FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA
"OPTIMIZACION DE UN SISTEMA DE GENERACION Y
DISTRIBUCION DE AIRE COMPRIMIDO DE 11000 CFM"
INFORME DE SUFICIENCIA
PARA OPTAR EL TITULO PROFESIONAL DE:
INGENIERO MECANICO
HUARANGA AMARO EDGAR
PROMOCION 1991-1 LIMA-PERU
PROLOGO
CAPITULO 1.- INTRODUCCION
CAPITULO 11.- DESCRIPCION GENERAL DE LA INSTALACION
2.1 Situación energética actual 2.2 Pérdida de energía
2.3 Estado actual del sistema de aire comprimido
2.4 Estado actual del sistema de ventilación en mina
CAPITULO 111.- GENERACION Y DEMANDA DE AIRE COMPRIMIDO
3.1 Generación de aire comprimido
3.1.1 Fundamento teórico
3.1.2 Características técnicas operativas de las compresoras
3.1.3 Determinación de la eficiencia actual de compresoras
3.2.2 Demanda de concentradora
3.2.3 Demanda de talleres en superficies
3.2.4 Resumen
CAPITULO IV.- EVALUACION DE PERDIDAS Y MEJORAS
PROPUESTAS
4.1 Evaluación de pérdidas en la generación y distribución
4.2 Acciones correctivas en el sistema.
4.2.1 Mejoras propuestas en la generación y distribución. 4.2.2 Propuestas de implementación de equipos de control.
CAPITULO V.- EVALUACION ECONOMICA
5.1 Índices de evaluación
5.2 Rentabilidad a corto y mediano plazo
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFIA PLANOS
El presente trabajo es el inicio para lograr la optimización de la
generación y distribución del sistema de aire comprimido en la Unidad de Producción Minera Unidad de Negocios (U.N.) de Cerro de Paseo -Centromin Perú (1997), proyecto que ofrece rentabilidad, las jefaturas correspondientes tomaron las decisiones más convenientes para la ejecución integral del proyecto.
El resultado de los trabajos realizados para la optimización del Sistema de Aire Comprimido en la U.N. de Cerro de Paseo contiene: Mediciones de la generación de aire comprimido, determinación de la energía especifica en Casa Compresora, descripción de las acciones correctivas propuestas a corto, mediano y largo plazo en la generación y distribución de aire comprimido en toda la Unidad Minera.
La materialización de ese objetivo contribuyo a lograr la mejora de las tres grandes variables: productividad, calidad y tecnología, que determinó un incremento en la competitividad, objetivo que actualmente de modo permanente la unidad de producción minera de Cerro de Paseo conserva.
El presente trabajo realizado comprende todas las secciones de la
INTRODUCCION
La minería es uno de los sectores más importantes de la economía
peruana y representa normalmente más del 50% de las exportaciones
peruanas con cifras alrededor de los 4 mil millones de dólares al año.
Por su propia naturaleza la gran minería constituye un sector que
genera grandes movimientos de capital más no de mano de obra, así
el año 2003 aportó el 4.7% del PSI, sin embargo oq.1po sólo el 0.7%
de la PEA. La minería se ha vuelto tan importante que desde el año
1993 el Perú ha duplicado su producción de minerales. Los
principales minerales que exporta nuestro país son: cobre, oro, hierro, plata, zinc y plomo entre otros.
Actualmente todos ellos son fuertemente demandados como insumos
El Perú es un país de tradición minera. Durante la época de la colonia
se explotaron las minas de plata de Potosí (hoy Bolivia) y las minas de
azogue de Santa Barbara (Huancavelica). El azogue es conocido hoy
como mercurio y fue en su momento indispensable para la separación
de la plata. Diversas fuentes coinciden que los minerales provenientes
de esta mina permitieron la supervivencia y el desarrollo de Europa.
En el Perú, la explotación en Cerro de Paseo (Paseo) comenzó en 1905 y en 1922 se inauguró el complejo metalúrgico de la Oroya (Junín). En los años noventa se otorgaron numerosas concesiones mineras como gran parte de la política de apertura de mercados del gobierno anterior. Actualmente las mayores explotaciones de cobre se registran en Cuajone (Moquegua). Toquepala (Tacna), Cerro Verde (Arequipa) y Tintaya (Cuzco). Cerro de Paseo y sus inmediaciones continúan extrayendo zinc, el plomo y la plata. Marcena (lea) con hierro y San Rafael (Puno) con estaño. Con respecto al oro, Yanacocha y Sipan (Cajamarca), Pierina (Ancash) y Santa Rosa (La Libertad) constituyen las mayores explotaciones.
