DISEO DE UNA CENTRAL CICLO COMBINADO DE 810 MW 3x3x1 TRIAL EN PUERTO ETEN - LAMBAYEQUE

1. OBJETIVOS1.1 Objetivo GeneralLa presente investigacin pretende analizar , el Diseo de una Central de ciclo combinado 3x3x1 con gas natural de 600 MW , en la provincia de Lambayeque Puerto Eten ; con respecto a un Marco Referencial que integre: Planteamientos Tericos relacionados con Produccin de Energa de las Centrales Trmicas mediante un anlisis cualitativo y cuantitativo ; con el propsito de proponer la utilizacin de este tipo de centrales que contribuyan a la generacin de energa elctrica mediante un uso ms eficiente del gas natural, cuyo gasoducto muy pronto empezara a construirse.

1.2 Objetivo Especifico Determinar los parmetros de diseo de una Central de Ciclo Combinado de 810MW y su configuracin. Identificar el lugar geogrfico donde se instalara la Central de Ciclo Combinado. Describir las caractersticas del lugar de funcionamiento de la Central de Ciclo Combinado. Caracterizar los parmetros de diseo y operacin del ciclo superior. Caracterizar los parmetros de diseo y operacin del ciclo inferior. Caracterizar los parmetros de operacin de la Central de Ciclo Combinado. Determinar el ingreso por energa e Ingreso por potencia. Describir el proceso de funcionamiento de la Central de Ciclo Combinado y detallar las caractersticas de los principales componentes de la Central de Ciclo Combinado.

2. DESCRIPCIN DEL PROYECTO 2.1 DATOS GENERALES Ubicacin de la central Trmica

El Distrito de Puerto Etn es uno de los 20 distritos de la Provincia de Chiclayo, ubicada en el Departamento de Lambayeque, bajo la administracin del Gobierno regional de Lambayeque, Per. Est ubicado a orillas del Ocano Pacfico, y rodeado por el Distrito de Etn.GeografaSu extensin es de 14,48 km2. Es llano y presenta suaves ondulaciones que son interrumpidas por el cerro conocido como Morro de Etn, hacia el sur.ClimaEs hmedo, fresco y sin lluvias, por lo general sus vientos son moderados.Recursos naturalesSon escasos, ya que no presenta demasiadas tierras agrcolas. La flora se ve representada por la presencia de grama salada. Su fauna martima es destacable. Al sur del morro y accesible desde la carretera asfaltada que une el puerto con Chiclayo, una trocha permita acceder a la llamada Playa de Lobos. Era posible ver a decenas de estos mamferos reposando al sol sobre una playa pedregosa; bandadas de gaviotas tambin haban hecho del rea su hbitat.Terminal multimodalDesde que el explorador ferreafano Mesones Muro descubri el abra Porculla, que es el paso ms bajo (2144 msnm) al lado oriental de los Andes, los lambayecanos tienen el sueo de construir una moderna terminal martima en el Puerto de Etn. Ello es factible dado a que combinando la ruta terrestre hasta Yurimagas -punto navegable del ro Maran- se hace realidad la ruta transcontinental que tiene a Belm do Par en el extremo del Atlntico. Este sueo est cada vez ms cercano ahora que otros grandes proyectos como el de Olmos han sido encaminados.

UBICACIN DE LA CCPP

Figura 1

Figura 2

CALCULOS Y DIMENSIONAMIENTOCICLO SUPERIORAnalizando la relacin de presiones, limite metalrgico y exceso de aire terico y condiciones de entrada y en todos los puntos del ciclo superior.

Rp10

(Lim. Met.)3.8

T1(K)298

T2(K)575.35

T3(K)1132.40

T4(K)586.52

c,tg y ge0.9

T2REAL(K)606.16

T4REAL(K)641.11

Donde:, , , , , ,

Determinacin de la Ra/c con exceso de aire terico:

