Resumen-Ejecutivo-Eq35

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INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY 
CAMPUS GUADALAJARA 
 
IMPLEMENTACIÓN DE TABLA COMPARATIVA DE PARÁMETROS 
OPERATIVOS DE LOS GENERADORES ELÉCTRICOS DE LAS UNIDADES DE 
LA C.T. MANZANILLO QUE PERMITA LA TOMA DE DECISIONES PARA 
REDUCIR LAS PÉRDIDAS ECONÓMICAS POR GENERACIÓN DE POTENCIA 
REACTIVA. 
PROYECTO DE OPTIMIZACIÓN DE ENERGÍA 
 
ALFONSO ROSALES MARTÍN 
JACOBO NÚÑEZ BORBÓN 
RODRIGO JIMÉNEZ ARELLANO 
 
Profesor Titular: DR. FERNANDO MARTELL CHÁVEZ 
Profesor Tutor: M.C. SERGIO JAVIER MELÉNDEZ GARCÍA 
 
Esta investigación (tesis/ proyecto de campo) es un producto del proyecto 266632 “Laboratorio para la 
Gestión Inteligente de la Sustentabilidad Energética y la Formación Tecnológica” financiado a través 
de Fondo CONACYT SENER de Sustentabilidad Energética (S0019201401). 
Guadalajara, Jalisco, 12 de noviembre de 2018 
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Contenido. 
1. Objetivo ................................................................................................................................................. 2 
2. Antecedentes ........................................................................................................................................ 2 
3. Resumen de las medidas de eficiencia energética ............................................................................... 4 
4. Plan de medición y verificación ............................................................................................................ 6 
5. Comentarios y conclusiones ................................................................................................................. 8 
6. Referencias ............................................................................................................................................ 9 
 
 
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1. Objetivo. 
Reducir las pérdidas de energía en el proceso de generación (producción), derivadas de ajustes 
diferenciales de potencia reactiva entre las unidades generadoras de la C.T. Gral. Manuel Álvarez Moreno 
(Manzanillo), evitando los costos derivados de la producción de no menos de 50.00 MVAR-h por semana. 
 
 
2. Antecedentes. 
Nombre de la empresa: 
CFE Generación III EPS: C.T. Gral. Manuel Álvarez Moreno (Manzanillo). 
 
Ubicación y/o dirección del sitio: 
Ejido de Campos S.N., Calzada de las Flores, Complejo Manzanillo CFE, C.P.: 28809, Manzanillo, Col. 
Latitud 19° 01´54” Longitud 104° 19´ 51”. Altitud (msnm): 2.00. 
 
Tipo de inmueble: 
Industrial: oficinas administrativas, casa de máquinas y área de equipos auxiliares. 
 
Fecha de construcción y/o remodelación más reciente: 
Construcción finalizada en: 1979, modificación más reciente: 2012 
 
Número de personas que utilizan el inmueble: 
318 empleados directos. 
 
Insumos energéticos utilizados: 
Gas natural licuado, $220.00/GJ 
Combustóleo $180.00/GJ 
Diésel. $ 19.60 / litro. 
Nota: Los costos de los insumos son variables y establecidos por instancias externas a la central (CFE 
Energía). No agregamos el costo de la energía eléctrica ni su tarifa debido a que en la central se produce, 
sin embargo, sus costos se considerarán en los cálculos del proyecto. 
 
 
 
 
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Otra información relevante para el desarrollo del proyecto. 
La C.T. Gral. Manuel Álvarez Moreno cuenta con dos módulos de Ciclo Combinado, esta tecnología utiliza 
el gas natural como combustible utilizando el Ciclo Brayton para la conversión de la energía química del 
combustible en energía térmica para producir vapor y finalmente producir energía eléctrica a la salida de 
los generadores eléctricos. Las turbinas de gas y de vapor del Ciclo Combinado están acopladas a un 
generador eléctrico que por medio de la interacción de campos eléctricos generan energía eléctrica. Los 
generadores eléctricos están conectados al Sistema Interconectado Nacional (SIN) a través de una 
subestación eléctrica. 
Los generadores son elementos que permiten corregir el factor de potencia que presenta el SIN, de tal 
modo que cuando el sistema se comporta como inductivo, el generador compensa elevando el voltaje 
aportando reactancia capacitiva al sistema y viceversa. En ocasiones, el personal de la gerencia de control 
solicita el incremento de la potencia reactiva de un generador sin considerar que otro generador de la 
misma central está consumiendo reactivos, lo que implica una afectación económica a la Central debido 
a que esa energía no genera ingreso económico y si un incremento en los costos de operación. 
Con la implementación del proyecto, se pretende llevar un registro (toma de lectura) para identificar los 
momentos en que se genere potencia reactiva positiva y negativa para corregir y evitar que un generador 
esté aportando una potencia reactiva que otro de la misma central le esté consumiendo. 
 