El Perú es un país de tradición minera. Durante la época de la colonia
se explotaron las minas de plata de Potosí (hoy Bolivia) y las minas de
azogue de Santa Barbara (Huancavelica). El azogue es conocido hoy como mercurio y fue en su momento indispensable para la separación
de la plata. Diversas fuentes coinciden que los minerales provenientes de esta mina permitieron la supervivencia y el desarrollo de Europa.
En el Perú, la explotación en Cerro de Paseo (Paseo) comenzó en 1905
y en 1922 se inauguró el complejo metalúrgico de la Oroya (Junín). En
los años noventa s� otorgaron numerosas concesiones mineras como
gran parte de la política de apertura de mercados del gobierno anterior.
Actualmente las mayores explotaciones de cobre se registran en
Cuajone (Moquegua). Toquepala (Tacna), Cerro Verde (Arequipa) y
Tintaya (Cuzco). Cerro de Paseo y sus inmediaciones continúan
extrayendo zinc, el plomo y la plata. Marcona (lea) con hierro y San
Rafael (Puno) con estaño. Con respecto al oro, Yanacocha y Sipan
(Cajamarca), Pierina (Ancash) y Santa Rosa (La Libertad) constituyen
las mayores explotaciones.
Se estima que hasta el día de hoy el Perú únicamente ha extraído el
12% de sus recursos minerales y que con la tecnología adecuada
puede triplicar su actual producción, especialmente en metales básicos.
Los principales demandantes de oro son Estados Unidos, Suiza y Reino
Unido. Así, desde 1990 las extracciones en el Perú se han
La privatización de la gran minería nacional, emprendida por el
gobierno peruano en 1991, ha atraído a más de cien empresas
extranjeras. El 40% de estas inversiones procede de Canadá e Italia.
Las empresas estatales como Centromin y Minero Perú fueron
prácticamente desactivadas y sus activos liquidados.
Si bien la contribución del sector minero en los indicadores
macroeconómicos es innegable constituyendo más del 50% de los
ingresos del país por exportaciones, el impacto que genera en el
medio ambiente y en los pobladores de los alrededores de las zonas
de explotación ha sido motivo de constantes preocupaciones. La
actividad minera es una actividad extractiva que por su propia
naturaleza implica procesos de fuerte impacto en el ambiente porque
es necesario perforar la corteza terrestre y separar los minerales
entre sí. El Estado Peruano solicita a los inversionistas estudios del
impacto ambiental (EIA) antes de realizar las operaciones, pero el
mismo no cuenta con los recursos para regular el cumplimiento de la
ley. El proceso de privatización en el sector minero, es considerado
como uno de los más exitosos por su fuerte contribución en el
crecimiento de la economía del país y la ampliación de la frontera del
desarrollo a las regiones más alejadas del Perú.
MINERO PERU S.A. y CENTROMIN PERU S.A., iniciaron un proceso
de transferencia al sector privado, que ha significado hasta la fecha
transacciones con un pago acumulado al Estado que bordea los
US $3 500 millones; de esta última cifra ya se ha ejecutado US $3 400 millones, tal como se puede observar en el cuadro adjunto.
Desde 1994 y por mandato legal, CENTROMIN PERU S.A. ha venido actuando inmerso en un proceso de gestión empresarial, inédita y dual; manifestando por un lado el cumplimiento eficiente de una gestión productiva, comercial y administrativa señalada en sus Estatutos; y por otro lado el cumplimiento estricto de un proceso de promoción de la inversión privada y la transferencia de todas sus Unidades Productivas y c;lCtivos al sector privado. Para cumplir con este reto, fue necesaria una oportuna adecuación organizacional y administrativa de la Empresa, adecuación que sin mermas los procesos de gestión y clima laboral, permitió alcanzar objetivos importantes. Las auditorias energéticas realizadas en todas sus unidades significó cuantificar los recursos, la oferta, la demanda de energía. Asimismo se concluyó en un plan de acción a corto, mediano y largo plazo para reducir las pérdidas de energía y que cada unidad de producción sea lo mas eficiente posible.
Se determinaron pérdidas considerables en los sistemas de aire comprimido en todas sus unidades mineras.
El presente informe de suficiencia resume los trabajos realizados en el año 1997 en las Redes de aire Comprimido en Mina Concentradora y Talleres en la Unidad que de la Producción Minera de Cerro de Paseo.
