Trujillo – 2016

COMBUSTIBLE: GAS NATURAL DE CAMISEA

Equipo Elaborador: Begazo Cáceda, Renzo J. Ganoza Campos, Sheila M. Fiestas Yarleque, Marco A. Mantilla Castillo, Alejandro K. Saldaña Rodríguez, Gilbert R.

BALANCE ENERGÉTICO

DE UNA CALDERA

El presente trabajo tiene como finalidad realizar el análisis del balance energético de una caldera, utilizando como combustible el gas natural de camisea y de esta manera evaluar los costos de producción para determinar si es o no recomendable usarlo como fuente de Energía.El gas natural de Camisea es una energía limpia y no contaminante porque es un combustible inherentemente eficiente y de menor costo en comparación con otros combustibles fósiles.

INTRODUCCIÓN

INTRODUCCIÓN

Una central térmica transforma la energía Química de un combustible (gas, carbón, petróleo) en energía eléctrica. También se pueden considerar centrales térmicas aquellas que funcionan con energía nuclear. Es una instalación en donde la energía mecánica que se necesita para mover el generador y por tanto para obtener la energía eléctrica, se obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera. Todas las centrales térmicas siguen un ciclo de producción de vapor destinado al accionamiento de las turbinas que mueven el rotor del generador.

CENTRALES TÉRMICAS

CALDERAS

El vapor a alta presión empuja las palas de la turbina y hace girar las palas fijas situadas en la pared interior de la turbina, canaliza el vapor hacia las palas giratorias en el ángulo mas efectivo. Cuando el vapor impulsa las palas. Se dilata y baja la presión y la temperatura, la turbina es la encargada de utilizar la energía del vapor de la caldera y transformarla en trabajo útil para mover un generador eléctrico.

VAPOR DE ENTRADA

PALAS FIJAS

PALAS GIRATORIAS

VAPOR DE SALIDAA BAJA PRESIÓN

TURBINAS

La mayoría de las aplicaciones de atemperadores reducen la temperatura del vapor generado por alta presión / alta temperatura de las calderas a los niveles requeridos en las operaciones de proceso. La función principal de un atemperador es para bajar la temperatura de vapor sobrecalentado. Esta reducción de la temperatura se lleva a cabo como resultado del vapor de proceso. se pone en contacto directo con otro líquido, tal como agua. El agua inyectada a continuación, se evapora. Las dos razones principales para la reducción de las temperaturas de vapor son: 1. Para permitir

funcionamiento del equipo del proceso de aguas que está diseñado para temperaturas más bajas.

2. Para mantener una temperatura constante para procesos que requieren preciso control de la temperatura.

DESUPERHEATER

CÁLCULOS DEL BALANCE

ENERGÉTICO

BALANCE ENERGÉTICO EN UNA CALDERA

BASE: 1 hr. De operaciòn Poder Calorífico Gas Natural = 35817.93 btu/m3

GAS NATURAL CAMISEA (GNC)V= 10921.67 m3

Ec= 35817.93 btu/m3

Agua desmineralizada (ADi)T= 80 ºF Vapor sobrecalentado (Vs)H= 48 Btu/lb T= 700 ºFM= 59588.12 lb P= 600 Psig. Btu Energía Electrica (Ee)

H= 1350 Btu/lb 14000 Kw-hrM= 258601.61 lb.

Vapor Agotado (Va) @3" HgH= 935 Btu/lbM= 121403.49 lb.

Agua de enfriamiento

Agua Desmineralizada (AD)T= 462 °F T= 80 ºFH= 83 Btu/lb. P= - Psig.M= 121403.49 lb. H= 48 Btu/lb

M= 5691.88 lb.Retorno de condensado Turbo (RcT)

Vapor a Proceso (Vp) 27310Vapor Exrtacciòn (Ve)

Retorno de condensado(RcM) T= 462 ºF T= 375 ºF0.75 %(vapor a máquina) P= 150 Psig. P= 150 Psig. 12100

T= 180 ºF H= 1253 Btu/lb H= 1205 Btu/lbH= 148 Btu/lb M= 137198.12 lb. M= 142890 lb.M= 77610 lb. 103480

142890

CALDERA

TURBO

DESUPERHEATE CONS.1

OTROS

CONS. 2

CONDENSADOR

BALANCE ENERGÉTICO EN SUPERHEATER

Ve Vp

Balance de Masas Balance de energìa

mAd= 5691.88 lb HAd= 48 Btu/ lbmVe= 137198.12 lb HVe= 1253 Btu/ lbmVp= 142890.00 lb HVp= 1205 Btu/ lb

mAD + mVe = mVp (mADi*HADi) + (mVe*Hve) = (mVp*HVp)

