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UNIVERSIDAD DE LA SERENA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN MINAS

SERVICIOS A LA MINERÍA

SELECCIÓN DE COMPRESORES

Cristian Arias Arenas

Angel Astorga Olivares

Alvaro Oleas

John Cerda

Alejandro Honores

Diego Santibañez R

23 de Mayo de 2014

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23 de mayo de 2014 Selección de Compresores

Índice

Introducción…………………………………………………………………………………………………………………………… 3

Desarrollo………………………………………………………………………………………………………………………………. 4

Tipos de Compresores……………………………………………………………………………………………….. 5

Compresores de émbolo o pistón……………………………………………………………………………… 6

Compresor de émbolo rotativo………………………………………………………………………….………. 7

Compresor Diafragma……………………………………………………………………………………..…………. 8

Compresor rotativo Multicelular…………………………………………………………………….………….. 8

Compresor de Tornillo Helicoidal…………………………………………………………….…………………. 8

Turbocompresores……………………………………………………………………………………………..……… 9

Elección de Compresores……………………………………………………………………………………………….……… 10

Factores de selección………………………………………………………………………………………………… 10

Ejemplos de Compresores………………………………………………………………………………….…………………. 12

Conclusión…………………………………………………………………………………………………………………..……….. 19

Referencias…………………………………………………………………………………………………………………….….…. 20

S e r v i c i o s a l a M i n e r í a

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Introducción

El aire comprimido en una planta industrial se considera un recurso del cual no se puede prescindir, por ende resulta de vital importancia para la operación de maquinaria industrial y minera, y las múltiples aplicaciones que permiten que la materia prima entre por un lado de la línea de producción y el producto terminado salga por el extremo opuesto.

Contar con un compresor de aire comprimido confiable, y que consuma la energía eléctrica adecuada a la generación de aire, garantiza que la producción no se detendrá y que ésta será óptima. Evitará desperdicio de material y, lo más importante, no generará costos adicionales de producción.

El compresor para aire comprimido deberá ser siempre considerado como el equipo que genera uno de los recursos de la planta y por lo tanto su rendimiento, durabilidad y costo de propiedad deben ser los mejores disponibles en el mercado.

Equivocadamente se considera que al ahorrar en la compra de un compresor se generará un ahorro de dinero a la empresa. Esto es cierto pero sólo durante el proceso de compra, pues el consumo eléctrico generado por este equipo representa más del 70% del dinero que se va a gastar en el durante el transcurso de los años y resultará una mayor inversión a largo plazo que rebasará en los primeros meses de operación, el ahorro generado en su compra.

El siguiente informe, detalla la selección óptima de compresores, para cada una de las pertinentes actividades mineras, dependiendo de para qué se requiera utilizar, clasificando los diferentes tipos de acuerdo a su consumo energético, su caudal, su rendimiento, entre otros factores, analizando de manera detallada cada uno de los factores que participan en el funcionamiento del compresor.

En la minería, en tanto, estos compresores se usan bastante en faenas de explotación, donde se pueden encontrar equipos portátiles y estacionarios.

Acá encontramos equipos que son capaces de resistir condiciones de humedad, presión, temperatura e incluso explosiones. Son usados preferentemente aquéllos de bajo ruido en obras tales como:

• Compresores para maquinarias de perforación

• Taladros, martillos.

• Transporte de materiales en la mina.

• Extracción y limpieza de aire.


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Desarrollo del Tema

Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado.

Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central

Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías

En este diagrama están indicadas las zonas de cantidades de aire aspirado y la presión para cada tipo de compresor

Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado.Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central.

Tipos de Compresores


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Se distinguen 2 tipos básicos de compresores:

El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen.Se utiliza en el compresor de émbolo

El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa( Turbina)

Compresores de émbolo o pistón


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Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde un bar a varios miles de Kpa (Bar)

Este compresor funciona en base a un mecanismo de excéntrica que controla el movimiento alternativo de los pistones en el cilindro. Cuando el pistón hace la carrera de retroceso aumenta el volumen de la cámara, y por lo tanto, disminuye la presión interna dentro de ésta. Éste aumento de volumen y disminución de presión, provoca la apertura de la válvula de admisión permitiendo la entrada de aire al cilindro. Lo contrario ocurre cuando el pistón hace la carrera en progreso: aumenta la presión y disminuye el volumen, lo que genera el cierre de la válvula de admisión y permite la salida del aire comprimido.Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la segunda cámara de compresión es, en conformidad con la relación, más pequeño. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración.

Compresor de émbolo rotativo


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Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético.

Compresor de Diafragma

Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite.

Compresor rotativo multicelular


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Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas.

El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente.

Compresor de Tornillo helicoidal, de dos ejes

Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. Los tornillos del tipo helicoidal engranan con sus perfiles y de ese

modo se logra reducir el espacio de que dispone el aire. Esta situación genera un aumento de la presión interna del aire y además por la rotación y el sentido de las hélices es impulsado hacia el extremo opuesto.