Empresas y Proyectos Privatizados
Fecha Empresa Comprador Pago USS millón Ejecutad AL realizado Inversión a
Comprometida
Dic. 92 Hierro Perú Stougang 128,3 175,9 126,9 31/12/99 (1)
S.A. Corporation
(China)
Feb. 93 Proyecto Mantos Blancos 12,8 2,5 4,8 02/02/96 Quellaveco (Chile)
Mar. 94 Cerro Verde Cypeas Minerals 33,9 445,9 448,8 31 /03/99 (2)
(EE.UU)
May. 94 Proyecto la Cambiar 7,0 28,0 36,8 31/10/01 (3)
Granja lnc/BHP
May. 94 Refinería de ilo Southern Perú 66,6 20,2 20,6 30107197 Copper
Corp.(Canadá)
Nov. 94 Tintaya S.A. Magna (EE.UU) 276,4 85,0 95,3
Feb. 95 Refinería de Comineo 154,5 20,0 20.7 14/04/99
Zinc (Canadá Cajamarquilla )/Marumbe
(Japón)
Set. 96 Proyecto Río 131,5 2520,0 2148,2 06/06/02
Antamina Algom/Noranda /Teck
Corp.(Canadá)
Abr. 97 Yadilyacu S.A. Yuracmayo S.A. 13,6 110,2 83,8 31/10/02
(Casapalca) (Perú)
Set. 97 Mahr Tunel Compañía 128,0 60,0 60,3 31/03/00
S.A. (San Minera Volean
Cristóbal) .S.A.A (Perú)
Oct. 97 Metaloroya S.A. Grupo 121,5 120,0 246,7 23/10/02 (La oroya) Renco/Doe Run
Ago. 98 Cobriza S.A. Doe Run 7,5
Resoluc. Corp (EE.UU)
Set.99 Paragha S.A. Compañía de 63.4 70,0 72,0 30/09/01 (Cerro de Empresas
Paseo) Volean S.A.A. (Perú)
Mar. 00 Proyecto Barrrick/Chanca 1,1 13,7 7,9 30/09/02 (4)
Quicay dora Centauro
(Perú)
Mar. 01 lscaycruz S.A. Glencore 18,6
(25% (Suiza)
Nov. 01 lmexcallao S.A. Cormin (Perú) 1,0 (5)
Dic. 01 Electroandes PEGS Global 227,1 17,5 0,3 10/06/02 (6)
S.A. lnc (EE.UU)
Mar. 02 UP. Yauricocha SIMSA/Cta. 4,8 5,0 2,2 (7)
Minera Corona
Ago.02 LICSA Consorcio 0,7 (8)
Almacenero
Ago. 02 Yauricocha Consorcio 0,05 Agencia de Almacenero
aduana
PROSPECTOS Y OTRAS TRANSFERENCIAS MENORES 7,9 7,6 9,3 30/09/01
TOTAL 1406,25 3701,7 3284,6
(1) Pago penalidad por compromiso de inversión no realizado
(2) Incluye compromiso de Inversión nuevo de US$50millones, según el contrato de Adendum
(3) Cambio lnc. Luego de invertir US$33,6 MM transfirió derecho a BHP Biliton quien devolvió proyecto al Estado.
(4) Barrick pago US$ 1 MM e invirtió US$3, 1 MM, devolvió proyecto, asumiendo Ch. Centauro el compromiso de US$ 10,7 MM.
(5) Adicionalmente debe pagar US$ 0,22 MM trimestrales por usufructo de instalaciones. (6) Adicionalmente asume deuda por US$19,5 MM
(7) SIMSA pagó USS0.5 MM, invirtió US$2,2 y devolvió. Corona pagó US$4,3 MM y han comprometido US$3,0 MM.
2.1 SITUACION ENERGETICA ACTUAL
2.1.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA ELECTRICO
El sistema Eléctrico de CENTROMIN PERU S.A. tiene 4 centrales
hidroeléctricas con una potencia instalada total de 183.4 MW.
Las líneas de transmisión, en sus diferentes niveles de tensión (50,69, 133
Y 200 kV) tienen una longitud total de 91 O km.
Las subestaciones de transformación tienen una potencia instalada total
de 772 MVA.
Adicionalmente se cuenta con un suministro eléctrico del Sistema Interconectado Centro Norte (SICN) a través de un Enlace de Interconexión con ELECTROPERU de 100 MVA de potencia instalada en 220 kV.
