación meteorológica en la cual se tienen varios equipos
destinados a medir y registrar regularmente diversas variables meteorológicas, como
velocidad y dirección del aire, presión, humedad relativa, temperatura, entre otros
parámetros. Las características del equipo meteorológico se muestran el Cuadro 3.2.
Cuadro 3.2: Características del equipo meteorológico
EQUIPO CANT MEDICIÓN DE
VARIABLES RANGO
CLASE DE
PRECISIÓN
Marca: DAVIS con
interface 1
Temperatura
Humedad relativa 0-100% 0,10%
Fuente: Brochure del fabricante Davis
El equipo Davis utilizado en el monitoreo de parámetros ambientales se muestra a
continuación en la Fig. 3.2
35
Figura 3.2: Estación meteorológica Davis Fuente: Cenergia
3.2.3 MEDIDOR DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE
Para las mediciones de consumo de combustible se utilizó el medidor fijo que
tiene la unidad en su estación de regulación y medición secundaria (ERMS), las
características se muestran en el siguiente Cuadro 3.3.
Cuadro 3.3: Características medidor de consumo de combustible
TIPO MODELO Q Max / Q min
(m3/h) P Max (bar)
Marca
Turbina Corus PTZ 1000 / 50 50.6 ACTARIS
Fuente: Empresa generadora Egasa
3.3 IDENTIFICACIÓN DE LOS PUNTOS A MEDIR
A continuación en la Fig. 3.3, se muestra la identificación de los 4 puntos en las
cuales se van a realizar las mediciones correspondientes.
36
Figura 3.3: Ubicación de los puntos a medir Fuente: Elaboración propia
Nº Descripción de Variables
1. Medición de condiciones ambiente; Humedad y temperatura
2. Potencia en bornes de Generación, Medición de potencia eléctrica
entregada.
3. Potencia en Servicios Auxiliares (SSAA), Medición de potencia eléctrica
en servicios auxiliares.
4. Consumo de combustible Medidor de flujo por ultrasonido.
3.4 TOMA DE DATOS
El registro de los parámetros eléctricos y ambientales se desarrolla cada 15
minutos, por un tiempo de 05 horas consecutivas, considerando el 100% de carga, las
siguientes 02 horas se tomaran valores cada minuto, durante 15 minutos consecutivos,
mientras se varia la carga del sistema y se estabiliza, por lo tanto la potencia efectiva se
obtendrá promediando los valores obtenidos .
Para el registro de consumo de combustible se realiza un cronograma, como se
muestra en la tabla 3.4.
37
Cuadro 3.4: Cronograma para medición de consumo de combustible
INICIO FIN DURACIÓN DESCRIPCIÓN OBSERVACIÓN
11:00 11:12 00:12 Tiempo de arranque hasta acoplamiento Para determinar
consumo en
arranque 11:12 11:15 00:03 Tiempo desde acoplamiento hasta plena carga
11:15 16:15 05:00 Prueba de potencia efectiva y rendimiento a plena carga
Prueba de
potencia efectiva
y rendimiento
16:15 16:20 00:05 Bajada de carga y estabilización a 75% de carga
16:20 16:35 00:15 Prueba de rendimiento a 75% de carga
16:35 16:40 00:05 Bajada de carga y estabilización a 50% de carga
16:40 16:55 00:15 Prueba de rendimiento a 50% de carga
16:55 17:00 00:05 Bajada de carga y estabilización a 25% de carga
17:00 17:15 00:15 Prueba de rendimiento a 25% de carga
17:15 17:20 00:05 Bajada de carga y estabilización en vacío
17:20 17:35 00:15 Prueba de rendimiento en vacío
17:35 17:48 00:13 Tiempo de arranque hasta plena carga Para determinar
consumo en
parada
17:48 17:53 00:05 Tiempo desde plena carga hasta desacople
17:53 17:57 00:04 Tiempo de parada desde plena carga
Fuente: Cenergia
A partir de los valores Y
P y los factores de corrección Kygp , yKHr y KFp se
calcula la potencia a las condiciones de referencia estándar i
P .
Seguido se determina x
P , efectuando los ajuste correspondiente por corrección
de situ Kxgp y x
KHr .
38
CAPITULO 4 – CÁLCULO DE POTENCIA Y RENDIMIENTO
4.1 CÁLCULO DEL CICLO SIMPLE BRAYTON TEORICO
Se realiza el cálculo del ciclo Joule-Brayton ideal con el fin de observar la
variación de la eficiencia de la turbina con respecto a las pruebas de ensayo a realizar.
Se utiliza las ecuaciones mencionadas en la descripción del ciclo Joule-Brayton.
Se considera los parámetros de entrada:
Temperatura de salida de la turbina 798 K
Relación de compresión 10
Temperatura de sitio 25.9 °C = 298.9 K
Flujo Másico 115.6 /m kgm s=
Reemplazando en las ecuaciones del ciclo Joule-Brayton se tiene:
Para la relación de presiones:
32
1 4
10PP
rP P
= = =
La temperatura de salida del compresor, se reemplaza en la ecuación 2.1;
1
22 1
1
K
KPT T
P
−
=
( )
0.4
1.42 298.9 10T =
2 577.08T K=
Para la temperatura a la salida de la turbina, en la Ec. 2.1, se tiene;
( )
10.4
4 1.44 3 3 3
3
798 10 1540.7
K
KPT T T T K
P
−
= ⇒ = ⇒ =
39
La potencia del compresor se calcula con la Ec. 2.4, resultando;
115.5 1.0035(298.9 577.08) 32242.8C
W kW= × − = −
El calor en la cámara de combustión se obtiene con la Ec. 2.2;
2 3 115.5 1.0035(1540.7 577.08) 111686.6Q kJ kg− = × − =
Para la potencia de la turbina, se reemplaza en la Ec. 2.5, resultando;
115.5 1.0035(1540.7 798) 86081.7T
W kW= × − =
La Potencia de la planta está dada por la Ec. 2.6, obteniendo;
86081.7 ( 32242.8) 53838.8T
W kW= − − =
El calo perdido en el trabajo de la turbina se calcula con la Ec. 2.3;
115.5 1.0035(298.9 798) 57847.8Per
Q kJ kg= × − = −
Finalmente la eficiencia del ciclo Joule-Brayton en la Ec. 2.10;
53838.848.2%
111686.6η = =
4.2 DATA DE MEDICIONES OBTENIDOS EN LA PRUEBA DE ENSAYO
A continuación se muestra los datos obtenidos en base a los datos en bruto de los
ensayos de la turbina.
40
4.2.1 MEDICION DE PARAMETROS AMBIENTALES
En la siguiente Tabla 4.1 se muestra los valores obtenido en la medición de
parámetros ambientales.
Tabla N° 4.1 - Resultados ambientales
Fuente: Cenergia
HORA CARGA T ( ºC) (%HR) HORA CARGA T ( ºC) (%HR)
11:30 23.0 50.7 17:00 21.2 56.0
11:45 23.0 50.1 17:01 21.2 56.0
12:00 23.1 50.8 17:02 21.1 57.0
12:15 22.8 53.2 17:03 21.1 56.0
12:30 22.8 55.2 17:04 21.1 57.0
12:45 22.7 55.6 17:05 21.0 57.0
13:00 22.8 55.5 17:06 20.9 57.0
13:15 22.7 55.4 17:07 20.9 57.0
13:30 22.8 55.7 17:08 20.9 57.0
13:45 22.7 55.6 17:09 20.8 57.0
14:00 22.9 55.6 17:10 20.8 57.0
14:15 23.1 55.0 17:11 20.8 57.0
14:30 23.1 55.0 17:12 20.7 57.0
14:45 23.0 54.6 17:13 20.7 57.0
15:00 22.8 55.0 17:14 20.7 58.0
15:15 22.8 54.1 17:15 20.7 58.0
15:30 22.5 54.2 17:20 20.7 58.0
15:45 22.3 54.5 17:21 20.6 58.0
16:00 22.2 54.3 17:22 20.6 58.0
16:15 21.9 54.6 17:23 20.6 58.0
16:20 21.8 55.0 17:24 20.6 58.0
16:21 21.8 55.0 17:25 20.5 58.0
16:22 21.8 55.0 17:26 20.5 58.0
16:23 21.8 55.0 17:27 20.4 58.0
16:24 21.8 55.0 17:28 20.4 58.0
16:25 21.8 55.0 17:29 20.4 58.0
16:26 21.7 55.0 17:30 20.3 58.0
16:27 21.7 55.0 17:31 20.3 58.0
16:28 21.7 55.0 17:32 20.3 59.0
16:29 21.7 55.0 17:33 20.3 59.0
16:30 21.7 55.0 17:34 20.2 59.0
16:31 21.7 55.0 17:35 20.2 59.0
16:32 21.7 55.0
16:33 21.7 56.0
16:34 21.7 55.0
16:35 21.7 55.0
16:40 21.7 55.0
16:41 21.7 56.0
16:42 21.7 56.0
16:43 21.6 56.0
16:44 21.6 55.0
16:45 21.6 55.0
16:46 21.6 55.0
16:47 21.6 56.0
16:48 21.6 56.0
16:49 21.6 56.0
16:50 21.5 55.0
16:51 21.5 55.0
16:52 21.5 56.0
16:53 21.4 55.0
16:54 21.4 55.0
16:55 21.3 56.0
50% DE
CARGA
25%
DE CARGA
VACIO
PLENA
CARGA
75% DE
CARGA
41
4.2.2 MEDICION DE CONSUMO DE COMBUSTIBLE
En la Tabla 4.2 se muestra los valores de consumo de combustible obtenido en la
prueba de ensayo a la turbina.
