CURSO: GESTION ENERGETICA

Trabajo Final

POTENCIA Y ENERGIA DE PLANTA, COMPENSACION Y TARIFACION

INTEGRANTES

PROFESOR: Ing. Gutirrez Chvez, Moiss Ricardo

FECHA: 06/20151. INTRODUCCIN:

En una de las plantas de produccin de la empresa SINBAC, se tiene las cargas que se listan en la tabla, con las caractersticas y factores que se indican en ella: 5 Secadoras, que consumen en total 0.75 MVA 7 Motores Mezcladores, de 175 HP 14 Motores de bombas de reactores, 75 HP 12 Motores de 25 HP 165 fluorescentes para iluminacin, 32 W cada uno, cos fi de 0.76 y eficiencia de 90%, conectados a una red trifsica de 220 VAC 125 PC que consumen 80 Watts cada una, factor de potencia de 0.72, eficiencia del 92%, conectados a una red trifsica de 220 VAC Otras cargas en 220 VAC, que consumen 2.5 KVA cada una de las 38 mquinas.La planta ser alimentada por la red elctrica de la empresa concesionaria, en 13.8 KV.Se tiene transformadores reductores de 13.8 KV a 4.6 KV, de 13.8 KV a 440 VAC y de 13.8 KV a 220 VAC, trifsicos, para alimentar las cargas que requieren esos voltajes.Se requiere lo siguiente:1) Hallar la potencia mxima a contratar (Potencia de demanda) a las empresa concesionaria, para lo cual se tiene el cuadro de cargas con sus consumos, eficiencia, cos fi, factor de simultaneidad y horas promedio de consumos en hora punta y fuera de punta de la instalacin, las que se observan en el cuadro inferior. (18 puntos)2) El consumo de energa elctrica mensual en MW-hr2.1) En horas punta (6 puntos)2.2) En horas fuera de punta (6 puntos)3) El consumo de energa elctrica reactiva mensual en KVAR:3.1) En horas punta (5 puntos)3.2) En horas fuera de punta (5 puntos)4) Mediante un banco de condensadores fijos, corregir la instalacin para que tenga un factor de potencia de 0.96, a fin de eliminar el pago por consumo de energa reactiva, cuyo precio es 3.97 cntimos de Sol por kVar.h. Hallar:4.1) El valor de la potencia en MVAR de los condensadores que se conectarn en la lnea de 13.8 KV. (14 puntos)4.2) En qu tiempo se recuperar la inversin por la compra de los condensadores, sabiendo que los condensadores que se importarn, junto con sus sistemas de conexin, tiene los siguientes precios: (14 puntos)Potencia Precio en S/.2 MVAR 20,450.001 MVAR 10,650.000.5 MVAR 6,150.005) Se requiere seleccionar la tarifa elctrica ms conveniente para que el pago de energa sea el menor posible, teniendo para esto los datos de la tabla superior. (16 puntos)6) Se solicita calcular la cantidad de luminarias adecuada para la instalacin con su respectivo cableado, sabiendo que el proceso de produccin se encuentra en un ambiente cuyas dimensiones son de 30 x 42 m y una altura de 6.2 m. Los colores del techo y pared son blanco y gris claro. Considerar un factor de mantenimiento igual a 0,73. (16 puntos)

2. PLANTEAMIENTO DE LA SOLUCION .Para el desarrollo de las preguntas procederos a hallar para cada carga la potencia activa y reactiva, la energa activa y reactiva al mes, y la mxima demanda activa para horas punta y horas fuera de punta para luego proceder a anotarlo en el cuadro que se mostrara (cuadro 2). Para ello, aplicaremos las frmulas que se describen: Para la secadora tenemos segn el cuadro: CargaPotencia HFPPotencia HPParmetroCantidad HFPCantidad HPTensin de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simultaneidadTiempo de uso al dia(hrs) HFPTiempo de uso al dia(hrs) HFP

Secadora0.750.75MVA534.6 kVAC0.7878%90%195

Hallando la potencia activa y reactiva de cada mquina:P = 0.75 x 0.78 x1000= 585 KwQ = P x Tg (ArCOS (fp))Q = 585xTg (ArCOS (0.78))Q = 469.3 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Horas fuera de punta (HFP) para las 5 mquinas: PHFP = 585 Kw x 5 = 2925 KwQHFP = 469.3 KVAR x 5 = 2346.5 KVAR

