CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CENTRAL TERMICA PIEDRABUENA

INFORME TÉCNICO CORRESPONDIENTE AL ENSAYO DE CONSUMO DE FUEL OIL CON Y SIN ADITIVO POLARIS PMM 100 EN LAS UNIDADES TURBOVAPOR Nº 29 Y Nº 30

Dirección y ejecución: Ing. Luis Fonrouge Ing. Carlos Cappelletti

MAYO DE 2010

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

1

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería ENSAYOS DE CONSUMO DE CALOR DEL TURBOGRUPO A VAPOR N° 29 DE LA CENTRAL TERMICA PIEDRABUENA INDICE

1.

Objeto de los ensayos

2.

Características técnicas de los equipos

2.1

Generadores de vapor

2.2

Turbinas

2.3

Generadores Eléctricos

2.4

Transformadores de Potencia

3.

Descripción de los ensayos

3.1

Normas y recomendaciones

3.2

Metodología

3.3

Parámetros medidos e instrumental de medición

3.3.1

Parámetros de entrada

3.3.2 Parámetros de salida 3.3.2.1 Medidores Siemens Certificados 3.3.2.2 Transformadores de medición 3.3.3 Medición de parámetros térmicos ambientales 4.

Cálculo

4.1

Cálculo de la Incertidumbre en las mediciones

4.1.1 4.1.2

Generalidades Incertidumbre en las mediciones de la energía eléctrica de salida 4.1.3 Incertidumbre en la medición de la energía calórica de entr ada 4.1.3.1 Incertidumbre en el análisis del Fuel Oil 4.1.3.2 Incertidumbre en la medición volumétrica del Fuel Oil 4.1.4

Tabla de Análisis de la Incertidumbre

4.2

Cálculo del Consumo específico de calor

4.2.1

Ensayo del día 26/05/2010

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

2

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 4.2.2

Ensayo del día 27/05/2010

4.3

Resultados Comparativos

4.3.1

Planilla de datos operativos relevados en Sala de Comando

4.3.2

Planilla de datos relevados en el Analizador de Gases TESTO

4.3.3

Planilla de mediciones Eléctricas y de Fuel Oil

4.3.4

Luminosidad de la llama en quemadores

4.3.4.1 Tabla de valores de calderas Nº 29 4.3.4.2 Tabla de valores de calderas Nº 30 5.

Conclusiones y Recomendaciones

6.

Anexos

6.1

Certificado de contraste de los medidores de Energía Eléctrica SIEMENS

6.2

Protocolos de Análisis del Fuel Oil

6.2.1

Análisis de recepción del barco

6.4

Planilla de promedios de parámetros relevados en sala de comando

6.2.2

Análisis de Laboratorio del día 26/05/2010

6.2.3

Análisis de Laboratorio del día 27/05/2010

6.3

Tabla de calibración del tanque „‟B‟‟

6.4

Protocolo de Parámetros Ambientales

6.4.1

Protocolo del día 26/05/2010

6.4.2

Protocolo del día 27/05/2010

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

3

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería ENSAYO DE CONSUMO DE CALOR DE GRUPOS DE VAPOR, CENTRAL PIEDRABUENA, BAHIA BLANCA Lugar: Central Térmica Luis Piedrabuena, Bahía Blanca, Pcia de Buenos Aires Fecha: 26 y 27 de mayo de 2010 Solicitado por: POLARIS AGM S.A.C. Participantes: Conducción y Dirección: Ing. Luis Fonrouge Ing. Carlos F. Cappelletti Asistencia Técnica: Tec. Jorge Fonrouge Lic. Carlos G. Cappelletti Sistema de Dosificación: Polaris AGM Sr. James Wells Muñoz Quim. Jaime Díaz Sr. Pedro Valenzuela Central Térmica Luis Piedrabuena Jefe de Operación: Ing. Raul Rossi Coordinador del Ensayo: Ing. Alfredo Alvarez

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

4

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 1.

Objeto de los Ensayos Determinación del consumo específico de calor y de combustible en las unidades Nº 29 y Nº 30, operando en paralelo, con combustible Fuel Oil sin aditivar y con aditivo potenciador POLARIS PMM 100, durante un período de tiempo de 4 a 5 horas. Con los valores procesados de estos dos ensayos se determina la diferencia en los resultados finales de consumo de Fuel Oil y consumo de calor, de los parámetros operativos relevados durante los mismos y consecuentemente de la efectividad del aditivo potenciador POLARIS PMM 100.. El ensayo con Fuel Oil sin aditivar se realizó el día 26/05/2010 entre las 13:45 y las 17:45 hs., con una duración de 4 hs. El ensayo con aditivo Polaris PMM 100 se realizó el día 27/05/2010 entre las 12:30 y las 17:30, con una duración de 5 hs.

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

5

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 2.

Características Técnicas de los Equipos Los equipos ensayados constan de dos monobloques calderaturbina de vapor de 310 MW de potencia nominal cada uno, identificados como unidad Nº 29 y unidad Nº 30.

