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Ingeniería y Consultorías Alejandro Sáez Carreño
Consumo Específico Neto de Combustible,
CEN
Determinación de Consumos Específicos Netos de Combustible,
Central Diésel La Portada.
TECNET S.A.
Informe elaborado por Ingeniería y Consultorías Alejandro Sáez Carreño EIRL
Ingeniería y Consultorías Alejandro Sáez Carreño
CONTENIDOS
Contenidos .................................................................................................................................... 2
1. Resumen ejecutivo ............................................................................................................. 3
2. Antecedentes ........................................................................................................................ 4
2.1. Descripción de la Central ...................................................................................................... 4 2.2. Información técnica Unidades Generadoras ................................................................. 5 2.3. Consumo Energía Servicios Auxiliares (SSAA) .............................................................. 6 2.4. Instrucciones para ejecución de ensayos ........................................................................ 7
3. Determinación de consumo especifico ....................................................................... 7
3.1. Consumo Específico Neto de Combustible y de Energía. ........................................... 7 3.2. Consumo Específico de Energía .......................................................................................... 8 3.3. Poder Calorífico Real .............................................................................................................. 8
4. Resultados Consumo especifico de combustible ..................................................... 8
5. Resultados consumo especifico de energia ............................................................... 9
6. Condiciones operacionales .......................................................................................... 10
6.1. Temperatura Ambiental ..................................................................................................... 10 6.2. Estabilidad Térmica Unidad TECNET_1 ........................................................................ 10 6.3. Estabilidad Térmica Unidad TECNET_3 ........................................................................ 11 6.4. Estabilidad Térmica Unidad TECNET_6 ........................................................................ 11 6.5. Factor de Carga y variables eléctricas. .......................................................................... 12 6.6. Registro de Energía Eléctrica ........................................................................................... 13
7. Anexos ................................................................................................................................. 14
7.1. Reporte Control Temperatura Ambiente ..................................................................... 14 7.2. Resultados Análisis Calidad Combustible .................................................................... 15 7.3. Boleta Consumo Energía Eléctrica SSAA Central ....................................................... 18 7.4. Registro de Consumo de Combustible ........................................................................... 19 7.5. Registro Energía Eléctrica ................................................................................................. 22
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1. RESUMEN EJECUTIVO
El proceso de medición del Consumo Específico Neto (CEN) fue determinado, tomando
como lineamiento general, en el Código “Reciprocating Internal - Combustion Engine
Performance Test Code” de la ASME como referencia válida para definir las exigencias
de procedimientos, exactitud de la instrumentación necesaria y los cálculos a efectuarse
para determinar la potencia entregada y el consumo de combustible. Con esta
información y basado en Poder Calorífico Inferior (PCI) y Superior (PCS) del combustible
debidamente analizado, se determina el consumo específico de energía (Heat Rate) de
cada grupo de generación. En el protocolo entregado se detalla y entregan los
antecedentes de los instrumentos y procedimientos utilizados para la medición de cada
parámetro requerido.
La determinación de Consumos Específicos Netos de Combustible (CEN) de las
unidades generadoras de todas las centrales conectadas al SING, tiene como objetivo
principal calcular los costos variables de producción de cada una de estas, los que serán
utilizados entre otros, en la programación de la operación de corto plazo, en la operación
real, en la valorización de las transferencias en el CEN-SING, así como, en cualquier otro
estudio que realice la Dirección de Operaciones (DO) y la Dirección de Peajes (DP)
A continuación se presentan los resultados de los ensayos de cada unidad conectados
al sistema y entregando la máxima potencia en su sitio de operación.
Gráfico 1-1, Consumo Específico Neto de Combustible / Energía.
0,2436
0,2315
0,2401
0,2484 0,2484 0,2484
10.4599.936 10.304
0
2.000
4.000
6.000
8.000
10.000
12.000
14.000
16.000
18.000
0,190
0,200
0,210
0,220
0,230
0,240
0,250
0,260
0,270
0,280
UNIDAD TECNET_1 UNIDAD TECNET_3 UNIDAD TECNET_6
KJ/KWhKg/KWh
Consumo Específico Neto de Combustible / Energía
CEN Real CEN Declarado Heat Rate Real
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2. ANTECEDENTES
Para ejecutar los ensayos de Consumo Específico de Combustible todo el personal
participante debieron resguardarse bajo la reglamentación establecida por TECNET para
cada una de sus instalaciones.
