CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA - II

Supongamos una mina ubicada al nivel del mar, que necesita un suministro de 1.000 pcm comprimidos a 100 psi y que el compresor estacionario opera 5.400 horas al año. De la Tabla 2 se calcula que se necesitan 191 Hp (142 KW) para comprimir 1.000 pcm. En 5.400 horas se utilizarán 766.800 KWH, que a un costo de Sus. 0,07/KWH significa Sus. 53.676/año. Si debido a la utilización de un compresor e instalación más modernos y eficientes se puede ahorrar un 10% del costo citado, esto significa Sus. 5.370/año. A una tasa de interés del 12% anual, en 7 años se habrán ahorrado aproximadamente Sus. 54.000, vale decir el costo anual de energía de la instalación menos eficiente. 

El ahorro es mucho mayor en compresores accionados a diesel debido al alto precio de este combustible y será mayor todavía en minas muy altas, donde disminuye fuertemente el rendimiento de los motores a combustión.

CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGÍA - I

Para fines prácticos se mide la energía consumida para la compresión de la unidad de volumen de aire. Para compresores estacionarios el consumo específico de energía se expresa en KVH/m3 (KWH/pie3) y para compresores transportables accionados por motores a combustión en gramos de combustible/m3 (g/pie3). El consumo de energía y por lo tanto su costo es de lejos el ítem de mayor incidencia en el costo de operación de un compresor. Por ello resaltaremos con un

ejemplo el ahorro económico que se consigue con compresores e instalaciones de mayor rendimiento.

COMPRESORES ESTACIONARIOS

COMPRESORES - II

♦ Compresores de Tornillos: Consisten básicamente de dos tomillos que giran en sentido contrario y en forma sincronizada (Fig.3). L1 tomillo macho tiene normalmente cuatro lóbulos y el millo hembra seis. El aire fluye a través de los espacios entrere los dientes y al reducirse aquel, el aire se comprime.Los tornillos no se tocan entre sí o a la carcaza de manera que en condiciones normales de funcionamiento no existe desgaste de estos elementos. Los compresores de tornillos no tienen que superar fuerzas de aceleración o deceleración, como los de pistón. Por ello son capaces de funcionar a mayor velocidad y por lo tanto sus dimensiones pueden ser menores.

COMPRESORES - I

TIPOS DE COMPRESORES 

Los compresores más utilizados en minería son los de pistón y los de tornillos. 

♦ Compresores de Pistón: Se componen básicamente de un cárter con un cigüeñal, un émbolo de pistón, un pistón, y un cilindro que lleva válvulas de aspiración y de descarga (Fig. 1). Si la presión requerida excede de 72 a 87 psi (5 a 6 bar), la compresión debe realizarse en dos etapas. En la primera el aire se comprime hasta una presión igual a la raíz cuadrada de la presión total después de la compresión final

absoluta. Si esta presión total fuera por ejemplo 114,7 psi ( 100 + 14,7), la primera etapa deberá comprimir hasta 10,7 psi y la segunda deberá llegar a 114,7 psi. Se necesita una menor potencia cuando todas las etapas tienen la misma relación de compresión. Las disposiciones generalmente utilizadas de los cilindros son en V para los compresores pequeños y en L para los grandes (Fig. 2).

EFECTO DE LA ALTITUD EN EL COMPRESOR

Cuando se comprime el aire, la eficiencia volumétrica disminuye con la altura. Por tal motivo, para producir el mismo efecto se requiere un mayor volumen De aire en la altura. Para facilidad de cálculo, supongamos una compresión isotérmica de 100 pies cúbicos de aire para dar una presión de descarga de 100 psi, tanto al nivel del mar como a una elevación de 4.000 msnm, ¿cuáles serán los volúmenes de aire cumprimido? 

De (6) resulta

Por consiguiente a 4.000 msnm se necesitará 12,82/8,26 = 1,552 veces más de aire que al nivel del mar para producir el mismo efecto en las perforadoras y otros equipos neumáticos. Otro de los efectos de la altitud en los compresores es que reduce la potencia necesaria de compresión por unidad de volumen de aire aspirado, según se ve en la Tabla 2.

TEMPERATURA TEÓRICA DE DESCARGA - ejemplo

Ejemplo Sea calcular la temperatura teórica de descarga de un compresor ubicado a 4.000 msnm, donde la temperatura promedio es de 10°C, del que se desea una presión de descarga de 6,9 bar (100 psi). De acuerdo a la Tabla 1, la presión atmosférica a 4.000 msnm es 0,622 bar. Luego:

Temperatura bastante elevada que debe inducir a practicar el enfriamiento posterior del AC. Esta elevada temperatura es aprovechada en algunas minas para favorecer el tiraje de la ventilación natural (diferencia de pesos específicos del aire fresco y viciado), instalando las tuberías de AC por chimeneas exhaustoras.

TEMPERATURA TEÓRICA DE DESCARGA

La fórmula que sigue, desarrollada para calcular la temperatura teórica de descarga en compresores de pistón de 2 etapas, puede utilizarse también para otros tipos de compresores. Asume una compresión adiabática, un enfriamiento intermedio e igual división de trabajo entre los cilindros.

En la práctica, a altas presiones, las temperaturas tienden a disminuir debido al efecto de la radiación y del encamisamiento del agua.