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Diseño de una propuesta de instalar una central termoeléctrica



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    EL PROBLEMA CVG Venalum, cuenta con un total de 905 celdas y un
    consumo de 800 MW, con la aplicación del plan de
    racionamiento eléctrico ha tenido que desincorporar 400
    celdas de manera progresiva para cumplir con la cuota exigida por
    CORPOELEC, lo que se traduce en 300 MW. La empresa recibe su
    energía eléctrica directamente de la Central
    Hidroeléctrica Simón Bolívar, pasando por la
    subestación Guayana B, hasta llegar a los
    transforectificadores que se encuentra en las plantas de
    reducción: Complejo I, complejo II y V línea, para
    luego ser incorporada a cada celda de reducción.

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    EL PROBLEMA En base a lo antes expuestos CVG Venalum requiere de
    estudio económico-financiero que le permita evaluar
    factibilidad de la independencia eléctrica mediante la
    posible adquisición e instalación de una central
    termoeléctrica con el objetivo de que garantice la
    continuidad de los procesos productivos de aluminio.

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    OBJETIVO GENERAL Diseñar una propuesta de instalar una
    central termoeléctrica de CVG Venalum que permita lograr
    su independencia eléctrica.

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    OBJETIVOS ESPECÍFICOS Diagnosticar la situación
    actual en el suministro de energía eléctrica para
    el proceso de reducción de aluminio. Analizar la
    situación actual de las celdas y el consumo de
    energía eléctrica de la empresa. Cuantificar la
    producción de aluminio afectada por el racionamiento
    eléctrico. Determinar el impacto financiero en las ventas
    del aluminio debido al racionamiento eléctrico.

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    OBJETIVOS ESPECÍFICOS Señalar todas las
    características técnicas de la central
    termoeléctrica por ciclo combinado. Determinar los costos
    asociados a la central termoeléctrica por ciclo combinado.
    Realizar la evaluación económica de la central
    termoeléctrica por ciclo combinado.

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    MARCO METODOLÓGICO TIPO DE INVESTIGACIÓN (Gp:)
    Campo Aplicada POBLACIÓN Y MUESTRA Para los efectos de
    esta investigación, la población y la muestra son
    coincidentes y están conformadas por todas las variables
    que conforman una central termoeléctrica, variables de
    producción y las variables económicas relacionadas
    entre sí con la producción de CVG Venalum.
    DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

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    ANALISIS DE LOS RESULTADOS DIAGNÓSTICO DE LA
    SITUACIÓN ACTUAL EN EL SUMINISTRO DE ENERGÍA
    ELÉCTRICA PARA EL PROCESO DE REDUCCIÓN DE ALUMINIO.
    La central Hidroeléctrica Raúl Leoni, conocida hoy
    en día como la central Hidroeléctrica Simón
    Bolívar, cuenta con 20 turbinas para la generación
    de energía eléctrica.

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    El parque industrial de Guayana se abastece a través del
    sistema interconectado de Guayana “B” y Guayana
    “A” aporta energía al sistema interconectado
    nacional. El 12 de enero de 2010 se aplica un plan de
    racionamiento de 300 MW para CVG VENALUM, lo cual afecta
    significativamente en la producción de aluminio por la
    desincorporación progresiva de 400 celdas entre las tres
    (03) plantas de Reducción

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    ANÁLISIS DE LA SITUACIÓN ACTUAL DE LAS CELDAS Y EL
    CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA DE LA EMPRESA En CVG
    VENALUM se cuenta con tres plantas de reducción de
    aluminio primario y para cada planta existe un sistema de
    transforrectificadores, el cual se encarga de rectificar la
    energía eléctrica proveniente de la
    subestación eléctrica de Guyana B y distribuir el
    voltaje necesario a cada celda.

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    Diagrama en bloque del Sistema Eléctrico VENALUM

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    Las plantas transforrectificadoras se encuentran en
    óptimas condiciones para recibir y suministrar la
    energía eléctrica a las Celdas de Reducción,
    considerando que el total de energía requerida por CVG
    VENALUM para funcionar a un 100% de su capacidad es de 810 MW
    Circuito General de Línea de Celdas P-19

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    CELDAS DESINCORPORADAS

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    CELDAS DESINCORPORADAS

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    También se realizaron visitas técnicas con el apoyo
    del personal de proyecto de CVG VENALUM, a las instalaciones de
    la Siderúrgica del Orinoco, específicamente donde
    se está construyendo las plantas termoeléctricas de
    dicha empresa, en donde se evidenció los avances del
    proyecto, la capacidad generadora de las dos plantas y la posible
    ampliación del proyecto. Planta Termoeléctrica
    (Sidor)