El consumo de la Empresa en el Sistema Centro se distribuye como sigue:
CARGA % CARACTERISTICAS DE LA CARGA
- La Oroya 58.00 Fundición, Refinería y Servicios - Cerro de Paseo 18.50 Mina, Concentradora y Servicios
- Morococha 4.84 Mina, Concentradora y Servicios
- Casapalca 6.52 Mina, Concentradora y Servicios - Marh Túnel 2.83 Concentradora y Servicios
-
SanCristobal/Andaychagua 4.40 Minas y Servicios
- Yauricocha 4.01 Mina, Concentradora y Servicios
- Serv. Auxiliares 0.90 Consumo de Centrales y Servicios
La Unidad de Producción Cobriza recibe el suministro eléctrico de la S.E. Campo Armiño en 200 kV del complejo Energético del Mantaro (ELECTROPERU S.A.)
En el resto de Unidades de Producción, predomina por su magnitud las demandas de las concentradoras y minas, siendo las de servicio (talleres, hospitales, viviendas y escuelas etc.) las de menor representatividad.
A través del sistema eléctrico de CENTROMIN PERU S.A. se atienden el
consumo de diversas compañías mineras particulares y numerosas
localidades de responsabilidad de ELECTROCENTRO S.A., bajo la
modalidad de entrega y devolución, que significa entrega de energía de
ELECTROPERU S.A. a CENTROMIN PERU S.A. en la Subestación
Pachachaca 200 kV y la devolución a diferentes cargas que están bajo la
responsabilidad de ELECTROCENTRO S.A. Este esquema también existe
en Cobriza para la atención del suministro a las Localidades de Huanta y
Ayacucho. Se configura así el apoyo que brinda CENTROMIN PERU S.A.,
al desarrollo socio-económico de las áreas comprendidas dentro de su
zona de influencia, áreas en las cuales las respectivas Empresas de
Servicio Público de Electricidad no cuentan con infraestructura eléctrica.
2.1.2 OPERACION DEL SISTEMA ELECTRICO
El factor de carga anual del Sistema es de 83.0%, el cual se ha
incrementado al haberse transferido bloques de carga de horas de punta a
hora fuera de punta en las Unidades de Producción de la Empresa.
El Sistema Eléctrico tiene un factor de potencia de 0.90 aproximadamente.
El nivel de tensión en los puntos de distribución es aceptable como
resultado de la instalación de condensadores estáticos en las diferentes
subestaciones de distribución:
1o S.E. Oroya Nueva 50kV 19.2 MVAR
2º S.E. Pachachaca 50kV 9.6 MVAR
3º S.E. Morococha 50kV 6.0 MVAR
4º S.E. Casa paica 50kV 6.0. MVAR
5º S.E. Paraghsa 12kV 12.0 MVAR
6º S.E. Excelsior 12kV 4.8 MVAR
2.1.3 DEMANDA EN LA U.N. CERRO DE PASCO
El suministro de energía eléctrica a la U.N. Cerro de Paseo es a través de
dos líneas de transmisión de 50 KV., proveniente de Carhuamayo y una línea de 138 KV proveniente de S.E. Oroya Nueva. Ver Esquema Nº 01 Alimentan las siguientes cargas principales:
Operaciones Agua Mina/Lixiviación, Concentradora Paragsha,
Concentradora San Expedito Mina subterránea, Tajo y Oficinas.
Servicios auxiliares Aire Comprimido, Agua doméstica industrial,
Campamentos Base E.P. Quiulacocha, campamentos.
La demanda de energía de estas cargas se detalla en: Cuadro Nº01
Los siguientes parámetros muestran la demanda de energía de casa
compresora:
• Demanda media de la Casa Compresora
• Demanda media de la U.N. (Total)
• Demanda en (%) de consumo de energía eléctrica de Casa Compresora con respecto al consumo de toda la U.N. de Cerro de
Paseo.
DEMANDA MEDIA (MW) (CASA
AÑO CASA COMP./U.N.)
U.N. (TOTAL) MES
COMPRESORA %
1995 19,2 1,20 6,31
1996 20,36 1, 14 5,60
1997 18,51 1,08 5,84
Nota: El % mostrado debe ser mayor, considerando los
sistemas independientes de generación de Aire
DISTRIBUC!ON DE LA ENERGIA ELECTRICA
0EN CMP S.A.
EXCELSICR
CARHUAMAYO
ESQUEMA N
º01
> > ,e :.: o o"' u-,
SOKV
PARAGSHA ICMP)
.___ ___ SOKV GOYLLAR
ATACOCHA
---- PARAGSHA 11
[ELP)
CH MALPASO
G
SI.MW 0,157kwh/m3138KV
SOl<V
SOKV
SAN MATEO CASAPALCA
HUANUCO
TINGO MARIA
138K'I
---CH YAUPI 103MW 1,17kwh/mJ
9MW SS.EE.
