Generación de energía eléctrica con GAS
CONFERENCISTAS
Josue David Borda Ingeniero mecánico – Universidad América 10 años de experiencia en el dimensionamiento e implementación de soluciones de generación con motores Diésel y Gas Gerente de ventas Generac en Pegsa Ltda
Leonardo Piñarete Pérez Ingeniero Electricista Universidad Nacional de Colombia MBA – Universidad CEU San Pablo de Madrid 15 años de experiencia en dimensionamiento y comercialización de soluciones eléctricas para sectores de Oil & Gas, Datacenter, Industrial, etc. Líder de Canales Generac en Pegsa Ltda
ÂżCĂłmo funciona un grupo generador?
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¿Cómo funciona un grupo generador?
Fuente: https://www.youtube.com/watch?v=xcFMGIDMei0
PRINCIPIOS BÁSICOS
¿Qué se Necesita para Producir un Voltaje? Cable. Cable magnético. Movimiento.
voltios Líneas de Flujo Magnético
Conductor en Movimiento
Campo Magnético Mantenido Estacionario
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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN GRUPO ELECTRร GENO
Alternador Bรกsico de Armadura Giratoria
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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN GRUPO ELECTRÓGENO
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PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO DE UN GRUPO ELECTRÓGENO
¿Qué determina la frecuencia del alternador? • RPM – Función del gobernador / motor.
• Polos – Diseño del rotor.
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COMPONENTES GENERADOR (Terminología)
Rotor
Estator
Parte que es estacionaria.
Campo
Parte (devanado) que gira.
Parte que tiene el campo magnético.
Armadura
Parte que tiene el voltaje generado. 9
RÉGIMENES DE OPERACIÓN – ISO 8528 • Las potencias de los grupos electrógenos son definidas por la fuente de energía del mismo: El motor.
• El motor al igual que un motor automotriz debe mantenerse y cuidar de posibles daños mecánicos (sobrerevoluciones, sobretemperaturas) que causen que la vida de los mismos se acorte. • Considerando las condiciones especiales en las que los motores de generación operan, los fabricantes deciden usar un estándar que marque claramente la relación entre potencia ofrecida y utilización para efectos de garantizar la vida útil del motor.
RÉGIMENES DE OPERACIÓN – ISO 8528 • Potencia StandBy (ESP). – Ofrecida al 100% de su valor. Normalmente es el dato de placa del grupo electrógeno. – Utilizable por 200Hrs al año – La carga en cada periodo de uso de 24 Hrs debe ser en promedio 70% del valor StBy (Factor de Carga). – Valores por debajo del 30% de potencia se consideran como 30%
GENERADORES STAND BY A GAS
REFERENCIA
STANDBY POWER RATING
VOLTAGE, PHASE
G006520
5 kW, 60 Hz
240 V, 1
G006998
6 kW, 60 Hz
240 V, 1
G007171
9 kW, 60 Hz
240 V, 1
G007173
13 kW, 60 Hz
240 V, 1
G007163
15 kW, 60 Hz
240 V, 1
G007176
16 kW, 60 Hz
240 V, 1
G007042
19,5 kW, 60 Hz
240 V, 1
G007077
20 kW, 60 Hz
208 V, 3
GENERADORES STAND BY A GAS REFERENCIA
STANDBY POWER RATING
VOLTAGE, PHASE
RG022
22 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG025
25 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG027
27 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG030
30 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG032
32 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG036
36 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG038