Tabla N° 4.2 - Resultados de consumo de combustible
Fuente: Cenergia
HORA CARGA Q (sm3/h) HORA CARGA Q (sm3/h)
11:30 11458.30 17:00 5252.20
11:45 11375.50 17:01 5258.00
12:00 11394.80 17:02 5240.20
12:15 11385.40 17:03 5200.30
12:30 11369.90 17:04 5187.40
12:45 11386.40 17:05 5163.10
13:00 11385.30 17:06 5148.80
13:15 11360.50 17:07 5128.40
13:30 11353.30 17:08 5101.80
13:45 11348.10 17:09 5094.40
14:00 11266.40 17:10 5104.20
14:15 11253.00 17:11 5091.80
14:30 11324.00 17:12 5052.60
14:45 11330.80 17:13 5060.60
15:00 11327.30 17:14 5048.40
15:15 11377.20 17:15 5060.50
15:30 11423.40 17:20 3194.60
15:45 11360.70 17:21 2984.80
16:00 11425.70 17:22 2986.00
16:15 11432.10 17:23 2988.20
16:20 9492.70 17:24 2988.90
16:21 9544.70 17:25 2986.40
16:22 9564.80 17:26 2987.10
16:23 9516.70 17:27 2986.80
16:24 9524.20 17:28 2985.10
16:25 9514.60 17:29 2986.40
16:26 9525.20 17:30 2989.90
16:27 9528.00 17:31 2991.40
16:28 9560.60 17:32 2992.20
16:29 9536.20 17:33 2991.50
16:30 9536.80 17:34 2990.00
16:31 9546.10 17:35 2989.60
16:32 9522.20
16:33 9574.50
16:34 9558.10
16:35 9561.80
16:40 7115.30
16:41 7130.20
16:42 7149.70
16:43 7169.20
16:44 7144.50
16:45 7180.30
16:46 7153.10
16:47 7170.40
16:48 7179.30
16:49 7200.50
16:50 7243.20
16:51 7222.30
16:52 7214.40
16:53 7186.20
16:54 7175.70
16:55 7175.30
50% DE
CARGA
25%
DE CARGA
VACIO
PLENA
CARGA
75% DE
CARGA
42
4.2.3 MEDICION DE PARAMETROS ELECTRICOS EN BORNES
A continuación en la Tabla 4.3 se muestra los resultados obtenido en la medición
de parámetros eléctricos en los bornes.
Tabla N° 4.3 - Resultados parámetros eléctricos en bornes
Fuente: Cenergia
HORA CARGA MW PF HORA CARGA MW PF
11:30 35.45 0.984 17:00 9.53 1.000
11:45 35.24 0.976 17:01 9.67 1.000
12:00 35.50 0.997 17:02 9.60 0.995
12:15 35.51 0.991 17:03 9.60 0.995
12:30 35.45 0.998 17:04 9.48 0.998
12:45 35.77 1.000 17:05 9.74 0.988
13:00 35.55 0.995 17:06 9.58 1.000
13:15 35.68 1.000 17:07 9.53 0.995
13:30 35.72 0.997 17:08 9.53 0.995
13:45 35.53 0.986 17:09 9.72 1.000
14:00 35.47 0.981 17:10 9.81 1.000
14:15 35.18 0.982 17:11 9.37 1.000
14:30 35.18 0.982 17:12 9.27 0.990
14:45 35.36 0.979 17:13 9.51 1.000
15:00 35.17 0.974 17:14 9.44 0.993
15:15 35.35 0.994 17:15 8.52 0.938
15:30 35.57 0.986 17:20 0.00 0.000
15:45 35.54 0.982 17:21 0.00 0.000
16:00 35.60 0.996 17:22 0.00 0.000
16:15 35.85 0.981 35.48 17:23 0.00 0.000
16:20 28.53 0.973 17:24 0.00 0.000
16:21 28.55 0.967 17:25 0.00 0.000
16:22 28.45 0.963 17:26 0.00 0.000
16:23 28.65 0.965 17:27 0.00 0.000
16:24 28.41 0.969 17:28 0.00 0.000
16:25 28.50 0.970 17:29 0.00 0.000
16:26 28.58 0.967 17:30 0.00 0.000
16:27 28.48 0.964 17:31 0.00 0.000
16:28 28.45 0.966 17:32 0.00 0.000
16:29 28.43 0.965 17:33 0.00 0.000
16:30 28.60 0.966 17:34 0.00 0.000
16:31 28.55 0.964 17:35 0.00 0.000
16:32 28.50 0.965
16:33 28.53 0.966
16:34 28.60 0.968
16:35 28.43 0.972 28.52
16:40 19.07 0.991
16:41 19.14 0.988
16:42 19.19 0.983
16:43 19.07 0.969
16:44 19.07 0.969
16:45 18.95 0.970
16:46 19.04 0.968
16:47 19.09 0.971
16:48 19.02 0.971
16:49 18.75 0.961
16:50 18.95 0.970
16:51 19.11 0.975
16:52 18.95 0.978
16:53 19.04 0.986
16:54 19.16 0.989
16:55 19.16 0.993 19.05
50% DE
CARGA
25%
DE CARGA
VACIO
PLENA
CARGA
75% DE
CARGA
43
4.2.4 MEDICION DE PARAMETROS ELECTRICOS EN SERVICIOS
AUXILIARES
A continuación en la Tabla 4.4 se muestra los resultados obtenido en la medición
de parámetros eléctricos en los servicios auxiliares.