2.1

Generadores de Vapor           

2.2

Turbinas         

2.3

Marca: Deutsche Babcock Oberhausen Tipo: Benson, 2 pasos, Supercrítica Producción de vapor sobrecalentado: 1000 t/h Presión de diseño: 280 kg/cm 2 Presión de vapor vivo a la salida del sobrecalentador: 258 kg/cm 2 Temperatura de vapor sobrecalentado: 545 °C Temperatura de vapor recalentado: 545 °C Combustibles: Fuel-oil / gas natural Cantidad de quemadores:24, agrupados en 4 filas de 6 quemadores cada una Economizador: Si Precalentador de aire: Si

Marca: LMZ Leningrado Potencia nominal: 310 MW Tipo: Acción y reacción, de tres cuerpos, triple flujo de baja presión Nº de cuerpos: 3 Velocidad de rotación: 3.000 rpm Temperatura de vapor en la admisión: 540 °C / 540 °C Presión de vapor en la admisión: 240 kg/cm 2 Temperatura de agua de circulación (de garantía): 20,0 °C Vacío a 310 MW: 40,5 mmHg abs. = 0,054 bara

Generadores Eléctricos         

Marca: Electrosyla Leneingrado Capacidad nominal: 364,7 MVA Potencia nominal: 310 MW Tensión en bornes: 20 kV +/- 5 % Corriente nominal 10540 A +/- 5 % Factor de potencia: 0,85 inductivo Sistema de enfriamiento: por circulación de hidrógeno a 4 kg/cm 2 . Velocidad: 3000 rpm Frecuencia: 50 Hz

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

6

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 2.4

Transformadores de Potencia           

Tipo: Monofásico Capacidad: 3 x 135 MVA Relación: 525/√3/20/√3 kV Frecuencia: 50 Hz Ucc: 13,5 ± 10% Pérdidas en el hierro P FE : 135 kW ± 15% Pérdidas en el cobre P CU : 340 kW ± 10% Pérdidas Totales: 475 kW ± 10 % I 0 : 0,5 % I 525 kV : 445 A I 20 kV : 6750 A

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

7

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 3.

Descripción del Ensayo

3.1

Normas y Recomendaciones Los métodos de control del consumo de calor y de la potencia de un grupo turbogenerador a vapor, responden a normas y recomendaciones reconocidas a nivel nacional e internacional. Para el presente trabajo se han tenido en cuenta aspectos de las siguientes Normas:  ASME Power Test Code: PTC-6 „‟Steam Turbines‟‟ PTC-6 Report “Guidance for Evaluation of Measurement Uncertainty in Performance Test of Steam Turbines” PTC 19.1 „‟Measurement of Uncertainty‟‟ PTC 4 „‟Steam Generators‟‟  IRAM IAP A 6903 Productos de Petróleo en General: Conversión de densidades observadas a 15ºC y conversión de volúmenes a 15ºC para densidades a 15ºC.  ASTM D 1250 Petroleum Measurement Tables.  IRAM IAP A 6902 Métodos Manuales para la Determinación del Contenido de Tanques.  ASTM 1220-API 2550 Norma para calibración de tanques. Cálculo de la Incertidumbre en la determinación de volúmenes.

3.2

Metodología Los ensayos realizados son denominados de “Entrada-Salida”, donde se mide la energía aportada por el combustible en la caldera y la energía eléctrica bruta de salida entregada en los bornes del alternador. El grupo ensayado se mantiene en condiciones normales de operación, previa estabilización del mismo en la carga de ensayo durante un período de tiempo no inferior a 120‟. En este caso, en los dos ensayos, las unidades se encontraban operando en la carga predeterminada para las pruebas, desde un tiempo superior a las 24 hs. Además de las mediciones correspondientes a los parámetros de “Entrada-Salida” se relevaron parámetros en diferentes puntos de las calderas, de la turbina y del ciclo térmico, como así también parámetros externos del medio, a fin referir los valores de consumo de calor obtenidos a iguales condiciones de referencia.

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

8

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 3.3

Parámetros medidos e instrumental de medición

3.3.1

Parámetros de entrada 

Caudal de Fuel-oil El caudal de Fuel-oil se midió por tanque calibrado, mediante cinta y pilón en un todo de acuerdo con la Norma IRAM IAP A 6902. Para el ensayo se ha usado el tanque “B”, el que fue convenientemente aislado, cerrando las válvulas que lo comunican con otros tanques. La temperatura del combustible se tomó con una termocupla tipo K, instalada en el conducto de salida del tanque. En los dos ensayos se tomaron muestras de Fuel-oil de la misma partida. Durante el transcurso de las pruebas no se introdujo combustible en el tanque utilizado para la medición La calibración del tanque fue realizada por „‟Inspectorate Argentina S.A.‟‟. Método de calibración: Optical Referente Line, API, Cap. 2, Secc. 2B. El cálculo de la Incertidumbre de la medición del Fuel Oil, fue realizado de acuerdo con la Norma ASTM 1220-API 2550.



