AIRE COMPRIMIDO

COMPRESORES

Son mquinas que suministran gas comprimido con un grado de elevacin de la

presin mayor a 1.15 y tienen enfriamiento artificial (agua, aire y/o aceite) de las

cavidades en las cuales sucede la compresin del gas.

Tipos bsicos de compresores

De acuerdo al Manual de Aire Comprimido de Atlas Copco:

Eyector

Dinmicos Radial

Axial

DE

DESPLAZAMIENTO

Rotativo

Aletas

Un rotor

Tornillo Dos rotores

Alternativo

Entroncado

Cruceta Laberinto

Diafragma

Componentes

Unidad de compresin de aire

Sistema de enfriamiento

Sistema separacin aceite aire

Regulador de capacidad

Filtros para el aire de admisin

Conductos para el aire de admisin

Escapes del motor (silenciadores con mnima contrapresin)

Radiador

Tanque de combustible

Recipiente de ter

Panel de instrumentos

Indicador de temnperatura del agaua del motor

Indicador de presin del aceite de motor

Indicador del nivel de combustible

Indicadores de acida de presin de descarga de aire

Dispositivos de seguridad

Vlvula automtica de purga

Vlvula de seguridad de alta presinm

Vlvula de presin mnima

Otros

DESCRIPCIN DE COMPRESORES

Compresor de pistn de una etapa

Es aquel compresor en la que la rotacin del eje del compresor se convierte en

movimiento rectilneo alternativo, por medio de una biela conectada al cigeal.

Compresor de pistn de dos etapas

Cuando el aire es comprimido e impulsado en una parte del cilindro y

simultneamente el aire es aspirado en otra parte del cilindro mismo y viceversa,

gracias al movimiento rectilneo del pistn por accin del cigeal.

Compresor rotativo de aletas, paletas o placas

Son mquinas de un solo eje. Un rotor con partes radiales flotantes se monta

excntricamente, dentro de una carcasa cilndrica o estator. Cuando gira el rotor,

las paletas se desplazan contra las paredes del estator merced a la fuerza

centrfuga.

Compresor de anillo lquido

Consta de un rotor en el que se montan una serie de alabes (paletas combadas

y perfiladas) fijos y una carcasa o cilindro, de tal forma que la cmara entre

alabes y cilindro, vara cclicamente por cada revolucin del rotor.

Compresor de tornillos

Son un tipo de mquina en las que no hay vlvulas de aspiracin e impulsin ni

compresin interna, lo que hace que puedan funcionar a elevadas velocidades

en dimensiones reducidas. Constan de dos rotores (macho y hembra), con dos

lbulos idnticos y simtricos, que giran en direcciones opuestas dentro de una

carcasa cilndrica.

Compresor de dos rotores o visinfines o dos impulsores

No hay compresin interna. La compresin se produce por contraflujo de la

descarga cada vez que un rotor deja abierta la compuerta de descarga. Su

sincronizacin se consigue por engranajes y normalmente se refrigeran por aire.

Compresores centrfugos

El gas pasa por el centro de una rueda giratoria con alabes radiales, llamados

impulsores, los cuales lanzan el gas hacia la periferie merced a la fuerza

centrfuga y antes de pasar al centro del prximo impulsor, pasa por un difusor,

en donde la energa cintica se transforma en presin.

Compresores axiales

Se caracterizan por tener un flujo en la direccin de su eje. El aire pasa a lo largo

del compresor, a travs de hileras alternadas de paletas mviles fijadas al rotor

o paletas fijas situadas en la carcasa, que comunican cierta velocidad al gas,

que despus se transforma en presin.

RED DE DISTRIBUCIN DE AIRE COMPRIMIDO

La instalacin de tubera y accesorios en el sistema de distribucin de aire se

disear de tal modo que haya un mnimo de fugas. Aparte de las fugas que

provienen de la tubera misma, hay fugas en la Planta de Compresores, en las

mangueras, en los acoplamientos, en las vlvulas reguladoras.

Tuberas

Se considera 3 tipos de tubera

Principal: Es la lnea de aire que sale del tanque de almacenamiento y

conduce la totalidad del caudal de aire comprimido.

Secundaria: Es la que toma el aire comprimido de la tubera principal,

ramificndose por las reas de trabajo.

