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INFORME TCNICO

ANALISIS DE LA EFICIENCIA ENERGTICA EN EL GENERADOR SNCRONO DEL GRUPO

ELECTROGENO DEL BARCO VREL

INFORME N: 01012015

Rev.: 0 Fecha:

19/09/2015

INDICE:

1

OBJETO. ................................................................................................................................ 2

2

EQUIPO DE MEDIDA. ............................................................................................................ 2

ESQUEMA UNIFILAR. ........................................................................................................... 2

4

CARACTERISTICAS DEL GENERADOR Y MOTORES ELECTRICOS. ............................... 3

5

RECOPILACION DE DATOS MEDIDOS EN CAMPO. .......................................................... 4

6

CONCLUSIONES Y SOLUCIN DE MEJORA. ..................................................................... 5

7

BIBLIOGRAFA. ..................................................................................................................... 6

A

ANEXO: CALCULOS JUSTIFICATIVOS. .............................................................................. 7

B

ANEXO: VALORACIN ECONMICA DE LA INSATALACIN DE UNA B.C. .................... _

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1. OBJETO.

Analizar el consumo de energa elctrica que suministra el generador sncrono, proponer soluciones para un mejor aprovechamiento de esta y justificarlo. 2. EQUIPO DE MEDIDA.

Analizador de redes CIRCUTOR SERIES AR5-L Ident: DU-0/06

Certif: 11/204063 Fecha: 02/11/2011

3. ESQUEMA UNIFILAR DE LA INSTALACIN.

G

M1 M2 M3 M4 M5

Arrancador

esttico 1

Arrancador

esttico 2

Variador de

frecuencia

Datos MotoresP = 322 kW P = 322 kW Hidrulico Carrete Proa Draga

Cos (fi) = 0,88 Cos (fi) = 0,88 kW

I = 500 A I = 500 A

60 Hz 60 Hz

1785 1785

Eficiencia en este, corregida por

el variador de frecuenciaDespreciados para este clculo,

por no influir de manera

considerable en estos.

Despreciados para este clculo,

por no influir de manera

considerable en estos.

I>I>>Id>

I>I>>Id>

I>I>>Id>

I>I>>Id>

I>I>>Id>

Objeto informe 440 v. 60Hz

Figura 1

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4. CARACTERISTICAS DEL GENERADOR Y MOTORES ELECTRICOS.

Caractersticas del generador sncrono: HIMOINSA SK400 SS-4 N Serie F091985 S= 900 kVA U= 440 v I= 1299 A Rpm= 1500

= 60 Hz Excit. 45V; 2,5 A. YEAR 2009 1695 Kg.

Nota: datos recogidos de la placa de caractersticas del generador (corresponden a condiciones de trabajo nominales).

Caractersticas de los motores de induccin: Motores: Motor ABB M3BP315LKB4B35 U= 440 v () I= 500 A P= 322kW Cos ()= 0,88 Rpm= 1785

= 60 Hz Nota: datos recogidos de la placa de caractersticas del motor (corresponden a condiciones de trabajo nominales).

o se han considerado los dems motores de la instalacin por no afectar de manera considerable a la eficiencia energtica en esta. N

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5. RECOPILACION DE DATOS MEDIDOS EN CAMPO.

Esta medida se realiz estando la instalacin funcionando sin carga (que es la necesaria para nuestro objetivo), es decir, sin que sus motores sean sometidos a sus esfuerzos nominales de trabajo y utilizando el analizador de redes:

Magnitudes medidas Carga = 1 Motor Carga = 2 Motores

P 9 kW 24 kW

Ql 102 kVAR 205 kVAR

Qc 0 kVAR 0 kVAR

S 75 kVA 200 kVA

Cos () 0,12 0,12

I 135 A 273 A

U 440 v 440 v

60 Hz 60 Hz

Tabla 1: valores obtenidos con el analizador de redes.

- P = Potencia activa o til. Potencia que usa el motor para transformar energa elctrica en energa mecnica. Potencia que produce trabajo.

- Ql = Potencia reactiva inductiva. Potencia que usa el motor para transformar energa elctrica en campo magntico, es decir, potencia que no produce trabajo. Se da en instalaciones donde hay motores de induccin.

- Qc = Potencia reactiva capacitiva. Potencia procedente de los condensadores. Potencia que no produce trabajo pero que se utiliza para compensar una deficiencia energtica cuando hay motores de induccin.

- S = Potencia aparente o real. Potencia de suma vectorial entre P y Q. - Cos () = Coeficiente de aprovechamiento de energa elctrica til (relacin entre P y

S). - U = tensin compuesta. Medida entre fases (L1 con L2, L2 con L3 y L1 con L3).

on las medidas recogidas en la tabla 1, se detect una escasez en la eficiencia energtica de la instalacin elctrica y por tanto habra que intentar corregirla.