TurboCompresores


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Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de compresión

Compresor Axial

El proceso de obtener un aumento de la energía de presión a la salida del compresor se logra de la siguiente manera: la rotación acelera el fluido en el sentido axial comunicándole de esta forma una gran cantidad de energía cinética a la salida del compresor, y por la forma constructiva, se le ofrece al aire un mayor espacio de modo que obligan a una reducción de la velocidad. Esta reducción se traduce en una disminución de la energía cinética, lo que se justifica por haberse transformado en energía de presión.

Compresor Radial

En este caso, el aumento de presión del aire se obtiene utilizando el mismo principio anterior, con la diferencia de que en este caso el fluido es impulsado una o más veces en el sentido radial. Por efecto de la rotación, los álabes comunican energía cinética y lo dirigen radialmente hacia fuera, hasta encontrarse con la pared o carcasa que lo retorna al centro, cambiando su dirección. En esta parte del proceso el aire dispone de un mayor espacio disminuyendo por tanto la velocidad y la energía cinética, lo que se traduce en la transformación de presión. Este proceso se realiza tres veces en el caso de la figura, por lo cual el compresor es de tres etapas. Se logran grandes caudales pero a presiones también bajas. El flujo obtenido es uniforme.


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Elección de Compresores

Factores de selección Caudal

Por caudal se entiende como la cantidad de aire que suministra el compresor. Existen dos conceptos:

1. El caudal teórico

2. El caudal efectivo o real

En el compresor de émbolo oscilante, el caudal teórico es igual a:

productodecilindrada∗velocidad derotación .

El caudal efectivo depende de la construcción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimiento volumétrico es muy importante.

Presión

También se distinguen dos conceptos:

-Presión de servicio: es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores.

-Presión de trabajo: es la necesaria en el puesto de trabajo considerado.

En la mayoría de los casos, es de 600 kPa (6 bar). Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presión

Importante: para garantizar un funcionamiento fiable y preciso es necesario que la presión tenga un valor constante. De ésta dependen:

- la velocidad

- las fuerzas

- el desarrollo secuencial de las fases de los elementos de trabajo.

Accionamiento


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Los compresores se accionan, según las exigencias, por medio de un motor eléctrico o de explosión interna. En la industria, en la mayoría de los casos los compresores se arrastran por medio de un motor eléctrico. Generalmente el motor gira un número de rpm fijo por lo cual se hace necesario regular el movimiento a través de un sistema de transmisión compuesto en la mayoría de los casos por un sistema de poleas y correas.

Aunque la aplicación anterior es la mas difundida y utilizada industrialmente, el elemento de accionamiento también puede ser un motor de combustión interna. Este tipo de energía es especialmente útil para trabajos en terreno en que no se cuenta con electricidad.

Si se trata de un compresor móvil, éste en la mayoría de los casos se acciona por medio de un motor de combustión (gasolina, Diesel )

Regulación

Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que fluctúa, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal varía entre dos valores límites ajustados (presiones máxima y mínima).

Refrigeración


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Por efecto de la compresión del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle, se adoptará la refrigeración más apropiada.

En compresores pequeños, las aletas de refrigeración se encargan de irradiar el calor. Los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor.

Cuando se trata de una estación de compresión de más de 30 kW de potencia, no basta la refrigeración por aire. Entonces los compresores van equipados de un sistema de refrigeración por circulación de agua en circuito cerrado o abierto. A menudo se temen los gastos de una instalación mayor con torre de

refrigeración. No obstante, una buena refrigeración prolonga la duración del compresor y proporciona aire más frío y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con menor potencia.

Lugar de emplazamiento

Esta debe ubicarse en un lugar cerrado e insonorizado, a fin de minimizar el factor ruido. El recinto además debe contar con ventilación adecuada y el aire aspirado debe ser lo más fresco, limpio y seco posible

Acumulador de Aire Comprimido

El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimido.


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Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua

El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:

Del caudal de suministro del compresor

Del consumo de aire De la red de tuberías (volumen

suplementario) Del tipo de regulación De la diferencia de presión admisible

en el interior de la red.