De Servicio: Es la que alimenta a los equipos neumticos. De acuerdo al

material que los constituyen.

Vlvulas

Son mecanismos que regulan, interrumpen o restablecen el paso de un fluido.

Los tipos usados en minera son: De compuerta, de asiento, de bola, de

retencin o charnela, de mariposa, etc.

Mangueras y Acoplamientos

Deben ser de calidad especial a prueba de explosiones, resistentes a la accin

de la intemperie y aceites, flexibles y livianas. Las mangueras para aire

comprimido deben ser diseadas para una presin de explosin de 4 a 5 veces

la mxima presin de trabajo permisible.

Separadores de Humedad o Purgadores

Son dispositivos de drenaje automticos que evitan que se forme condensado

de agua en los refrigeradores posteriores. Los separadores de humedad se

suministran, de serie, con los refrigeradores posteriores. Tambin se pueden

instalar en cualquier punto de la red de aire.

CLCULOS

1. Clculo del caudal de agua a eliminar en los Purgadores:

Mina Madrigal: Temperatura media 17 C

Aire introducido 6,720 CFM (190.26 m3/min )

. /

= , /

Horas de trabajo compresoras 16 hora/dia (182,650 m3/dia)

,

( /) (

)

= , /

Humedad absoluta

.

= .

= .

. . = .

. =

= .

=

, .

= / (

)

= ,

.

= .

2. Prdidas de presin:

Se tienen los siguientes parmetros:

Capacidad de la compresora es de 632.80 CFM de aire

Presin manomtrica de salida es 100 lb/pulg2

Lnea de distribucin es de 3 pulgadas de dimetro

Hallar la perdida de presin por friccin al final de los primeros 1000 pies

Las Tablas B, C, D y E nos indican las PERDIDAS DE PRESIN POR

FRICCIN EN TUBERAS EN 1,000 PIES DE LONGITUD, para presiones

manomtricas iniciales de 60, 80, 100 y 125 libras y dimetros de tuberas

de 1/2 a 4 1/2 pulgadas, respectivamente

Para este ejercicio utilizaremos la tabla D Para 100 /2 ,

632.80 / y para tuberas de 3 se obtiene una igualdad a

: 6.30 PSI

Para obtener la perdida de presin relacionado con la capacidad

de la compresora con el dimetro de la tubera:

Presin real (1000 pies) = 100-6.30= 93.70 lb/pulg2

Si la longitud fuese 1800 lo relacionamos con la regla de 3 simple:

1,000 pies 6.30 PSI

1,800 X

x = (1,800 x 6.30)/1000 = 11.34 PSI

Presin real (1800 pies) = 100 - 11.34 = 88.66 lb/pug2

El Tamao del dimetro de la manguera es de 3/4 de pulgada; Presin reinante

en la lnea es de 93.70 psi; Caudal pasando por la manguera es de 150 cfm.

Hallar la perdida de presin en la manguera y la presin real de ingreso a la

perforadora.

En la Tabla F relacionamos los datos dados para obtener la Prdida

de presin en la manguera: 11.10 Ibs/pulg2

Siendo la presin a la salida de la compresora de 100

lb/pulg2realmente llegara a la perforadora:

(100-11.10) = 88.90 lb/pulg2

3. Diferencia de cota entre dos puntos:

La Casa de Compresoras se encuentra a 6,000 pies. El nivel ms bajo de

la mina est a 3,000 pies y la presin para las perforadoras no debe ser

menor de 80 Ib/pulg2. Cul debe ser la presin manomtrica en la Casa

de Compresoras?

Solucin:

Presin atmosfrica a 6000 pies = 11.77 Ib/pulg2

Presin atmosfrica a 3000 pies = 13.16 Ib/pulg2

log P2 = log (80 + 13.16) - 0.0000157 ( 6,000 - 3,000 )

P2 = 83.59 Ib/pulg2

P manomtrica = 83.59 -11.77 = 71.82 Ib/pulg2

4. Eficiencia de un compresor:

a.Se tiene 120 pies cbicos de aire libre que se desea comprimir a 100

lb/pulg2 al nivel del mar y a 10000 pies de altura. Hallar los volmenes y

la eficiencia volumtrica del compresor.

