compresores
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7/17/2019 Compresores
1/7
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Captulo 8
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OMPR SOR S
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1.
INTRODUCCION
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El aire comprimido es el fluido que se ha venido utili-
zando como fuente de energa en la perforacin de
rocas, tanto en el accionamiento de los equipos neum-
ticos con martillo en cabeza y martillo en fondo, como
para el barrido de los detritus cuando se perfora con
martilloshidrulicoso a rotacin.
En cualquier proyecto, tanto si es acielo abierto
como subterrneo, es preciso disponer de compreso-
res.
En el momento de decidir la compra de un equipo de
perforacin, uno de los puntos ms importantes es la
seleccin del compresor, debido fundamentalmente a
que:
./
/
/
- El peso especfico en el precio del conjunto oscila,
segn el tipo de perforadora, entre el15 y el 55 .
-
La repercusin en el coste del metro lineal perfo-
rado es considerable, pues si el caudal de aire es
insuficiente los problemas que pueden surgir son:
/
/
. Disminucin de la velocidad de penetracin.
.
Aumento de los costes de desgaste: bocas, va-
rillas, etc.
.
Incremento del consumo de combustible.
. Necesidad de mayor labor de mantenimiento
/
2.
TIPOS DE COMPRESORES
Existen dos grupos de compresores: dinmicos y de
desplazamiento. En los primeros, el aumento de pre-
sin se consigue mediante la aceleracin del aire con
un elemento de rotacin y la accin posterior de un
difusor. A este grupo pertenecen los compresores
centrfugos y los axiales, que son los ms adecuados
para caudales grandes y bajas presiones.
En los compresores de desplazamiento, que son los
que se utilizan en los equipos de perfaracin, la eleva-
cin de la presin se consigue confinando el gas en un
espacio cerrado cuyo volumen se reduce con el movi-
miento, de uno o varios elementos. Segn el diseo, se
subdividen en rotativos y alternativos. Los ms utiliza-
dos en perforacin son: los compresores de pistn,
cuando stos tienen un carcter estacionario, y los de
tornillo y paletas para los porttiles, tanto si estn
montados sobre la unidad de perforacin o remolca-
dos por sta.
2.1. Compresores de pist n
.~
. Estos equipos son los ms antiguos y canocidos,
-
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El separador de agua se debe colocar lo ms lejos
posible del compresor, al mismo tiempo que se mantie-
ne la temperatura del aire por encima de cero.
4 Depsito de aire
Las instalaciones de aire comprimido pueden dispo-
ner de depsitos reguladores cuyas dimensiones de-
pendern de:
- Capacidad del compresor.
- Sistemas de regulacin.
- Presin de trabajo.
- Variaciones estimadas en el consumo de aire.
Las funciones de estos depsitos son:
-
Almacenar el aire comprimido para atender de-
mandas puntuales que excedan de la capacidad del
compresor.
- Incrementar la refrigeracin
y
recoger residuos de
agua y aceite.
- Igualar las variaciones de presin de la red.
- Evitar ciclos rpidos de carga y descarga del com-
presor.
~ o ilOO
@) @)
I
DDEPos,TO
DE AIRE
---,
4 4
Engrasadores
-
Para realizar la lubricacin de las perforadoras es
preciso aadir aceite al aire comprimido, lo ual
puede realizarse en la propia mquina o en la lnea de
aire.
. El principio de trabajo de los engrasadores puede
verse en la Fig. 8.6. El aire pasa a travs de un estran-
gulamiento que dispone de una vlvula regulable. La
presin del ai re de entrada se conecta al tanque de
aceite de forma que, cuando el aire pasa por la seccin
ms estrecha, su velocidad aumenta y se produce una
cada de presin que hace que entre el aceite hacia la
corriente de aire atomizndose.
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-
-
-
-
-
Figura 8.6.
eccin de un engrasador
Se puede usar un aceite mineral o sinttico. El aceite
sinttico reporta algunos beneficios adicionales. Est -
basado en glicol, lo que hace que ia mquina sea
menos sensible al agua que lleva el aire. Este aceite
sinttico es tambin biodegradable, al contrario del
aceite mineral.
El aceite sinttico es ms caro, pero la diferencia en
coste total es todava insignificante, ya que el consumo
es mucho ms bajo. Tampoco es necesaria la separa- -
cin de agua al usar el aceite sinttico. No es posible
mezclar aeites distintos.
4 5
Elevadores de presin
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En la Tabla 8.2. se indican las dimensiones estndar
de las mangueras de goma que ms se utilizan.
TABLA 8
Existen tambin mangueras de peso reducido, una
tercera parte de una manguera convencional, fabrica-
das con una capa interior de fibra sinttica embutida en
caucho resistente al aceite y al ozono. Se almacena
enrollada y plana, lo cual facilita su manipulacin y
minimiza el espacio de almacenamiento. En la Tabla
8.3. se dan algunas cara9tersticas de estas mangueras
especiales.
TABL A 8 3
ras. Tal acoplamiento puede hacer tambin que sea
mucho ms fcil conectar distintos tamaos de man-
gueras. La tuerca de apriete reduce al mnimo el riesgo
de desconexin accidental.
FLUJO DE AIRE
Fg.8.7.
coplamiento de garrasmoderno y boquilla
giratoria de conexin
Para las conexiones se emplean todo un conjunto de
elementos, desde acoplamientos de garras, acopla-
mientos roscados, conecto res, abrazaderas, etc.
Los dimetros de las mangueras que se recomiendan
en funcin del caudal de aire necesario y la longitud de
dichas conducciones se da en la Tabla 8.4.
