Foros de SóloIngeniería

- 04 Nov 2009, 18:16 #192637

Hola, soy maquinista naval y mis conocimientos sobre electricidad muy limitados, por lo que me gustaría que resolviérais una dudilla que tengo.

¿Veis posible instalar un banco de condensadores a bordo de un buque (instalación en isla) a fin de "aligerar" la potencia reactiva que tienen que aportar los diesel-generadores y así ahorrar combustible?

Esque he oído varias campanadas provenientes de algunos compañeros, unos que dicen que si y otros que lo niegan.

Los opositores dicen que los generadores regulan automaticamente la demanda de reactiva del barco en cada momento variando la excitación, pero los defensores dicen que instalando dichos condensadores nos ahorrariamos el tener que hacer que los generadores nos entreguen KVAR, para que los Kw entregados sean los mismos que los KVA generados, logrando asi un ahorro de combustible.

No sé, a ver si me podeis ayudar.

Saludos y gracias de antemano!

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- 04 Nov 2009, 18:43 #192646

Igual meto la pata, pero yo entiendo que no sería tanto ahorro de combustible como optimización de la instalación, al poder aprovechar todos lod KVA como activa. Aunque algo de ahorro sí que habría porque disminuirían la intensidades y por tanto las pérdidas por efecto joule...

Pero me someto a opiniones mejor fundadas que la mía...

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If it can be broke then it can be fixed, if it can be fused then it can be split.

- 04 Nov 2009, 19:36 #192659

la verdad es que diesel vas a ahorrar muy poco, compadre.
En cualquier caso, siempre vas a alargar la vida de la máquina, porque cuando se le baja mucho el cos fi (y mucho es andar por el 082 para abajo) los devanados se calientan mucho. No hasta el límite de alarma, pero se calientan. Los devanados están recubiertos de un barniz, que como todo, tiene una vida, y que es mas larga o mas corta en función del trato que lleve.

Te hablo con bastante conocimiento de causa, he sido 4 años SAT de grandes grupos de cogeneración. Conseguiras "vender" mejor los condensadores a tu jefe por el tema calentamientos que realmente por el diesel que vas a ahorrar. (aunque todo suma).

por el tamaño de bicho que llevarás (por la pregunta que planteas) me imagino que tendrás un buen par de generadores auxiliares de digamos... 3 MW cada uno. Supongo motor a 750 rpm. Esto da un buen alternador... en torno a las 25 TM de hierro y cobre...

Esos devanados supongo que trabajarán a unos 90º a plena carga con cos fi = 1 y unos 105 cuando anden por el 0,8. El límite lo tendrás en unos 135 maomeno... El barniz aguanta, pero no está de mas darle una ayudita...

Ya nos contarás.

Saludos camarada.

Luis

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- 04 Nov 2009, 19:51 #192664

Gracias por las respuestas. Voy a daros unos datos más a ver si asi os haceis mejor a la idea.

Trabajariamos con 3 generadores de 1MVA cada uno pero a máxima potencia no trabajariamos nunca.
En el transitorio maximo (que puede llegar a durar 3h, que es cuando maniobramos para entrar o salir de puerto) la potencia consumida es 2940 kVA el cos phi a este regimen es en torno al 0,88

A potencia nominal, consumimos 1590 kVA con un cos phi del 0,83.

El banco de condensadores (automático) lo montariamos justo en barras, ya que es una instalación ya construida y los consumidores estan muy dispersos a lo largo del barco, por lo que la compensación individual o en grupo no es factible.

Si consiguiéramos rebajar ese cos phi nominal de 0,83 a 0,98 (a ver si me podéis orientar sobre si este valor está bien o deberia cambiarlo), estariamos ahorrando 285 kVA a la hora, que multiplicado por el consumo específico de los motores que accionan dichos alternadores nos sale un ahorro de 315 toneladas métricas al año, lo que es un buen pico.

Lo que necesito saber si el tema de la compensación en una instalación en isla de verdad nos hace ahorrar kVAr, y por lo tanto tambien kVA en un generador.

Saludos!

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- 04 Nov 2009, 20:15 #192669

Me comentas que tienes 1590 KVa a 0,83

Eso supone, descomponiendo: 1319,7 KW y 886,84 KVAr

ahora queremos subir a 0,98, por ejemplo.

Eso supone que la activa sigue igual, y la aparente es 1360,51 KVa, si no he hecho mal las cuentas "vectoriales".

