compresores

7/17/2019 Compresores

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Captulo 8

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OMPR SOR S

/

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1.

INTRODUCCION

./

/

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,


2/7

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.

-

-

-

-

-

-

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:


5/7

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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