De la Tabla A:

PaO = 14.69 lb/pulg2

VcO = 120 * 14.69/(100 + 14.69) = 15.37 pie3

De la Tabla A:

Pah = 10.10 lb/pulg2

Vch = 120 * 10.10/(100 + 10.10) = 11.01 pie3

E = (11.01/15.37) * 100 = 71.63 %

5. Consumo de aire por las perforadoras:

a.Cul es el factor de compensacin por altura (F) y qu volumen de aire se

requiere a 10000 pies de altura, si al nivel del mar la perforadora consume

126 pie3/min, la presin manomtrica es de 100 lb/pulg2.

Con la ayuda de la Tabla A, relacionando se tiene:

F = 14.69 (100 + 10.10)/10.10 (100 + 14.69) = 1.39

Vch = 126 x 1.39 = 175 pie3/min

b.Encontrar los factores de compensacin (F) para 6,500 y 14,000 pies de

altura sobre el nivel del mar y a una presin manomtrica de entrega de 110

lb/pulg2 en ambos casos. Hallar tambin el equivalente a dichas alturas para

150 pie /min de aire libre al nivel del mar.

Para 6,500 pies de altura:

Pao= 14.69

Pmh = 110

Pah = 11.55 ( para 6,500 pies)

Solucin:

Pah = 8.62 ( para 14,000 pies)

F = PaO (Pmh + Pah)/Pah (Pmh + PaO)

F = 14.69 (110 + 11.55)/11.55 (110 + 14.69) = 1.24

Para 14,000 pies de altura:

F = 14.69 (110 + 8.62)/8.62 (110 + 14.69) = 1.62

Luego 150 pie3/min de aire al nivel del mar, requiere:

150 * 1.24 = 186 pie3/min a 6,500 pies de altura

150 * 1.62 = 243 pie3/min a 14,000 pies de altura

6. Consumo de Aire por Desgaste de Mquina:

La fbrica entrega la perforadora con una luz entre cilindro y pistn de no

ms de 2 milsimo de pulgada.

Por severas experiencias se ha logrado establecer que, por cada milsimo

de pulgada de desgaste entre cilindro y pistn, aproximadamente el

consumo de aire aumenta en un 10 %. As por ejemplo, si una perforadora

tuviera 8 milsimos de luz entre cilindro y pistn, separando las 2

milsimas de fbrica, quedaran 6 milsimos de desgaste; o sea, el

consumo del aire por la perforadora quedara aumentado en:

Consumo de aire por desgaste de maquina = 10% x (8 2)

=10% x 6

=60%

COMPRESOR RADIAL Y AXIAL

COMPRESOR

DE ANILLOS

COMPRESORES DE PALETAS Y DE PISTONES

COMPRESORES DE TORNILLOS

PURGADORES

DESAGE DE MINAS

CONCEPTOS GENERALES

Agua Dulce.- Agua continental, por oposicin a la del mar, y con ms propiedad,

agua potable, sea cual fuere su origen.

Agua Potable.- Agua que por carecer de principios nocivos y no tener mal olor

ni sabor, puede servir para la bebida y utilizarse en la elaboracin de alimentos.

Aforar.- Es calcular la capacidad de un recipiente o depsito. Es medir el caudal

de una corriente de agua o la cantidad de lquido o de gas que pasa por una

tubera.

Caudal.- Gasto, cantidad de fluido lquido o gaseoso suministrado por un

aparato durante la unidad de tiempo.

Desagar, avenar.- Extraer el agua de un sitio. Vaciar el agua acumulada en un

sitio.

Grifo, Llave, Vlvula.- Dispositivo que se monta en las tuberas para abrir o

cerrar el paso a un lquido o gas o para regular su gasto.

Permeabilidad.- Propiedad de los terrenos que absorven o dejan pasar los

lquidos y los gases.

ORIGEN DE LAS AGUAS SUBTERRNEAS

Las aguas subterrneas tienen como origen la filtracin de aguas superficiales

que penetran a travs de estratos porosos y circulan lentamente, tanto en sentido

lateral como descendente, hasta alcanzar la zona de equilibrio o de fuentes

profundas.

Propiedades de las aguas subterrneas

El poder corrosivo del agua tiene una gran importancia, puesto que influye en la

seleccin de los materiales usados para bombas, tuberas, vlvulas y accesorios;

por tanto es importante analizar el grado de acidez o alcalinidad del agua.