2.1. Descripción de la Central
La Central se encuentra ubicada en dependencias de la Sub-Estación La Portada, se
ubica en la Comuna y Provincia de Antofagasta, Segunda Región, en el sector de la
Chimba en el extremo norte de la ciudad.
Ilustración 2-2, Ubicación geográfica Central Diésel La Portada, Antofagasta.
Ilustración 2-1, Unilineal Central Diésel La Portada.
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En la siguiente imagen se aprecia la central y el estaque de medición gravimétrico de
combustible.
Ilustración 2-3, Fotografía de la Central y del estanque de medición de consumo de combustible.
2.2. Información técnica Unidades Generadoras
La Información técnica de las unidades generadoras a sometidas a evaluación bajo este
procedimiento se indican a continuación:
Unidad Marca Modelo Potencia
(KW)
Velocidad
(RPM)
CEN Declarado
(Kg/KW) Carga Base
TECNET_1 CUMMINS KTA-50 1.000 1.500 0,2484 100 %
TECNET_3 CUMMINS KTA-50 1.000 1.500 0,2484 100 %
TECNET_6 CUMMINS KTA-50 1.000 1.500 0,2484 100 %
Tabla 2-1, Especificaciones técnica unidades generadoras.
El CEN declarado corresponde al valor nominal de las máquinas bajo condiciones ISO y
sólo son referenciales correspondiendo a la situación de máquinas nuevas que entregan
la potencia nominal (1 MW).
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Ilustración 2-3, Placa identificación Unidad TECNET_1.
Ilustración 2-4, Placa identificación Unidad TECNET_3.
Ilustración 2-5, Placa identificación Unidad TECNET_6.
2.3. Consumo Energía Servicios Auxiliares (SSAA)
En este caso en particular la Central Diésel La Portada, el consumo de energía es medido
por un medidor de energía adicional y este consumo se paga a ELECDA del grupo CGE.
El medidor se muestra en la fotografía siguiente y una factura de este medidor se entrega
en el anexo 7.3. Con esto queda demostrado que los consumos auxiliares son retirados
de la red.
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Ilustración 2-4, medidor de consumos auxiliares de la central.
2.4. Instrucciones para ejecución de ensayos
Cada uno de los ensayos realizados de acuerdo al siguiente instructivo:
a. Puesta en vigencia de solicitud de conexión ante el Centro de TECNET.
b. Verificar carga de combustible del estanque portátil, adecuado para cada ensayo.
c. Conectar las líneas de combustible a la unidad a evaluar.
d. Abrir las válvulas de alimentación.
e. Verificar las variables operacionales del motor antes de su puesta en servicio
f. Arrancar la unidad, generando la máxima potencia disponible en sitio.
g. Controlar las variables de temperatura del motor.
h. Lograda la estabilidad térmica de la máquina se da inicio a las medicones.
i. Duración del ensayo 20 minutos.
j. Registrar consumo de combustible cada 5 minutos.
k. Registrar la potencia instantánea cada 5 minutos.
l. Cumplidos los 20 minutos, se debe registrar la hora y las variables involucradas.
m. Proceder con la detención de la unidad.
n. Repetir nuevamente el instructivo de la letra (b) para la siguiente unidad.
3. DETERMINACIÓN DE CONSUMO ESPECIFICO
Los consumos específicos fueron realizados de acuerdo a la siguiente metodología.
3.1. Consumo Específico Neto de Combustible y de Energía.
Los cálculos de Consumo Específico se efectúan según la siguiente relación:
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𝑪𝑬𝑬 = 𝑪𝑪∗𝑷𝑪𝑺
𝑷 base PCS
𝑪𝑬𝑵 =𝑪𝑪
𝑷
Donde:
CEE : consumo específico de energía promedio durante la prueba del motor (kJ/kWh).
CEN : consumo específico neto de combustible promedio durante la prueba del motor (kg/kWh).
CC : consumo de combustible durante la prueba bajo la condición de estado térmico estacionario y estable (kg/h).
PCS : poder calorífico superior de la muestra de combustible extraído, analizado, informado y utilizado durante la prueba (kJ/kg).
P : carga o potencia eléctrica generada (kW).
3.2. Consumo Específico de Energía
Los cálculos relacionados al consumo específico de energía (CEE) serán realizados de
acuerdo al Poder Calorífico Superior (PCS) del combustible diesel utilizado en los
ensayos y el Poder Calorífico base mencionada en el “INFORMACIÓN DE CONSUMOS
ESPECÍFICOS Procedimiento DO” y se indica como valor teórico en este informe.