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    PROGRAMA DE RECUPERACION DE LA CAPACIDAD INSTALADA

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    IMPACTO EN PRODUCCIÓN Gráfico Número de
    Celdas por Año A Ñ O C E L D A S I N S TA L A D A
    S

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    Impacto en Producción Gráfico Número de
    Celdas por Producción CELDAS INSTALADAS P R O D U C C I O
    N A N U A L

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    CUANTIFICACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ALUMINIO
    AFECTADA POR EL RACIONAMIENTO ELÉCTRICO Y VARIACIÓN
    DE LOS PRECIOS (LME). La planta en el año 2004 alcanzo
    superar su capacidad de las 430.000 T/M año, a 442.000 T/M
    año, en el 2010 la producción cae en un 40% en
    función de la capacidad instalada e impacto en los
    precios.

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    La central termoeléctrica por ciclo combinado propuesta
    para CVG VENALUM, consta de lo siguiente: Primero debe contar con
    capacidad máxima de la planta de 900 MW aproximadamente
    constituida por turbinas de gas y turbinas de vapor. La planta
    puede funcionar con gas natural como combustible principal. La
    planta podrá funcionar en ciclo combinado, la cual consta
    de tres unidades generadoras: dos turbinas de gas y una turbina
    de vapor Los equipos principales de la central serán
    específicamente: cuatro turbinas de gas, dos calderas
    recuperadoras de vapor, dos turbina de vapor y condensador.

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    Se recomiendan cuatro turbinas de gas que tienen una capacidad de
    generar 151 MW, su velocidad de giro es de 3600 r.p.m. y su
    frecuencia es de 60 Hz y su longitud es de 19.5 metros.

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    Las turbinas de vapor deben tener una capacidad nominal de 181
    MW, 3600 r.p.m., también debe constar de tres etapas (HP,
    IP, LP) de presión, doble flujo y descarga vertical hacia
    abajo

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    Se recomiendan dos calderas recuperadores de vapor (HRSG), ya que
    en ellas se genera vapor de agua con tres presiones: Baja (LP),
    Intermedia (IP) y Alta (HP).

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    Cada caldera debe constar de 17 secciones de intercambiadores de
    calor. Se requiere un condensador de tipo “back
    presure” cuyas funciones principales consisten en condensar
    el vapor de agua, mantener la presión de vació para
    garantizar la eficiencia de la turbina de vapor y desairear el
    condensado. Adicionalmente la planta debe poseer equipos
    auxiliares, entre ellos: Transformador elevador principal
    trifásico 18kV/230kV; Interruptor principal con corriente
    nominal de 9000 amperios, subestación, una planta de
    tratamiento de agua desmineralizada con tanque de almacenamiento;
    sistema de medición y suministro de gas natural; sistema
    de suministro de combustible líquido; y sistemas
    eléctricos, mecánicos, de protección,
    medida, instrumentación y control

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    A continuación se describen los diferentes recursos
    humanos, materiales, de infraestructura y ambientes de trabajo
    necesarios para la ejecución exitosa del mismo: Equipo de
    trabajo en oficinas de CVG VENALUM Puerto Ordaz (Director del
    Proyecto, Líder de Ingeniería, Ingeniero
    Electricista, Ingeniero Mecánico y Asesores de Calidad).
    Equipo de trabajo en sitio de la obra (Líder de
    Inspección, Especialista en Gerencia de Proyectos,
    Ingeniero Civil-Experto en Movimiento de Tierra, Ingeniero
    Civil-Experto en Obras de Concreto, Ingeniero Industrial, 4
    Técnicos para control de obra, 2 Topógrafos y sus
    ayudantes, 2 Secretarias, Ingeniero de Supervisión
    Ambiental, Ingeniero y técnicos para Seguridad, Higiene y
    Ambiente.

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    A continuación se describen los diferentes recursos
    humanos, materiales, de infraestructura y ambientes de trabajo
    necesarios para la ejecución exitosa del mismo:
    Instalaciones provisionales en obra con oficinas debidamente
    acondicionadas y equipadas. Vehículos. Equipos y sistemas
    de comunicaciones, paquetes de computación. Equipamiento
    de talleres para mantenimiento menor. Se deberá contar con
    un laboratorio en el sitio de la obra debidamente equipado y
    certificado por SENCAMER (Servicio Autónomo Nacional de
    Normalización Calidad, Metrología y Reglamentos
    Técnicos) para las pruebas y ensayos a efectuar para el
    control de calidad.