Características físico-químicas del Fuel-oil. Las muestras de Fuel-oil analizadas durante la descarga del buque, arrojaron los siguientes resultados: Poder Calorífico Superior: 10381 kCal/kg Poder Calorífico Inferior: 9806 kCal/kg Densidad a 15ºC/15ºC: 0.9688 gr/cm 3 Los valores de calidad de F.O. fueron informados por la Central Piedrabuena. Ver certificado en anexo. Las muestras de Fuel Oil obtenidas directamente del tanque B, se analizaron en el Laboratorio Eseí y el resultado es el siguiente: Muestra Nº 1 del día 26/05/10 Poder Calorífico Superior: 10384 kCal/kg Poder Calorífico Inferior: 9807 kCal/kg Densidad a 15ºC/15ºC: 0.9677 gr/cm 3

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

9

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería Muestra Nº 2 del día 27/05/10 Poder Calorífico Superior: 10390 kCal/kg Poder Calorífico Inferior: 9812 kCal/kg Densidad a 15ºC/15ºC: 0.9659 gr/cm 3 Ver Certificados en anexo. Como puede apreciarse la diferencia de PCI y PCS entre las tres determinaciones es inferior al 0,05%. 3.3.2

Parámetros de salida

3.3.2.1

Medidores certificados –

Energía Bruta Transductores de medición de parámetros eléctricos Marca: SIEMENS Modelo: Simeas T 7KG6000-8AB/MM N° de serie: BF0006052831 N° de serie: BF0006052848 Clase: 0,2 Cantidad: dos, instalados en bornera de contraste de los generadores de la unidad 29 y la unidad 30 Certificado de calibración del Laboratorio de Alta Tensión de la UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATA de fecha 14/12/2009. Ver anexo.

3.3.2.2

Transformadores de medición Medición de energía principal, unidades 29 y 30 TI : 3x12000/5 A Clase: 0.5 TV: 3x20/ 0.11 kV Clase: 0.5

3.3.3

Medición de parámetros térmicos y ambientales A fin de contar con información adicional se han relevado diferentes parámetros térmicos y ambientales correspondientes a los distintos equipos: caldera, sistema de combustible, parámetros eléctricos, parámetros del ciclo térmico. El tiempo de ensayo se tomó con cronómetro digital de 1/100”.

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

10

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 4.

Cálculo

4.1

Cálculo de la incertidumbre en las mediciones

4.1.1

Generalidades Se calcula la incertidumbre , de cada uno de los componentes y equipos que intervienen en la determinación de los parámetros de entrada y de salida, de acuerdo con lo prescrito en la Norma ASME PTC 6 Report y ASME PTC 19.1 para las mediciones eléctricas y en la Norma ASTM D 1220 para las mediciones de combustible.

4.1.2

Incertidumbre en las mediciones de la energía eléctrica de salida De acuerdo con, Tabla “Analisis de la Incertidumbre‟‟, en las Unidades 29 y 30, la incertidumbre en la medición de la Energía Eléctrica Bruta es:  EB = 0,6429 %

4.1.3

Incertidumbre en las mediciones de la energía calórica de entrada

4.1.3.1

Incertidumbre en el análisis del Fuel- Oil Su determinación responde al método establecido por la Norma ASTM D-4868. El método establece una incertidumbre relativa de:  PCI = 0,30 % La Incertidumbre en la determinación de la Densidad relativa, corresponde a la mínima división de la escala del densímetro Patrón empleado que es de 0,001, lo que representa un Incertidumbre de:  Dens = 0,1 %

4.1.3.2

Incertidumbre en la medición volumétrica del Fuel-oil Se calcula la incertidumbre total del volumen de fuel-oil medido en base a las mediciones de la calibración del tanque y la diferencia de altura relevada durante cada ensayo. La Norma ASTM D-1220, establece que para una circunferencia de más de 90000 mm, la incertidumbre absoluta es de: 0.045 pié (13.5 mm), es decir una incertidumbre de 4,0 mm en el diámetro. En nuestro caso:

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

11

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería Circunferencia promedio interior: 163280 mm Diámetro interno medio del tanque: 52000 mm Incertidumbre absoluta de la medición: 4,0 mm La Incertidumbre relativa es:  D = 0,008 % Para el caso de la incertidumbre en la medición de la altura se considera la diferencia de altura registrada en el ensayo y la mínima división de la cinta y del pilón. Diferencias de altura medida h : Incertidumbre absoluta de la medición: Cinta: 1mm + Pilón: 1mm = 2mm La incertidumbre relativa seria:  h = (2mm *100) / 290 mm  h = 0,7 % En La Tabla „‟Análisis de La Incertidumbre‟‟, el valor de 0,7 % se repite teniendo en cuenta las mediciones inicial y final de volúmenes. La incertidumbre en la medición volumétrica del del F.O. responde a la ecuación  Vol =  (D 2 * D 2 + h 2 )  Vol = 1,02 % En la tabla „‟Análisis de la Incertidumbre‟‟ que se presenta a continuación, se puede ver el cálculo desarrollado de acuerdo con la Norma ASME PTC 19.1 y PTC 6-R