3.3. Poder Calorífico Real
Para cada unidad generadora el poder calorífico utilizado, es el superior, de acuerdo a
los resultados del análisis de calidad de combustible. Los antecedentes y resultados se
entregan en el anexo 7.2.
4. RESULTADOS CONSUMO ESPECIFICO DE COMBUSTIBLE
Consumo Específico Neto de Combustible
Unidad Generadora Carga Potencia media del ensayo (kW) CEN (kg/kWh)
UNIDAD TECNET_1 100% 1006 0,2436
UNIDAD TECNET_3 100% 1001 0,2315
UNIDAD TECNET_6 100% 778 0,2401 Tabla 4-1, Resultados pruebas CEN, 29 de marzo 2017.
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Gráfico 4-1, Consumo Específico Neto de Combustible, real.
5. RESULTADOS CONSUMO ESPECIFICO DE ENERGIA
Los resultados de Consumo Específico de Energía, fueron calculados de acuerdo a los
valores de Poder Calorífico Superior (PCS) Real y el Poder Calorífico de energía Real.
Gráfico 5-1, Consumo Específico de Energía, real v/s teórico
10.4599.936
10.304
11.21310.654
11.048
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
UNIDAD TECNET_1 UNIDAD TECNET_3 UNIDAD TECNET_6
KJ/KWh
Consumo Específico de Energía
Heat Rate Real Heat Rate Teórico
0,2436
0,2315
0,2401
0,190
0,200
0,210
0,220
0,230
0,240
0,250
0,260
0,270
0,280
UNIDAD TECNET_1 UNIDAD TECNET_3 UNIDAD TECNET_6
Kg/KWh
Consumo Específico Neto de Combustible
CEN Real
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6. CONDICIONES OPERACIONALES
6.1. Temperatura Ambiental
Gráfico 6-1, Curva diaria temepratura ambiente (día del ensayo).
1.- Ensayo unidad TECNET_1 2.- Ensayo unidad TECNET_3 3.- Ensayo unidad TECNET_6
Los ensayos fueron realizados durante una ventana de tiempo de 20 min, donde la
temperatura del aire ambiente se mantuvo con una variación de 1,5 ºC durante toda la
prueba. La normativa permite una variación de +-2,8 ºC durante cada ensayo.
6.2. Estabilidad Térmica Unidad TECNET_1
Gráfico 6-2, Estabilidad térmica Unidad TECNET_1.
18 17,5 17 17,5 17,5 17 17 16,5 17
19,5
21,5 2223 23
0
5
10
15
20
25
0:41 1:41 2:41 3:41 4:41 5:41 6:41 7:41 8:41 9:41 10:41 11:41 12:41 13:41
ºC
Temperatura Ambiental
Tº Ambiental
996 996 1020 1020 996
81 82 82 82 82
21,5 21,5 21,5 21,5 21,5
10
20
30
40
50
60
70
80
90
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
10:55 11:00 11:05 11:10 11:15
ºCKW
Estabilidad Térmica TECNET_1
Potencia (KW) Tº Agua (ºC) Tº Amb. (ºC)
1 3 2
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6.3. Estabilidad Térmica Unidad TECNET_3
Gráfico 6-3, Estabilidad Térmica Unidad TECNET_3.
6.4. Estabilidad Térmica Unidad TECNET_6
Gráfico 6-4, Estabilidad Térmica Unidad TECNET_6.
996 1008 996 1008 996
23 23 23 23 23
62 63 63 63 64
10
20
30
40
50
60
70
80
90
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
12:20 12:25 12:30 12:35 12:40
ºCKW
Estabilidad Térmica TECNET_3
Potencia (KW) Tº Amb. (ºC) Tº Agua (ºC)
816 816 792732 732
23 23 23 23 23
79 79 79 79 78
10
20
30
40
50
60
70
80
90
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1300
1400
1500
13:25 13:30 13:35 13:40 13:45
ºCKW
Estabilidad Térmica TECNET_6
Potencia (KW) Tº Amb. (ºC) Tº Agua (ºC)
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6.5. Factor de Carga y variables eléctricas.
Las variables eléctricas de la generación se monitorearon directamente del panel de cada
unidad. A modo de ejemplo se muestra una fotografía de la unidad N° 1.
Ilustración 6-1, Panel de control Unidad TECNET_1, variables eléctricas.
Ilustración 6-2, Panel de control Unidad TECNET_1, control de temperatura.
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6.6. Registro de Energía Eléctrica
El registro de variables eléctricas, la energía inyectada fue registrada por el medidor de
facturación de energía, el cual posee certificación de exactitud, clase 0,2. A continuación
se aprecia la energía extraída de la data del medidor y los registros de energía tomados
durante cada uno de los ensayos (lectura en terreno).