Tipos de Aguas Subterrneas

Aguas de Infiltracin.- En este caso las aguas subterrneas tienen como

origen la filtracin de las aguas metericas, ya sea por las precipitaciones,

presencia de nieve, ros, lagos o lagunas.

Aguas de Condensacin.- Son las aguas subterrneas que son

evaporadas en la profundidad debido a las altas temperaturas existentes.

Aguas Congnitas o Fsiles.- Son aguas que antiguamente eran

marinas o lacustres que han quedado atrapadas dentro de la corteza

terrestre en forma de bolsonadas, las cuales no se han evaporado,

pasando a formar aguas subterrneas aprisionadas que no discurren.

Aguas Magmticas o Juveniles.- Su origen se atribuye a productos

gaseosos que emanaron del magma durante su enfriamiento. Estos

vapores al ponerse en contacto con temperaturas ms bajas se

condensan pasando al estado lquido para luego depositarse en las

diferentes estructuras, grietas, etc.

Permeabilidad de las Rocas

Es la capacidad de la roca para poder pasar el agua y est determinado por el

tipo de roca y por el grado de fracturamiento de ella.

DESAGE DE MINAS

Se llama as, al conjunto de medidas adoptadas en una mina para prevenir la

inundacin de las labores mineras por las aguas subterrneas o superficiales.

LABORES DE DESAGE

Cunetas de desage y diques.- son pequeos canales por donde discurrir el

agua, se encuentra a un costado de la labor.

Desvo de las Aguas e Impermeabilizacin del terreno.- Cuando la

perforacin de tneles tropieza con grandes caudales de aguas subterrneas,

en ocasiones se llega a desviar el tnel para evitar el rea peligrosa.

Otro mtodo consiste en cortar el paso a las aguas inyectando una lechada de

cemento a travs de sondajes perforados desde la galera, con ngulos

variables, para cortar las vas de agua.

Desage con Vasijas.- Los pequeos caudales de agua que suelen encontrarse

en las labores de prospeccin e investigacin, se extraen frecuentemente por

medio de vasijas.

Desage con Bombas.- Las aguas que se encuentran a nivel inferior a los

drenajes por gravedad, se recoge en depsitos recolectores para luego ser

evacuados por medio de bombas.

GOLPES DE AGUA

En trminos mineros se puede definir, a la fuerza con que brota un chorro de

agua subterrnea acumulada en bolsonadas.

PUERTAS O COMPUERTAS DE ALTA PRESIN

Son compuertas que soportan altas presiones, las mismas que se instalan en

lugares estratgicos. El objetivo es cerrar el paso a fuertes irrupciones de aguas

y regular la salida.

Estas puertas, se disean e instalan de modo que permitan el paso de las

locomotoras. Pueden ser de accionamiento manual o mecnico y generalmente.

CLCULOS DE REQUERIMIENTOS DE AGUA EN UN ASIENTO MINERO

1.- Mina

1.1.- Perforacin

Requerimiento por perforadora en uso: 0.5 lt/seg

Perforadoras en uso por guardia: 20

Horas de perforacin promedio por guardia: 3

Guardias por da: 2

0.5 lt/seg * 3,600 seg/hora * 20 perf * 3 hora * 2 gdia/da = 216,000 lt/da

1.2.- Lavado-riego

Requerimiento emprico por labor: 2 lt/seg

Labores por guardia: 20

Horas de riego por guardia: 0.5

Guardias por da: 2

2 lt/seg * 3,600 seg/hora * 20 lab * 0.5 hora * 2 gdia/da = 144,000 lt/da

1.3.- Equipos diesel

Se considera en caso de contar con equipos diesel con sistema de

purificacin de gases y humos.

Requerimientos por cambio de agua: 100 lt

Cambios de agua por equipo y por guardia: 5

Equipos por guardia: 2

Guardias por da: 2

100 lt/cambio * 5 camb/eq * 2 eq/gdia * 2 gdia/da = 2,000 lt/da

1.4.- Otros

Se considera los trabajos de albailera, limpieza, imprevistos, atomizadores,

etc. ( Generalmente un 20% de los requerimientos anteriores ).