CH OROYA ¡
O,t.kwh/m3 PTA ZINC
SS.EE. OROYA MUEVA Z20KV SOKV 691<V YAURICOCHA
.... P-ACHACHACA ..,. ELECTROPERU
LUZ DEL ... _6_0KV __ ..
SVlf
.,-MOROCOCHA
SDl(V
----4G
CH PACHACHACA 12MW
O,lkwh/mJ
SOKV
MAHR TUNEL
SAN ANTONIO ____ ,.
SAN CRISTOBAL --•
ANOAYCH·AGUA
AT&S
1995 ENERO FEBRERO
AREA
KWH/mes KWH/mes KWH/mes
AGUA MINNLIXIVACION 415817 734000 896000
COl�CEN. PARAGSHA 5062072 5134473 4783791
CONCEN. SAN EXPEDITO 467642 489964 482764
MINA SUBTERRÁNEA 629987 799601 739102 TAJO ABIERTO 398117 378821 386421
SUB TOTAL 6973635 7536859 7288078
AIRE COMPRIMIDO 11963358 1167100 1313600
AGUA DOMES/INDUST. 1224417 1000380 1054440
BOMBAS MINA SUBSUELO 2363340 2741400 2524500
FERROCARRILES 46680 57120 57120
LAB. PARAGSHA 72739 72942 72942
TALL ERES Y OFICINAS 237667 253000 243000
SUB TOTAL 5141201 5291942 5265602
BASE MILITAR 90079 96320 92960
OUIULACOCHA
CAMPAMENTOS 1679721 1668206 1551806
SUB TOTAL 1770600 1764526 1644766
POTENCIA TOTAL 13885436 14593327 14198446
POTENCIA MEDIA 19,02 19,61 20.4
(MW)
MARZO ABRIL MAYO JUNIO JULIO AGOSTO SEPTIEMBRE OCTUBRE
KWH/mes KWH/mes KWH/mes KWH/mes KWH/mes KWH/mes KWH/mes KWH/mes
OPERACIONES
1062000 1106000 1214000 1182000 1118000 1126000 1158000 1210000
5346711 5104130 5267711 5351711 5432093 5470176 5277596 5403792
476764 479164 521164 506764 487564 445564 452764 497164
754571 754571 805904 799205 866939 895604 857604 999826
374321 326621 385221 394821 374201 398301 398301 395101
8013366 7770486 7770486 8234501 8278797 8299645 8505883 8505883
SERVICIOS AUXILIARES
959700 1271000 1155400 1180600 1261700 1161200 1086100 1013600
867780 974640 921380 511460 725624 812540 847054 636514
2605500 2763900 2839500 2795400 2721600 2867400 2696400 2736900 64320 60720 24000 24000 63720 39720 49440 50280 72942 72942 72942 72942 72942 72942 72942 72942
263000 2:2000 257000 254000 246000 259000 248000 252000 4833242 5395202 5270222 4838402 5081586 5212802 4999936 4762236
CAMPAMENTOS
90720 92960 96320 91840 97440 98560 96320 98560 1721406 1789406 1817326 1780126 1797406 1819806 1773082 1792046
1812126 1882366 1913646 1871966 1894846 1918366 1869406 1890606
14658734 15048054 15377868 14944869 1525529 15430813 15013607 15158725
19.7 20,9 20,67 20,76 20,5 20,74 20,85 20,37 CUADRO N' 01
NOVIEMBRE DICIEMBRE 1996 1997
KWH/mes KWH/mes KWH/mes KWH/mes
1122000 974000 1075167 620000
5133056 53544321 5254963 5176289 446764 480582 461773 461773
962293 870873 927831 927831
372601 371101 385405 385405 8036814 8050877 7571297 7571297
1011300 1096800 1139tl-1<' 1087600
500414 544603 782236 644670
2830500 2605500 2727375 2184750
49080 49080 49050 53280
72942 72942 72942 72942 238000 255000 2516667 256000
4702236 4623925 5023112 4299242
98560 100800 95947 94080
1693246 1842846 1753893 1585646
1791806 1943646 1849840 1679726
14530856 14618448 14902416 13550265
20,18 19,65 20.36 18,51
2.2 PERDIDAS DE ENERGIA
En el cuadro siguiente se resumen las pérdidas de energía en el Sistema
Eléctrico de CMP S.A.,ver Esquema Nº 2
SISTEMA NIVEL DE PERDIDA(%) OBSERVACIONES
TENSION
GENERACION ALTA 7,40 Pérdidas técnicas
Y TRANSMISION respecto a la
producción de energía
MEDIA 7,07 Pérdidas técnicas y no
DISTRIBUCION y técnicas, respecto al
BAJA consumo total de
energía.