Tabla N° 4.4 Resultados parámetros eléctricos en servicios auxiliares
Fuente: Cenergia
FECHA Y HORA P(kW) FDP FECHA Y HORA P(kW) FDP
10/09/2010 11:30 88.358 0.72 10/09/2010 14:35 85.737 0.72
10/09/2010 11:35 87.721 0.718 10/09/2010 14:40 85.524 0.72
10/09/2010 11:40 87.366 0.716 10/09/2010 14:45 85.524 0.718
10/09/2010 11:45 87.012 0.714 10/09/2010 14:50 85.311 0.717
10/09/2010 11:50 87.154 0.717 10/09/2010 14:55 85.170 0.717
10/09/2010 11:55 87.225 0.72 10/09/2010 15:00 85.382 0.717
10/09/2010 12:00 87.295 0.72 10/09/2010 15:05 85.737 0.72
10/09/2010 12:05 86.799 0.72 10/09/2010 15:10 85.524 0.72
10/09/2010 12:10 86.516 0.718 10/09/2010 15:15 87.579 0.728
10/09/2010 12:15 86.587 0.718 10/09/2010 15:20 88.287 0.731
10/09/2010 12:20 86.233 0.715 10/09/2010 15:25 88.146 0.73
10/09/2010 12:25 86.162 0.714 10/09/2010 15:30 88.075 0.729
10/09/2010 12:30 85.807 0.716 10/09/2010 15:35 88.642 0.733
10/09/2010 12:35 86.020 0.717 10/09/2010 15:40 87.791 0.727
10/09/2010 12:40 86.516 0.714 10/09/2010 15:45 88.075 0.729
10/09/2010 12:45 85.595 0.722 10/09/2010 15:50 87.791 0.726
10/09/2010 12:50 85.666 0.721 10/09/2010 15:55 88.004 0.729
10/09/2010 12:55 85.807 0.718 10/09/2010 16:00 88.642 0.734
10/09/2010 13:00 85.595 0.724 10/09/2010 16:05 88.783 0.735
10/09/2010 13:05 85.737 0.727 10/09/2010 16:10 88.429 0.734
10/09/2010 13:10 85.737 0.724 10/09/2010 16:15 88.075 0.729
10/09/2010 13:15 85.595 0.724 10/09/2010 16:20 87.791 0.727
10/09/2010 13:20 85.595 0.727 10/09/2010 16:25 87.650 0.727
10/09/2010 13:25 85.241 0.724 10/09/2010 16:30 87.650 0.727
10/09/2010 13:30 85.524 0.726 10/09/2010 16:35 87.650 0.727
10/09/2010 13:35 85.241 0.724 10/09/2010 16:40 88.075 0.729
10/09/2010 13:40 84.886 0.72 10/09/2010 16:45 87.791 0.728
10/09/2010 13:45 84.886 0.72 10/09/2010 16:50 87.650 0.727
10/09/2010 13:50 85.382 0.717 10/09/2010 16:55 88.004 0.729
10/09/2010 13:55 85.524 0.717 10/09/2010 17:00 87.366 0.733
10/09/2010 14:00 85.382 0.717 10/09/2010 17:05 87.295 0.735
10/09/2010 14:05 85.170 0.715 10/09/2010 17:10 87.366 0.737
10/09/2010 14:10 85.311 0.717 10/09/2010 17:15 87.225 0.731
10/09/2010 14:15 84.957 0.714 10/09/2010 17:20 86.516 0.733
10/09/2010 14:20 85.170 0.715 10/09/2010 17:25 86.799 0.733
10/09/2010 14:25 85.311 0.717 10/09/2010 17:30 86.941 0.73
10/09/2010 14:30 84.957 0.714 10/09/2010 17:35 87.083 0.73
44
4.3 CALCULO DE LA POTENCIA EFECTIVA
A continuación se desarrolla los cálculos previos para el cálculo de la potencia
efectiva.
4.3.1 CALCULO DEL FACTOR DE CORRECIÓN POR T° ENSAYO ( )Kygp
El primer valor de temperatura obtenido en el ensayo como se muestra en la
tabla 4.1 es igual a 23 °C, se verifica esta temperatura en la curva de corrección
mostrada en la figura 2.8 y se interpola haciendo uso de la Ec. 2.8.
Reemplazando los datos en la ecuación 2.8, obtenemos:
0.955344 0.963605(23 / 21;24) 0.963605 (23 21)
(24 21)f
+= + × −
−
4.3.2 CALCULO DEL FACTOR DE CORRECIÓN POR T° DE SITIO ( )Kxgp
Para calcular el Kxgp , se considera el valor de temperatura promedio del sitio
( )x
T , el cual se obtiene de la Tabla 2.1, siendo igual a 25.87 °C; a continuación se
verifica en la curva de corrección, Fig. 2.8, y se procede a interpolar.
Reemplazando en la Ec. 2.8 se tiene:
0.926939 0.945344(25.87 / 24;27) 0.945344 (25.87 24)
(27 24)f
−= + × −
−
0.9338xgpK =
0.9514ygpK =
45
4.3.3 CALCULO DEL FACTOR DE CORRECIÓN POR HR ENSAYO ( )yKHr
Para el cálculo de la yKHr se utiliza la Tabla 4.1 donde se tiene la yT es 23°C y
la yHr igual a 50.7 %, se remplaza estos valores en la tercera ecuación mostrada en la
Fig. 2.9, se obtiene como resultado:
41.4724 10 (50.7) 1.01107yKHr−= − × × +
1.0036yKHr =
De forma similar se efectúa el cálculo para todos los datos de la Tabla 4.1,
considerando esta misma ecuación para todos los datos debido a que la variación de
temperatura fluctúa entre 21.9 °C y 23 °C.
4.3.4 CALCULO DEL FACTOR DE CORRECIÓN POR HR SITIO ( )x
KHr
El cálculo del x
KHr , está en función del x
T y x
Hr , este último se obtiene de la
Tabla 2.2 siendo igual a 82.828%; aplicando la cuarta ecuación de la Fig. 2.9, tenemos:
42.04100 10 (82.828) 1.01532xKHr−= − × × +
0.9984x
KHr =
4.3.5 CALCULO DEL FACTOR DE CORRECIÓN POR POTENCIA ( )KFp
De la Tabla 4.3 se tiene el valor de Fp igual a 0.984, para calcular el KFp se
reemplaza en la Ec. 2.21, resultando:
2 2 22.32465 10 0.984 6.1842 10 0.984 1.03577KFp − −= × × − × × +
46
0.9974KFp =
4.3.6 CALCULO DE LA POTENCIA ISO ( )i
P
Para calcular i
P se utiliza los valores obtenidos de yP , KFp , Kygp y KHry . se
reemplaza estos valores en la Ec. 2.20, se obtiene:
35447.5 0.9974
0.951 1.0036iP×
=×
37027.7i
P kW=
4.3.7 CALCULO DE LA POTENCIA EFECTIVA ( )x
P
Reemplazando los valores de i
P y los factores de corrección Kxgp y KHrx en la
Ec. 2.9, se obtiene:
37027.7 0.934 0.9984x
P = × ×
34524.7x
P kW=
Este resultado es solo para el primer dato obtenido en la prueba de ensayo, de
igual manera se realiza el cálculo para los puntos restantes, como se muestran en la
Tabla 4.5.
47
Tabla 4.5 - Resultados potencia efectiva
Hora Potencia de
Ensayo (kW)
Potencia Iso
(kW)
Potencia Efectiva
(kW)
Potencia Efectiva Neta
(kW)
Potencia Auxiliares
(kW)
Desviación (%)
11:30 35447.5 37027.7 34524.7 34436.3 88.4 0.10
11:45 35237.8 36810.4 34322.1 34234.7 87.4 0.69
12:00 35503.5 37102.8 34594.7 34507.5 87.2 0.06
12:15 35511.5 37056.7 34551.7 34465.1 86.6 0.08
12:30 35453.9 37003.4 34502.0 34416.0 86.1 0.08
12:45 35769.2 37309.7 34787.7 34701.6 86.0 0.81
13:00 35548.3 37105.2 34597.0 34511.3 85.7 0.18
13:15 35678.0 37213.3 34697.8 34612.1 85.7 0.55
13:30 35719.6 37284.1 34763.8 34678.3 85.5 0.67
13:45 35527.5 37065.7 34560.1 34475.1 85.0 0.12
14:00 35465.1 37050.9 34546.4 34460.9 85.4 0.05
14:15 35175.3 36791.4 34304.4 34219.2 85.1 0.87
14:30 35183.3 36799.4 34311.8 34226.7 85.1 0.85
14:45 35359.4 36959.9 34461.5 34375.9 85.6 0.35
15:00 35168.9 36719.0 34236.9 34151.6 85.3 0.89
15:15 35351.4 36892.7 34398.9 34312.6 86.3 0.37
15:30 35573.9 37059.0 34553.9 34465.7 88.2 0.26
15:45 35537.1 36977.7 34478.0 34389.9 88.2 0.15
16:00 35601.1 37011.2 34509.3 34421.2 88.1 0.33
16:15 35850.9 37210.7 34695.3 34606.9 88.4 1.04
Máximo 35850.9 37309.7 34787.7 34701.6 88.4 1.04
Mínimo 35168.9 36719.0 34236.9 34151.6 85.0 0.05
Promedio 35483.2 37022.5 34519.9 34433.4 86.5 0.42 Fuente: Elaboración Propia
48
4.4 CALCULO DEL RENDIMIENTO
Para determinar los índices de consumo de combustible, rendimiento y eficiencia
de la unidad de generación en base al consumo de combustible obtenido en los ensayos,
seguimos en el siguiente procedimiento:
4.4.1 INDICES A CONDICIONES DE ENSAYO
A continuación se determina los índices a condiciones de ensayo, a partir de las
mediciones de consumo de combustible y potencia de ensayo. El valor considerado de
PCI se obtiene al convertir el dato suministrado por COGA. Donde: 36.28 MJ/m3
equivalente a 973.72577 BTU/ PCS [5]
El primer índice de condición a calcular es Y
R , el valor de consumo de
combustible obtenido en la prueba de ensayo como se muestra en la Tabla 4.2; es
11458.30 Sm3/h, al convertir resulta igual a 404.65 MPCS/h.
Se reemplaza los valores en la Ec. 2.14, se obtiene:
35447.47
404.65yR =
87.60 /yR kWh MPCS=
Utilizando el valor de Y
R en la Ec. 2.13; obtenemos el consumo específico de
calor.