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3. Resumen de las medidas de eficiencia energética. 
Medida a implementar.- Para el Caso de la Central Termoeléctrica General Manuel Álvarez Moreno 
(Manzanillo), se implementará una tabla comparativa donde se registren los principales parámetros 
operativos de los Generadores Eléctricos de las Unidades de la C.T. Manzanillo, con la intención de contar 
con justificaciones técnicas, fundadas y explícitas para replicar y debatir las indicaciones que emiten los 
Operadores del CENACE (Centro Nacional de Control de Energía) cuando aplique, y con ello, disminuir las 
pérdidas económicas ocasionadas por el consumo de combustible entre otros insumos que se requieren 
para producir la energía reactiva no aprovechada y que finalmente es consumida por algún otro de los 
Generadores de la propia Central. 
G1 G2 G3 G4 G5
Operador del CENACE emite el 
despacho de potencia reactiva 
para cada Generador
Operador Central 
U1 registra los 
parámetros 
principales en la 
tabla 
comparativa
Operador Central 
U2 registra los 
parámetros 
principales en la 
tabla 
comparativa
Operador Central 
U3 registra los 
parámetros 
principales en la 
tabla 
comparativa
Operador Central 
U4 registra los 
parámetros 
principales en la 
tabla 
comparativa
Operador Central 
U5 registra los 
parámetros 
principales en la 
tabla 
comparativa
MVAR (-) MVAR (+) MVAR (-) MVAR (+) MVAR (-)
Los operadores de las unidades generadoras establecen 
comunicación vía radio o teléfono para darse a conocer los 
reactivos (MVAR) que están despachando en su Generador y 
saber si el despacho a nivel Central esta balanceado.
Se requiere 
ajuste
Si
Solicitar al Operador del CENACE 
un ajuste en el despacho
Fin
 
 
 
 
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TABLA RESUMEN 
Descripción de la medida de mejora energética. Situación energética actual. 
Llevar un registro (toma de lectura) de la potencia 
reactiva que se entrega al Sistema Eléctrico 
Nacional (SEN), para identificar los momentos en 
que se entregue MVAR´s positivos y negativos por 
los generadores eléctricos de la misma Central, lo 
que podría ocasionar que un generador adyacente 
absorba la energía que otro entrega provocando 
pérdidas económicas no reconocidas. 
En ocasiones, el personal de la gerencia de control 
solicita el incremento de la potencia reactiva de un 
generador sin considerar que otro generador de la 
misma central está consumiendo reactivos, lo que 
implica una afectación económica. Se estima que 
con la implementación de este proyecto se podría 
evitar la generación de 50 MVAR´s de potencia 
reactiva a nivel Central y generar un ahorro 
correspondiente a sus costos asociados. 
Disminución en consumo de energía. Ahorro económico propuesto. 
Reducción de generación de 200 MVAR´s por 
tecnología turbogás y convencional. Totalizando 
400 MVAR´s mensuales. 
 
Se estima un ahorro mensual aproximado de 
$49,800 pesos incluyendo ambas tecnologías. Por 
lo tanto, el ahorro anual estimado será de 
$597,600 pesos. 
Métrica de evaluación financiera 
Para la implementación del proyecto se contempla una inversión inicial de $304,925.08. 
Considerando los ahorros mensualesy una tasa de interés del 2% se obtiene una VPN = $221, 726.91 
en 12 meses. 
La tasa interna de retorno (TIR) del proyecto es del 12%. 
 
 
 
 
 
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4. Plan de medición y verificación. 
 