En la primera tabla el registro de energía es cada 15 minutos y durante todo el periodo
que la unidad inyecto energía, mientras que la segunda solo registra la inyección durante
el ensayo de cada unidad (20 minutos).
Hora/Unidad Tecnet_1 Tecnet_3 Tecnet_6 0 0 0 0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
7 0 0 0
8 0 0 0
9 0 0 0
10 0 0 0
11 501 0 0
12 0 831 0
13 0 0 504
14 0 0 0
15 0 0 0
16 0 0 0
17 0 0 0
18 0 0 0
19 0 0 0
20 0 0 0
21 0 0 0
22 0 0 0
23 0 0 0
Tabla 6-3, Data medidor ION de facturación.
GENERACIÓN REAL HORARIA CENTRAL DIESEL LA PORTADA
Activa Reactiva
(kWh) (kVArh) Hora G1 G3 G6 Total Hora G1 G3 G6 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0
2 0 0 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0
3 0 0 3 0 0 0 0 3 0 0 0 0
4 0 0 4 0 0 0 0 4 0 0 0 0
5 0 0 5 0 0 0 0 5 0 0 0 0
6 0 0 6 0 0 0 0 6 0 0 0 0
7 0 0 7 0 0 0 0 7 0 0 0 0
8 0 0 8 0 0 0 0 8 0 0 0 0
9 0 0 9 0 0 0 0 9 0 0 0 0
10 0 0 10 0 0 0 0 10 0 0 0 0
11 501 70 11 501 0 0 501 11 70 0 0 70
12 831 116 12 0 831 0 831 12 0 116 0 116
13 504 71 13 0 0 504 504 13 0 0 71 71
14 0 0 14 0 0 0 0 14 0 0 0 0
15 0 0 15 0 0 0 0 15 0 0 0 0
16 0 0 16 0 0 0 0 16 0 0 0 0
17 0 0 17 0 0 0 0 17 0 0 0 0
18 0 0 18 0 0 0 0 18 0 0 0 0
19 0 0 19 0 0 0 0 19 0 0 0 0
20 0 0 20 0 0 0 0 20 0 0 0
21 0 0 21 0 0 0 0 21 0 0 0 0
22 0 0 22 0 0 0 0 22 0 0 0 0
23 0 0 23 0 0 0 0 23 0 0 0 0
24 0 0 24 0 0 0 0 24 0 0 0 0
Total 1.836 257 0 501 831 504 1.836 0 70 116 71 257
Hora
G. Total GENERACIÓN BRUTA (KWh)
Miércoles, 29 de Marzo de 2017
REACTIVOS BRUTOS (Kvarh)
ACTIVA REACTIVA
Hora/Unidad Tecnet_1 Tecnet_3 Tecnet_6
0 0 0 0
1 0 0 0
2 0 0 0
3 0 0 0
4 0 0 0
5 0 0 0
6 0 0 0
7 0 0 0
8 0 0 0
9 0 0 0
10 0 0 0
11 336 0 0
12 0 334 0
13 0 0 256
14 0 0 0
15 0 0 0
16 0 0 0
17 0 0 0
18 0 0 0
19 0 0 0
20 0 0 0
21 0 0 0
22 0 0 0
23 0 0 0
Tabla 6-1, Registro total de energía medidor de facturación, periodo total de inyección)
Tabla 6-2, Registro total de energía medidor de facturación, periodo de inuección dutrante el ensayo.
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7. ANEXOS
7.1. Reporte Control Temperatura Ambiente
Summary Report Serial Number 040005772
Logger Name RegTemp1
First Reading 0:41:15 14-03-2017 Alarm Not Set
Last Reading 13:41:15 29-03-2017 Logging Rate 1 Hour
Elapsed Time 15d, 13h
Total Readings 374
Celsius
Minimum
15,5°C 7:41:15 27-03-2017
Maximum 24,0°C 13:41:15 29-03-2017
Average Reading Mean Kinetic Temperature
21,45°C 21,41°C (ΔH83,14472)
Standard Deviation 3,80°C
Low Alarm Not Set High Alarm Not Set
Alarm Occurrences N/A
Total time in alarm N/A
First Alarm Triggered N/A
Longest Alarm N/A
Alarm Occurrences N/A
Total time in alarm N/A
First Alarm Triggered N/A
Longest Alarm N/A
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7.3. Boleta Consumo Energía Eléctrica SSAA Central
¿P
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