973726
87.60yHr =
11115.44 /yHr BTU kWh=
49
A continuación calculamos la eficiencia, reemplazando Y
Hr en la Ec. 2.10,
adquiriendo como resultado:
100 860
11115.44 0.252yη×
=×
30.7 %yη =
El calor generado por la turbina se calcula con la Ec. 2.11, reemplazando Y
Hr y
YP se obtiene:
35447.47 11115.44Q = ×
394014320.72 /Q BTU h=
4.4.2 INDICES A CONDICIONES DE POTENCIA EFECTIVA
Se considera la corrección de la eficiencia por la variación de la temperatura
ambiente gxe
gye
K
K por medio de la
YT y
xT , se utiliza la Fig. 2.8, para obtener los valores
de corrección a interpolar.
Para gyeK
la Y
T es igual a 23°C, este valor se reemplaza en la Ec. 2.8 y se
obtiene:
1.01402 1.00885(23 / 21;24) 1.00885 (23 21)
(24 21)f
−= + × −
−
(23 / 21;24) 1.0122f =
Ahora se calcula gxeK , para
xT igual a 25.9°C, se reemplaza en la Ec. 2.8,
obteniendo como resultado:
50
1.01952 1.01402(25.9 / 24;27) 1.01402 (25.9 24)
(27 24)f
−= + × −
−
(25.9 / 24;27) 1.0175f =
A continuación con estos valores se calcula el factor de corrección de eficiencia
por temperatura, obteniendo:
1.0175
1.0122gxe
gye
K
K=
1.005gxe
gye
K
K=
Para el cálculo de la x
Hr reemplaza los valores en la Ec. 2.16, obteniendo como
resultado:
11115.45 1.005X
Hr = ×
11171.96 /X
Hr BTU kWh=
Consecutivamente se utilizan las Ecs. 2.17 y 2.18 para calcular el consumo
horario de combustible cx
m .
11171.96 34524.7
973726cxm×
=
396.12 /cx
m MPCS h=
Seguido se calcula el rendimiento x
R por medio de la Ec. 2.19, se obtiene:
51
34524.7
396.12xR =
87.16 /x
R kWh MPCS=
Por último se calcula x
η , se reemplaza en la Ec. 2.10; obteniendo;
100 860
11171.96 0.252xη×
=×
30.55 %x
η =
De manera similar se realiza el cálculo para todos los datos obtenidos en el
ensayo, considerando las diferentes cargas a la que se realiza la prueba de ensayo. Los
resultados a diferentes valores de carga se muestran en la Tabla 4.6.
Tabla 4.6 - Resultado de rendimiento a diferentes cargas
Fuente: Elaboración propia
CargaPy
(kW)
Consumo de Combustible gas
(MPCS/h)
Q BTU/h
Ry (kWh/MPCS)
HRy (BTU/kWh
)
ny (%)
Rx (kWh/MPCS)
Consumo de Combustible (MPCS/h)
HRx (BTU/kWh)
nx (%)
Px (kW)
100% 35483.17 401.42 390871539 88.40 11015.87 30.98 87.91 392.67 11076.59 30.81 34519.9
80% 28515.02 336.83 327979621 84.66 11502.07 29.67 84.05 328.09 11585.46 29.46 27575.6
54% 19046.53 253.40 246745954 75.17 12955.46 26.34 74.60 246.60 13053.42 26.15 18396.0
27% 9493.63 181.41 176646519 52.33 18621.53 18.34 51.88 176.01 18782.72 18.18 9131.8
0% 105.99 105.99
INDICES A CONDICIONES EFECTIVASPOTENCIAS EFECTIVAS
DATOS DE ENSAYO INDICES A CONDICIONES DE ENSAYO
52
CAPITULO 5 – EVALUACIÓN DE RESULTADOS
5.1 CONSIDERACIONES
La información de los ensayos ha sido analizada y validada en función a las
siguientes consideraciones:
1. Para las pruebas de potencia efectiva, los datos de ensayo de potencia bruta
y de auxiliares deben ser más o menos constantes.
2. Considerando el tipo y estado de la tecnología correspondiente al año de
fabricación de la turbina a gas, su eficiencia a plena carga en base al poder
calorífico debe estar alrededor de 30% a 32%.
3. La tendencia normal del consumo de combustible MPCS/h en función a la
carga (kW) es lineal; en la cual la intersección con la ordenada nos indica el
consumo en vacío y la tangente indica el consumo incremental.
5.2 MARGEN DE ERROR EN LAS MEDICIONES
La medición de la potencia efectiva es directa y, por lo tanto, su margen de error
está determinado por la precisión del instrumento utilizado para la medición de la
potencia de ensayo. En el Cuadro 5.1 se indica el margen de error correspondiente.
Cuadro 5.1- Margen de error
UNIDAD
ENSAYADA MAGNITUD UNIDAD RANGO ERROR
TGM1-B Potencia activa kW 0 – 34 485,8 ± 68,9
Fuente: Elaboración propia
53
5.3 RESULTADOS DE POTENCIA EFECTIVA
En el Cuadro N° 5.2 se muestra los resultados de la prueba de potencia efectiva
realizada a la turbina TGM1-B.
Cuadro N°5.2 - Resultados de la prueba potencia efectiva
POTENCIA DE
ENSAYO
(kW)
POTENCIA A
CONDICIONES ISO
(kW)
POTENCIA
EFECTIVA
(kW)
POTENCIA
AUXILIARES
(kW)
35 483,2 37 022.5 34 519.9 86,5
Fuente: Elaboración propia
5.4 RESULTADOS DE RENDIMIENTO
En el Cuadro N° 5.3, se indica los valores correspondientes al rendimiento,
consumo específico de calor, consumo específico de combustible y la eficiencia de la
unidad ensayada a diferentes cargas demostradas.
Cuadro N°5.3 - Resultados de la prueba Rendimiento
Carga % 0% 27% 54% 80% 100%
Potencia Kw 0,00 9 131,80 18 396,0 27 575,6 34 519,9
Consumo de
combustible MPCS/h 105,99 176,01 246,60 328,09 392,29
Consumo específico
de calor – LHV BTU/kWh - 18782,72 13053,4 11 585,5 11 076,6
Rendimiento kWh/MPCS 0,00 51,88 74,60 84,05 87,91
Eficiencia térmica –
LHV % - 18,18 26,15 29,46 30,81
Fuente: Elaboración propia
54
Tomando en cuenta el nivel de incertidumbre atribuible a la precisión del
registrador de potencia (0,2) y el medidor de flujo (0,2), se obtiene como resultado
definitivo para el rendimiento a plena carga de la unidad el siguiente valor:
Rendimiento de la unidad TG1M-B: 87,91 kWh/MPCS ± 0,35 kWh/MPCS
A continuación, en la Grafica 5.1, se muestra la evolución de la potencia por la
turbina TG1MB-1.
Grafica 5.1 - Evolución de la potencia generada
Fuente: Elaboración propia
5.5 RESULTADO DE ÍNDICES A CONDICIONES EFECTIVAS NETAS
En el siguiente Cuadro 5.4 se muestra el resultado de los índices a condiciones
efectivas.