C

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6. CONCLUSIONES Y SOLUCIN DE MEJORA.

De los datos anteriores y de los calculados en el anexo de clculos elctricos. Obtenemos las siguientes conclusiones:

o Si observamos el valor subrayado en rojo de la tabla 1, cuando el motor est en

vaco y aun no ha empezado a trabajar en las condiciones nominales de funcionamiento, vemos que la potencia real (S) que el generador tiene que suministrar a este es de nada menos que de 75 kVA.

o Si instalamos una batera de condensadores (ver figura 3 del anexo), como por ejemplo(1) de 81 kVAR y observamos los valores en la tabla 2 y 3 del anexo

En vaco pasamos de tener una potencia de 75 kVA a 22,847 kVA. En vaco pasamos de tener una potencia de 366 kVA a 335,104 kVA.

Por lo tanto, con la instalacin de una batera de condensadores (figura 3 del anexo) de una potencia de 81 Kvar (recomendada por el fabricante de los motores ABB), pasamos de tener una eficiencia energtica en la instalacin elctrica y por tanto en el generador:

En vaco de un 12% a un 42,85%. En carga de un 88% a un 96,08%.

Figura 2

(1) En el anexo se demuestra de donde se sacan los valores.

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Ventajas de la instalacin de una batera de condensadores fija en cada motor:

o Reduccin considerable del consumo del combustible (gas-oil) por kilo watio hora producido.

o Reduccin considerable del coste econmico de la produccin elctrica al disminuir la potencia real.

o Como ventaja ms importante es que alargamos la vida til del generador.

7. BIBLIOGRAFA.

Instalaciones elctricas. Editorial Mc Graw Hill. 2007. Autor A.J. Conejo, etc... Manual terico-prctico Schneider. Capitulo E: Compensacin de la energa

reactiva.

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ANEXO: CALCULOS JUSTIFICATIVOS.

Cuanta ms potencia inductiva (Ql) o potencia que no produce trabajo consuma el motor, mas potencia real (S) va a tener que suministrar el generador y por tanto menor eficiencia energtica voy a tener en este. En trminos de porcentajes tendramos los siguientes datos:

=

=

= 12 % (Actual en vaco)

=

=

= 88 % (Actual en carga)

Nota: Para una mejor comprensin es denominado por nosotros como eficiencia

energtica y slo para este caso demostrativo de este informe. Como solucin, para mejorar esta eficiencia, hemos propuesto la instalacin de unas bateras de condensadores fijas con contactores de corte, conectadas directamente en cada uno de los motores de induccin como muestra la siguiente figura:

G

M1 M2

Arrancador

esttico 1

Arrancador

esttico 2

I>I>>Id>

I>I>>Id>

Objeto informe 440 v. 60Hz

Mdulo para

mejora

eficiencia

Mdulo para

mejora

eficiencia

Figura 3

Segn manual terico-prctico schnneider, pg E32:

Una compensacin individual es aconsejable cuando existen cargas muy importantes en relacin a la carga

total. Es el tipo de compensacin que aporta ms

ventajas.

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A modo de ejemplo con la instalacin de unas bateras de condensadores de potencia igual a 81 kVAR (recomendada por fabricante del motor ABB) a cada motor, obtendramos la siguiente eficiencia:

' =

=

= 42,85 % (futuro en vaco)

' =

=

= 96,08 % (futuro en carga)

Notas: Teniendo en cuenta que la Potencia reactiva total es la diferencia entre la potencia de la carga inductiva (Ql) y la potencia de los condensadores instalados (Qc) en nuestro caso tendramos (Q = Ql Qc) nos saldran los siguientes datos: P = 9 kW.

Q = Ql Qc = 102 81= 21 kVAR. Por trigonometra:

S = = 22,84732 kVA

Teniendo en cuenta que el motor esta en vaco:

P Qc Ql Q S (sin condensadores)

S(Con condensadores)

(actual)

' (futura)

9 kW 81

kVAR 102

kVAR 21

kVAR 75 kVA 22,847 kVA 12% 42,85%

Tabla 2: valores calculados con un motor y despus de la instalacin de una batera de condensadores fija.

Teniendo en cuenta al motor trabajando a plena carga:

P Qc Ql Q S (sin condensadores)

S (Con condensadores)

(actual)

' (futura)

322 kW

81

kVAR 173,797 kVAR

92,797 kVAR

366 kVA 335,104 kVA 88% 96,08%

Tabla 3: valores calculados con un motor y despus de la instalacin de una batera de condensadores

fija.

Realizado: Antonio Espn

Fecha: 16-02-12

Firma:

Sello de la empresa :

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