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

12

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 4.1.4

Tabla de Análisis de Incertidumbre CENTRAL PIEDRABUENA: ANALISIS DE LA INCERTIDUMBRE

INCERTIDUMBRE EN LA MEDICION DEL FUEL OIL Instrumento U N (U/√N) S S*U/√N [S*U/√N]² Cinta Pilon Diámetro TK Densidad Temperatura

0,70% 0,70% 0,08% 0,10% 2,20%

1 1 1 1 1

0,7000 0,7000 0,0830 0,1000 2,2000

1,00000 1,00000 2,00000 1,00000 0,07000

0,7 0,7 0,166 0,1 0,154

0,4900 0,4900 0,0276 0,0100 0,0237 1,0413

Σ(S*U/√N)²  FLUJO DE FUEL OIL % INCERTIDUMBRE EN LA MEDICION DEL CALOR DE ENTRADA PCI Fuel Oil

0,30%

1

0,3000

1

1,0204

0,3

0,0900

∑(S*N/√N)²

1,1313

 CALOR ENTRADA.% INCERTIDUMBRE EN LA MEDICION DE LA POTENCIA EN BORNES Transductor U29 TI U29 TV U29 Transductor U30 TI U30 TV U30

0,20% 0,50% 0,50% 0,20% 0,50% 0,50%

1 3 3 1 3 3

0,2000 0,2887 0,2887 0,2000 0,2887 0,2887

1 1 1 1 1 1

1,0636

0,2 0,288675135 0,288675135 0,2 0,288675135 0,288675135

0,0400 0,0833 0,0833 0,0400 0,0833 0,0833

∑(S*U/√N)²

0,4133



0,6429

POTENCIA%

INCERTIDUMBRE EN EL CONSUMO ESPECIFICO Potencia Calor

0,4133 1,1313

∑(S*U/√N)² 

1,5446

1,2428

CONS. ESPECIFICO. %

U: INCERTIDUMBRE BASICA DEL INSTRUMENTO (CLASE) N: NUMERO DE INSTRUMENTOS AFECTADOS A LA MISMA MEDICION S: FACTOR DE SENSIBILIDAD O DE PARTICIPACION

INCERTIDUMBRE:  = √Σ(S*U/√N)² El cálculo de la Incertidumbre en las mediciones es válido para los dos ensayos.

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

13

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 4.2

Cálculo del consumo específico de calor

4.2.1

Ensayo correspondiente al día 26/05/10

CENTRAL TERMICA PIEDRABUENA ENSAYO DE CONSUMO DE CALOR U 29 y U 30 ENSAYO SIN ADITIVO RESUMEN DE CALCULO DE LOS PUNTOS DE ENSAYO PARAMETRO DE MEDICION Potencia de consigna U29+U30 Hora de inicio y finalización Tiempo de ensayo temperatura bulbo seco temperatura bulbo húmedo Presión barométrica Humedad relativa Humedad Absoluta Temperatura agua de mar

INICIAL 2 Hs 4 Hs 620 620 620 13:45 15:45 17:45 0,00 2,00 4,00 14,00 13,00 12,50 10,50 10,50 9,50 1015,70 1015,70 1015,70 70,50 70,50 70,50 0,006392 0,006392 0,006392 ºC 13,00 13,00 13,00 MEDICIONES ELECTRCAS Pulsos SIEMENS U 29 Nº 0 3048 6109 Pulsos SIEMENS U 30 0 3093 6189 Constante K kWh/pulso 200 200 200 Energia en Bornes U 29 kWh 0,00 609600 1221800 Energia en Bornes U 30 kWh 0,00 618600 1237800 Energia en Bornes U 29 + U 30 kWh 0,00 1228200 2459600 Potencia media U 29 kW 0,00 304800 305450 Potencia media U 30 kW 0,00 309300 309450 Factor de Potencia U 29 Adimensional 0,996 0,996 0,996 Factor de Potencia U 30 Adimensional 0,996 0,996 0,996 MEDICIONES DE FUEL-OIL TANQUE B Altura de referencia del tanque mm 14434 14434 14434 Lectura Cinta mm 7031 7120 7250 Lectura Pilón mm 110 165 183 Lectura Total mm 7141 7285 7433 Alt.de ref.-Lectura Total mm 7293 7149 7001 Volumen parcial litros 15347405 15041318 14726730 Volumen total consumido litros 0 306087 314588 Temp. Fuel-oil obsevada ºC 55,0 55,0 55 Densidad Fuel-oil a 15ºC/15ºC kg/dm3 0,9677 0,9677 0,9677 Factor de corr. del volumen kg/dm3 0,028 0,028 0,028 Densidad a temp. de tanque kg/dm3 0,9397 0,9397 0,9397 Masa total consumida kg 0,0 287630,0 295618,3 PCI del Fuel-oil kCal/kg 9807 9807 9807 CONSUMOS DE CALOR HORARIOS Y CONSUMOS ESPECIFICOS DE CALOR Calor de entrada total CTE Gcal 2820,787 2899,129 Calor horario de entrada CHE Gcal/h 1410,393 1449,565 Cons. Epecifico Bruto Cesp.B kCal/kWh 2296,7 2357,4 Incertidumbre % ± 1,2346 ± 1,2346

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

UNIDAD MW hs hs ºC ºC mbar %

Fecha: 26/05/10

LUIS FONROUGE [email protected]

Prom.

