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.
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.
OBJETIVO GENERAL Diseñar una propuesta de instalar una central termoeléctrica de CVG Venalum que permita lograr su independencia eléctrica.
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.
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.
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
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.
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
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.
Diagrama en bloque del Sistema Eléctrico VENALUM
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
CELDAS DESINCORPORADAS
CELDAS DESINCORPORADAS
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)
PROGRAMA DE RECUPERACION DE LA CAPACIDAD INSTALADA
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
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
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.
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.
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.
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
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).
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
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.
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.
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.
Potenciales impactos negativos – Medidas de atenuación
Potenciales impactos negativos – Medidas de atenuación
Potenciales impactos negativos – Medidas de atenuación
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
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
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.
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.
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.
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.