TOTAL 14,47
Las pérdidas en Generación y Transmisión, han sido evaluados mediante
un programa de flujo de carga, el cual establece las potencias
instantáneas, en las barras de generación de las centrales y calcula
mediante un algoritmo matemático las potencias en las barras de consumo
de las diferentes Unidades de Producción de la Empresa, determinando
las pérdidas por diferencia entre las barras de generación y consumo.
Las pérdidas de energía en los sistemas de distribución eléctrica de MT y
BT, es un valor aproximado; la carencia de equipos de medición,
diagramas unifilares actualizados, y de otros datos, no permite desarrollar
los flujos de carga para una cuantificación real de las perdidas técnicas.
ESQUEMA Nº2
7,40%
,.
__
_
_
______________
_________
_
GENERACION Y TRANSMISION
P. TECNICAS
CONDUCTORES, INTERRRUPTORES, BARRAS, BANCO CONDENSADORES, TRANSFORMADORES ETC.
.
-
..
..
7,07%
.... �
DISTRIBUCION
P. TECNICAS
CABLES Y CONDUCTORES, TRANSFORMADORES, MOTORES, RECTIFICADORES, REACTORES, COMPONENTES MENORES DIVERSOS
P. NO TECNICAS
USUARIOS CLANDESTINO, SUSTRACCIONES DE ENERGIA, CONEXIONES DIRECTAS, USUARIOS PARTICULARES, ASIGNACIONES DE CONSUMO ESTIMADO ETC.
denominada "Perdidas Técnicas de Energía en Sistema de Distribución
por Componentes Eléctricos".
2.2.1 PERDIDAS EN LA GENERACION Y TRANSMISION
La determinación de las pérdidas de energía anual en las Líneas de
Transmisión y en los centros de transformación en el sistema de alta
tensión, se ha realizado mediante un programa de flujo de carga Newton
Raphson desacoplado para la condición de máxima demanda, con
niveles de generación de energía eléctrica siguientes:
CENTRAL POTENCIA ACTIVA POTENCIA REACTIVA
(MW) (MVAR)
C.H. Yaupi 95.00 30.33
C.H Malpaso 27.50 15.38
C.H. Pachachaca 9.00 1.79
C.H. Oroya 6.00 2.84
El programa de flujo de carga establece las potencias instantáneas
disponible en las barras de generación de las centrales y calcula
mediante un algoritmo matemático las potencias en las barras de
consumo de las diferentes unidades de producción de la Empresa
determinando las pérdidas por diferencia entre las barras de generación y
consumo.
Para el efecto se corrieron flujos de carga en las dos siguientes
1. El Sistema Eléctrico de CENTROMIN PERU aislado.
2. Sistema Eléctrico de CENTROMIN PERU conectado con el
sistema Interconectado Centro-Norte.
Para este último caso se ha considerado la devolución de energía a
ELECTROCENTRO S.A.
2.2.2 PERDIDAS EN LA DISTRIBUCION
Las pérdidas de energía en los niveles de Media y Baja tensión, se ha
calculado en base a información
9e
campo tomada durante el desarrollode las Auditorias Energéticas en 1994, con la metodología denominada
"PERDIDAS TECNICAS DE ENERGIA EN SISTEMAS DE
DISTRIBUCION POR COMPONENTES ELECTRICOS". Esta
metodología evalúa las pérdidas en los diferentes componentes
eléctricos, (transformadores, motores, conductores, reactores,
capacitares, barras, lnterrupto;·es, etc), considerando estudios
experimentales realizados por la IEEE y Normas Americanas (ANSI) que
proporcionan tablas de porcentaje de pérdidas en función al trabajo de
plena carga, los cuales para nuestro caso han sido ajustados en función
a las condiciones actuales de carga.
Esta metodología proporciona un valor aproximado de pérdidas en
comparación con el método ideal, pudiendo ser mayores a las
determinadas.
% RESPECTO AL CONSUMO DE C/AREA
AREAS
PERDIDAS PERDIDAS PERDIDAS
TECNICAS NO TECNICAS TOTALES
MINA Y 6,67 0,75 7,42 CONCENTRADORA
LA OROYA 6,70 0,064 6,76
PERDIDAS TOTALES 6,68 0,39 7,07
(% respecto al consumo
total)
El total de pérdidas encontradas, en promedio, de 7,07% del consumo
total de energía, equivale a una demanda promedio, en potencia, de 8, 75
MW.
PERDIDAS TECNICAS Y NO TECNICAS EN SISTEMAS DE
DISTRIBUCION
Para la evaluación de estas pérdidas, estamos considerando como punto
de partida los niveles de 2,4 y 12 kv, hacia abajo, comprendiendo lo
siguiente.
