Electricidad

Conceptos relativos a las instalaciones eléctricas

Un esquema o diagrama unifilar es una representación gráfica de una instalación eléctrica o de parte de ella. El esquema unifilar se distingue de otros tipos de esquemas eléctricos en que el conjunto de conductores de un circuito se representa mediante una única línea, independientemente de la cantidad de dichos conductores.¹ Típicamente el esquema unifilar tiene una estructura de árbol.- ................................................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=8064c89b56a99f3013a270a0e43c5f9cf81d35a3&writer=rdf2latex&return_to=Esquema+unifilar

El factor de planta (también llamado factor de capacidad neto o factor de carga) de unacentral eléctrica es el cociente entre la energía real generada por la central eléctrica durante un período (generalmente anual) y la energía generada si hubiera trabajado a plena carga durante ese mismo período, conforme a los valores nominales de las placas de identificación de los equipos. Es una indicación de la utilización de la capacidad de la planta en el tiempo.

Los factores de planta o factores de capacidad varían considerablemente dependiendo del tipo de combustible que se utilice y del diseño de la planta. El factor de planta no se debe confundir con el factor de disponibilidad o con eficiencia.- ..........................................:http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=d3559675793934be87c6a2911d05cc2d5053cc04&writer=rdf2latex&return_to=Factor+de+planta

Factor de planta

 

Cálculo del factor de Planta

El factor de planta es muy importante al momento de evaluar una central nuclear. Un menor factor de planta se traduce en menos generación, lo que dificulta la competitividad de la energía nuclear. En los último años se ha aumentando significativamente el factor de planta de las centrales nucleares de EE.UU y otros países.

Las plantas nucleares están pensadas para satisfacer la carga base y no para responder a la variación horaria de la demanda, sus bajos costos de producción al compararlas con centrales de combustibles fósiles (figura XX11) hacen de las centrales nucleares ideales para este motivo.

Bajo el escenario de costos de generación cercanos a los 50 dólares por MWh, en un esquema como el chileno de despacho de carga, con seguridad su costo no será una restricción al factor de planta. Las plantas nucleares, deben tener salidas de operación por recambio de las barras de combustible y mantenimientos, por lo cual la programación de estos y el tiempo dedicado a estas actividades serán factores determinantes en el factor de planta.

            En los Estados Unidos se han alcanzado factores de planta en torno al 90% en los últimos años. En Finlandia también se han alcanzado elevadísimos factores de planta para la energía nuclear manteniendo un promedio de 94% durante la última década. En la figura XX14 se muestra como ha mejorado sostenidamente el factor de planta de las centrales nucleares de los Estados Unidos.

Figura XX14 Capacidad de planta en los Estados Unidos. Fuente: Energy Information Administration (EIA).

Pero en Francia por ejemplo se alcanzan factores de planta de 77,3%, un valor bastante bajo para los estándares mundiales. Esto se debe principalmente a que en Francia alrededor del 75% de la energía proviene de plantas nucleares y casi el 90% de la capacidad instalada es nuclear. Las centrales nucleares son utilizadas para satisfacer las variaciones de demanda (seguimiento de carga) además de la carga base del sistema. Incluso hay veces que algunas plantas dejan de operar los fines de semanas (WNA).

Gran parte de los países logran un factor de planta superior al 80%, incluso India, país que a mediados de los 90 tenía de los peores factores de planta a nivel mundial (del orden de 60%) ha logrado mejorar en este aspecto alcanzando factores de planta de 85% en el periodo 2001-2002 (WNA).

Figura XX15 Costos de generación de una planta de costo overnight de US$2.000 kW, a diferentes factores de planta.   

Gran parte de los estudios internacionales utilizan un factor de planta de 85% para evaluar la competitividad económica de una central nuclear y este parece ser un número razonable para Chile en vista de los bajos costos variables de generación de la energía nuclear.

Como se ve en la figura XX15, es importante para el inversionista saber dentro de que rangos se mueve el factor de planta, entonces si analiza el caso base con los factores de planta de Francia (77,3%), el costo de la energía es de 75 US$/MWh, en cambio con el de India (85%) se obtiene un costo de 69 US$/MWh y con el de Finlandia (94%) se tiene 62 US$/MWh.

En el campo de la energía eólica se emplean varios indicadores para medir el comportamiento energético de una instalación eólica. El factor de capacidad (FC), también denominado como factor de carga y menos frecuentemente como factor de planta, es el más empleado y difundido.

