EXAMEN PARCIAL DE FUERZA MOTRIZDescripción completa
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FUERZA TERMICADescripción completa
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Cálculos de una central térmica.
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Fuerza hidorstatica
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Descripción: Educación física
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AÑO DEL DIÁLOGO Y LA RECONCILIANCIÓN NACIONAL
“
”
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
CURSO:
Fuerza Motriz (MN-153)
TEMA:
Dimensionado y selección de una central de generación eléctrica de ciclo combinado con cogeneración
INTEGRANTES:
Blanco Alania Gerson Paul Meza Fernández Anthony Meza Flores Cristian Kevin Salinas Calixtro José Luis (20130105A)
PROFESOR:
FECHA DE ENTREGA:
Ing. Duilio Aguilar Vizcarra
ÍNDICE
1. LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN………………………………………… 2. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA FUTURA INSTALADA……………….. 3. PLAN DE LA POTENCIA DE CRECIMIENTO …………………………………… 4. SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA PLANTA DE CICLO COMBINADO DE COGENERACIÓN…………………………………… 5. CÁLCULO TÉRMICO DE LA PLANTA …………………………………… .…….. 6. DIMENSIONAMIENTO PRELIMINAR O DETERMINACIÓN DE CAPACIDADES………………………………………………………………… 7. CONCLUSIONES…………………………………………………………………... 8. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………
1. LEVANTAMIENTO DE INFORMACIÓN DE LA CAPACIDAD ELÉCTRICA ACTUALMENTE INSTALADA DE AREQUIPA
Vamos a tener en consideración el registro obtenido de producción de potencia eléctrica en Arequipa durante los últimos 7 años. Año
Producción (GW-h)
2010
992
2011
1153
2012
1267
2013
1366
2014
1012
2015
988
2016
1256
2017
1182
Producción (GW-h) 1600 1400 1200
1267
1366 1256
1153
1182
992
1012
988
2014
2015
1000 800 600 400 200 0 2010
2011
2012
2013
Producción (GW-h)
Producción vs Año
= ℎ ñ
P producida
134.931 MW
2016
2017
2. DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA FUTURA INSTALADA
Para la determinación de la potencia futura, tenemos que hallar primero el índice de crecimiento poblacional, para esto nos basamos en los datos otorgados por el INEI.
Año
(tasa de crecimiento poblacional)
2010
13.42
2011
13.21
2012
13.02
2013
12.84
2014
12.66
2015
12.31
2016
12.02
2017
11.76
2018
11.42
Tasa de crecimiento poblacional vs Año 16 14 12 0 0 0 1 x a s a t
y = -0.248x + 511.99 R² = 0.9868
10 8 6 4 2 2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
Tasa de crecimiento poblacional vs año En base a esta gráfica podemos proyectar 25 años la tasa de crecimiento poblacional con la ayuda de la fórmula obtenida por el mismo:
= 511.99 0.2 48 ∗ ñ Dándonos como resultado la siguiente proyección:
Año
i
2018
11.44
2019
11.19
2020
10.94
2021
10.69
2022
10.44
2023
10.20
2024
9.95
2025
9.70
2026
9.45
2027
9.20
2028
8.96
2029
8.71
2030
8.46
2031
8.21
2032
7.96
2033
7.72
2034
7.47
2035
7.22
2036
6.97
2037
6.72
2038
6.48
2039
6.23
2040
5.98
2041
5.73
2042
5.48
2043
5.24
i promedio
8.336
También tenemos que tener en cuenta que según INEI la cantidad de habitantes en la actualidad es 1316000 y que solo el 90% de estas tienen servicio de agua y luz. Entonces tendríamos que: N° de personas
1184400
Ahora pasamos al cálculo de potencia efectiva
= ℎ ñ
Tenemos los siguientes datos de la fuente del INEI:
Año
Consumo (GW-H)
2010
2388
2011
2511
2012
2490
2013
2552
2014
2723
2015
2566
2016
2672
2017
2622
Consumo vs Año 2800
2723 2672
2700
2622
2600 2511 2500 2400
2566
2552 2490
2388
2300 2200 2010
2011
2012
2013
2014
2015
Consumo (GW-H/persona)
Consumo vs año Lo cual nos daría una potencia efectiva actual de: P actual
299.315 MW
A continuación haremos el cálculo de la potencia futura instalada:
4. SELECCIÓN DE LOS ELEMENTOS DE LA PLANTA DE CICLO COMBINADO DE COGENERACIÓN
COMPONENTES
TURBINA DE GAS
CICLO DE VAPOR
C
Compresor
---------
CC
Cámara de Combustión
---------
T
Turbina de Gas
Turbina de Vapor
CR
Caldera Recuperadora
B
----------
Bomba
CON
----------
Condensador
5. CÁLCULO TÉRMICO DE LA PLANTA
Datos de entrada: Departamento seleccionado: Arequipa
= 2335 Temperatura del aire: ° = 15° Nivel de altura promedio:
Presión Atmosférica: - Relación física de cálculo de la presión
−∗ = ∗ ∗
: Presión atmosférica a nivel del mar ( =101.325 KPa) : Altura sobre el nivel del mar R: Constante universal de gases ideales g: Aceleración de la gravedad M: Peso molecular del aire T: Temperatura del aire promedio Reemplazando
= = 76.88 KPa
Poder Calorífico Combustible (GLP): 47MJ/Kg Presión del vapor: 80 bar Tipo de vapor: Sobrecalentado Potencia requerida: 47.3 MW Análisis del Ciclo Joule- Bryton abierto:
Constantes del aire:
°=288K =1.0035 =1.4 Potencia nominal de la turbina de gas:
= 23 ∗ = 23 ∗47.3 = 31.53 Relación de compresión óptima: Sabemos que la eficiencia ideal del ciclo es función de la relación de presiones. La eficiencia real depende además de la relación de presiones, relación de temperaturas T1 y T3 Además T1 debe ser lo más bajo posible (limitado por la temperatura atmosférica) y T3 (limitado por el material metalúrgico de la turbina; es decir la máxima temperatura que puede soportar por los materiales constituyentes de la turbina) T3 <1000 K° (Temperatura de motores de combustión)
Esta gráfica nos muestra para la máxima eficiencia térmica cuanto debe ser la relación de compresión dependiendo el número de etapas tanto del compresor como de la turbina de gas.
ó= 16
Balance estequiométrico de la cámara de combustión: Asumiendo para GLP, una combustión teórica: