ANÁLISIS ENERGÉTICO CONSIDERACIONES AMBIENTALES: Altitud : 20 msnm Presión Atmosférica: 101.3 kPa Temperatura: 19°C Humedad relativa (80%) COMBUSTIBLE DIESEL 2: Densidad específica: 850 𝑘𝑔/𝑚3 Poder calorífico inferior : 43 𝑀𝐽/𝐾𝑔 Flujo másico del combustible:0.3827 Kg/s POTENCIA DEL COMBUSTIBLE Potencia liberada por el combustible. 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 = 𝑚𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 ∗ 𝑃𝐶𝐼 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 = 0.3827 𝑘𝑔⁄ 𝑀𝐽 𝑠 ∗ 43 ⁄𝑘𝑔 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 = 16.46 𝑀𝑊 PÉRDIDAS MECÁNICAS Consideramos: Pérdidas en la caja reductora: Los reductores de velocidad están estrechamente relacionado con su capacidad para evitar las pérdidas de energía. Dentro de la caja reductora, los niveles de fricción entre las diferentes piezas o la calidad de los materiales utilizados, puede condicionar la potencia de salida. 𝑃𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟𝑎 = 0.578% ∗ 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑃𝑐𝑎𝑗𝑎 𝑟𝑒𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑟𝑎 = 0.095 𝑀𝑊 Pérdidas misceláneas: 𝑃𝑚𝑖𝑠𝑐𝑒𝑙á𝑛𝑒𝑎𝑠 = 0.85% ∗ 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑃𝑚𝑖𝑠𝑐𝑒𝑙á𝑛𝑒𝑎𝑠 = 0.139 𝑀𝑊 Pérdidas mecánicas: Por fricción, por bombeo y por accionamiento de auxiliares. 𝑃𝑚𝑒𝑐á𝑛𝑖𝑐𝑎𝑠 = 0.617% ∗ 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑃𝑚𝑒𝑐á𝑛𝑖𝑐𝑎𝑠 = 0.1015 𝑀𝑊 PÉRDIDAS TÉRMICAS: ESCAPE: T. salida: 368 °K. T. ambiental: 292 °K. RADIADOR: T. entrada: 320 °K. T. salida: 339 °K. MOTOR: T. ambiental: 350 °K. Carter: 353 °K. Flujo de calor de los gases de escape: 𝑄𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 = 𝑚𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 ∗ 𝐶𝑝 ∗ (𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 − 𝑇𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ) Donde: 𝑄𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 : 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 (𝐾𝐽⁄𝑠) 𝑚𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 : 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑚á𝑠𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠(𝑘𝑔/𝑠) 𝐶𝑝 : 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑎 𝑝𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑜𝑠 𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑇𝑠𝑎𝑙𝑖𝑑𝑎 = 368 °𝐾 𝑇𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 292°𝐾 𝑄𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑐𝑎𝑝𝑒 = 3.144 𝑀𝑊 También: 𝑚𝑔𝑎𝑠𝑒𝑠 = 𝑚𝑎𝑖𝑟𝑒 + 𝑚𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 Flujo de calor de agua de enfriamiento: 𝑃𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 𝑚𝑎 ∗ 𝐶𝑎 ∗ (𝑇𝑠 − 𝑇𝑒 ) Donde: 𝑚𝑎 : 𝐹𝑙𝑢𝑗𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑒𝑛 𝑒𝑙 𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑑𝑜𝑟 𝑐𝑎 : 𝐶𝑎𝑙𝑜𝑟 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑐í𝑓𝑖𝑐𝑜 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑔𝑢𝑎 (𝐾𝐽⁄𝑘𝑔°𝑐) 𝑇𝑠 = 339 °𝑘 𝑇𝑒 = 320 °𝑘 𝑃𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑑𝑒 𝑒𝑛𝑓𝑟𝑖𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 = 2.881 𝑀𝑊 Flujo de calor perdido por convección y conducción: 𝑃𝐾−𝑐 = 16.1% ∗ 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑃𝐾−𝑐 = 2.65 𝑀𝑊 PERDIDAS ELÉCTRICAS: Consumo eléctrico: 𝐶𝑒 = 0.575% ∗ 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝐶𝑒 = 0.095 𝑀𝑊 Potencia eléctrica: Según el manual de motores la Potencia eléctrica: 𝑛𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 = 0.967 𝑃𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 7.68 𝑀𝑊 𝑃𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = 𝑛𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑜𝑟 ∗ 𝑃𝑚𝑜𝑡𝑜𝑟 = 7.43 𝑀𝑊 DIAGRAMA DE SANKEY Potencia del combustible: 16.46 MW (100%) Pérdidas mecánicas: 0.1015 MW (0.617 %) Pérdidas en la caja reductora: 0.095 MW (0.578 %) Pérdidas misceláneas: 0.139MW (0.85 %) Flujo de calor de los gases de escape: 3.144 MW (19.1 %) Consumo eléctrico =0.095 MW (0.575%) Flujo de calor del agua de enfriamiento: 2.881 MW (17.5%) Flujo de calor perdido por convección y conducción: 2.65 MW (16.1 %) Potencia Eléctrica = 7.4 MW (44.9 %) RESULTADO RENDIMIENTO ELÉCTRICO 𝑛𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 = 𝑃𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 ∗ 100% 𝑃𝑐𝑜𝑚𝑏𝑢𝑠𝑡𝑖𝑏𝑙𝑒 𝑛𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 = 44.9%