1590-1360 = 230 KVa / hora. (palmo mas palmo menos)

Suponemos que tu motor consume 200 g/KWh y que el rendimiento del alternador es 0,97, luego el motor se ahorra 230/0,97 * 0,2 = 47,4 Kg de gasoleo/h. Suponiendo que el barco anda 6000 horas / año hacen un total de 284 tm. Que a 0,45 € / l y a 0,86 kg/l hacen un total de aprox unos 150.000 € al año. No está mal. (unos 24 €/hora)

Luego lo repaso, pero en cualquier caso, no está mal.

Saludos,

Luis

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- 05 Nov 2009, 09:56 #192746

Una preguntita... Estas suponiendo que el motor diesel genera potencia reactiva y gasta combustible al hacerlo. ¿Eso es cierto? Yo tenía entendido que la reactiva no la generaba la propia instalación y que no provocaba pérdidas en la generación sino en la distribución y transformación...

Porque si no las compañías facturarían potencia aparente y tan tranquilas: "lo has consumido y me has hecho gastar fuel/carbón/uranio, pues te lo cobro" en vez del "Te cargo un extra porque me estas metiendo amperios en las líneas sin necesidad" que hacen ahora...

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If it can be broke then it can be fixed, if it can be fused then it can be split.

- 05 Nov 2009, 14:25 #192809

Una preguntita... Estas suponiendo que el motor diesel genera potencia reactiva y gasta combustible al hacerlo. ¿Eso es cierto? Yo tenía entendido que la reactiva no la generaba la propia instalación y que no provocaba pérdidas en la generación sino en la distribución y transformación...

Porque si no las compañías facturarían potencia aparente y tan tranquilas: "lo has consumido y me has hecho gastar fuel/carbón/uranio, pues te lo cobro" en vez del "Te cargo un extra porque me estas metiendo amperios en las líneas sin necesidad" que hacen ahora...

claro, los amperios de más en las lineas como tu dices, hay que generarlos, ¿no?
por lo que yo se, se generan kVA, que son la suma vectorial de reactiva y activa.

igual estoy equivocado, ya dije en el primer mensaje que de electricidad no sé mucho

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- 05 Nov 2009, 14:44 #192811

efectivamente marc, en los alternadores se genera KVA, el poner baterias como tu sugieres "genera" reactiva y digo genera entre comillas pues es consumo realmente pero de signo opuesto que al sumarse vectorialmente se anula........

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Ingeniería: Es la profesión que combina el arte y la ciencia con el fin de crear soluciones o alternativas para mejorar una situación.

- 05 Nov 2009, 16:56 #192837

Me comentas que tienes 1590 KVa a 0,83

Eso supone, descomponiendo: 1319,7 KW y 886,84 KVAr

ahora queremos subir a 0,98, por ejemplo.

Eso supone que la activa sigue igual, y la aparente es 1360,51 KVa, si no he hecho mal las cuentas "vectoriales".

1590-1360 = 230 KVa / hora. (palmo mas palmo menos)

Suponemos que tu motor consume 200 g/KWh y que el rendimiento del alternador es 0,97, luego el motor se ahorra 230/0,97 * 0,2 = 47,4 Kg de gasoleo/h. Suponiendo que el barco anda 6000 horas / año hacen un total de 284 tm. Que a 0,45 € / l y a 0,86 kg/l hacen un total de aprox unos 150.000 € al año. No está mal. (unos 24 €/hora)

Luego lo repaso, pero en cualquier caso, no está mal.

Saludos,

Luis

Pero entonces, aprox. kVA=kW
1590 kW x 0,2 kg/kWh 0,45 €/l x 1/0,86 l/kg = 166 €/h (horas de funcionamiento a la potencia nominal)
Con electricidad de red 1590 kW x 0,12 €/kWh = 190 €/h (horas de funcionamiento a la potencia nominal)
Son correctos los números?.

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- 05 Nov 2009, 18:27 #192876

El tema que yo quiero debatir es si de verdad se ahorraria combustible o no.

Porque me encuentro personas que me dicen que la rectiva que absorben los consumidores luego es devuelta a la red y por tanto no hay un consumo por lo que al no "gastar" nada no es posible ahorrar nada.
Otros (yo incluido) hacemos los calculos y nos sale que si. Otros que me dicen que es una tonteria porque los mismos generadores varian la reactiva que entregan.

No se, muchas opiniones enfrentadas.

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- 05 Nov 2009, 22:20 #192936

No he trabajado con grupos diesel pero, por analogía con una turbina de vapor..
1.- Potencia Activa, en base al combustible es decir vapor, o en este caso0 diesel
2.- Potencia Reactiva, modificando excitación

No estoy seguro, pero no creo que vayamos a ahorrar combustible.