13,17 10,17 1015,70 70,50 0,006392 13,00

Totales 1221800 1237800 2459600 305450 309450 0,996 0,996

Totales 620675 55,0 0,9677 0,028 0,9397 583248,3 9807 5719,916 1429,979 2326 ± 1,2346

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

14

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería Consumo específico de F.O. C esp . F.O. = Masa de F.O. / Energía eléctrica U29+U30 C esp . F.O. = 583248,3 / (1221,8+1237,8) = 0,2371 kg/kWh Consumo específico de calor C esp. calor = C esp . F.O. * PCI C esp. calor = 0,2371 * 9807 = 2326 kcal/kWh

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

15

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 4.2.2

Ensayo correspondiente al día 27/05/10

CENTRAL TERMICA PIEDRABUENA ENSAYO DE CONSUMO DE CALOR U 29 y U 30

Fecha: 27/05/10

ENSAYO CON ADITIVO RESUMEN DE CALCULO DE LOS PUNTOS DE ENSAYO PARAMETRO DE MEDICION Potencia de consigna U29+U30 Hora de inicio y finalización

UNIDAD

INICIAL

2 Hs

3 Hs

4Hs

5Hs

MW

620

620

620

620

620

hs

12:30

14:30

15:30

16:30

17:30

Promedio 620

Tiempo de ensayo

hs

0,00

2,00

3,00

4,00

5,00

Temperatura bulbo seco

ºC

16,00

18,50

18,50

18,00

17

17,60

Temperatura bulbo húmedo

ºC

13,00

14,00

14,00

13,50

13

13,50

mbar

1019,40

1019,40

1019,40

1019,40

1019,40

1019,40

%

64,90

64,90

64,90

64,90

64,90

64,90

kgagua./kgaire

0,008111

0,008111

0,008111

0,008111

0,008111

0,008111

ºC

13,00

13,00

13,00

13,00

13,00

13,00

0

3081

4621

6163

7701

0

3094

4640

6184

7729

kWh/pulso

200

200

200

200

200

Totales

Energia en Bornes U 29

kWh

0,00

616200

924200

1232600

1540200

1540200

Energia en Bornes U 30

kWh

0,00

618800

928000

1236800

1545800

1545800

Energia en Bornes U 29 + U 30

kWh

0,00

1235000

1852200

2469400

3086000

3086000

Potencia media U 29

kW

0,00

308100

308067

308150

308040

308040

Potencia media U 30

kW

0,00

309400

309333

309200

309160

309160

Adimensional

0,995

0,995

0,995

0,995

0,995

0,995

Adimensional

0,995

0,995

0,995

0,995

0,995

0,995

Presión barométrica Humedad relativa Humedad Absoluta Temperatura agua de mar

MEDICIONES ELECTRCAS Pulsos SIEMENS U 29

Nº

Pulsos SIEMENS U 30 Constante K

Factor de Potencia U 29 Factor de Potencia U 30

MEDICIONES DE FUEL-OIL TANQUE B Altura de referencia del tanque

mm

14434

14434

14434

14434

14434

Lectura Cinta

mm

8601

8750

8850

8930

9000

Lectura Pilón

mm

194

191

163

156

158

Lectura Total

mm

8795

8941

9013

9086

9158

Alt.de ref.-Lectura Total

mm

5639

5493

5421

5348

5276

Volumen parcial

litros

11831662

11521325

11368281

11213113

11060069

Totales

Volumen total consumido

litros

0

310337

153044

155168

153044

771593

Temp. Fuel-oil obsevada

ºC

56,0

56,0

56,0

56,0

56,0

56,0

Densidad Fuel-oil a 15ºC/15ºC

kg/dm3

0,9688

0,9659

0,9659

0,9659

0,9659

0,9659

Factor de corr. del volumen

kg/dm3

0,0287

0,0287

0,0287

0,0287

0,0287

0,0287

Densidad a temp. de tanque

kg/dm3

0,9401

0,9372

0,9372

0,9372

0,9372

0,9372

kg

0,0

290847,8

143432,8

145423,4

143432,8

723137,0

kCal/kg

9812

9812

9812

9812

9812

9812

Masa total consumida PCI del Fuel-oil

CONSUMOS DE CALOR HORARIOS Y CONSUMOS ESPECIFICOS DE CALOR Calor de entrada total CTE

Gcal

2853,799

1407,363

1426,895

1407,363

7095,420

Calor horario de entrada CHE

Gcal/h

1426,899

1407,363

1426,895

1407,363

1419,084

Cons. Epecifico Bruto Cesp.B

kCal/kWh

2310,8

2279,5

2311,3

2280,2

2299,2

%

± 1,2346

± 1,2346

± 1,2346

± 1,2346

± 1,2346

Incertidumbre

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

16

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería Consumo específico de F.O. C esp . F.O. = Masa de F.O. / Energía eléctrica U29+U30 C esp . F.O. = 723137,0 / (1540,2+1545,8) = 0,2343 kg/kWh Consumo específico de calor C esp. calor = C esp . F.O. * PCI C esp. calor = 0,2343 * 9812 = 2299 kcal/kWh

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

17

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 4.3

Resultados Comparativos

4.3.1

Planillas de datos operativos relevados en Sala de Comando

PLANILLA COMPARATIVA UNIDA ENSAYO 1 ENSAYO 2 D

PARAMETRO

DIFERENCI A ABS.

