Automated Control of Electronic Equipment in Intelligent Buildings
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COWF-<nll 05 14th national seminar on the rational use of energy and exposition of equipment and services. Transactions. [Selected Papers] ASOCIACldN DE T6CNICOS Y PROFESIONISTAS EN APUCACldN ENERGETICA, A. C. XIV SEMINARIO NACIONAL SOBRE EL USO RACIONAL DE LA ENERGIA Y EXPOSICION DE EQUIPOS Y SERVICIOS M E M O R I A CStkcjcJt MEXICO, D.F. NOVIEMBRE DE 1993 FIDE HDBCOMISO DE APOYO AL AUDITORIA DE PROTECCION PROGRAMA DE AHORRO DE AMB1ENTAL Y AHORRO DE ENERGIA ENERGIA DEL SECTOR ELECTRICO DE PETROLEOS MEXICANOS DISCLAIMER Portions of this document may be illegible in electronic image products. Images are produced from the best available original document. M%wocno| 25 ANAL1SIS DE PREFACT1B1LIDAD DE UN PROYECTO DE COGENERACION EN LA INDUSTRIA ALIMENTICIA MEXICANA. ING. GUILLERMO GONGORA GONZALEZ. ING. ARTURO CASTELAZO HERNANDEZ. ULTRA ENERGIA, S.A. DE C.V. ANDES NUM. 98., LOMAS VERDES IV SECCION. NAUCALPAN, EDO. DE MEXICO. TEL. 393-50-61, 393-50-71,393-23-72, 393-50-04. FAX: 393-50-94. RESUMEN: Se muestran los principales resultados t£cnicos y econdmicos de un estudio de Prefactibilidad de una industria considerada como mediana de la rama Alimenticia, la cual es filial de un consorcio industrial norteamericano. La planta mencionada se encuentra localizada en la zona del Altiplano, cuya capacidad instalada es de 2,350 KW electricos y 8,519 KW termicos necesarios para el desarrollo dptimo del proceso productivo. Se analizan cinco alternativas de cogeneration tdcnicamente viables, comparando las ventajas y desventajas de cada alternativa. Se presentan las recomendaciones y conclusiones para este tipo de proyectos. INTRODUCCION. I) Demostrar la factibilidad de implementar el sistema de cogeneration considerando Actualmente en Mexico la cogeneration es los flujos energeticos de los procesos una alternativa viable para lograr el productivos y de la planta en general. aprovechamiento dptimo de los recursos energeticos e incrementar la eficiencia en la II) Indicar los beneficios que la industria utilization de la energia. Ante este puede obtener al instalar un sistema de panorama Ultra Energia ha realizado cogeneration. estudios de factibilidad tecnico-economicos para la implementation de sistemas de METODOLOGIA. cogeneration en la industria mexicana. La metodologia empleada para el desarrollo Las experiencias obtenidas por Ultra del estudio de un sistema de cogeneracidn Energia en la evaluacidn de proyectos de es la siguiente: sistemas de cogeneration, son el uso de metodologias y tdcnicas, asi como de 1) Recopilacion de information. programas de computacidn desarrollados para formular alternativas optimas hacia la 2) Observation, medicion y monitoreo de aplicacion de sistemas de cogeneration en equipos y sistemas energeticos. las plantas industriales. 3) Analisis de la information. Los objetivos propuestos por Ultra Energia para un estudio de Factibilidad de un 4) AnAlisis de factibilidad tdcnica. sistema de cogeneration son los siguientes: 5) AnAlisis de factibilidad economica. 26 1) RECOPILACION DE INFORMACtON. Para esta planta el Q/E es alto , debido La information recopilada esta basada en principalmente a que se consume mucho datos estadisticos de los consumes de vapor en relation a la energia el6ctrica energia y productos obtenidos durante los requerida. ultimos doce meses, con el siguiente contenido: Q/E 3.47 KWT/KWE -Consumes de energia electrica y su costo. En el analisis de factibilidad es -Consumos de combustibles y su costo. indispensable conocer los costos de las -Consumos de agua y su costo. fuentes de energia primaria ya que estos -Consumos de vapor y sus caracteristicas. valores son los indicadores economicos -Reportes de production. mds importantes a considerar para la -Caracteristicas geograficas. viabilidad econdmica y financiera del sistema. Para este estudio las fuentes de 2) OBSERVACION, MEDICION Y energia son el gas natural y la energia MONITOREO DE EQUIPOS YSISTEMAS electrica. Los costos del combustible para ENERGETICOS. 