mAD mVe =1 1 142890.00 1 -0

48 1253 172182450 -0 0mAD 5691.88mVe 137198.12

Solución

DESUPERHEATE

BALANCE ENERGÉTICO EN LA TURBINA

Vs

E.e Δh = 63690666.67

Ve Va

Balance de Masas Balance de energía

mVs=258601.61 HVs= 1350 Btu/ lbmVa=121403.49 HVa= 935 Btu/ lb

mVe= 137198.12 HVe= 1253 Btu/ lb

mVs=mVe+mVa mVs*h=mVe*h+mVa*h + ΔhmVs mVa =

1 1 137198.12 -2 1/4 01350 935.00 235599906 3 1/4 -0mVs 258601.61mVa -121403.49

Solución

TURBO

BALANCE ENERGÉTICO EN LA CALDERA

GAS NATURAL CAMISEA mVS

mADi

mRcM mRcT

Balance de Masas Balance de energía

mVs= 258601.61 HVs= 1350 Btu/ lbmADi= 59588.12 HADi= 48 Btu/ lb

mRcM= 77610.00 HRcM= 148 Btu/ lbmRcT= 121403.49 HRcT= 83 Btu/ lb

Qcald=mVs*HVs - mADi*HADi - mRcM*HRcM - mRcT*HRcTQcald= 324689172.30 btu

CALDERA

RENDIMIENTO DE LA MÁQUINA TÉRMICA

EFICIENCIA DEL CALDERO: 0.83Calor total requerido

QGNC= 391191773.85 btu

Volumen de GNCV GNC= 10921.67 m3

RENDIMIENTORend.= 0.532895076 53.29%

ANÁLISIS DE COSTOS

DETERMINACIÓN DE COSTOS UNITARIOS

INVERSIÓN ACTIVOS COSTO TOTAL ($) DEPRECIADO (AÑOS) DEPREC. DIARIA ($) DEPREC. MENSUAL ($) DEPREC. ANUAL ($)

TURBINA 12,000,000.00 30 1,095.89 33,333.33 400,000.00 CALDERO 23,000,000.00 20 3,194.44 95,833.33 1,150,000.00 TOTAL 35,000,000.00 50.00 4,290.33 129,166.67 1,550,000.00

MANTENIMIENTO: El costo puede variar entre el 10% y el 20% dependiendo del tiempo de uso, a mas uso, mas costo. Hemos considerado el 15% costo anual del total de equipos

ACTIVOS COSTO DIARIO ($) COSTO MENSUAL ($) COSTO ANUAL ($)

Costo de Mantenimiento 3,935.34 119,699.85 1,436,398.20

PERSONAL DE OPERACIÓN SUELDO BASE ($) CANTIDAD TURNOS COSTO DIARIO ($) COSTO MENSUAL ($) COSTO ANUAL ($)

Técnicos (por turno) 569.80 3 3 258.12 7,743.59 92,923.08 Supervisores (por turno) 1,139.60 1 3 172.08 5,162.39 61,948.72

MATERIALES COSTO UNITARIO ($/m³)

COSTO DIARIO ($) COSTO MENSUAL ($) COSTO ANUAL ($)

GNC (puesto en planta) 0.040 10,484.80 314,544.10 3,774,529.15 Agua (m3) 0.142 92.41 2,772.17 33,266.09

% MANTENIMIENTO

15%

CONSUMO (m3/hora)

10,921.67 27.03

CÁLCULO DE COSTOSCOSTOS DIRECTOS CANTIDAD COSTO

UNITARIO ($) COSTO DIARIO ($) COSTO MENSUAL ($) COSTO ANUAL ($)

EQUIPOS Turbina 1 1,095.89 33,333.33 400,000.00 Caldero 1 3,194.44 95,833.33 1,150,000.00

4,290.33 129,166.67 1,550,000.00 SERVICIOS Mantenimiento 1 3,935.34 119,699.85 1,436,398.20

Tratamiento de agua (m³) 0.91 590.31 17,709.20 212,510.41

4,525.64 137,409.05 1,648,908.61 MATERIALES GNC (m³) 10,484.80 314,544.10 3,774,529.15

Agua (m³) 92.41 2,772.17 33,266.09 10,577.21 317,316.27 3,807,795.24

MANO DE OBRA Técnicos 9 258.12 7,743.59 92,923.08 Supervisor 3 172.08 5,162.39 61,948.72

430.20 12,905.98 154,871.79

COSTOS INDIRECTOS CANTIDAD COSTO UNITARIO ($) COSTO DIARIO ($) COSTO MENSUAL ($) COSTO ANUAL ($)

EQUIPOS Equipos de cómputo (depreciación) 2 712.25 1.30 39.03 468.33

1.30 39.03 468.33 MATERIALES Utiles de Oficina 5.22 156.70 1,880.34

5.22 156.70 1,880.34 MANO DE OBRA Administrativos 2 1,290.60 43.02 1,290.60 15,487.18

Superintendente 1 2,581.20 86.04 2,581.20 30,974.36 129.06 3,871.79 46,461.54

19,958.97 600,865.49 7,210,385.85 TOTAL COSTOS

SUBTOTAL

SUBTOTAL

SUBTOTAL

SUBTOTAL

SUBTOTAL

SUBTOTAL

SUBTOTAL

CÁLCULO DE RENTABILIDAD

CONCEPTO PRODUCCION POR HORA PRECIO ($) DIARIO ($) MENSUAL ($) ANUAL ($)

Generación de energía (Kw) 14,000.00 0.06 20,160.00 604,800.00 7,257,600.00 Generación de vapor (Tn) 64.81 4.14 6,439.97 193,199.00 2,318,387.98

26,599.97 797,999.00 9,575,987.98 19,958.97 600,865.49 7,210,385.85 19,958.97 600,865.49 7,210,385.85

6,641.00 197,133.51 2,365,602.13 RENTABILIDAD

INGRESOS

COSTOSCosto de Producción

MUCHAS GRACIAS!!