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    IMPACTOS MEDIOAMBIENTALES DE LA CENTRAL PROPUESTA DE CICLO
    COMBINADO Los impactos negativos de la construcción
    está asociado a las actividades de excavación,
    relleno y movimiento de tierras, uso y drenaje de agua,
    generación y disposición de desechos y materia
    ferroso, con respecto a las operaciones propiamente dichas se
    generaran fuentes importantes de emisiones atmosféricas
    que pueden afectar la calidad del aire en el área local o
    regional.

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    Potenciales impactos negativos – Medidas de
    atenuación

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    Potenciales impactos negativos – Medidas de
    atenuación

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    Potenciales impactos negativos – Medidas de
    atenuación

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    Ventajas de la central Termoeléctrica de ciclo combinado
    de CVG VENALUM Esta Central podrá operar a plena carga o
    cargas parciales, hasta un mínimo de aproximadamente el
    45% de la potencia máxima. Eficiencia elevada. El ciclo
    combinado proporciona mayor eficiencia por un margen más
    amplio de potencias. Sus emisiones son más bajas que
    en las centrales térmicas convencionales. Coste de
    inversión bajo por MW instalado. Periodo de
    construcción corto, 2 AÑOS Bajo consumo de agua de
    refrigeración. Ahorro energético en forma de
    combustible

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    COSTOS ASOCIADOS A LA CENTRAL TERMOELÉCTRICA POR CICLO
    COMBINADO La Central Termoeléctrica que se propone para
    CVG VENALUM tendrá unos costos aproximados de 800 millones
    de dólares” para adquirir los equipos principales de
    la central serán: cuatro turbinas de gas, dos calderas
    recuperadoras de vapor, dos turbina de vapor y condensador, que
    tienen la capacidad total de generación de más de
    900 MW

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    EVALUACIÓN ECONÓMICA DE LA CENTRAL
    TERMOELÉCTRICA POR CICLO COMBINADO El valor total de la
    inversión en equipos, infraestructura física y
    montajes es aproximadamente de USD $ 800.000.000. El periodo de
    evaluación de la inversión es de 25 años. La
    tasa de descuento utilizada es del 11% anual. Para este valor se
    halla el costo anual equivalente o “Levelized Cost”,
    mediante la siguiente fórmula: El costo anual de
    administración, operación y mantenimiento (AOM) es
    cercano a cuatro millones de dólares.

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    CONCLUSIONES La energía eléctrica de CVG VENALUM,
    llega directamente de la Central Hidroeléctrica
    Simón Bolívar, pasando por la subestación
    Guayana B, hasta llegar a los transforrectificadores que se
    encuentra en las plantas de reducción: Complejo I,
    complejo II y V línea, para luego ser incorporada a cada
    celda de reducción, dando un total de 905 celdas.  
    Se diagnostico la situación actual de las celdas, y se
    pudo constatar que desde el año 2009 se encuentran
    desincorporadas 400 de estas y el consumo de energía
    eléctrica de la empresa es de 810 MW, sin embargo con el
    racionamiento eléctrico y la falta de una planta que ayude
    a mejorar esta situación, ha bajado el consumo a 300
    MW.

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    CONCLUSIONES CVG VENALUM antes de aplicarse el racionamiento
    eléctrico a nivel nacional, alcanzo superar su capacidad
    de las 430.000 T/M año, a 442.000 T/M año, en el
    presente año la producción esta aproximadamente en
    40% en función de la capacidad instalada, presentando
    así una baja de 15 mil 600 toneladas de producción
    por mes.   La central termoeléctrica propuesta para
    CVG VENALUM es de ciclo combinado. El valor de la
    inversión que debe realizar CVG VENALUM por concepto de
    equipos, espacio físico, infraestructura, montaje es
    aproximadamente de USD $ 800.000.000.

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    RECOMENDACIONES Considerar y verificar los resultados y datos
    obtenidos por parte de la gerencia de proyecto conjuntamente con
    la división de alto voltaje a fin de lograr la
    independencia eléctrica de CVG Venalum, mediante la
    adquisición e instalación de una Central
    Termoeléctrica por ciclo combinado.   Cumplir con las
    medidas señaladas en función al impacto ambiental
    para prevenir, controlar, mitigar y/o evitar, eficazmente los
    potenciales efectos negativos que se generarán por
    construcción y operación del proyecto.  
    Evaluar y seleccionar la tecnología como un todo,
    considerando que el proveedor debe mostrar experiencia,
    desempeño real de sus equipos, entregar respaldo y
    garantías por su tecnología, así como
    también por los plazos de entrega.   Contar con todas
    las aprobaciones, permisos y autorizaciones legales
    correspondientes para instalar la central termoeléctrica.

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