TABLA 8 4
DIAMETRO INTERIOR DIAMETRO EXTERIOR PESO
(mm) (pulg) (mm) (pulg) (kg/m)
6,3
y
12,7 0,50
0,15
10,0
16,4
0,65 0,19
12,5
Y
22,5 0,89 0,35
16,0
26,0 1,02 0,43
20,0 30,0 1,18 0,54
25,0 1 35,0 1,38 0,78
31,5
1Y
43,5 1,71 0,95
40,0
1Y
52,0 2,05 1,15
50,0
2
66,0
2,60
1,80
63,0
2Y
79,0 3,11 2,20
80,0
3
96,0 3,78 2,50
100,0
4
116,0 4,57 4,20
DIAMETRO
DIAMETRO
MAX. PRESION
PESO
INTERIOR
EXTERIOR
DE TRABAJO
(mm)
(pulg) (mm) (pulg)
(MPa)
(psi)
(kg/m)
20
24
0,9 1,2
175
0,160
25
1
30
1,2
1,2
175
0,230
40
1;;'
45
1,6
1,2
175
0,390
50 2
56
2,3
1,2
175
0,550
76 3
82
3,3
0,8
116
0,850
CAUDAL DE LONGITUD DE MANGUERA
AIRE 10 m 20 m 50 m
80m
100 m
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turbulencia del aire, causada por bordes agudos o cam-
bios de seccin dentro de los circuitos, produce tam-
bin una prdida de presin.
Perturbaciones tpicas pueden ser acoplamientos con
paredes innecesariamente gruesas, un mal 'acabado
superficial interior, cierres salientes o hasta piezas de
acoplamiento mal alineadas, Otro problema comn es
el uso de mangueras demasiado pequeas.
Las mangueras (y los tubos) tambin causan prdi-
das por motivos fsicos, en proporcin a su longitud.
Por toda su parte interior se crea una capa lmite,
donde el flujo de aire se hace turbulento y pierde ener-
ga. Una manguera ms grande significa generalmente
menos prdidas, ya que esa capa tiene ms o menos el
mismo espesor no importando cul sea el tamao de la
manguera.
La Tabla 8.5. muestra el efecto de las fugas de aire,
que se comparan a un orifico de un cierto tamao. La
potencia de compresor que se necesita para compen-
sar las fugas aumenta drsticamente.
Con relacin a las cadas de presin, en instalacio-
nes estacionarias, un descenso aceptable entre el com-
presor y el punto ms distante de consumo es del orden
de 10 kPa.
T L 8.5.
En lneas de distribucin de gran longitud, y en parti-
cular en reas de trabajo temporal, los costes de las
instalaciones suelen ser decisivos. En tales casos, la
cada de presin no debe exceder de 50 kPa.
Para estimar las cadas de presin en sistemas de
distribucin de aire comprimido puede utilizarse el
baco de la Fg. 8.8.
10
20
LONGITUD DE MANGUERA (m)
500 1000 2000
251
2
5
50
100 200
2
3
4
5
e
:
1
w
c:
-
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Ejemplo
Se
desea calcular la cada de presin de una instala-
cin de aire comprimido consistente en una manguera
de 200
m
y un dimetro interior de 70 mm. La presin
inicial del aire es de 700 kPa y el caudal de 170 1/5
.-1 10,2 mS/min).
Siguiendo el esquema de lneas de trazo grueso
dibujadas en el baco citado se obtiene una cada de
J
presin de 10 kPa.
jemplo
En la Fig.
8.9.
se muestra el esquema de una red de
J aire comprimido en la que
a
la salida del compresor
T se ramifica hacia 105diferentes puntos de consumo
A,
B
Y
e,
donde los caudales consumidos son respecti-
J vamente de
5, 1,5
Y 10 m3/min.
a
cada de presin
mxima admisible, entre el compresor y 105puntos de
consumo, se fija en
10
kPa. Despreciando las cadas de
J
presin en los puntos singulares como estrechamientos,
codos, etc., se desea dimensionar el tamao de 105 dife-
rentes conductos para las longitudes indicadas.
AS m /mln
.-/
100 m
../
B 1.5 m lmln
30 m
10 m lmln
../
e
D
E
1S m
60 m
SOm
../
Apoyndose en el
baco
de la Fig. 8.8. se tiene:
Seccin T-D
Longitud de tubera
Caudal del aire
Presin de trabajo
1=50m
A = 16,5 m3/min
P = 0,7 MPa
Se tantea un dimetro interior de la tubera de 80
mm, para el que se obtierte una cada de presin de 3,5
kPa.
Seccin D-A
I = 100 m
A = 5 m3/min
P=0,7MPa
La cada de presin no debe sobrepasar 10 kPa
menos la cada de presin en la seccin T-D, es decir
10 - 3,5 kPa = 6,5 kPa.
Para un dimetro interior de 50 mm, la cada de pre-
sin es de 6,5 kPa, la cada de presin global, entre T y
A, ser entonces de 10 kPa.
Seccin D-E
1=60m
A = 11,5 m3/min
P = 0,7 MPa
El dimetro interior de la tubera se elige para una
cada de presin mxima de 5 kPa. El dimetro de 70
mm da lugar a una cada de presin de 3,8 kPa.
Seccin E-S
I =30m
A = 1,5 m3/min
P = 0,7 MPa
La cada de presin no debe pasar de 10 kPa menos
la cada de presin entre T y E, es decir 10 - 3,5 + 3,8
= 2,7 kPa. El dimetro que interesar ser de 32 mm,
que da lugar a una cada de presin de 2,4 kPa. La
cada de presin global ser de 9,7 kPa.
. Seccin E-C
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