38 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG045
45 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG048
48 kW, 60 Hz
208 V, 3
RG060
60 kW, 60 Hz
208 V, 3
QT025
25 kW, 60 Hz
208 V, 3
QT070
70 kW, 60 Hz
208 V, 3
QT080
80 kW, 60 Hz
208 V, 3
QT100
100 kW, 60 Hz
208 V, 3
QT130
130 kW, 60 Hz
208 V, 3
QT150
150 kW, 60 Hz
208 V, 3
RÉGIMENES DE OPERACIÓN – ISO 8528 • Potencia Prime (Primaria) – Ofrecida hasta un 100% de su valor con cargas variables. Definida por el fabricante • En uso ilimitado (PRP) se puede utilizar continuamente todo el año. La carga en cada periodo de uso de 24 Hrs debe ser en promedio 70% del valor prime. (Factor de Carga). • Este es el modo de operación al que la mayoría de aplicaciones se refieren cuando se requiere un equipo que trabaje “en continuo”
GENERADORES PRIME A GAS REFERENCIA | DESPLAZAMIENTO | POTENCIA
STANDBY POWER RATING
PRIME POWER RATING
SG035 | 4.5L | 35 kW
35 kW, 44 kVA, 60 Hz
32 kW, 39 kVA, 60 Hz
SG040 | 4.5L | 40 kW
40 kW, 50 kVA, 60 Hz
36 kW, 45 kVA, 60 Hz
SG045 | 4.5L | 45 kW
45 kW, 56 kVA, 60 Hz
41 kW, 51 kVA, 60 Hz
SG050 | 5.4L | 50 kW
50 kW, 63 kVA, 60 Hz
45 kW, 56 kVA, 60 Hz
SG050 | 6.8L | 50 kW
50 kW, 63 kVA, 60 Hz
45 kW, 56 kVA, 60 Hz
SG060 | 6.8L | 60 kW
60 kW, 75 kVA, 60 Hz
54 kW, 68 kVA, 60 Hz
SG070 | 6.8L | 70kW
70 kW, 88 kVA, 60 Hz
63 kW, 79 kVA, 60 Hz
SG080 | 8.2L | 80kW
80 kW, 100 kVA, 60 Hz
72 kW, 90 kVA, 60 Hz
SG100 | 9.0L | 100 kW
100 kW, 125 kVA, 60 Hz
90 kW, 113 kVA, 60 Hz
SG150 | 14.2L | 150kW
150 kW, 188 kVA, 60 Hz 135 kW, 169 kVA, 60 Hz
SG175 | 14.2L | 175 kW
175 kW, 219 kVA, 60 Hz 158 kW, 198 kVA, 60 Hz
GENERADORES PRIME A GAS REFERENCIA | DESPLAZAMIENTO | POTENCIA
STANDBY POWER RATING
PRIME POWER RATING
SG200 | 14.2L | 200kW
200 kW, 250 kVA, 60 Hz 180 kW, 225 kVA, 60 Hz
SG230 | 14.2L | 230 kW
230 kW, 288 kVA, 60 H
SG250 | 14.2L | 250 kW
250 kW, 313 kVA, 60 Hz 225 kW, 281 kVA, 60 Hz
SG275 | 14.2L | 275kW
275 kW, 344 kVA, 60 Hz 248 kW, 309 kVA, 60 Hz
SG300 | 14.2L | 300 kW
300 kW, 375 kVA, 60 Hz 270 kW, 338 kVA, 60 Hz
SG350 | 21.9L | 350 kW
350 kW, 438 kVA, 60 Hz 315 kW, 394 kVA, 60 Hz
SG400 | 21.9L | 400 kW
400 kW, 500 kVA, 60 Hz 360 kW, 450 kVA, 60 Hz
SG450 | 21.9L | 450 kW
450 kW, 562 kVA, 60 Hz 405 kW, 506 kVA, 60 Hz
SG500 | 25.8L | 500 kW
500 kW, 625 kVA, 60 Hz 450 kW, 563 kVA, 60 Hz
SG625 | 33.9L | 625 Kw
625 kW, 781 kVA, 60 Hz 563 kW, 703 kVA, 60 Hz
SG750 | 33.9L | 750 kW
750 kW, 938 kVA, 60 Hz 675 kW, 844 kVA, 60 Hz
207 kW, 259 kVA, 60 Hz
RÉGIMENES DE OPERACIÓN – ISO 8528
• Potencia Continua (COP) – Ofrecida al 100% de su valor para un uso continuo durante todo el año con cargas constantes
GENERADORES POTENCIA CONTINUA A GAS
RÉGIMENES DE OPERACIÓN – ISO 8528 • Las potencias (o ratings) son definidas por los fabricantes. El fabricante del motor/grupo electrógeno es el responsable de realizar las pruebas FAT y SAT de ser requeridas para certificar que los equipos proporciona la potencia adecuada. • Los regímenes de operación permiten estandarizar el uso de los grupos generadores según su aplicación. Permitiendo asignar periodos de garantía y rutinas de mantenimiento especificas para cada aplicación.
• ISO 8528 esta pensando en cuidar la vida útil del motor y mantener su tiempo de vida o LTO (Life to Overhaul). • La potencia final aún debe ser afectada por derrateos por altura y temperatura, de acuerdo a cada fabricante.