33200
33400
33600
33800
34000
34200
34400
34600
34800
35000
35200
35400
35600
35800
36000
36200
36400
36600
36800
37000
37200
37400
11:15 11:45 12:15 12:45 13:15 13:45 14:15 14:45 15:15 15:45 16:15
Po
ten
cia
(kW
)
Hora
Evolución de la Potencia GeneradaTG2
Potencia de Ensayo (kW)Potencia Efectiva (kW)Potencia Efectiva Promedio (kW)Potencia Iso (kW)Potencia Efectiva Neta (kW)
55
Cuadro 5.4 - Índices a condiciones de potencia efectiva
INDICES A CONDICIONES EFECTIVAS
POTENCIAS EFECTIVAS
POTENCIAS EFECTIVAS
NETA
Carga Rx
(kWh/MPCS)
Consumo de Combustible
(MPCS/h)
HRx (BTU/kWh)
nx (%)
Px (kW)
P (kW)
100% 87.91 392.67 11076.59 30.81 34519.9 34433.4
80% 84.05 328.09 11585.46 29.46 27575.6 27489.1
54% 74.60 246.60 13053.42 26.15 18396.0 18309.5
27% 51.88 176.01 18782.72 18.18 9131.8 9045.3
0% 0.00 105.99 0.00 0.00 Fuente: Elaboración propia
En la siguiente grafica 5.2 se muestra el consumo horario de combustible vs la
potencia efectiva neta generada por la turbina TGM1-B.
Grafica 5.2 - Consumo Horario de Combustible vs Potencia efectiva neta
Fuente: Elaboración propia
0
50
100
150
200
250
300
350
400
34436,34 34612,09 34151,61 27534,57 27424,65 27398,66 18311,62 18282,87 9045,53 8915,25
Con
sum
o (M
PC
S/h)
Potencia Efectiva Neta (kW)
Consumo Horario de Combustible Vs. Potencia Efectiva Neta
56
En la Grafica 5.3 se muestra el consumo horario de combustible vs la carga de
la turbina TGM1-B.
Grafica 5.3 - Consumo Horario de Combustible vs Porcentaje de carga
Fuente: Elaboración propia
En la Grafica 5.4 se tiene la perdida de calor Vs la potencia efectiva neta.
Grafica 5.4: Perdida de Calor Vs Potencia efectiva neta
Fuente: Elaboración propia
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
100%80%54%27%0%
Con
sum
o (M
PC
S/h)
Porcentaje de Carga
Consumo Horario de Combustible Vs. Carga
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
18000
20000
34436,34 34612,09 34151,61 27534,57 27424,65 27398,66 18311,62 18282,87 9045,53 8915,25
HR
x (
BT
U/k
Wh)
Potencia Efectiva Neta (kW)
Perdida de Calor Vs. Potencia Efectiva Neta
57
En la Grafica 5.5 se muestra el rendimiento de la turbina vs la potencia efectiva
neta.
Grafica 5.5- Rendimiento vs Potencia efectiva neta
Fuente: Elaboración propia.
En la Grafica 5.6 muestra el rendimiento de la turbina vs la carga.
Grafica 5.6: Rendimiento vs Porcentaje de carga
Fuente: Elaboración Propia
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
34436,34 34612,09 34151,61 27534,57 27424,65 27398,66 18311,62 18282,87 9045,53 8915,25
Rx
(k
Wh/
MP
CS)
Potencia Efectiva Neta (kW)
Rendimiento Vs. Potencia Efectiva Neta
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
100%80%54%27%0%
Rx
(k
Wh/
MP
CS)
Porcentaje de Carga
Rendimiento Vs. Carga
58
En la Grafica 5.7 se muestra la eficiencia de la turbina vs la potencia efectiva
neta generada.
Grafica 5.7 - Eficiencia vs Potencia efectiva neta
Fuente: Elaboración Propia
En esta Grafica 5.8 se muestra la curva de la eficiencia vs el porcentaje de carga.
Grafica 5.8- Eficiencia vs Porcentaje de carga
Fuente: Elaboración Propia
0
5
10
15
20
25
30
35
34436,34 34612,09 34151,61 27534,57 27424,65 27398,66 18311,62 18282,87 9045,53 8915,25
nx (
%)
Potencia Efectiva Neta (kW)
Eficiencia Vs. Potencia Efectiva Neta
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
100%80%54%27%0%
n (
%)
Porcentaje de Carga
Eficiencia Vs. Carga
59
5.6 DIFERENCIA ENTRE ÍNDICES TEÓRICOS Y MEDIDOS
Los valores de índices teóricos resultan por encima de los valores reales por las
siguientes consideraciones:
1. El gas no es real, ya que es considerado como ideal.
2. Los calores específicos no son constantes, pues dependen de la temperatura.
3. Se asume que todo el fluido es aire estándar, cuando en realidad es aire hasta
la entrada a la cámara de combustión y gases de combustión desde la salida de
la cámara, ambos con propiedades distintas.
4. No se considera la influencia de la masa de combustible, ni la realidad de la
combustión, la cual no es perfecta.
60
CONCLUSIONES
1.- Se calculo la potencia efectiva bruta de la turbina a gas TGM1-B
encontrándose en 34519.9 kW, así mismo la potencia efectiva neta es de 34433.4 kW.
La diferencia de potencia es utilizada en los servicios auxiliares de la planta.
2.- La máxima eficiencia de la turbina es de 30.81% a plena carga, a esta carga
se observa que la turbina pierde 11076.59 BTU/kWh, disipando mayor calor cuando
disminuye la potencia generada a tal punto de perder 18 782.72 BTU/kWh a 18.18% de
eficiencia y 27% de la carga de trabajo.
3.- El mayor consumo de combustible es de 392.67 MPCS/h a 100% de carga,
se observa que el rendimiento de la turbina es de 87.91 kWh/MPCS, mientras para una
carga de 27% el rendimiento disminuye a 51.88 kWh/MPCS consumiendo 176.01
MPCS/h.
4.- Para una carga de 80% el consumo de combustible es 328.09 MPCS/h y el
rendimiento disminuye a 51.8 kWh/MPCS. Y para una carga de 54% el rendimiento de
la turbina varia hasta 74.6 kWh/MPCS consumiendo 246.6 MPCS/h.
5.- Se observa que a carga 0% el consumo de combustible es de 105.99 MPCS/h
debido a que la turbina no se detiene directamente por lo contrario disminuye su
velocidad mientras sale de sincronización del sistema.
6.- Del cálculo teórico del ciclo Joule-Brayton se concluye que más de la mitad
del calor que entra en el ciclo ideal es disipada al exterior y solo un 48.2% es
aprovechado como trabajo. En la turbina real la eficiencia es aun más baja, esto queda
demostrado con el ensayo de potencia efectiva.
61
RECOMENDACIONES
1.- Se recomienda realizar la limpieza a los alabes de ingreso a la turbinas así
mismo revisar las condiciones de los filtros de aire en la toma de aire de la unidad
generadora, ya que pueden estar saturados por el mismo ambiente de la ubicación de la
planta.
2.- Se recomienda realizar un análisis de cromatografía para certificar los
parámetros del combustible de alimentación a la turbina
3.- Se puede mejorar la eficiencia térmica de los ciclos Joule-Brayton por medio
del uso de regeneradores para el precalentamiento del aire antes de ingresar a la cámara
de combustión y a través de inter enfriamiento del aire durante su compresión y del
recalentamiento durante su expansión. Para ello se tendría que convertir en una planta
de cogeneración.