Selección de opción de medición y verificación según el IPMVP. 
Debido a la naturaleza de nuestro proyecto, consideramos que la opción más adecuada para realizar la 
medición y verificación según el protocolo IPMVP (International Performance Measurement and 
Verification Protocol), es la Verificación aislada de la MME: medición del parámetro clave. La 
implementación de la tabla comparativa del nuestro proyecto, contempla la medición parámetros del 
generador eléctrico de cada unidad de manera aislada, con la intención de conocer el beneficio obtenido 
con la implementación por unidad. 
Para lo anterior, se realizaron pruebas de comportamiento de la una unidad turbogás que utiliza gas 
natural como combustible y de una unidad convencional que su combustible primario es el combustóleo. 
 
Identificación de las variables involucradas en el proceso. 
El proceso de generación de energía eléctrica cuenta con variables bien definidas. Tanto el ciclo Brayton 
para la unidad con tecnología turbo gas como el ciclo Rankine para la unidad con la tecnología 
convencional son procesos complejos con una cantidad de variables importantes involucradas. En lo 
concerniente a nuestro proyecto, nos enfocaremos principalmente a las variables que están directamente 
relacionadas con los costos operativos y los ingresos. 
a) Variables a medir. - La variable principal a medir es la potencia reactiva (MVAR´s), la cual ya se 
registra cada hora por los operadores y se captura en un formato por unidad. 
Otras variables a medir y que ayudarán a definir el comportamiento del generador serán: el flujo 
(kg/s) y la presión de gas natural (kg/cm2) para el gas natural, flujo de combustóleo (Ton/h), el 
voltaje de salida del generador eléctrico (kV), potencia real (MW) y el factor de potencia. 
b) Variables a estimar. - Con los datos registrados de potencia aparente (MVA), se hará la 
comparación y al identificar MVAR positivos y negativos se contabilizarán para sacar un total de la 
potencia reactiva absorbida entre generadores. 
c) Variables independientes. – El poder calorífico superior tanto del gas natural como del 
combustóleo en (kJ/kg) y el Factor de potencia (expresado en percentiles, este valor solo es 
complementario para una mejor referencia del comportamiento del generador). 
Estas variables se usarán en pruebas periódicas (anuales) de comportamiento de régimen térmico 
conforme al movimiento de reactivos en bajas y altas cargas con el fin de actualizar el costo real de la 
potencia reactiva y poder estimar el ahorro conforme vayan variando los costos del combustible y de la 
generación. 
 
 
 
 
 
 
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Determinación del límite de medida. 
La medida que nos indicará el ahorro que se presente al implementar este proyecto se dará por la 
sumatoria de las lecturas de la potencia reactiva de todas las unidades plasmadas en las hojas de marcha 
de los operadores. 
Para poder hacerlo, solo tenemos que establecer una referencia la cuál será acordada con personal de la 
central, se proponen opciones para que el plazo de una semana o bien de un mes (siendo esta la que 
consideramos la mejor opción) y se dará de la siguiente manera: 
i. Una vez implementada la carga en automático de los parámetros de los generadores eléctricos 
de las diez unidades a la “TABLA COMPARATIVA DE PRINCIPALES PARÁMETROS OPERATIVOS DEL 
GENERADOR ELÉCTRICO” (Anexo 1), se identificarán las lecturas que en la misma hora presenten 
MVAR´s positivos y negativos, los cuales aparecerán resaltados automáticamente y se 
contabilizarán (esta actividad se tendrá que hacer manualmente con los datos cargados) por día 
y se sumará por los días acordados con la central. La sumatoria de estos MVAR´s durante el 
período acordado establecerá la referencia contra la que habremos de comparar una vez que se 
ponga en marcha el proyecto. Es importante que los operadores no tengan acceso a la tabla 
durante el período en que se establezca la referencia para que no hagan correctivos en el 
comportamiento de los MVAR´s y la referencia pueda servirnos. 
Nota: La planta podrá decidir si se requiere tomar una referencia de un período mayor y no habría 
inconveniente en hacerlo puesto que se cuenta con los registros en electrónico de las hojas de 
marcha y se puede consultar a través del tiempo para poder hacer más comparaciones si lo 
consideran pertinente. 
ii. Después de establecer la referencia, se podrá utilizar la tabla comparativa y hacer las correcciones 
inmediatas cuando sean identificadas en ella. 
iii. Finalmente, se realizará la misma medición que se menciona en el paso uno y se tendrá que 
comparar contra el período establecido como referencia para contabilizar los ahorros. Cualquier 
cantidad de Mega Volts Ampere Reactivos menor a la de referencia será un ahorro para la 
central y se puede cuantificar en pesos multiplicando por los valores identificados en las pruebas 
realizadas para las dos tecnologías convencionales y turbogás, ya mencionados en el análisis de 
costo-beneficio. 
 
