MEDICIÓN CONSUMO ESPECÍFICO NETO Central - CDEC-SING

MEDICIÓN
CONSUMO ESPECÍFICO NETO
Central DIESEL INACAL 6.8MW.
Preparó
Referencia
Número Referencia
Fecha
Revisión G
: DÓMINET
: Gonzalo Barros
: OTD2109G
: Febrero 07, 2016.
: Abril 13, 2016.
MANDANTE
: CEMENTOS BIO BIO / CDEC-SING.
USO RESTRINGIDO Y CONFIDENCIAL:
Nivel confidencialidad 3. Área Técnica.
Este documento es de uso exclusivo de:
CEMENTOS BIO-BIO
CDEC-SING
DÓMINET
La información contenida en este documento es confidencial y está dirigida exclusivamente al o los
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personas distintas a su(s) destinatario(s) está estrictamente prohibida y bajo protección legal.
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ÍNDICE:
ACRÓNIMOS..................................................................................................................... 3
1. RESUMEN EJECUTIVO ............................................................................................ 4
2. INDIVIDUALIZACIÓN DE INSTALACIONES Y EQUIPOS ......................................... 6
3. OBJETIVOS Y ALCANCES DE MEDICIONES .......................................................... 6
4. METODOLOGÍA Y RESULTADO MEDICIONES ....................................................... 7
4.1 PREPARACIÓN DE LAS MEDICIONES: ............................................................... 7
4.2 METODOLOGÍA Y RESULTADOS MEDICIÓN CEN MODO DIESEL ................... 11
4.3 METODOLOGÍA Y RESULTADOS MEDICIÓN CEN MODO FUEL OIL .............. 15
5.
6.
7.
8.
RESUMEN RESULTADOS, OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES ..................... 17
INDIVIDUALIZACIÓN DEL OPERADOR Y PROPIETARIO Y EQUIPAMIENTOS ... 18
ANEXO I: Aprobación Protocolo de Pruebas por parte de CDEC-SIC...................... 19
ANEXO II Análisis poder calorífico muestras de combustible. .................................. 20
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ACRÓNIMOS.
CDC: Centro de Despacho y Control.
CDEC-SING: Centro de Despacho Económico de Carga del Sistema
interconectado del Norte Grande.
CEN: Consumo Específico Neto.
HFO: Heavy Fuel Oil.
RTU: Remote terminal unit, equivalente a unidad terminal remota, equipos
destinados a la adquisición de datos en terreno, su tratamiento y posterior
transmisión al centro de control.
SCADA: Supervisor y Control And Data Acquisition (Sistema de Control
Supervisión y Adquisición de Datos).
SING: Sistema Interconectado del Norte Grande.
SLA: Service Level Agreement (acuerdo de nivel de servicios).
TDR: Términos de referencia.
TP/TC: Equipos transformadores para efectuar mediciones de potencial y corriente
en alta tensión.
UPS: Uninterrumpible Power Supply (Fuente de poder ininterrumpible).
UTC: Tiempo universal coordinado.
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1. RESUMEN EJECUTIVO
Se reportan en este informe las mediciones del Consumo Específico Neto de las
instalaciones de Equipo Generación (Inacal), de acuerdo al protocolo de pruebas
aprobado por el CDEC-SING OTD2109D, de fecha 27 de enero de 2016, aprobación que
se incorpora en ANEXO 1 y preparado según lo establecido en la Resolución Exenta
N°363 del 8 de agosto del 2014 por la Comisión Nacional de Energía (CNE). Las
mediciones fueron realzadas el día 17 de febrero del año 2016.
Equipo Generación posee una central de Generación en el SING, ubicado en La
Negra, Antofagasta y que se denomina Central Diesel Inacal (Equipo Generación), con
una potencia Bruta Instalada de 6,8 MW, operada mediante 4 grupos de 1,7MW cada uno.
Esta Central puede operar en dos modos de suministro de combustible DIESEL y
FUEL OIL.
Modo FUEL OIL( HFO HEAVY FUEL OIL HFO 6) con partida y parada diesel:
En este modo, la central opera con suministro de combustible FUEL OIL HFO 6, y
la operación en este modo puede ser permanente una vez que se ha realizado un inicio
de generación vía el modo DIESEL con un mínimo de 3 horas en este modo DIESEL.
Modo DIESEL:
En este modo, la central opera con suministro de combustible DIESEL permanente o por
períodos menores a 9 horas.
Operación mínimo tiempo con FUEL OIL
Potencia [MW]
8
6
4
DIESEL
2
FO
0
1
2
3
4
5
6
7
DIESEL
8
9
Horas
Ilustración 1. Potencia vs tiempo de trabajo con Diesel y FO.
El presente protocolo establece el procedimiento de medición del consumo
específico neto para ambos modos y tanto por grupo generador como en la operación a
máxima potencia, con los 4 grupos operativos en conformidad con la Resolución Exenta
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363 del 2014, de la CNE, de la norma ASME ISO/WD8528, todo realizado por personal
experto.
Los resultados obtenidos para las mediciones CEN empleando combustible
DIESEL fueron:
Tabla 1. Resultados obtenidos utilizando Diesel.
Los resultados obtenidos para las mediciones CEN empleando combustible FUEL
OIL fueron:
Tabla 2. Resultados obtenidos utilizando FO.
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2. INDIVIDUALIZACIÓN DE INSTALACIONES Y EQUIPOS
Las instalaciones se encuentran ubicadas en la Negra, comuna de Antofagasta:
Número de grupos generador
: 4.
Potencia Nominal por grupo
: 1.700 kW
Marca
: Hyundai HIMSEN H21/32
Modelo de motor
: 9H21/32
Tipo de combustible
: Diesel / Heavy Fuel Oil
Condiciones base de operación según el fabricante:
Presión Medioambiente: 1.000 mbar
Temperatura aire entrada: 25 gr.C.
Proveedor del combustible
: COPEC.
Topología y plano eléctrico
: ref. plano adjunto en anexos: BIO2-E01-001
y BIO2-E01-002.
La tabla 3, señala la lista de equipos con que se realizaron las mediciones y
registro, marca, modelo y precisión.
Tabla 3. Lista de equipos de instrumentación.
3. OBJETIVOS Y ALCANCES DE MEDICIONES
El objetivo de las mediciones realizadas fue determinar el Consumo específico
Neto de combustible para las instalaciones individualizadas y para distintos escenarios de
operación, en conformidad con la normativa y reglamentación vigente.
Las instalaciones se operan a un 90% de la potencia máxima por grupo generador,
por lo que la aplicación de las mediciones se realizó a la misma potencia por cada grupo
generador en el caso del consumo por DIESEL y en el caso del consumo de combustible
por medio de FUEL OIL, se efectuaron con la operación de 4 de 4 grupos (100%)
operativos, lo anterior por restricciones de diseño de las instalaciones cuando se opera
mediante FUEL OIL. La restricción cuando se emplea FUEL OIL es que este debe ser
precalentado para operar, lo que se realiza mediante la combinación de calor emitido por
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los grupos generadores en operación para mantener la caldera en alta temperatura, y esta
condición solo es factible cuando se opera con los 4 grupos, de lo contrario, los gases
emitidos por los grupos generadores, no alcanzan a mantener la temperatura de la
caldera.
4. METODOLOGÍA Y RESULTADO MEDICIONES
4.1 PREPARACIÓN DE LAS MEDICIONES:
Condiciones para la operación de mediciones y pruebas:
-
-
Inducción a personal que realizará las pruebas para el cumplimiento de las normas
de seguridad interna.
Solicitud de permisos para pruebas al CDEC.
Verificar estado de los niveles de los combustibles y aceites.
Seleccionar los modos de operación.
Puesta en servicio.
Estabilizar los consumos, potencias y temperaturas, con un período mínimo de 30
minutos antes de la prueba y donde las variaciones de potencia, temperatura de
refrigeración y de salida de gases esté en un rango menor al 5% por cada 10
minutos. Se generarán registros termográficos para disponer de información
documental.
Verificar condiciones medioambientales durante la prueba.
Inicio de a prueba por el período a determinar, con registros cada 5 minutos de las
variables relevantes: Potencia, Consumo de combustible, condiciones
medioambientales.
Terminada la prueba se restablecen las condiciones iniciales.
Nota: Se utilizaron los equipos instalados en planta.
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Ilustración 2. Certificado Calibración Medidor de Energía.
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Ilustración 3. Hoja de datos calibración Flujómetro PROFLOW.
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Ilustración 4. Hoja de datos calibración y certificados Flujómetro TRIMEC.
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4.2 METODOLOGÍA Y RESULTADOS MEDICIÓN CEN MODO DIESEL
El diagrama señala un esquema de los equipos relevantes para esta prueba. El
instrumento señalado como FQI 113, es el equipo medidor de caudal que será registrado
durante la prueba para determinar el consumo específico en conjunto con el Registrador
JEM de facturación de energía eléctrica.
La prueba se realiza por 60 minutos, (30 minutos para estabilizar la operación y 30
minutos de registro y medición), una prueba con los 4 generadores en operación.
Se realizan pruebas la planta al 25%, 50%, 75% de su capacidad de generación
operando individualmente los grupos al 90% de su potencia y de acuerdo con protocolo
de mediciones aprobado por el CDEC-SING, lo anterior durante el período posterior a la
prueba de FUEL OIL, realizando una reducción de la potencia en forma secuencial. Todo
operado con Diesel.
Consumo específico Neto = CEN = Consumo total de Calor [kcal/h] / Potencia neta
de salida [kW]
PCS = Poder Calorífico Superior [kcal/kg].
PCS = 10920 kcal/kg *: según muestra y análisis SGS. Ver Anexo II.
Consumo total de Calor = Q[l]*DD*PCS
Potencia neta de salida = kWh / h registrado en JEM2.
DD = 0,8393 kg/l (densidad diesel).
Se tomó una muestra del combustible empleado, y fue enviada para su análisis al
laboratorio de la empresa SGS, que realiza una prueba de su poder calorífico y densidad
según norma ASTM, ver anexo II.
NOTA: en las tablas se reportan los consumos propios, como antecedente de registro. La
medida de energía inyectada al sistema se considera en el medidor de facturación y que
registra la energía NETA que se ingresa al sistema interconectado SING.
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Ilustración 5. Diagrama Medición Consumo.
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RESULTADOS DE LAS MEDICIONES:
Tabla 4. Tabla tipo de mediciones y registro 1/4 grupos operando al 90% potencia
máxima nominal.
Tabla 5. Tabla tipo de mediciones y registro 2/4 grupos operando al 90% potencia
máxima nominal.
Tabla 6. Tabla tipo de mediciones y registro 3/4 grupos operando al 90% potencia
máxima nominal.
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Tabla 7. Tabla tipo de mediciones y registro 4/4 grupos operando al 90% potencia
máxima nominal.
La prueba se realiza a partir de la 9:45 horas, posterior a haber realizado una
operación de precalentamiento de 30 minutos. La operación fue estable, no presentando
contingencias durante la operación. La fotografía termográfica muestra las temperaturas
de gases de salida durante la operación de la planta:
Ilustración 6. Termografía de gases de salida.
Resultados de las pruebas con DIESEL, los grupos operando en forma estable al
90% de su potencia Máxima:
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Tabla 8. Resumen Mediciones con DIESEL.
4.3 METODOLOGÍA Y RESULTADOS MEDICIÓN CEN MODO FUEL OIL
Se considera una prueba a potencia total por el período de media hora (4
generadores en operación), con mediciones y registro cada 5 minutos.
Consumo específico Neto = CEN = Consumo total de Calor [kcal/h] / Potencia neta
de salida [kW]
PCS = Poder Calorífico Superior [kcal/kg].