1992 se indican en la siguiente tabla: Se observan las condiciones y los procesos COMBUSTIBLE CONSUMO COSTO TOTAL de fabrication, asi como la filosofia de ANUAL USD operation de equipos y sistemas de la GAS NATURAL 7,349,368.85 MJ $437,419.00 planta. Es necesario elaborar un censo de motores electricos, cargas electricas por Los costos de la energia electrica se concepto de alumbrado y equipos electricos indican en la siguiente tabla: que no sean motores. DEM MAX DEM MAX CONSUMO EN Interactuando con el personal operativo de PUNTA BASE PUNTA la planta se selecciona la maquinaria y (PROMEDIO) (PROMEDIO) (ANUAL) equipos a medir en forma fija y puntual con KW KW KWH 2223 2234.5 2,322,384 el propdsito de determinar el perfil de consumo de energia. CONSUMO DEM COSTO COSTO POR EN BASE MEDIA ANUAL EL KWH 3) ANALISIS DE LA INFORMACION. (ANUAL) (PROMEDIO) KWH KW USD CTS DUKWH Con la information y medicion obtenida, se 14,069,484 1865.7 $888,529 5.34 realiza el balance de materia y energia de la planta, con el fin de calcular la capacidad El costo del KWh promedio que se tiene en instalada de los KW electricos y de los KW esta industria alimenticia es muy aceptable, termicos utilizados. ya que cuentan con un factor de carga elevado, sin embargo el factor de potencia Para la planta estudiada se calcula que el promedio se encuentra por debajo del 90%, 22.36% son KW-electricos y el 77.64% son lo que implica que esta industria pague KW-termicos.. penalizaciones a CFE. KW TERMICOS KW ELECTRICOS FACTOR DE POTENCIA FACTOR DE 8159 (77.64%) 2350 (22.36%) (PROMEDIO ANUAL) CARGA (PROMEDIO ANUAL) La relation Calor/Electricidad (Q/E) es un 86% 84% indice de gran importance para saber el tipo de tecnologia que se puede aplicar, La eficiencia en la generation de vapor es segun las curvas de demanda de la energia aproximadamente de 92%, la cual es termica y electrica. aceptable. Esta eficiencia se obtiene en 27 base a la cantidad de energia que se las demandas de vapor y electricldad que introduce en forma de combustible y que se se requerirdn en esta empresa alimenticia. convierte en vapor, pero no se toma en cuenta la calidad de la energia utilizada y la calidad de la energia obtenida 6 el trabajo util que contiene energdticamente el vapor, PRIMERA ALTERNATIVA: debido a que el vapor sale de la caldera y entra directamente al proceso, con lo cual Turbina de gas con recuperador de calor se esta desperdiciando trabajo util en el con postcombustidn, la cual genera 3,591 contenido energ6tico del vapor; sin KW y la cantidad requerida de vapor de embargo, al instalar el sistema de baja preside, es necesario suministrar 209 cogeneracion, esta calidad energetics es KW de la red de CFE. aprovechada para generar energia el6ctrica. El gas natural se utiliza en calderas y equipos que generan vapor a las siguientes SEGUNDA ALTERNATIVA: condiciones Turbina de gas con recuperador de calor KG/CM2 KG/HR con postcombustidn, la cual genera 7,370 VAPOR DE ALTA 28 6,280 KW , la cantidad de vapor de baja preside, PRESION obteniendo un excedente de 3,570 KW VAPOR DE BAJA 12.7 18,733 para entregar a la red. PRESION Para este estudio se consider^ que la planta TERCERA ALTERNATIVA: aumentara escalonadamente su capacidad instalada termica y electrica para los proximos anos. Turbina de gas que genera 10,633 KW con recuperador de Calor Dual con Postcombustidn del cual se obtienen las dos ANO KWT- KWE calidades de vapor requeridas, obteniendo TERMICOS ELECTRICOS un excedente de 6,833 KW para entregar a 1994 79.11% 20.88% la red de CFE. 1996 79.37% 20.62% 1998 79.39% 20.61% CUARTA ALTERNATIVA: Turbina de gas que genera 17.697KW con ANO KW TOTALES Q/E un recuperador de Calor Dual con Postcombustidn del cual se obtienen las dos 1994 18,198.00 3.79 calidades de vapor requeridas, obteniendo 1996 36,371.00 3.85 un excedente de 13,897 KW para entregar 1998 48,506.00 3.85 a la red . Como se observe en el cuadro anterior la QUINTA ALTERNATIVA: relacion Q/E se mantiene constante y con fuerte potencial de cogeneracion. Una Turbina de vapor que genera 3800 KW, con tres extracciones y condensacidn, de las cuales se obtienen las dos calidades de 4) ANALISIS DE FACTIBILIDAD TECNICA vapor requeridos. PARA EL SISTEMA DE COGENERACION. En el siguiente cuadro se presents un resumes de los valores obtenidos de estas En el analisis de prefactibilidad tecnica , se cinco alternatives para el sistema de plantearon cinco alternatives considerando cogeneracion. 28 PARAMETROS UNIDADES ALT 1 ALT II ALT III ALT IV ALT V POTENCIA KW 4,370 8,840 13,980 23,266 3,800 ENTREGADA PERDIDAS EN KW 64.95 131.39 207 345 DUCTOS INTERNOS PERDIDAS POR KW 103.81 210 332.4 553.2 GASES EN EL HRSG PERDIDAS POR KW 610 1,129 2,808 4,670 CORRECCION DE ALTURAS GENERACION KW 3,800 3,800 3,800 3,800 3,800 ELECTRICA REQUERIDA GENERACION KW 3,591 7,370 10,633 17,697 3,800 ELECTRICA NETA EXCEDENTES DE KW(POT) -209 3,570 6,833 13,897 0 ENERGIA ELECTRICA EXCEDENTES DE MWH -1,720.48 29,256.34 56,249.25 114,400 0 ENERGIA ELECTRICA FLUJO DE MJ/HR 44,086 86,262 104,593 172,231 88,732 COMBUSTIBLE Q/E KWT/KWE 3.60 1.76 1.63 .98 4.42 FLUJO DE SALIDA TON/HR 58.69 107.2 125.53 190.79 TEMPERATURA DE SALIDA DE LOS °C 489 508 491 527 GASES ICN 1.26 1.39 1.24 1.62 2.66 EFICIENCIA % 87.52 82.45 86.07 73.17 70.04 TERMICA CONSUMO DE GAS M3 /AfiO 17,073,340 22,253,840 29,347,264 43,239,533 22,271,928 ****(-) COMPRA A CFE.