%

PARAMETROS AMBIENTALES Fecha 26/05/2010 27/05/2010 Duración hs. 4 5 13:45 12:30 Hora de inicio/finalización hs. 17:45 17:30 Temperatura de bulbo seco ºC 13,2 17,6 Temperatura de bulbo húmedo ºC 10,2 13,5 Presión barométrica mbara 1015,7 1019,4 Humedad relativa % 70,50 64,9 Humedad absoluta kg /kg 0,006639 0,008111 PARAMETROS DE CALDERA, CICLO TERMICO Y TURBINA U 29 Caudal de vapor sobrecalentado t/h 892 920 28 Temperatura de vapor sobrecalentado ºC 516 520 4 Presión de vapor sobrecalentado kg/cm2 230 230 0 Temp.de vapor recalentado caliente ºC 530 532 2 Presión de vapor recalentado frío kg/cm2 45 45 0 Presión de vapor recalentado caliente kg/cm2 41 42 1 Temp. de vapor recalentado fío ºC 265 265 0 Caudal de agua de alimentación Temp. Aire entrada LUVO A Temp. Aire entrada LUVO B Temp. Aire salida LUVO A Temp. Aire salida LUVO B Temp. Gases entrada LUVO A Temp. Gases entrada LUVO B Temp. Gases salida LUVO A Temp. Gases salida LUVO B Temp. Agua alim. antes Eco. Presión en cámara de rueda Presión absoluta en condensador Temp. Agua circulación de entrada Temp. Agua circulación de salida

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

t/h ºC ºC ºC ºC ºC ºC ºC ºC ºC kg/cm2 atm ºC ºC

3 0,8 0 0,4 0 2 0

926 s/d s/d 232 250 300 300 95 110 165

922 s/d s/d 240 250 300 310 100 112 165

-4

-0,4

8 0 0 10 5 2 0

3 0 0 3 5 2 0

0,069 13 25

0,075 13 25

0,003 0 0

8 0 0

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

18

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

PARAMETROS DE CALDERA, CICLO TERMICO Y TURBINA U 30 Caudal de vapor sobrecalentado t/h 942 910 -32 Temperatura de vapor sobrecalentado ºC 532 536 4 Presión de vapor sobrecalentado kg/cm2 238 239 1 Temp. de vapor recalentado caliente ºC 535 537 2 Presión de vapor recalentado frío kg/cm2 45 45 0 Presión de vapor recalentado caliente kg/cm2 40 43 3 Temp. de vapor recalentado fío ºC 320 311 -9 Caudal de agua de alimentación t/h 850 850 0 Temp. Aire entrada LUVO A ºC 95 96 1 Temp. Aire entrada LUVO B ºC 90 89 -1 Temp. Aire salida LUVO A ºC 300 305 5 Temp. Aire salida LUVO B ºC 300 304 4 Temp. Gases entrada LUVO A ºC 340 342 2 Temp. Gases entrada LUVO B ºC 340 350 10 Temp. Gases salida LUVO A ºC 155 155 0 Temp. Gases salida LUVO B ºC 158 156 -2 Temp. Agua alim. antes Economizador ºC 158 159 1 Presión en cámara de rueda Curtiss TV kg/cm2 156 154 1 Presión absoluta en condensador atm 0,045 0,048 0,003 Temp. Agua circulación de entrada ºC 13 13 0 Temp. Agua circulación de salida ºC 25 25 0

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

-3 0,7 0,4 0,4 0 7 3 0 1 -1 2 1 0,6 3 0 -1 0,6 0,6 7 0 0

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

19

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 4.3.2

Planilla de datos relevados con analizador de gases TESTO PARAMETRO

UNIDAD ENSAYO 1 ENSAYO 2

DIFERENCIA ABS.