Es un término que se emplea universalmente por lo que sirve a los ingenieros, proyectistas, operadores y especialistas en energía eólica de cualquier lugar del planeta para calificar inmediatamente la calidad energética de un aerogenerador, o de un parque eólico instalado en un sitio. El factor de capacidad se define como la relación entre la energía generada (E) por un aerogenerador, o parque eólico, durante un período dado y la que se hubiera producido si durante ese período hubiese estado funcionando continuamente a potencia nominal (Pn). En general, el factor de capacidad se calcula para un período de un año (8 760 horas), aunque puede ser calculado para cualquier otro período. Teniendo en cuenta la anterior definición, el factor de capacidad se expresa por la relación siguiente: FC = E / Pn x 8 760 El factor de capacidad es adimensional, por lo que si se multiplica por 100 se puede dar en %. El valor del FC debe ser mayor que 20% para que un sistema de generación de electricidad, ya sea un aerogenerador o una agrupación de aerogeneradores (parque eólico), se considere de forma preliminar factible económicamente. Este valor de 20% lo indica la experiencia de muchas aplicaciones. Es decir, en los cálculos iniciales de un proyecto eólico se estima la energía que genera el aerogenerador o el parque eólico, e inmediatamente se pasa a calcular el factor de capacidad. Si éste resulta menor que 0,2, no es aconsejable continuar el desarrollo del proyecto. Tratemos de entender mejor este asunto. Sea una turbina eólica de 1 MW de potencia nominal, entendiéndose como potencia nominal aquélla para la que fue diseñada la turbina, la cual se alcanza en los grandes aerogeneradores para velocidades de viento entre 12 y 15 m/s (de 43,2 a 54 km/h). Recuadro 1 Dos parques eólicos y sus respectivos factores de capacidad Central Eoloeléctrica La Venta. Una zona interesante es el Istmo de Tehuantepec, en el sur de México, por sus altas velocidades de viento. Las velocidades medias anuales son cercanas a los 10 m/s a baja altura. Uno de los parques eólicos de mayores factores de capacidad en el mundo se encuentra precisamente en esta región de México y se conoce como Central Eoloeléctrica La Venta. El parque está formado por siete aerogeneradores daneses de 225 KW de potencia nominal, para un total de 1 575 kW. Comenzó a funcionar en 1994 y de acuerdo con los datos aportados por los operadores en los primeros dos años, el factor de capacidad global resultó de 48,1%. Durante el primer año este factor alcanzó 51,7%.   Parque Eólico Gibara 1. En Cuba, el Parque Eólico Gibara 1 se puso en marcha a principios de 2008, en la provincia de Holguín, y constituyó el segundo parque instalado en Cuba después de comenzada la Revolución Energética. El parque eólico, desde que comenzó a trabajar en febrero de 2008 y hasta el último día de agosto antes de ser dañado por el huracán Ike, había generado 6 723,7 MWh para un factor de capacidad de 27%, por lo que su comportamiento puede calificarse como bueno. Esto demuestra que el estudio de viabilidad realizado en la etapa del proyecto fue correcto y que el sitio muestra resultados satisfactorios para continuar con la instalación de otros parques. Como es conocido, la velocidad del viento es variable y sólo alcanza estos valores de velocidad, o por encima de esta, una fracción del tiempo, por lo que la turbina trabaja mayormente por debajo de la potencia nominal. Por ejemplo, si este aerogenerador trabajara con un factor de capacidad de 0,3 (30%), es equivalente a que si trabajara durante 30% de las 8 760 horas del año, es decir 2 628 horas al año, a su potencia nominal de 1 MW, y el resto de las horas del año no generara ninguna potencia. Esto puede expresarse también de la siguiente forma: el aerogenerador funciona todas las horas del año (8 760 horas) a 30% de su potencia nominal (300 kW). Teniendo en cuenta lo anterior, el factor de capacidad se expresa en %, pero también se expresa en horas al año, lo que se conoce como horas equivalentes. Es decir, el factor de capacidad en el caso anterior es de 30%, o lo que es lo mismo, el factor de capacidad es de 2 628 horas. Continuando con el ejemplo anterior, la energía que el aerogenerador de 1 MW generará en todo el año resulta del producto de 0,30 x 8 760 horas x 1 MW = 2 628 horas x 1 MW = 2 628 MWh/año. En la tabla 1 se muestra el cálculo anterior realizado para otros factores de capacidad y con el mismo aerogenerador de 1 MW de potencia nominal. Sobre la base de la experiencia de los aerogeneradores que funcionan actualmente en todo el mundo, en la tabla 2 se muestra una escala de calificación del comportamiento de las instalaciones eólicas. Tabla 1 Energía generada en el año en dependencia del factor de capacidad  Tabla 2 Calificación del funcionamiento de las instalaciones eólicas según el factor de capacidad Finalmente, para aerogeneradores de mediana y gran potencia (mayor que 250 kW), un cálculo a ojo de buen cubero del factor de capacidad se puede realizar por la fórmula siguiente: FC = 0,07 x Velocidad media anual – 0,2 Es decir, para un aerogenerador de gran potencia instalado en un sitio donde la velocidad media anual, a la altura del eje de giro del rotor, sea de 10 m/s, el factor de capacidad puede estimarse de forma preliminar como 0,5 (50%), por lo que resulta un comportamiento de carácter excelente a extraordinario.