62
BIBLIOGRAFIA
[1] Procedimiento Técnico PT-17, Punto 8.14.1 – Comité de Operación Económica
[2] Metodología de Cálculo de Potencia Efectiva y Rendimiento de Centrales
Térmicas - Capitulo 3, Consultora Cenergia
[3] Parámetros ambientales, Humedad relativa y temperatura de sitio, Servicio
Nacional de Meteorología e Hidrología, 2010
[4] Sección 8, Acápite 8.3, Norma ISO 2314:1989
[5] Análisis de combustible, PlusPetrol, 2010
63
ANEXOS
A.1 - INFORMACIÓN DE ANALISIS DE COMBUSTIBLE
64
CENTRAL TERMICA PISCO
CUADRO N° 5.1
POTENCIA
ENSAYO
POTENCIA
EFECTIVA
POTENCIA
ISO
POTENCIA
AUX
Fecha Día Hora Carga Tx (ºC) Kxgp Ty (ºC) Kygp Hr(%)x Khrx Hr(%)y Khry Ti (°C) Kigp Fp Kfp Py (kW) Px (kW) Pi (kW) Paux (kW)
10-sep-10 Mar 11:15 100% 25.9 0.934 82.828 15.0 1.000
10-sep-10 Mar 11:30 100% 25.9 0.934 23.0 0.951 82.828 0.9984 50.7 1.0036 15.0 1.000 0.984 0.9974 35447.5 34524.7 37027.7 88.4
10-sep-10 Mar 11:45 100% 25.9 0.934 23.0 0.951 82.828 0.9984 50.1 1.0037 15.0 1.000 0.976 0.9976 35237.8 34322.1 36810.4 87.4
10-sep-10 Mar 12:00 100% 25.9 0.934 23.1 0.951 82.828 0.9984 50.8 1.0036 15.0 1.000 0.997 0.9972 35503.5 34594.7 37102.8 87.2
10-sep-10 Mar 12:15 100% 25.9 0.934 22.8 0.953 82.828 0.9984 53.2 1.0032 15.0 1.000 0.991 0.9973 35511.5 34551.7 37056.7 86.6
10-sep-10 Mar 12:30 100% 25.9 0.934 22.8 0.953 82.828 0.9984 55.2 1.0029 15.0 1.000 0.998 0.9972 35453.9 34502.0 37003.4 86.1
10-sep-10 Mar 12:45 100% 25.9 0.934 22.7 0.953 82.828 0.9984 55.6 1.0029 15.0 1.000 1.000 0.9972 35769.2 34787.7 37309.7 86.0
10-sep-10 Mar 13:00 100% 25.9 0.934 22.8 0.953 82.828 0.9984 55.5 1.0029 15.0 1.000 0.995 0.9973 35548.3 34597.0 37105.2 85.7
10-sep-10 Mar 13:15 100% 25.9 0.934 22.7 0.953 82.828 0.9984 55.4 1.0029 15.0 1.000 1.000 0.9972 35678.0 34697.8 37213.3 85.7
10-sep-10 Mar 13:30 100% 25.9 0.934 22.8 0.953 82.828 0.9984 55.7 1.0029 15.0 1.000 0.997 0.9972 35719.6 34763.8 37284.1 85.5
10-sep-10 Mar 13:45 100% 25.9 0.934 22.7 0.953 82.828 0.9984 55.6 1.0029 15.0 1.000 0.986 0.9974 35527.5 34560.1 37065.7 85.0
10-sep-10 Mar 14:00 100% 25.9 0.934 22.9 0.952 82.828 0.9984 55.6 1.0029 15.0 1.000 0.981 0.9975 35465.1 34546.4 37050.9 85.4
10-sep-10 Mar 14:15 100% 25.9 0.934 23.1 0.951 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.982 0.9975 35175.3 34304.4 36791.4 85.1
10-sep-10 Mar 14:30 100% 25.9 0.934 23.1 0.951 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.982 0.9975 35183.3 34311.8 36799.4 85.1
10-sep-10 Mar 14:45 100% 25.9 0.934 23.0 0.951 82.828 0.9984 54.6 1.0030 15.0 1.000 0.979 0.9975 35359.4 34461.5 36959.9 85.6
10-sep-10 Mar 15:00 100% 25.9 0.934 22.8 0.953 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.974 0.9976 35168.9 34236.9 36719.0 85.3
10-sep-10 Mar 15:15 100% 25.9 0.934 22.8 0.953 82.828 0.9984 54.1 1.0031 15.0 1.000 0.994 0.9973 35351.4 34398.9 36892.7 86.3
10-sep-10 Mar 15:30 100% 25.9 0.934 22.5 0.954 82.828 0.9984 54.2 1.0031 15.0 1.000 0.986 0.9974 35573.9 34553.9 37059.0 88.2
10-sep-10 Mar 15:45 100% 25.9 0.934 22.3 0.956 82.828 0.9984 54.5 1.0030 15.0 1.000 0.982 0.9975 35537.1 34478.0 36977.7 88.2
10-sep-10 Mar 16:00 100% 25.9 0.934 22.2 0.956 82.828 0.9984 54.3 1.0031 15.0 1.000 0.996 0.9972 35601.1 34509.3 37011.2 88.1
10-sep-10 Mar 16:15 100% 25.9 0.934 21.9 0.958 82.828 0.9984 54.6 1.0030 15.0 1.000 0.981 0.9975 35850.9 34695.3 37210.7 88.4
10-sep-10 Mar 16:20 80% 25.9 0.934 21.8 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.973 0.9976 28527.0 27595.1 29595.7
10-sep-10 Mar 16:21 80% 25.9 0.934 21.8 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.967 0.9977 28551.0 27621.1 29623.6
10-sep-10 Mar 16:22 80% 25.9 0.934 21.8 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.963 0.9978 28455.0 27530.0 29525.9
10-sep-10 Mar 16:23 80% 25.9 0.934 21.8 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.965 0.9977 28647.1 27714.9 29724.2
10-sep-10 Mar 16:24 80% 25.9 0.934 21.8 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.969 0.9977 28407.0 27480.8 29473.1
10-sep-10 Mar 16:25 80% 25.9 0.934 21.8 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.970 0.9977 28503.0 27573.2 29572.2
10-sep-10 Mar 16:26 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.967 0.9977 28575.0 27626.8 29629.7
10-sep-10 Mar 16:27 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.964 0.9978 28479.0 27535.3 29531.6
10-sep-10 Mar 16:28 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.966 0.9977 28455.0 27511.1 29505.7
10-sep-10 Mar 16:29 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.965 0.9977 28431.0 27488.4 29481.3
10-sep-10 Mar 16:30 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.966 0.9977 28599.1 27650.4 29655.1
10-sep-10 Mar 16:31 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.964 0.9978 28551.0 27605.0 29606.3
10-sep-10 Mar 16:32 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.965 0.9977 28503.0 27558.0 29556.0
10-sep-10 Mar 16:33 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.966 0.9977 28527.0 27584.8 29584.7
10-sep-10 Mar 16:34 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.968 0.9977 28599.1 27649.5 29654.1
10-sep-10 Mar 16:35 80% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.972 0.9976 28431.0 27485.2 29477.8
DATOS
CALCULO DE POTENCIA EFECTIVA TG2
METODOLOGIA POR CORRECCION
CENTRAL TERMICA PISCO
CUADRO N° 5.1
10-sep-10 Mar 16:40 54% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.991 0.9973 19066.0 18426.1 19761.9
10-sep-10 Mar 16:41 54% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.988 0.9974 19138.1 18499.3 19840.5
10-sep-10 Mar 16:42 54% 25.9 0.934 21.7 0.959 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.983 0.9974 19186.1 18547.2 19891.9
10-sep-10 Mar 16:43 54% 25.9 0.934 21.6 0.960 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.969 0.9977 19066.0 18423.7 19759.4
10-sep-10 Mar 16:44 54% 25.9 0.934 21.6 0.960 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.969 0.9977 19066.0 18421.0 19756.5
10-sep-10 Mar 16:45 54% 25.9 0.934 21.6 0.960 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.970 0.9977 18946.0 18304.7 19631.8
10-sep-10 Mar 16:46 54% 25.9 0.934 21.6 0.960 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.968 0.9977 19042.0 18398.1 19732.0
10-sep-10 Mar 16:47 54% 25.9 0.934 21.6 0.960 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.971 0.9976 19090.1 18446.3 19783.6
10-sep-10 Mar 16:48 54% 25.9 0.934 21.6 0.960 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.971 0.9976 19018.0 18376.7 19709.0