%

O2 CO NO NOx SO2

ANALISIS DE GASES DE COMBUSTION GENERADOR DE VAPOR 29 % 3,55 3,27 -0,28 ppm 7 9 2 ppm 416 452 36 ppm 437 474 37 ppm 254 240 -14

-8 28 8 8 -6

O2 CO NO NOx SO2

ANALISIS DE GASES DE COMBUSTION GENERADOR DE VAPOR 30 % 2,61 2,31 -0,3 ppm 5 21 16 ppm 478 456 -22 ppm 502 479 -23 ppm 247 257 10

-13 320 -5 -5 4

4.3.3

Planilla de mediciones Eléctricas y de Fuel Oil

PARAMETRO

UNIDAD ENSAYO 1 ENSAYO 2

MEDICIONES ELECTRICAS Y DE COMBUSTIBLE Potencia media U 29 kW 305450 308040 Potencia media U 30 kW 309450 309160 Factor de potencia U 29 adimens. 0,998 0,997 Factor de potencia U 30 adimens. 0,998 0,997 Energía genetarda total U29+U30 kWh 2459600 3086000 Volumen de F.O. total litos 620675 771593 temp. F.O. salida de tanque ºC 55 56 Densidad a 15/15 ºC kg/dm3 0,9677 0,9659 Densidad temp. de tanque kg/dm3 0,9397 0,9372 Flujo másico total de F.O. kg 583248 723137 Flujo promedio horario kg/h 145812 145075 PCI del F.O. kcal/kg 9807 9812 Consumo específico de F.O. kg/kWh 0,2371 0,2343 Consumo específico de calor kcal/kWh 2326 2299 Incertidumbre Total en el consumo esp. % ± 1,23 ± 1,23

DIFERENCIA ABS.

%

2590 -290 0 0

0,8 -0,09 0 0

1

2

-0,0028 -1,19 -27 -1,17

Los parámetros operativos relevados en los dos ensayos guardan similitud, si se tiene en cuenta que se trata de instrumental de campo sin contraste previo. CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

20

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería Es así que el flujo de vapor sobrecalentado aumentó un 3 % en la caldera 29 y disminuyó el mismo valor en la 30, por lo que el flujo total de vapor se mantuvo prácticamente constante en los dos ensayos. Las temperaturas y presiones de vapor sobrecalentado y recalentado se mantuvieron dentro de valores aceptables, lo mismo que las temperaturas de aire y gases antes y después del precalentador de aire LUVO. La temperatura del agua de refrigeración se mantuvo en 13 ºC en los dos ensayos, por lo que no es necesario proceder a corrección alguna. Los análisis de gases de combustión practicados en ambas caldera y en los dos ensayos con un equipo analizador TESTO suministrado por la Central, es el que arrojó mayores diferencias entre muestras de una misma caldera en un mismo ensayo, salvo en la medición de O 2 que en el ensayo con aditivo se verificó una disminución en ambas calderas, lo supone una mejora en la combustión por disminución del exceso de aire. Durante los ensayos con y sin aditivo, los generadores eléctricos mantuvieron estables y sin variaciones significativas en los valores de la tensión en bornes y del factor de potencia. La estabilidad de los parámetros mencionados significa que no es necesario realizar correcciones de los valores de la energía eléctrica medida con motivo de que el rendimiento y las pérdidas de los generadores no variaron durante los ensayos. En lo que hace al consumo específico de Fuel Oil y al consumo específico de calor, en ambas mediciones se registró una variación en menos del orden de 1,2 %. Sin embargo debe tenerse en cuenta que la incertidumbre total de las mediciones de potencia y flujo de Fuel Oil es también de 1,2 %. 4.3.4 Luminosidad de la llama de los quemadores A efectos de determinar los efectos del aditivo en la llama de los quemadores de las calderas, se relevaron los valores de luminosidad de cada uno de los 24 quemadores de cada caldera, operando sin aditivo y con aditivo. Los valores de luminosidad se obtuvieron por medio de la señal analógica de salida de cada uno de los detectores de llama. Cada quemador cuenta con un detector de llama, con indicación analógica del valor relativo de luminosidad mediante instrumentos de bobina móvil ubicados en los pupitres de la sala de control, Los valores tabulados son los valores promedio de la amplitud de oscilación de las agujas de los instrumentos. Los valores medidos se encuentran en las tablas siguientes. La división de la sumatoria de los valores porcentuales hallados en la caldera Nº 29, con aditivo sobre los valores hallados sin aditivo es: CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

21

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 2175/2140 = 1,016 = + 1,6 % La división de la sumatoria de los valores porcentuales hallados en la caldera Nº 30, con aditivo sobre los valores hallados sin aditivo es: 1915/1901 = 1,007 = + 0,7 % Puede apreciarse que se observa que el aditivo ha producido aun aumento de la luminosidad relativa del 1,6 % en la caldera Nº 29 y un aumento de la luminosidad relativa del 0,7 % en la caldera Nº 30. Este aumento de la luminosidad significa un aumento de la temperatura de c ombustión y por lo tanto un aumento de la eficiencia de la combustión. 4.3.4.1 Tablas de valores Caldera Nº 29 Combustión sin aditivo, 10,05 horas Nº de Fila 1 2 3 4

1 87,5 75 75 100

2 90 95 97,5 100

Nº de Quemador 3 4 82,5 85 78,5 92,5 95 92,5 92,5 92,5 Sumatoria Total

5 87,5 85 80 100

6 92,5 75 90 100

5 82,5 80 75 100

6 95 75 90 100

5 85 92,5 80 85

6 55 77,5 87,5 90

Σ Fila % 525 500 530 585 2140

Combustión con aditivo: 13,00 horas Nº de Fila 1 2 3 4

1 95 82,5 77,5 100

Nº de Quemador 2 3 4 97,5 80 90 100 87,5 90 100 92,5 100 100 97,5 87,5 Sumatoria Total