PCS = 10304 kcal/kg *: según muestra y análisis SGS. Ver Anexo II.
Consumo total de Calor = Q[l]*DD*PCS
Potencia neta de salida = kWh / h registrado en JEM2.
DD = 0,9726 kg/l (densidad FUEL OIL 6).
Se toma una muestra del combustible FUEL OIL empleado y que es analizada por
los laboratorios de la empresa SGS, que realiza una prueba de su poder calorífico y
densidad según norma ASTM.
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RESULTADOS DE LAS MEDICIONES:
Tabla 9. FUEL OIL Tabla tipo de mediciones y registro 3/4 grupos operando al 90%
potencia máxima nominal.
Tabla 10. FUEL OIL Tabla tipo de mediciones y registro 4/4 grupos operando al 90%
potencia máxima nominal.
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5. RESUMEN RESULTADOS, OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES
Los resultados obtenidos para las mediciones CEN empleando combustible
DIESEL fueron:
Tabla 11. Resultados obtenidos utilizando Diesel.
Los resultados obtenidos para las mediciones CEN empleando combustible FUEL
OIL fueron:
Tabla 12. Resultados obtenidos utilizando FO.
Observaciones:
Se debe considerar que la planta opera en dos modos: DIESEL y FUEL OIL.
Para despachar la unidad en el modo FUEL OIL es restrictivo que se considere:
La operación con FUEL OIL está restringida a operar con un mínimo de 3 horas
anticipadas en el modo DIESEL a plena capacidad. Se recomienda que una vez que se
conecta a la operación en modo FUEL OIL, esta operación no sea por menos de 4 horas
consecutivas por día, dado que los procedimientos internos para hacer las transferencias
de combustible y limpieza de los circuitos de combustible son intensivos en el uso de
personal y coordinaciones internas de la planta. Posterior al modo FUEL OIL, es
restrictivo que se opere en modo DIESEL por al menos 2 horas.
Los consumos propios se mantienen estables durante las mediciones y si la planta se
opera a plena carga estos representan menos del 2% de la energía inyectada al sistema
interconectado, aumentando esta proporción a un 6% si se reduce la potencia inyectada a
un 25%, es decir con la operación de un solo grupo generador.
Conclusiones:
Las pruebas se realizaron conforme al protocolo elaborado y aprobado por CDECSING previamente. Las mediciones de CEN se apegaron estrictamente al protocolo de
mediciones. Los resultados de las pruebas y el informe del poder calorífico de DIESEL y
FUEL OIL, están integrados en el presente informe. La operación de los grupos y las
mediciones fueron estables y no se presentaron contingencias durante las pruebas.
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Como resultado final, la unidad de Generación Equipo de Generación, opera con
una rampa de ingreso y salida de DIESEL y en forma continua con FUEL OIL. Las horas
de mínimas y consecutivas de operación con FUEL OIL son de 4 horas. Una operación
con un tiempo menor y consecutivo de 9 horas tiene que ser necesariamente con
DIESEL, por seguridad, calidad y continuidad de suministro.
Operación mínimo tiempo con FUEL OIL
8
Potencia [MW]
6
4
DIESEL
2
FO
0
1
2
3
4
5
6
7
DIESEL
8
9
Horas
Ilustración 7. Potencia vs tiempo de trabajo con Diesel y FO.
6. INDIVIDUALIZACIÓN DEL OPERADOR Y PROPIETARIO Y EQUIPAMIENTOS
Propietario: CEMENTOS BIO BIO.
Dirección comercial: Barros Errázuriz 1968, Providencia, Santiago de Chile
Contraparte técnica: Jorge Aranda Navas.
Email: Jorge.aranda@cbb.cl
+56-9-93186401
Auditor Pruebas: DÓMINET.
Contacto: Gonzalo Barros Orrego.
Email: gonzalobarros@dominet.cl
+56-9-97425202
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7. ANEXO I: Aprobación Protocolo de Pruebas por parte de CDEC-SIC.
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8. ANEXO II: Análisis poder calorífico muestras de combustible.
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