Hallando las potencias activa y reactiva en Hora punta (HP) para las 3 mquinasPHP = 585 Kw x 3 = 1755 KwQHP = 469.3 KVAR x 3 = 1407.9 KVAHallando la energa activa y reactiva mensual:Eact(hfp) = 2925 Kw x 19 Hr/Dia x 30 Dias = 1667250 KwHEact(hp) = 1755 Kw x 5 H/Dia x 26 Dias = 228150 KwHEreact(hfp) = 2346.5 KVAR x 19 Hr/Dia x 30 Dias = 1337505 KVARHEreact(hp ) = 1407.9 KVAR x 5 H/Dia x 26 Dias = 183027 KVARHHallando la max demanda en HFP y HP:MaxDEM(hfp) = 2925 Kw x 0.90 = 2632.5 KwMaxDEM(hp) = 1755 Kw x 0.90 = 1579.5 Kw

Para los motores de mesclador tenemos segn el cuadro: CargaPotencia HFPPotencia HPParmetroCantidad HFPCantidad HPTensin de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simultaneidadTiempo de uso al dia(hrs) HFPTiempo de uso al dia(hrs) HFP

Motores de mesclador175175HP75440 kVAC0.8582%84%195

P = 175 x 0.746KW/0.82= 159.2 KWQ = P x Tg (ArCOS (fp))Q = 159.2Kw x Tg (ArCOS (0.82))Q = 111.12 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Horas fuera de punta (HFP) para las 7 mquinas: PHFP = 159.2 Kw x 7 = 1114.4 KwQHFP = 111.12 KVAR x 7 = 777.84 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Hora punta (HP) para las 5 mquinasPHP = 159.2 Kw x 5 = 796 KwQHP = 111.12 KVAR x 5 = 555.6 KVARHallando la energa activa y reactiva mensual :Eact(hfp)= 1114.4 Kw x 19 H/Dia x 30 Dias = 635208 KwHEact(hp) = 796 Kw x 5 H/Dia x 26 Dias = 103480 KwHEreact(hfp)= 777.84 KVAR x 19 H/Dia x 30 Dias = 443368.8 KVARH Ereact(hp)= 555.6 KVAR x 5 H/Dia x 26 Dias = 72228 KVARHHallando la max demanda en HFP y HP:MaxDEM(hfp) = 1114.4 Kw x 0.84 = 936.1 KwMaxDEM(hp) = 796 Kw x 0.84 = 668.64 Kw

Para la motores de bombas en reactores tenemos segn el cuadro: CargaPotencia HFPPotencia HPParmetroCantidad HFPCantidad HPTensin de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simultaneidadTiempo de uso al dia(hrs) HFPTiempo de uso al dia(hrs) HFP

Motores de bombas en reactores7575HP1411440 kVAC0.8287%87%185

P = 75 x 0.746KW/0.87= 64.31 KwQ = P x Tg (ArCOS (fp))Q = 64.31 Kw x Tg (ArCOS (0.82))Q = 44.89 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Horas fuera de punta (HFP) para las 14 mquinas: PHFP = 64.31 Kw x 14 = 900.34 KwQHFP = 44.89 KVAR x 14 = 628.46 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Hora punta (HP) para las 11 mquinas:PHP = 64.31 Kw x 11 = 707.41 KwQHP = 44.89 KVAR x 11 = 493.79 KVARHallando la energa activa y reactiva mensual :Eact(hfp) = 900.34 Kw x 18 H/Dia x 30 Dias = 486183.6 KwHEact(hp) = 707.41 Kw x 5 H/Dia x 26 Dias = 91963.3 KwHEreact(hfp) = 628.46 KVAR x 18 H/Dia x 30 Dias = 339368.4 KVARHEreact(hp) = 493.79 KVAR x 5 H/Dia x 26 Dias = 64192.7 KVARHHallando la max demanda en HFP y HP:MaxDEM(hfp) = 900.34 Kw x 0.87 = 783.3 KwMaxDEM(hp)= 707.41 Kw x 0.87 = 615.45 Kw

Para la motores de otro procesos tenemos segn el cuadro: CargaPotencia HFPPotencia HPParmetroCantidad HFPCantidad HPTensin de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simultaneidadTiempo de uso al dia(hrs) HFPTiempo de uso al dia(hrs) HFP