Lo mismo pasa con la turbina de gas.

De todas formas, cuanta menos reactiva generemos con el grupo, máss posibilidad de P. activa en caso de necesidad.

Baterías de condensadores siempre interesantes para evitar calentamientos innecesarios en las instalaciones.

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- 06 Nov 2009, 10:39 #193006

a ver...

Un grupo genera KVA. eso es así, y los KVa son la suma vectorial de los KW y los KVAr.

Al generar reactiva mediante condensadores, lo que hacemos es generar KVAr, de manera que la suma vectorial la llevamos mas cerca de la vertical.

En las cuentas, lo que hice fue descomponer los 1590 en activa y reactiva.

En cualquier situación, la activa será similar,pues la demanda es la misma, y la reactiva pasará a ser "generada" por los condensadores, con lo que los KVa generados serán menos, de ahí la reducción de consumo.

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- 06 Nov 2009, 13:30 #193053

Si, pero ¿los kVAr que genera el grupo, se traducen en KW (térmicos) del motor diésel o por el contrario son generados por las cargas inductivas de la instalación?

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If it can be broke then it can be fixed, if it can be fused then it can be split.

- 06 Nov 2009, 14:17 #193060

Si, pero ¿los kVAr que genera el grupo, se traducen en KW (térmicos) del motor diésel o por el contrario son generados por las cargas inductivas de la instalación?

Te devuelvo la pregunta, ¿que ocurriría con Cos fi = 0? Es decir, reactiva pura?

Te contesto.
Lo que todo el mundo, vectorial o no, está de acuerdo que S(aparente)=U*I*R3, P=UIR3cosfi y Q=UIR3senfi

NOTA = R3 = Raiz 3

Y tambien sabemos que un consumidor consume activa y "¿induce?" reactiva.

supongamos que tenemos la barra de éste nuestro barco. 1590 KWA. Cos fi = 0,83

Luego, P = 1590*0,83 = 1320 KW
Q = 1590*Raiz(1-0,83^2) = 886 KWAr.

Si instalamos una batería de condensadores, generamos con "condensadores" gran parte de esos 886 KWAr serán generados por la batería. Sin embargo, la activa permanece constante.

Así pues, para calcular la nueva potencia aparente hay que aplicar lo siguiente
P=S*cosfi
1320 = S * 0,98 (0,98 es el cosfi que queremos en la nueva instalación)

Así pues la nueva potencia aparente serán 1346,9 KVa
y la reactiva de esta "nueva instalación" será
Q = 1346,9 * Raiz ( 1- 0,98^2) = 268.029 KVar

La batería de condensadores ha de definirse para que genere 886-268 = 618 KVAr

Ahora bien, ¿esto en que se traduce en el motor?

Como ya he comentado, hay una disminución de potencia aparente, de 1590 a 1346.

PERO: La activa sigue constante = 1320 KW.

¿sube o baja la potencia absorvida por el motor?

O lo que es lo mismo, ¿sube o baja la intensidad producida por el alternador? Apliquemos la fórmula de la potencia

En el caso inicial, 1320 = UIR3 * 0,83 =>

En el caso final, 1320 = UIR3 * 0,98 =>

Operando las dos ecuaciones obtenemos que I1/I2 = 1,18, luego, I2 = 0,847 I1. Hemos disminuido la intensidad casi un 15%.

Luego, en buena medida, ¿reduciremos el consumo? Desde luego, pero... ¿en que medida?

Ahí hay que meterse en el concepto de máquina eléctrica. En este caso, el alternador es un alternador síncrono.

Hay que buscar las fórmulas de cómo varía la fuerza electromotriz (que al final es la que tiene que dar el motor diesel) con la intensidad, Y el ánguo (fi). Lo dejo aquí de momento porque me falta "bibliografía".. Prometo continuar, que está muy interesante, pero, en cualqueir caso, me retracto completamente del ahorro de consumo expuesto unos mensajes mas arriba hasta que no lo tenga calculado analíticamente.

Si alguien quiere seguir desde aquí, bienvenido sea.

Saludos,

Luis

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- 06 Nov 2009, 19:25 #193097

la corriente de excitacion es constante?? lo digo por que si el movimiento del eje lo da el motor diesel, para que la velocidad angular de una frecuencia constante, la influencia de la carga si es inductiva o capacitiva afecta en la tension se salida del generador si es inductiva hay mas caida de tension y es capacitiva la tension de salida es mayor, provocando el lo fenomenos que te describen algun compañero calentamientos, y problemas de evejecimiento.

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A veces pienso que estoy equivocado de planeta