2.- Planta Concentradora

2.1.- Planta

Para un tratamiento de 1,000 TMH/da

Requerimiento emprico : 37.3 lt/seg ( 0.3 lt/kg )

37.3 lt/seg * 3,600 seg/hora * 24 horas = 3'222,720 lt/da

2.2.- Laboratorio

Requerimiento emprico: 3.6 lt/seg

Tiempo de requerimiento:

1ra. guardia = 8 horas

2ra. guardia = 2 horas

3.6 lt/seg * 3,600 seg/hora * 10 hora/da = 129,600 lt/da

3.- rea Industrial

3.1.- Casa de Fuerza

Requerimiento de agua por Grupo electrgeno: 440 lt/gdia

Grupos electrgenos en operacin : 7

Guardia/da : 3

440 lt/gdia * 7 grupos * 3 gdia/da = 9,240 lt/da

Otros ( 25% ) = 2,310

=11,550 lt/da

3.2.- Carpintera, Maestranza, Electricidad y Almacn

Requerimiento emprico : 1 lt/seg

Horas de requerimiento : 2

Guardia por da : 1

1 lt/seg * 3,600 seg/hora * 2 hora/da * 1 gdia/da * 4

= 28,800 lt/da

3.3.- Garaje y Construcciones

Requerimiento emprico: 2 lt/seg

Horas de requerimiento: 3

Guardias por da: 1

2 lt/seg * 3,600 seg/hora * 3 hora/da * 1 gdia/da * 2 = 43,200 lt/da

4.- Campamentos

4.1.- Mina

Personal

1,141 trabajadores y familia ( Administracin )

120 trabajadores y familia ( Contrata )

100 Otros ( panadera, comedor, comerciantes, etc.)

Requerimientos de agua: 50 lt/da-

1,361 personas * 50 lt/da = 68,050 lt/da

4.2.- rea Industrial

Personal

1,340 trabajadores y familia ( Administracin )

110 Otros ( panadera, comedores, etc.)

1,450 personas * 50 lt/da = 72,500 lt/da

Otros(20% ) 28,110 lt/da

Sub Total 168,660 lt/da

Total requerimientos:

Mina 434,400 lt/da

Planta Concent. 3'222,720 lt/da

Laboratorio 129,600 lt/da

rea Indust. 83,550 lt/da

Campamentos 168,660 lt/da

TOTAL 4'038,930 lt/da

= 1,474'209,450 lt/ao = 1'474,210 m3/ao

DESAGE EN MINERIA

BOMBAS

Definicin

Son mquinas que crean el flujo en los medios lquidos (agua, lodos ) es decir

desplaza y aumenta la energa del lquido.

Clasificacin General

Conceptos actuales y basados en normas tcnicas, dividen a las bombas en 2

clases principales:

Volumtricas:

Embolo

Simple accin

Doble accin

Diafragma

Rotativas

De placas

Helicoidales

Dinmicas:

Centrfugas

Autocebantes

Axiales

De torbellino o Vortex

DESCRIPCIN DE BOMBAS

a.- De mbolo

Son aquellas que tienen un pistn dentro de un cilindro que corre a lo largo de

su eje, expulsa el agua por delante y aspira la carga por detrs, al mismo tiempo

que la carrera.

b.- De diafragma

La parte central del diafragma flexible se levanta y se baja por medio de una

biela, que est conectada a una excntrica.

c.- Rotativas de placas

El rotor macizo con ranuras longitudinales y placas rectangulares que son

empujadas hacia la periferia por las propias fuerzas centrfugas, son colocados

excntricamente en el cuerpo. Al girar el rotor, el lquido se aspira a travs del

tubo de alimentacin a la cavidad interior, siendo expulsado por el tubo de

impulsin.

d.- Rotativas de Engranajes

Las dos ruedas dentadas que engranan, cuentan con pequeas holguras en el

cuerpo. Una de las ruedas (la conductora) va dotada de un eje que sale del

cuerpo; la otra rueda (la conducida) es libre.