Σ Fila % 540 515 535 585 2175

4.3.4.2 Tablas de valores Caldera Nº 30 Combustión sin aditivo, 10,20 horas Nº de Fila 1 2 3 4

1 87,5 87,5 85 50

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

Nº de Quemador 2 3 4 85,5 90 (*) 100 80 90 85 72,5 77,5 80 82,5 87,5 Sumatoria Total

LUIS FONROUGE [email protected]

Σ Fila % 411 527,5 487,5 475 1901

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

22

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería Combustión con aditivo, 13,15 horas Nº de Fila 1 2 3 4

1 85 85 82,5 60

2 87,5 100 85 80

Nº de Quemador 3 4 87,5 (*) 80 87,5 77,5 75 85 87,5 Sumatoria Total

5 85 97,5 75 87,5

6 70 80 85 90

Σ Fila % 415 530 480 490 1915

(*) indicador analógico fuera de servicio

Toma instantánea de indicadores analógicos de luminosidad de llama. Para la lectura de los diferentes instrumentos, se llevaron las fotografías a una escala adecuada. De esa forma se atenúa el error de lectura por oscilación de la aguja indicadora.

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

23

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería 5.

Conclusiones y Recomendaciones

En principio se destaca que se ha obtenido una disminución del consumo de combustible de 1,2 % . Si bien este valor es relativamente bajo comparado con el valor de incertidumbre, debe tenerse en cuenta que la duración del ensayo fue muy reducida debido a que no se disponía de mayor cantidad de Aditivo PMM 100 para realizar una operación previa al ensayo de al menos 10 horas de duración. De esta forma, la caldera y las instalaciones auxiliares del sistema de combustible se habrían acondicionado de mejor forma. El aumento relativo de luminosidad de llama, si bien es un valor pequeño, también apunta en el mismo sentido de la reducción de consumo de combustible, lo mismo que la reducción de O 2 en gases de combustión. Por otra parte, a fin de reducir la incertidumbre en las mediciones de flujo de Fuel Oil, la duración de cada ensayo debe ser de al menos 8 hs. Es por ello que, en caso de realizarse otra serie de pruebas, deberán considerarse los siguientes aspectos: 





 

Disponer de una cantidad de aditivo para el funcionamiento continuo de las dos unidades a máxima carga durante 24 a 30 horas. El consumo de combustible horario de las dos unidades es de 146 t/h. POLARIS deberá proveer, además del aditivo del sistema de inyección para ambas calderas, previendo una bomba dosificadora en „‟stand-by‟‟ para atender cualquier incidente durante el ensayo. Prever la participación de un equipo analizador de gase s de combustión contrastado para extraer muestras cada media hora durante el desarrollo de los ensayos. Además de los valores de O 2 , CO 2 , CO, SO 2 , NO y NO x deberá analizarse la opacidad de los humos. Con los valores relevados se realizará un cáculo de rendimiento térmico de la caldera por el método indirecto (ASME PTC 4) Los ensayos deberán tener una duración de 8 hs. o mas. En el caso del ensayo con aditivo, las calderas deberán operar con el producto durante 10 a 20 hs. previo al ensayo propiamente dicho. Ello es necesario para que todo el sistema de combustible y quemadores quede perfectamente adaptado a las nuevas condiciones de operación y además poder atender a tiempo posibles inconvenientes derivados de la inyección del aditivo (por ej: ensuciamiento de cañerías, paradas intempestivas de bombas de inyección de producto, etc.). Buenos Aires, Argentina, 11 de Junio de 2010

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

24

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

6.

ADJUNTOS

6.1 CERTIFICADO DE CONTRASTE DE LOS MEDIDORES DE ENERGIA ELECTRICA SIEMENS

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

25

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

26

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

27

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

6.2

PROTOCOLOS DE ANALISIS DE FUEL OIL

6.2.1

ANALISIS DE RECEPCION DEL BARCO ANALISIS DE LABORATORIO DEL DIA 26/05/2010 ANALISIS DE LABORATORIO DEL DIA 27/05/2010

6.2.2 6.2.3

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

28

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

29

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

30

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

31

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

6.3

TABLA DE CALIBRACION TANQUE ‘’B’’

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

DEL

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

32

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

6.4 6.4.1 6.4.2

PROTOCOLO DE PARAMETROS AMBIENTALES PROTOCOLO DEL DIA 26/05/2010 PROTOCOLO DEL DIA 27/05/2010

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

33

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

34

CARLOS CAPPELLETTI & LUIS FONROUGE Servicios de Ingeniería

CARLOS CAPPELLETTI E-mail: [email protected]

LUIS FONROUGE [email protected]

Tel.+ 54 11(15) 6599 7768 + 54 221 484 4838

35