PERDIDAS TECNICAS
Cables y Conductores
Transformadores
Motores
Rectificadores
Componentes menores diversos: Interruptores, Barras, Centro de
Control de Motores, arrancadores, etc.
PERDIDAS NO TECNICAS
Conexiones Directas
Usuarios Clandestinos
Concesionarios particulares de servicio de comedores.
Instituciones Particulares: caso IPSS, Contratistas, etc.
Sustracciones de energía: de usuarios con medidor
Asignaciones de consumo de energía de energía, como
estimados, para usuarios sin medidor.
PROCEDIMIENTO DE CALCULO PARA LA DETERMINACION DE
PERDIDAS TECNICAS DE ENERGIA EN EL SISTEMA DE
DISTRIBUCION DE CMP S.A.
La metodología mas apropiada para el cálculo de las perdidas técnicas
de distribución por efecto JOULE o pérdidas variables, se realiza a
través de los Flujos de Potencia.
Con el fin de determinar el efecto del porcentaje de carga en la variación
de las perdidas, es usual realizar tres simulaciones para un tiempo
determinado (un año), una a plena carga y otras dos intermedias entre
plena carga y mínima carga.
En las últimas décadas se han desarrollado diversos métodos para la
métodos iterativos de Gauss Newton Raphson con admitancia de
barras; son los mas ampliamente usados. Actualmente, la metodología
de matrices esparcidas vienen siendo utilizados en el desarrollo de
programas computacionales por la simplicidad en la preparación de
datos y facilidades en la modificación de la matriz al ocurrir un cambio
en la configuración de la red.
METODOLOGIA EMPLEADA PARA HALLAR LAS PERDIDAS DE ENERGIA
Considerando la necesidad urgente de la información referida a pérdidas
técnicas de energía eléctrica y teniendo en cuenta que la determinación
real es por el método de flujo de potencia; que demandaría un tiempo
aproximado de 30 días por cada Unidad de Producción, hemos adoptado
la metodología denominada "Perdidas Técnicas de Energía en Sistemas
de Distribución por componentes Eléctricos".
Los datos considerados en esta evaluación han sido tomado en campo
en el desarrollo de las Auditorias Energéticas realizados en las Unidades
de Producción excluyendo La Oroya.
Cabe resaltar que esta metodología proporciona un valor aproximado de
pérdidas en comparación con la metodología ideal.
EJEMPLO DE CALCULO: Los porcentajes de pérdidas de energía
usados para efectos de evaluación se ha considerado tomando los
valores intermedios que muestra la Tabla Nº1 para cada componente,
siendo afectado este porcentaje por el factor de pérdida ( !carga 2 / IN 2 ó
considerado para la evaluación, la Tabla Nº 2 y Tabla Nº 3
En el caso de cables se está considerando la potencia promedio que
fluye instantáneamente.
Se adjunta la Tabla Nº4 que muestra el ejemplo de determinación de
pérdidas
Así mismo se adjunta: Cuadro Nº2, Cuadro Nº3, Cuadro Nº4, Cuadro
NºS y Cuadro Nº6, donde se detallan las pérdidas determinadas en
TABLANº 1
RANGO DE PERDIDAS EN COMPONENTES DE UN SISTEMA DE POTENCIA
COMPONENTES Pérdida Plena Carga Energía
(%)
A). Interruptores Instalación exterior 0.002 0.015
(15-230 KV)
B). Generadores 0.09 3.50
C). Switchgear medio-voltaje 0.005 0.02
D). Reactores !imitadores de corriente 0.09 0.30
(600 V - 15 KV)
E). Transformadores 0.40 1.90
F). Switches bajo carga 0.003 0.025
G). Arrancadores de Medio Voltaje 0.02 0.15
H). Busbars (480 V y menor) 0.05 0.50
1 ). Switchgear de bajo voltaje 0.13 0.34
J). Centro de Control de Motores 0.01 0.40
K). Cables 1.00 4.00
L). Motores
a) 1 - 10 hp 14.00 35.00
b) 10- 200 hp 6.00 12.00
c) 200 - 1500 hp 4.00 7.00
d) 1500 y más 2.30 4.00
M). Rectificadores (grandes) 3.00 9.00
N). Disposición de control de velocidad 4.00 15.00
estáticas
O). Capacitares (pérdidas Watts/var) 0.50 2.00
P). Iluminación lm/w) 3.00 9.00
TABLANº 2
PERDIDAS TRANSFORMADOR TRIFASICO, ACEITE O SILICONA
Pérdida Pérdida %
Nominal OA Vacío Total
(W) (W) Pérdida
750 1940 15 670 1.79
1000 2600 16 170 1.60
1500 3390 22 910 1.51
2000 3850 27 100 1.34
2500 5200 31 960 1.27
2.4-, 4.16-, 6.9-, 12-, 13.2-, ó 13.8-KV primario delta, 480-, 480Y/277-V secundario delta o estrella.