Realizando un balance de entalpia en la turbina de gas:Balance de entalpias

CO2 h3 kJ/kmol CH450009.80

H2O h3 kJ/kmol CH441380.93

O2 h3 kJ/kmol CH436025.10

N2 h3 kJ/kmol CH434482.52

CO2 h4 kJ/kmol CH423881.77

H2O h4 kJ/kmol CH421640.82

O2 h4 kJ/kmol CH418864.62

N2 h4 kJ/kmol CH418363.99

CO2 h3-h4 * nCO2 MJ/kmol CH426.13

H2O h3-h4 nH2O MJ/kmol CH439.48

O2 h3-h4 * nO2 MJ/kmol CH4102.96

N2 h3-h4 * nN2 MJ/kmol CH4484.85

SUMAR H34 MJ/Kmol CH4653.42

Determinacin de Indicadores del Ciclo Superior:Trabajo del Compresor: Trabajo de la Turbina: Trabajo neto del C.S.: Relacin de trabajos:Flujo msico de aire: Relacin aire combustible:Flujo msico de combustible:Potencia Calorfica suministrada:PciEficiencia trmica C.S.:*100%

INDICADORES DEL C.S.

Ra/c ( kmol aire/kmol CH4)38.08

Maire28.97

Cp aire1.014

Factor kcal a kj4.18

WC (MJ/kmol aire)9.05

WTG (MJ/kmol aire)17.16

WN (MJ/kmol aire)8.11

Relacion trabajo ( WC/WTG) %52.76

Pe (MW)180

PGtg(MW)200

maire(Kg/seg)714.73

Ra/c (kg aire/kg CH4)68.95

mCH4 (kg/seg)10.37

PCI (MJ/kg)50

Qu (MWt)518.31

efi. C.S. (%)38.59

CICLO INFERIORFlujo de gases aprovechables:Calor recuperable:Calor til:

Mg ( kg gases/seg)725.10

Cpgases(kcal/kg k)0.25

Factor kcal a kj4.18

Tgi(C)490

Tgf(C)120

Qgvrc (MWt)188.00

Efic. GVRC0.85

QL(MWt)238.31

Datos asumidos para el dimensionamiento del ciclo inferior:

DATOS

PeCS(MW)540

mc(kg/s)10.37

ma(kg/s)714.73

PCI(MJ)50

e(%)300

Tgi490

Tgf120

Efic.TV0.9

Efic.Ge0.9

P(kPa)10

Cp(kj/kg)1.045

Palta(bar)40

Pmedia(bar)15

Pbaja(bar)8

Pdesc(bar)0.1

m150

m215

m35

mg725.1

Asumiendo valores de agua de alimentacin y temperaturas de intercambio de calor:

PUNTOP(bar)T(C)h(Kj/kg)s(Kj/kgC)

1504703364.26.88534

215291.043018.86.88534

2r15306.253053.346.94488

3154703407.67.48434

44277.233020.57.48434

5=4r4296.13059.217.55352

60.145.83282394.27.55352

6r0.145.83282460.7017.76249

70.145.8328191.80.64925

8145.83191.90.64925

9199.9316417.51.3027

10499.65417.81.3027

111599.734191.3027

125099.97422.61.3027

Despues calculamos las temperaturas y calor absorbido por cada etapa en el intercambio de calor:ETAPAQtil%QTgasesTvaporTemperaturaTvaporTgases%Q

I11691.24.56151.9599.97Tgf151.9599.970.00

II17063.211.23167.38143.623TF167.38143.6234.62

III43261.128.11189.898143.623TE189.90143.6238.41

IV2917839.51246.99198.289TD246.99198.28924.52

V40232.2855.21285.50198.289TC285.50198.28934.89

VI6558880.82338.59263.911TB338.59263.91150.08

VII49136.9100.00425.15263.911TA425.15263.91179.24

256150.68490470Tgi490470100.00

Calculamos la potencia de la turbina de vapor y la potencia elctrica generada:

CICLO INFERIOR

QL(mwt)238.31

Wtv(MWt)69.30

Efic.Gen.0.9

Pe(MW)62.37

Efic. CI(%)29.08

Ul0.1329

CICLO SUPERIOR

PeCS(MW)540

Efic.Gen0.9

Wtg(MWt)600

Qu-3tg(MWt)1554.92

Efic.CS(%)38.59

Uu0.8671

CICLO COMBINADO

Efic. CC(%)51.20

CONCLUSIONES:1. La central tendr una POTENCIA EFECTIVA de 600 MW y con una eficiencia alrededor del 51 % y con flujos de 10.37 kg/s de GN y con flujos de gases de combustin de 725.1 kg/s.2. Las eficiencias del ciclo superior son alrededor de 39% y el ciclo inferior de aproximadamente 30%, dependiendo de las condiciones del ambiente (normales), por lo que recomendamos precalentar el aire al ingreso del compresor.