Motores de otros procesos2525HP1212220 kVAC0.8784%76%18.53.5

P = 25 x 0.746KW/0.84= 22.2 KwQ = P x Tg (ArCOS (fp))Q = 22.2 Kw x Tg (ArCOS (0.87))Q = 12.58 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Horas fuera de punta (HFP) para las 12 mquinas: PHFP = 22.2 Kw x 12 = 266.4 KwQHFP = 12.58 KVAR x 12 = 150.96 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Hora punta (HP) para las 12 mquinas:PHP = 22.2 Kw x 12 = 266.4 KwQHP = 12.58 KVAR x 12 = 150.96 KVARHallando la energa activa y reactiva mensual :Eact(hfp) = 266.4 Kw x 18.5 H/Dia x 30 Dias = 147852 KwHEact(hp) = 266.4 Kw x 3.5 H/Dia x 26 Dias = 24242.4 KwHEreact(hfp) = 150.96 KVAR x 18.5 H/Dia x 30 Dias = 83782.8 KVARHEreact(hp) = 150.96 KVAR x 3.5 H/Dia x 26 Dias = 13737.36 KVARHHallando la max demanda en HFP y HP:MaxDEM(hfp) = 266.4 Kw x 0.76 = 202.46 KwMaxDEM(hp)= 266.4 Kw x 0.76 = 202.46 Kw

Para fluorescentes para iluminacin de planta y oficinas tenemos segn el cuadro: CargaPotencia HFPPotencia HPParmetroCantidad HFPCantidad HPTensin de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simultaneidadTiempo de uso al dia(hrs) HFPTiempo de uso al dia(hrs) HFP

Fluorescentes para iluminacin3232W165115220 kVAC0.7690%60%14.34

P = 32 /(0.90 x 1000)= 0.0355 KwQ = P x Tg (ArCOS (fp))Q = 0.0355 Kw x Tg (ArCOS (0.76))Q = 0.030 kVARHallando las potencias activa y reactiva en Horas fuera de punta (HFP) para las 165 mquinas: PHFP = 0.0355 Kw x 165 = 5.86 KwQHFP = 0.030 KVAR x 165 = 4.95 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Hora punta (HP) para las 115 mquinasPHP = 0.0355 Kw x 115 = 4.08 KwQHP = 0.030 KVAR x 115 = 3.45 KVARHallando la energa activa y reactiva mensual :Eact(hfp) = 5.86 Kw x 14.3 H/Dia x 30 Dias = 2513.94 KwHEact(hp) = 4.08 Kw x 4 H/Dia x 26 Dias = 424.32 KwHEreact(hfp) = 4.95 KVAR x x 14.3 H/Dia x 30 Dias = 2123.55 KVARHEreact(hp) = 3.45 KVAR x 4 H/Dia x 26 Dias = 358.8 KVARHHallando la max demanda en HFP y HP:MaxDEM(hfp) = 5.86 Kw x 0.6 = 3.52 KwMaxDEM(hp) = 4.08 Kw x 0.6 = 2.45 Kw

Para la PC de trabajo en oficina y planta tenemos segn el cuadro:CargaPotencia HFPPotencia HPParmetroCantidad HFPCantidad HPTensin de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simultaneidadTiempo de uso al dia(hrs) HFPTiempo de uso al dia(hrs) HFP

Pc para trabajo de oficina y planta8080W125105220 kVAC0.7292%55%16.83.5

P = 0.08 / 0.92 = 0.0869 KwQ = P x Tg (ArCOS (fp))Q = 0.0869 Kw x Tg (ArCOS (0.72))Q = 0.0838 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Horas fuera de punta (HFP) para las 125 mquinas: PHFP = 0.0869 Kw x 125 = 10.86 KwQHFP = 0.0838 KVAR x 125 = 10.48 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Hora punta (HP) para las 105 mquinas:PHP = 0.0869 Kw x 105 = 9.125 KwQHP = 0.0838 KVAR x 105 = 8.799 KVARHallando la energa activa y reactiva mensual :Eact(hfp) = 10.86 Kw x 16.8 H/Dia x 30 Dias = 5473.44 KwHEact(hp) = 9.125 Kw x 3.5 H/Dia x 26 Dias = 830.38 KwHEreact(hfp) = 10.48 KVAR x 16.8 H/Dia x 30 Dias = 5281.92 KVARHEreact(hp) = 8.799 KVAR x 3.5 H/Dia x 26 Dias = 800.71 KVARHHallando la max demanda en HFP y HP:MaxDEM(hfp) = 10.86 Kw x 0.55 = 5.97 KwMaxDEM(hp) = 9.125 Kw x 0.55 = 5.02 Kw

CargaPotencia HFPPotencia HPParmetroCantidad HFPCantidad HPTensin de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simultaneidadTiempo de uso al dia(hrs) HFPTiempo de uso al dia(hrs) HFP

Otras cargas2.52.5KVA3829220 kVAC0.7782%65%12.55

Para las otras cargas tenemos segn el cuadro:

P = 2.5 x 0.77 = 1.925 KwQ = P x Tg (ArCOS (fp))Q = 1.925 Kw x Tg (ArCOS (0.77))Q = 1.595 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Horas fuera de punta (HFP) para las 38 mquinas: PHFP = 1.925 Kw x 38 = 73.15 KwQHFP = 1.595 KVAR x 38 = 60.61 KVARHallando las potencias activa y reactiva en Hora punta (HP) para las 29 mquinasPHP = 1.925 Kw x 29 = 55.825 KwQHP = 1.595 KVAR x 29 = 46.255 KVAR-Hallando la energa activa y reactiva mensual :Eact(hfp)= 73.15 Kw x 12.5 H/Dia x 30 Dias = 27431.25 KwHEact(hp) = 55.825 Kw x 5 H/Dia x 26 Dias = 7257.25 KwHEreact(hfp) = 60.61 KVAR x 12.5 H/Dia x 30 Dias = 22728.75 KVARHEreact(hp) = 46.255 KVAR x 5 H/Dia x 26 Dias = 6013.15 KVARHHallando la max demanda en HFP y HP:MaxDEM(hfp) = 73.15 Kw x 0.65 = 47.55 KwMaxDEM(hp) = 55.825 KVAR x 0.65 = 36.29 Kw

3. TABLAS DE CLCULO, GRFICOS, ETC.

PosCargaPotencia HPPotencia HFPCantidad HFPCantidad HPTension de trabajoFactor de potenciaEficiencia Factor de simutaneidadTiempo de uso al dia (hrs) HFPTiempo de uso al dia (hrs) HP

1Secadora0.75 MVA0.75 MVA534.6 KV0.7878%90%195

2Motores de mezclador175 HP175 HP75440 VAC0.8582%84%195

3Motores de bombas en reactores75 HP75 HP1411440 VAC0.8287%87%185

4Motores de otros procesos25 HP25 HP1212220 VAC0.8784%76%18.53.5

5Fluorescentes para iluminacion de plantas y oficinas32 W32 W165115220 VAC0.7690%60%14.34

6PC para trabajo de oficina y planta80 W80 W125105220 VAC0.7292%55%16.83.5

7Otras cargas2.5 KVA2.5 KVA3829220 VAC0.7782%65%12.55

Cuadro 2

PosCargaPotencia Kw HFPPotencia Kw HPPotencia KVAR HFPPotencia KVAR HPTiempo de uso en un mes (hrs) HFPTiempo de uso en un mes (hrs) HPEnerga activa HFP KwHEnerga activa HP KwHEnerga reactiva HFP KVARHEnerga reactiva HP KVARHMax Dmd HFP (Kw)Max Dmd HP (Kw)

1Secadora2,925.001,755.002,346.501,407.905701301,667,250.00228,150.001,337,505.00183,027.002,632.501,579.50

2Motores de mezclador1,114.40796.00777.84555.60570130635,208.00103,480.00443,368.8072,228.00936.10668.64

3Motores de bombas en reactores900.34707.41628.46493.79540130486,183.6091,963.30339,368.4064,192.70783.30615.45

4Motores de otros procesos266.40266.40150.96150.9655591147,852.0024,242.4083,782.8013,737.36202.46202.46

5Fluorescentes para iluminacion de plantas y oficinas5.864.084.953.454291042,513.94424.322,123.55358.803.522.45

6PC para trabajo de oficina y planta10.869.1310.488.80504915,473.44830.385,281.92800.715.975.02

7Otras cargas73.1555.8360.6146.2637513027,431.257,257.2522,728.756,013.1547.5536.29

5,296.013,593.843,979.802,666.75Total2,971,912.23456,347.652,234,159.22340,357.724,611.393,109.80

TOTAL 3,428,259.882,574,516.94

1. Hallar la potencia mxima a contratar (Potencia de demanda) a las empresa concesionaria, para lo cual se tiene el cuadro de cargas con sus consumos, eficiencia, cos fi, factor de simultaneidad y horas promedio de consumos en hora punta y fuera de punta de la instalacin, las que se observan en el cuadro.

La potencia mxima a contratar ser la mayor de la mxima demanda entre HFP y HP obtenida del cuadro 2.

Max Dmd HFP (Kw)Max Dmd HP (Kw)

2,632.501,579.50

936.10668.64

783.30615.45

202.46202.46

3.522.45

5.975.02

47.5536.29

4,611.393,109.80

En este caso la potencia mxima a contratar seria mayor 4,611.39 Kw para asegurar el consumo de los equipos dependiendo del factor de simultaneidad.