Al girar las ruedas en la direccin indicada, el lquido de la cavidad de aspiracin

llega a las cavidades entre los dientes y se desplaza a la cavidad de impulsin.

e.- Rotativas Helicoidales

En el cuerpo cilndrico se ha colocado compactamente el tornillo, al lado de la

placa que separa los canales entre las espiras del tornillo y los tapan

hermticamente. Al girar el tornillo, el lquido encerrado en los canales entre

espiras, se retiene en los dientes de la placa y se desplaza en direccin axial.

f.- Centrfugas

Son aquellas que aprovechan el movimiento rotacional del eje. Pueden impulsar

lquidos densos tales como relaves. Estn provistos de rodetes ya sea abiertos

o cerrados, de acero y recubiertos de jebe prensado con fines de prevencin a

la friccin y la abrasin de partculas.

g.- Autocebantes

Las bombas centrfugas ms comunes instaladas en las plantas de bombeo de

agua potable y de aguas negras, se colocan debajo del nivel del agua.

Sin embargo, en las obras de construccin las bombas con frecuencia tienen

que colocarse arriba del nivel del agua que se va a bombear.

h.- Axiales

Las bombas axiales de gran caudal se fabrican con disposicin vertical del rbol.

Pueden ser de una o ms etapas. Las paletas pueden ser sujetadas rgidamente

(fijas) o pueden ser giratorias.

i.- De torbellino o Vortex

Dentro de la carcasa (cuerpo de la bomba) se dispone concntricamente la

Rueda de Trabajo (Impulsor de Torbellino); al funcionar la bomba, el lquido es

atrado por el Impulsor para salir por la Tubera de Impulsin.

j.- Bombas a Chorro para Lquidos

El flujo de lquido operante, que porta energa, pasa por el Tubo de Impulsin

que al estrangularse aumenta la velocidad del flujo y por lo mismo aumenta la

energa cintica.

CLCULOS PARA BOMBAS DE PISTN

Ejercicio 1

Cul ser el caudal de una bomba de pistn de las siguientes caractersticas?

Bomba de Doble accin Duplex

Dimetro del cilindro, 6 pulg

Longitud de carrera, 12 pulg

Reduccin por fugas = 0.96

Ciclo/min RPM, 90

Q = ( 4 * 90 ) * * 32 * 12 * 0.96 / 231

= 508 GPM

Ejercicio 2

Si la carga total es 160 pies, el caudal es de 508 GPM, la eficiencia de la bomba

es de 60 % y el peso del agua es de 8.34 lb/gln, hallar la Potencia mnima que

se requerir para operar la bomba.

E = 8.34 * 508 * 160

= 677,875 pie-lb/min

HP = 677,875/33,000 * 0.6 = 34.24 HP

CLCULOS PARA EL DISEO DE BOMBAS

Ejercicio 3

Calcular la capacidad y la potencia de una bomba para desagar un pique con

las siguientes caractersticas:

100 m de profundidad

12 hora/dia de trabajo de la bomba

100 GPM de caudal permanente, trabajando 24 horas/dia

60 % eficiencia del motor

371 pies de Carga Esttica Total

3 pulg Dimetro de tubera

100 Constante de friccin para tubera

8 pie/seg velocidad del flujo

1 densidad del lquido ( sin unidad )

8.33 lb/gln peso especfico del fluido

Capacidad para 12 horas:

=(100 GPM * 60 min * 24 hora)/(12 hora * 60 min = 200 GPM

Pf = ((147.85 * 200)/(100 * 32.63))1.852 = 178.68 pies

Pv = 1 * 82/2 * 32.2 = 0.99 pies

PT = 371 + 178.68 + 0.99 = 550.67 pies

HP = 550.67 * 200 * 8.33/33,000 * 0.6 = 46.33

La Capacidad real de la bomba ser de 200 GPM.

La potencia de 46.33 HP

Ejercicio 4

Se desea bombear el agua desde el nivel 650 a superficie. El caudal aforado es

de 350 GPM; la bomba deber trabajar slo 10 horas/da, por razones

operacionales. Hallar el caudal de bombeo.

Q para 24 horas = 350 GPM * 60 min/hora * 24 hora/da = 504,000 gal/da

Q para 10 horas = 504,000 gal/da/(10 hora/da * 60 min/hora = 840 GPM

BOMBAS DE EMBOLO

BOMBAS DE ENGRANAJES

BOMBAS CENTRIFUGAS

BOMBA DE DIAFRAGMA Y DE PISTN AXIAL