DIMENSIONAMIENTO DE GENERADORES A GAS Al momento de seleccionar un grupo electrógeno alimentado por gas se deben tener en cuenta las siguientes características:
Potencias de operación Emergency Stand by Power Prime Rated Power Continuous Operating Power
Voltaje de operación
DIMENSIONAMIENTO DE GENERADORES A GAS Al momento de seleccionar un grupo electrógeno alimentado por gas se deben tener en cuenta las siguientes características:
Combustible Confiabilidad Disponibilidad Infraestructura
Tipo de combustible Gas Natural Gas LP
DIMENSIONAMIENTO DE GENERADORES A GAS Al momento de seleccionar un grupo electrógeno alimentado por gas se deben tener en cuenta las siguientes características:
Ubicación del generador (Sitio) Altura Temperatura Humedad Ambiente corrosivo Instalaciones físicas Diagrama unifilar Cromatografía
DERATEO POR ALTITUD Y TEMPERATURA
DERATEO POR ALTITUD Y TEMPERATURA
EJECICIO DE DERATEO
Generador 80kW. Instalación en Bogotá
2600msnm 25°C
Base derrateo por altura: 3500Ft – 1066msnm Base derrateo por temperatura:104°F – 40°C (1,65%)
EJECICIO DE DERATEO
Cálculo:
2600 – 1066 = 1534 Este caso el derrateo es del 3% por cada 1000pies – 304m 1534/304 = 5,11 5,11 * 3% = 15,34%
Derrateo del equipo= 15,34%*80 = 12,28
Potencia del equipo = 80- 12,28 = 67,72kW *Por temperatura no tenemos derrateo.
CAPACIDADES Y TIPO DE COMBUSTIBLE
HERRAMIENTAS DE DIMENSIONAMIENTO
¿Los programas de dimensionamiento del generador pueden dimensionar los edificios con exactitud? No, pero es una de las mejores herramientas. La construcción nueva debe dimensionarse usando el mejor juicio de la ingeniería. Las instalaciones existentes deben utilizar los datos históricos y de medición.
Limitaciones de los programas de dimensionamiento. Trabaja bien para dimensionar unas pocas cargas separadas. Trabaja bien para analizar una carga transitoria con una pre-carga dada. La secuencia natural del edificio y los factores de carga están sub-definidos. Poner una lista de carga completa resultará en un generador sobre-dimensionado.
El secuenciado natural de la carga no se modela.
HERRAMIENTAS DE DIMENSIONAMIENTO
HERRAMIENTAS DE DIMENSIONAMIENTO
HERRAMIENTAS DE DIMENSIONAMIENTO
HERRAMIENTAS DE DIMENSIONAMIENTO
HERRAMIENTAS DE DIMENSIONAMIENTO
GAS VS DIESEL Diésel Ventajas Buena respuesta a cargas súbitas. Rápida disponibilidad de energía eléctrica una vez que falla la red normal —10 segundos aproximadamente—. Gran portabilidad y facilidad de obtención de combustible. Respecto a otros tipos de combustibles, el diésel posee menor inflamabilidad. Pueden operar ininterrumpidamente por tiempos prolongados. Sistema de encendido y apagado automático al detectar una falla de la red eléctrica comercial, y restitución automática del servicio. Ante un desastre natural que dañe o cause estragos a las líneas de transmisión o de distribución que ocasionan fallas en el suministro eléctrico y problemas con los demás servicios, el grupo generador de energía eléctrica a diésel puede seguir funcionando mientras tenga combustible en el tanque de alimentación.
GAS VS DIESEL Diésel Desventajas Costos altos del combustible en operación Niveles de ruido más altos que un grupo alimentado a gas natural —esta desventaja se resuelve adicionando al equipo, casetas o contenedores acústicos que limitan la emisión de ruidos—. Emisiones atmosféricas más elevadas que un grupo de gas natural —esta desventaja se resuelve adicionando al equipo sistemas catalizadores para el escape—. Riesgo medioambiental de derrames de combustible Costos adicionales en la instalación para adecuar los sistemas de almacenamiento de combustible y sistemas de gases de escape al tener unos niveles de emisiones más elevado. Costos de mantenimiento superiores al destinar accesorios (filtros, sistemas de trasiego, bombeo, etc) y labores para la limpieza y mantenimiento del combustible. Inversión alta en almacenamiento de combustible para poder garantizar autonomía.