10-sep-10 Mar 16:49 54% 25.9 0.934 21.6 0.960 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.961 0.9978 18753.9 18124.5 19438.5
10-sep-10 Mar 16:50 54% 25.9 0.934 21.5 0.961 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.970 0.9977 18946.0 18293.1 19619.3
10-sep-10 Mar 16:51 54% 25.9 0.934 21.5 0.961 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.975 0.9976 19114.1 18453.9 19791.7
10-sep-10 Mar 16:52 54% 25.9 0.934 21.5 0.961 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.978 0.9975 18946.0 18293.4 19619.6
10-sep-10 Mar 16:53 54% 25.9 0.934 21.4 0.961 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.986 0.9974 19042.0 18369.4 19701.1
10-sep-10 Mar 16:54 54% 25.9 0.934 21.4 0.961 82.828 0.9984 55.0 1.0030 15.0 1.000 0.989 0.9973 19162.1 18484.3 19824.4
10-sep-10 Mar 16:55 54% 25.9 0.934 21.3 0.962 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.993 0.9973 19162.1 18474.2 19813.5
10-sep-10 Mar 17:00 27% 25.9 0.934 21.2 0.962 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 1.000 0.9972 9530.4 9181.4 9847.1
10-sep-10 Mar 17:01 27% 25.9 0.934 21.2 0.962 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 1.000 0.9972 9671.2 9317.1 9992.6
10-sep-10 Mar 17:02 27% 25.9 0.934 21.1 0.963 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 0.995 0.9973 9600.8 9245.5 9915.8
10-sep-10 Mar 17:03 27% 25.9 0.934 21.1 0.963 82.828 0.9984 56.0 1.0028 15.0 1.000 0.995 0.9973 9600.8 9244.1 9914.3
10-sep-10 Mar 17:04 27% 25.9 0.934 21.1 0.963 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 0.998 0.9972 9483.4 9132.0 9794.1
10-sep-10 Mar 17:05 27% 25.9 0.934 21.0 0.964 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 0.988 0.9974 9741.6 9376.2 10056.0
10-sep-10 Mar 17:06 27% 25.9 0.934 20.9 0.964 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 1.000 0.9972 9577.3 9210.6 9878.3
10-sep-10 Mar 17:07 27% 25.9 0.934 20.9 0.964 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 0.995 0.9973 9530.4 9166.1 9830.7
10-sep-10 Mar 17:08 27% 25.9 0.934 20.9 0.964 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 0.995 0.9973 9530.4 9166.1 9830.7
10-sep-10 Mar 17:09 27% 25.9 0.934 20.8 0.965 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 1.000 0.9972 9718.2 9340.2 10017.3
10-sep-10 Mar 17:10 27% 25.9 0.934 20.8 0.965 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 1.000 0.9972 9812.1 9430.4 10114.1
10-sep-10 Mar 17:11 27% 25.9 0.934 20.8 0.965 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 1.000 0.9972 9366.1 9001.8 9654.4
10-sep-10 Mar 17:12 27% 25.9 0.934 20.7 0.965 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 0.990 0.9973 9272.2 8907.3 9553.1
10-sep-10 Mar 17:13 27% 25.9 0.934 20.7 0.965 82.828 0.9984 57.0 1.0027 15.0 1.000 1.000 0.9972 9506.9 9131.4 9793.4
10-sep-10 Mar 17:14 27% 25.9 0.934 20.7 0.965 82.828 0.9984 58.0 1.0025 15.0 1.000 0.993 0.9973 9436.5 9066.1 9723.4
10-sep-10 Mar 17:15 27% 25.9 0.934 20.7 0.965 82.828 0.9984 58.0 1.0025 15.0 1.000 0.938 0.9982 8520.0 8193.2 8787.2
10-sep-10 Mar 17:16 0% - - 20.4 0.967 58.3 15.0 1.000 0.000 0.0 - 0.0
Donde:
y : Ensayo
x : Sitio
i : Isokygp : Factor de corrección de potencia por temperatura de ensayokxgp : Factor de corrección de potencia por temperatura de sitio kigp : Factor de corrección de potencia por temperatura de isokfp : Factor de corrección por factor de potenciaKhrx : Factor de correccion por humedad de sitioKhry : Factor de correccion por humedad de ensayo
CENTRAL TERMICA PISCO
CUADRO N° 6.1
PCi
(btu/MPC
S)
Ty
(ºC)Kgye
Tx
(ºC)Kgxe
Kgxe
KgyeCarga
Py
(kW)
Consumo de
Combustible gas
(MPCS/h)
Q
BTU/h
Ry
(kWh/MPCS)
HRy
(BTU/kWh
)
ny
(%)
Rx
(kWh/MPCS)
Consumo de
Combustible
(MPCS/h)
HRx
(BTU/kWh)
nx
(%)
Px
(kW)
973726 23.0 1.012 25.9 1.017 1.0051 100% 35447.47 404.65 394014320.72 87.60 11115.44 30.70 87.16 396.12 11171.96 30.55 34524.70
973726 23.0 1.012 25.9 1.017 1.0051 100% 35237.76 401.72 391167093.32 87.72 11100.79 30.74 87.27 393.27 11157.23 30.59 34322.10
973726 23.1 1.012 25.9 1.017 1.0049 100% 35503.50 402.40 391830758.64 88.23 11036.40 30.92 87.80 394.03 11090.62 30.77 34594.71
973726 22.8 1.012 25.9 1.017 1.0054 100% 35511.50 402.07 391507522.68 88.32 11024.81 30.95 87.84 393.33 11084.64 30.79 34551.74
973726 22.8 1.012 25.9 1.017 1.0054 100% 35453.87 401.52 390974527.21 88.30 11027.70 30.95 87.82 392.86 11087.54 30.78 34502.02
973726 22.7 1.012 25.9 1.017 1.0056 100% 35769.24 402.11 391541909.48 88.95 10946.33 31.18 88.46 393.26 11007.61 31.00 34787.65
973726 22.8 1.012 25.9 1.017 1.0054 100% 35548.32 402.07 391504084.00 88.41 11013.29 30.99 87.94 393.43 11073.06 30.82 34596.97
973726 22.7 1.012 25.9 1.017 1.0056 100% 35677.99 401.19 390651291.25 88.93 10949.36 31.17 88.43 392.35 11010.66 30.99 34697.78
973726 22.8 1.012 25.9 1.017 1.0054 100% 35719.61 400.94 390403706.26 89.09 10929.67 31.22 88.61 392.33 10988.98 31.06 34763.77
973726 22.7 1.012 25.9 1.017 1.0056 100% 35527.51 400.75 390224894.88 88.65 10983.74 31.07 88.16 392.02 11045.22 30.90 34560.09
973726 22.9 1.012 25.9 1.017 1.0053 100% 35465.08 397.87 387415492.96 89.14 10923.86 31.24 88.67 389.60 10981.27 31.08 34546.38
973726 23.1 1.012 25.9 1.017 1.0049 100% 35175.32 397.40 386954709.78 88.51 11000.74 31.02 88.08 389.46 11054.79 30.87 34304.36
973726 23.1 1.012 25.9 1.017 1.0049 100% 35183.33 399.90 389396172.89 87.98 11067.63 30.83 87.55 391.91 11122.01 30.68 34311.84
973726 23.0 1.012 25.9 1.017 1.0051 100% 35359.42 400.14 389630003.16 88.37 11019.13 30.97 87.92 391.96 11075.15 30.81 34461.48
973726 22.8 1.012 25.9 1.017 1.0054 100% 35168.92 400.02 389509649.34 87.92 11075.39 30.81 87.44 391.53 11135.49 30.65 34236.90
973726 22.8 1.012 25.9 1.017 1.0054 100% 35351.42 401.78 391225550.88 87.99 11066.76 30.84 87.51 393.08 11126.81 30.67 34398.87
973726 22.5 1.011 25.9 1.017 1.0059 100% 35573.93 403.41 392814221.25 88.18 11042.19 30.91 87.66 394.17 11107.79 30.72 34553.88
973726 22.3 1.011 25.9 1.017 1.0063 100% 35537.11 401.20 390658168.61 88.58 10992.96 31.04 88.02 391.69 11062.04 30.85 34478.05
973726 22.2 1.011 25.9 1.017 1.0065 100% 35601.15 403.49 392893310.90 88.23 11035.97 30.92 87.67 393.65 11107.21 30.73 34509.32
973726 21.9 1.010 25.9 1.017 1.0070 100% 35850.88 403.72 393113386.44 88.80 10965.24 31.12 88.19 393.43 11041.67 30.91 34695.31
973726 21.8 1.010 25.9 1.017 1.0071 80% 28527.02 335.23 326423618.01 85.10 11442.61 29.82 84.49 326.60 11524.34 29.61 27595.06