Selección del periodo de medida. 
Toda vez que las autoridades de la Central autoricen el proyecto y se defina el período de referencia, como 
se menciona en la determinación del límite y medida, solicitaremos al personal de operación inicie con la 
toma de lecturas para contabilizar durante el periodo de referencia (un mes, contando con la anuencia 
de la planta) y al final de obtener este periodo de referencia, contabilizar cada mes los MVAR´s no 
generados para finalmente convertir a pesos y tener la estimación real del ahorro que implica no generar 
la potencia reactiva. 
En virtud de tener un valor lo más preciso y actualizado que sea conveniente para los Mega Volts Ampere 
Reactivos, se sugiere programar anualmente pruebas de régimen térmico en función al movimiento de 
reactivos en altas y bajas cargas, con unidades amarradas y con apoyo de personal del Laboratorio de 
Pruebas de Equipos y Materiales (LAPEM) en donde se consideren totalizadores de energía y medidores 
de flujo de combustible con mejor precisión. 
 
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5. Comentarios y conclusiones. 
Con la apertura a la libre competencia en el área de generación que fomenta la reforma energética 
promovida por el Ejecutivo Federal, las nuevas Empresas Productivas Subsidiarias (EPS) de generación de 
la Comisión Federal de Electricidad (CFE), se enfrentan con un desafío importante que es la generar 
rentabilidad al Estado Mexicano. Es por eso que en las Centrales Generadoras se debe enfatizar en el 
ahorro y la eficiencia energética para el logro de los objetivos planteados. Consideramos que la 
implementación de nuestro proyecto aportará un beneficio económico a la C.T. Manzanillo que 
coadyuvará a disminuir los costos de generación no recuperables y que impactan negativamente en los 
ingresos obtenidos. Además, los ahorros generados, a mediano plazo pueden traer beneficios 
importantes como la compra de refaccionamiento menor que se requiere de manera cotidiana para la 
operación continua de las unidades de la Central. 
Generalmente el Centro Nacional de Control de Energía (CENACE) pide movimientos disparejos de 
incremento o decremento en la potencia reactiva conforme se le presentan las necesidades en el SEN. Las 
plantas están obligadas a contribuir para tener un voltaje estable en la red y poder cumplir con las 
necesidades del usuario final. 
Con las pruebas realizadas estimamos el costo de la potencia reactiva tanto en unidades de vapor como 
en unidades convencionales. 
Es por ello que la implementación de la tabla comparativa que nos alerte en los momentos en que se 
genere MVAR´s positivos y negativos podremos evitar el generar potencia no requerida por sistema con 
la finalidad de que represente un ahorro significativo el favor de la producción de lacentral y por 
consiguiente también favorecerá al medio ambiente (al quemar menos combustible) y al usuario final. 
El proyecto requiere de una inversión inicial de $ 304,925.08 (trescientos cuatro mil novecientos 
veinticinco pesos 08/100 M.N.) y proporcionará un ahorro mensual de $49,800.00 (cuarenta y nueve mil 
ochocientos pesos 00/100 M.N.) por lo que en unos cuantos meses (siete) la inversión habrá sido 
recuperada por lo que consideramos este proyecto completamente viable para su implementación y 
seguimiento. 
Consideramos, que la implementación de la tabla comparativa traerá un beneficio implícito importante al 
sentar un precedente para que el personal encargado de la operación de las Unidades de generación sea 
consciente del contexto actual que vivimos como Empresa Productiva Subsidiaria ante la Reforma 
Energética y direccione sus esfuerzos a minimizar las pérdidas de energía e insumos dentro del ámbito de 
su competencia. Este proyecto de ser aceptado en la Central, podrá ser implementado en más Centrales 
Generadoras, incrementando los beneficios de su aplicación. 
 
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6. Referencias 
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