Determinación del acumulador cuando el compresor funciona IntermitentementeEl tamaño de un acumulador puede determinarse según el diagrama de la siguiente figura

Ejemplos de compresores


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Compresor de aire con pistón oscilante sin aceite (estacionario)max. 35.1 l/min (1.24 cfm) |

Características & BeneficiosOperación sin aceite (corriente de aire limpia, menos mantenimiento)Cojinetes lubricados de forma permanente (duración óptima) Válvula de entrada de acero inoxidable (rendimiento uniforme, resistencia a la corrosión)Componentes de aluminio colado (fuertes, ligeros, duraderos)Soportes de montaje de acero recubierto con aisladores de vibraciones (facilidad de integración de componentes)Piezas mojadas para resistir a la corrosión (duración óptima, rendimiento uniforme)Equilibrada de forma dinámica (bajas vibraciones de operación)Motor protegido térmicamente (operación a prueba de fallas)Filtro de entrada/silenciador de escape (operación silenciosa y limpia)

Descripción técnica general de la gamaCaudal máximo: 1,25 pie3/min (35,4 l/min) Vacío máximo: 93% barómetro local (-9147 milibares)

Aplicaciones posiblesSuspensión de airePuertas neumáticasBocinas de aireFrenos neumáticosEmbragues neumáticosSistemas de combustible

Compresor de aire de diafragma DC sin aceite

max. 4.3 l/min (0.2 cfm), max. 4.3 bar


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Características & Beneficios

- Diseño compacto

- Bajo nivel de sonido

- Bajo consumo de energía

- Libre de aceite

Descripción técnica general de la gama

- Capacidad de hasta 0,2 cfm / 4,3 l/min

- Presión de 27,5 psi / 1,9 bar

- Capaz de reiniciarse en hasta 27,5 psi / 1,9 bar de presión

Aplicaciones posibles

- Aplicaciones médicas, como mangas de compresión para edemas y presoterapia

- Instrumentos analíticos, como analizadores de gases y sistemas de monitoreo

Compresor de aire de tornillo refrigerado por contacto (estacionario)

max. 6.02 m³/min (212 cfm), 4 - 37 kW | UP series


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- El rendimiento líder en la industria suministra más aire con menos caballos de fuerza, - y esto ahorra miles de dólares por año en energía.

- Controles inteligentes, rendimiento energético

- Tiempo de funcionamiento máximo

- Instalación cerca del punto de uso

- El funcionamiento silencioso del compresor permite su instalación más cerca del punto de uso, lo que reduce costos y asegura un ambiente de trabajo mejor y más seguro.

- Presión mantenida cuidadosamente

- La integración inteligente elimina pérdidas y caídas de presión maximizando la confiabilidad.

Compresores de tornillo rotativos con inyección de aceite transportables monoeje, 7-12 bar (102-175 psig)


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Compresores de tornillo rotativos con inyección de aceite transportables monoeje, 7-14 bar (101-204 psig)


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Conclusión


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El uso de aire comprimido requiere de la previa selección de un compresor. Aquella selección tiene especial relevancia, ya que ésta decisión repercute considerablemente en el costo de metro perforado y es relevante también en el precio de adquisición de una perforadora, con un porcentaje que varía entre un 15% y un 50% del costo total de adquisición.

Entonces, la mejor manera de producir aire comprimido y que éste sea económico, es seleccionar el sistema correcto para su trabajo y operación desde su principio. Podemos encontrar una variedad de compresores de aire pero cada uno de estos está diseñado para una producción y suministro de aire comprimido que satisfaga con certeza las condiciones de operación. Una mala selección de un compresor conlleva a cometer un error de costo. En cambio, una buena selección dará como resultado un correcto desarrollo del equipo y, por lo tanto, un ahorro de dinero.Para esto debemos considerar aspectos que den una referencia de qué se debe considerar para una correcta selección del compresor:

-Soportar el trabajo asignado al compresor y que sea capaz de operar continuamente-Debe ser manejable, tanto como sea posible -Compacto y fácil de operar-Debe constituir un sistema completo, auto contenido-Capacidad de soportar abusos externos comunes en el ambiente-De mantenimiento simple -Con bajos costos de operación y bajos costos iniciales, sin sacrificar calidad y durabilidad-Que cumpla con todas las normas de seguridad y ambientales

Además también debemos considerar las etapas interrelacionadas de trabajo como el número de turnos, duración del trabajo, localización, disponibilidad y costo de combustible, agua y energía eléctrica, etc.

La pérdida potencial de dinero en energía debido a la ineficiencia, generalmente es resultado de una pobre selección del tipo o tamaño de compresor para satisfacer los requerimientos. Es necesario entonces considerar distintos aspectos en la selección del compresor de aire para así evitar pérdidas asociadas a ineficiencias, buscando siempre la creación de valor.

Referencias


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http://www.atlascopco.cl/cles/products/navigationbyproduct/productgroup.aspx?id=3511435

http://www.atlascopco.cl/cles/products/navigationbyproduct/product.aspx?id=1517269&productgroupid=3511437


http://www.directindustry.es/prod/atlas-copco-compressors-usa/compresores-aire-centrifugos-baja-presion-20545-658433.html

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica1.htm

http://www.directindustry.es/fabricante-industrial/compresor-aire-64779.html


http://www.directindustry.es/fabricante-industrial/compresor-aire-64779.html

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica1.htm







http://www.atlascopco.cl/cles/products/navigationbyproduct/productgroup.aspx?id=3511435

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