973726 21.8 1.010 25.9 1.017 1.0071 80% 28551.04 337.07 328211731.84 84.70 11495.62 29.69 84.10 328.42 11577.72 29.48 27621.07
973726 21.8 1.010 25.9 1.017 1.0071 80% 28454.99 337.78 328902906.61 84.24 11558.71 29.52 83.64 329.13 11641.27 29.32 27530.02
973726 21.8 1.010 25.9 1.017 1.0071 80% 28647.09 336.08 327248901.32 85.24 11423.46 29.87 84.63 327.47 11505.05 29.66 27714.93
973726 21.8 1.010 25.9 1.017 1.0071 80% 28406.96 336.34 327506802.35 84.46 11529.10 29.60 83.86 327.70 11611.45 29.39 27480.76
973726 21.8 1.010 25.9 1.017 1.0071 80% 28503.01 336.00 327176689.03 84.83 11478.67 29.73 84.23 327.37 11560.66 29.52 27573.21
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28575.05 336.38 327541189.16 84.95 11462.49 29.77 84.33 327.59 11546.33 29.56 27626.76
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28479.00 336.48 327637472.21 84.64 11504.53 29.66 84.02 327.71 11588.68 29.45 27535.30
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28454.99 337.63 328758482.03 84.28 11553.63 29.54 83.67 328.82 11638.14 29.32 27511.15
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28430.97 336.77 327919444.00 84.42 11533.88 29.59 83.81 327.98 11618.24 29.37 27488.40
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28599.06 336.79 327940076.09 84.92 11466.81 29.76 84.30 328.00 11550.68 29.55 27650.44
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28551.04 337.12 328259873.37 84.69 11497.30 29.68 84.08 328.33 11581.40 29.47 27604.95
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28503.01 336.27 327438028.74 84.76 11487.84 29.71 84.15 327.50 11571.86 29.49 27558.05
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28527.02 338.12 329236458.61 84.37 11541.21 29.57 83.76 329.34 11625.63 29.35 27584.84
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28599.06 337.54 328672515.02 84.73 11492.42 29.70 84.11 328.72 11576.48 29.48 27649.51
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 80% 28430.97 337.67 328799746.20 84.20 11564.84 29.51 83.59 328.83 11649.43 29.29 27485.16
RESULTADOS DE PRUEBAS DE RENDIMIENTO TG2
DATOSDATOS DE ENSAYO INDICES A CONDICIONES DE ENSAYO INDICES A CONDICIONES EFECTIVAS POTENCIAS EFECTIVAS
CENTRAL TERMICA PISCO
CUADRO N° 6.1
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 54% 19066.04 251.27 244672429.26 75.88 12832.89 26.59 75.33 244.62 12926.75 26.40 18426.08
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 54% 19138.08 251.80 245184792.65 76.00 12811.36 26.64 75.45 245.18 12905.06 26.44 18499.29
973726 21.7 1.010 25.9 1.017 1.0073 54% 19186.10 252.49 245855335.33 75.99 12814.24 26.63 75.44 245.87 12907.97 26.44 18547.21
973726 21.6 1.010 25.9 1.017 1.0075 54% 19066.04 253.18 246525878.02 75.31 12930.10 26.39 74.75 246.48 13026.90 26.20 18423.71
973726 21.6 1.010 25.9 1.017 1.0075 54% 19066.04 252.31 245676523.95 75.57 12885.56 26.48 75.01 245.59 12982.02 26.29 18421.01
973726 21.6 1.010 25.9 1.017 1.0075 54% 18945.98 253.57 246907571.55 74.72 13032.19 26.19 74.16 246.82 13129.75 25.99 18304.70
973726 21.6 1.010 25.9 1.017 1.0075 54% 19042.03 252.61 245972250.47 75.38 12917.33 26.42 74.82 245.89 13014.04 26.22 18398.12
973726 21.6 1.010 25.9 1.017 1.0075 54% 19090.05 253.22 246567142.18 75.39 12916.00 26.42 74.83 246.51 13012.69 26.23 18446.30
973726 21.6 1.010 25.9 1.017 1.0075 54% 19018.02 253.53 246873184.74 75.01 12981.02 26.29 74.45 246.82 13078.20 26.09 18376.69
973726 21.6 1.010 25.9 1.017 1.0075 54% 18753.88 254.28 247602185.00 73.75 13202.72 25.85 73.20 247.59 13301.56 25.66 18124.53
973726 21.5 1.010 25.9 1.017 1.0077 54% 18945.98 255.79 249070501.54 74.07 13146.35 25.96 73.51 248.87 13247.03 25.76 18293.10
973726 21.5 1.010 25.9 1.017 1.0077 54% 19114.07 255.05 248351817.33 74.94 12993.14 26.27 74.37 248.13 13092.65 26.07 18453.86
973726 21.5 1.010 25.9 1.017 1.0077 54% 18945.98 254.77 248080161.58 74.36 13094.08 26.06 73.80 247.88 13194.36 25.86 18293.35
973726 21.4 1.010 25.9 1.017 1.0078 54% 19042.03 253.78 247110453.69 75.03 12977.11 26.30 74.45 246.73 13078.72 26.09 18369.37
973726 21.4 1.010 25.9 1.017 1.0078 54% 19162.09 253.41 246749392.25 75.62 12876.96 26.50 75.03 246.36 12977.79 26.30 18484.31
973726 21.3 1.009 25.9 1.017 1.0080 54% 19162.09 253.39 246735637.53 75.62 12876.24 26.50 75.02 246.25 12979.28 26.29 18474.15
973726 21.2 1.009 25.9 1.017 1.0082 27% 9530.37 185.48 180606374.01 51.38 18950.61 18.01 50.97 180.15 19105.52 17.86 9181.41
973726 21.2 1.009 25.9 1.017 1.0082 27% 9671.22 185.68 180805817.47 52.08 18695.25 18.25 51.66 180.35 18848.08 18.11 9317.10
973726 21.1 1.009 25.9 1.017 1.0083 27% 9600.79 185.06 180193732.35 51.88 18768.63 18.18 51.45 179.69 18925.29 18.03 9245.48
973726 21.1 1.009 25.9 1.017 1.0083 27% 9600.79 183.65 178821698.86 52.28 18625.72 18.32 51.85 178.30 18781.19 18.17 9244.13
973726 21.1 1.009 25.9 1.017 1.0083 27% 9483.43 183.19 178378109.08 51.77 18809.46 18.14 51.34 177.88 18966.46 17.99 9132.03
973726 21.0 1.009 25.9 1.017 1.0085 27% 9741.64 182.33 177542509.74 53.43 18225.12 18.73 52.98 176.99 18380.38 18.57 9376.22
973726 20.9 1.009 25.9 1.017 1.0087 27% 9577.32 181.83 177050778.43 52.67 18486.46 18.46 52.22 176.38 18646.94 18.30 9210.56
973726 20.9 1.009 25.9 1.017 1.0087 27% 9530.37 181.11 176349287.62 52.62 18503.92 18.44 52.17 175.70 18664.55 18.28 9166.13
973726 20.9 1.009 25.9 1.017 1.0087 27% 9530.37 180.17 175434598.63 52.90 18407.95 18.54 52.44 174.79 18567.74 18.38 9166.13
973726 20.8 1.009 25.9 1.017 1.0088 27% 9718.16 179.91 175180136.27 54.02 18026.05 18.93 53.54 174.44 18185.45 18.77 9340.16
973726 20.8 1.009 25.9 1.017 1.0088 27% 9812.06 180.25 175517126.96 54.43 17887.90 19.08 53.96 174.77 18046.07 18.91 9430.41
973726 20.8 1.009 25.9 1.017 1.0088 27% 9366.06 179.82 175090730.58 52.09 18694.18 18.26 51.63 174.35 18859.48 18.10 9001.75
973726 20.7 1.008 25.9 1.017 1.0090 27% 9272.16 178.43 173742767.85 51.96 18738.11 18.21 51.50 172.95 18906.83 18.05 8907.33
973726 20.7 1.008 25.9 1.017 1.0090 27% 9506.90 178.71 174017862.29 53.20 18304.38 18.64 52.72 173.20 18469.19 18.48 9131.40
973726 20.7 1.008 25.9 1.017 1.0090 27% 9436.48 178.28 173598343.27 52.93 18396.52 18.55 52.46 172.83 18562.16 18.39 9066.08
973726 20.7 1.008 25.9 1.017 1.0090 27% 8520.00 178.71 174014423.61 47.68 20424.23 16.71 47.25 173.40 20608.13 16.56 8193.23
973726 20.4 1.008 - - - 0% 0.00 105.99 - 0.00 - - - 105.99 - - -