GAS VS DIESEL Gas Ventajas Costo bajo del combustible. Disponibilidad permanente en autonomía de combustible, respuesta inmediata en el encendido. Al ser alimentado por la línea de gas, no necesita repostaje del combustible en la máquina, búsqueda o acarreo de combustible. Son silenciosos y consumen menos combustible. Costos de mantenimiento menores. Ahorro ambiental, es mucho más amigable con el planeta. Desventajas La instalación de la unidad depende de una red de distribución de gas. Por la exigencia del motor y el sistema, comúnmente requieren una inversión inicial importante. Rango de capacidades disponibles limitada. En caso de que haya fallas en el servicio de suministro de gas, la unidad se verá afectada.
GAS VS DIESEL Respecto a su instalación El proceso de instalación de ambas unidades es relativamente similar, sin embargo, la diferencia está en que las plantas de generación de energía eléctrica a gas deben ser instaladas en zonas donde exista un suministro constante de combustible mediante una red de distribuidores de gas.
Por su parte, la instalación del generador a diésel, únicamente depende de un sitio donde haya facilidad de acceso al combustible. Para las soluciones Diésel tiene que adecuarse sistemas adicionales para la evacuación de gases de escape y almacenamiento de combustible. Respecto al costo del equipo
El precio de una planta de combustible a gas es más elevado, puesto que manejan un sistema de mayor exigencia. Por lo tanto, el costo inicial de los generadores de diésel es más económico. Pero en la operación el costo del equipo a Gas se recupera la inversión.
GAS VS DIESEL Respecto a su instalación El proceso de instalación de ambas unidades es relativamente similar, sin embargo, la diferencia está en que las plantas de generación de energía eléctrica a gas deben ser instaladas en zonas donde exista un suministro constante de combustible mediante una red de distribuidores de gas.
Por su parte, la instalación del generador a diésel, únicamente depende de un sitio donde haya facilidad de acceso al combustible. Para las soluciones Diésel tiene que adecuarse sistemas adicionales para la evacuación de gases de escape y almacenamiento de combustible. Respecto al costo del equipo
El precio de una planta de combustible a gas es más elevado, puesto que manejan un sistema de mayor exigencia. Por lo tanto, el costo inicial de los generadores de diésel es más económico. Pero en la operación el costo del equipo a Gas se recupera la inversión.
GAS VS DIESEL Por el tipo de combustible Gas: Por sus ínfimos niveles de emisión o cantidad de contaminación, son frecuentados en establecimientos en donde la higiene es muy importante, como los restaurantes, hospitales, centros de procesamiento de alimentos, laboratorios médicos, etcétera.
Esto debido a los requerimientos sobre manejo de combustibles como el diésel en lugares en donde se procesan alimentos, así como el olor generado por las emisiones de motores diésel. Diésel: El combustible diésel, por su autonomía de funcionamiento —respecto a factores ajenos más allá del combustible— es más factible que sea utilizado en centros de salud, ya que, ante alguna falla de cualquier servicio básico, podrían seguir funcionando sin problema.
GAS VS DIESEL Por la economía Gas: Al ser equipos cuyo sistema y motor son más exigentes, la inversión inicial es más alta, por lo tanto, son más altos los costos de inversión. Sin embargo, siendo gas natural un combustible más económico que el diésel, a largo plazo los costos se compensan. Para cualquier aplicación que requiere una operación continua, operar con gas natural representa ahorros considerables en la operación del equipo. Diésel: Aunque el combustible sea más costoso, su rendimiento y potencia es mucho mayor, por lo tanto, son empleados en estructuras o edificios de gran tamaño, como hospitales, torres de negocios, aeropuertos, centros comerciales, bancos, centros de procesamiento de datos, industria en general, construcción, entre otros.
GAS VS DIESEL EL EQUIPO A GAS CUESTA UN 10% MÁS TIPO REFERENCIA RPM
GAS SG200 DIESEL PLY200
MOTOR
1800 6 CILINDROS 1800 6 CILINDROS
POTENCIA NOMINAL 200kW 200kW
CONSUMO 100% CARGA
DIMENSIONES PESO Kg
72,8 m3/h 325*134*171 59 (GAL/H) 266*145*153
COSTO COSTO POR DIFERENCIA COMBUSTIBLE HORA DE PRECIO
2447 $ 2453 $
1.900 $ 138.320 9.200 $ 542.800
10%
¿PREGUNTAS?
CONTACTO
Ing. Leonardo Piñarete Líder de canales – Generac CEL 300 5543231 Leonardo.Pinarete@Pegsa.com.co
https://pegsa.com.co/
Ing. Josue Borda Gerente de ventas – Generac CEL 301 5477807 Josue.Borda@Pegsa.com.co https://www.generaclatam.com/