TABLANº 3
PERDIDAS TRANSFORMADOR, TIPO SUB-ESTACION TRIFÁSICO, ACEITE O SILICONA
KVA Nominales Pérdidas Vacío (W) Pérdidas Totales (W) Pérdidas % de
2.4-, 4.16-, 6.9-, 2-, 13.2-, ó 13.8-KV primario delta, 480-, 480Y/277-V secundario delta o estrella. 750 1000 1500 2000 2500 1950 2500 3400 4400 5200 9300 11 800 16 300 21 000 24 700 1.38 1.31 1.21 1.17 1.1 O
6.9-, 12.0-, 13.2-, ó 13.8-KV primario delta, 240-4160-V secundario delta o estrella.
1000 2400 1 O 000 1 .22
1500 3200 15 200 1 .1 3
2000 4300 19 000 1.06
2500 5000 22 500 1.00
3750 6800 31 000 0.92
5000 8700 39 700 0.88
7500 11 500 54 000 0.80
10 000 15 000 64 000 0.71
22.9-, 26.4-, ó 34.4-KV primario delta,
1000 2700
1500 3600
2500 5600
3750 7700
5000 8500
7500 12 000
10 000 16 000
2400-14 400-V secundario delta o estrella. 12 600 16 700 24 000 33 000 42 500 58 000 68 000 1.40 1.24 1.07 0.98 0.94 0.86 0.76
46-KV clase de aislamiento, primario delta 250-KV, Bil, 2400-14 400-V secundario delta o estrella. 1000 1500 2500 3750 5000 7500 10 000 3200 4100 5500 8000 9500 12 500 16 500 13 500 17 100 26 000 33 600 42 500 58 000 70 500 1.50 1.27 1.16 1.00 0.94 0.86 0.78
69-KV clase de aislamiento, primario delta 350-KV, SIL, 2400-14 400-V secundario delta o estrella.
1500 5000
2500 6000
3750 8500
5000 10 500
7500 14 000
10 000 17 000
18 000
27 900
36 200 44 000
59 000
72 000
1.33 1.24 1.07 0.98 0.87 0.80
Nota. Transformadores con cambiadores de taps bajo carga, deben añad;r 5 a 10% a las
pérdidas en vacío y 5 a 10% a las pérdidas bajo carga, más un ajuste por la conexión del tap
TABLA N
º4
PERDIDAS TECNICAS EN SISTEMA DE DISTRIBUCION POR
COMPONENTES
COMPO- POTENCIA FACTOR DE HORAS DE PERDIDAS PERDIDAS
NENTE DESCRIPCION NOMINAL PERDIDAS OPERACION EN DE
(%) POR DIA (KW) (KWH/MES)
A Interruptor en 2, 3 Kv. 2000 KVA 18,4 24 0,038 28
Cable de
B energía 811 KVA 20 4,32 7 776
1 x 120mm2
c
Barra de Cu de 811 KVA 20 0,01 614 X 2" X 1/4"
Cable de
energía de 140 KVA 18 0,67 1083 1 x 16mm2
Cable de
energía de 184 KVA 18 1,011 1635
1 x 16mm2
Cable de
energía de 485 KVA 24 2, 1 4 536
1 x 120mm2
G Motor 200 HP 64,00 18 5,25 2 835
H Motor 300 HP 49,00 18 6,03 3 256
1 Trato (2.4/0.48) Kv.) 750 KVA 36,96 24 7 5040
Cable de
energía de 485 KVA 24 7,66 16 545
3 x 120mm2
K Barra de Cu de 10x2"x1/4" 485 KVA 24 0,06 43
L Motor 100 HP 56,29 24 3,77 2 714
M Motor 200 HP 72,29 24 5,93 4 269
N Motor 200 HP 60,84 24 4,99 3 592
Ñ Motor 150 HP 64,00 24 6,44 4 636
PERDIDAS DE ENERGIA EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCION ELECTRICA DE CMP S. A
TOTAL U. MINERAS 34 531,2 8 002,6
TOTAL LA OROYA 43 967,8 2 668,9
.:,-,,.
;\, ;'f{C,f/__
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""RESUMEN GENERAL
42 533,8
46 636,7
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PERDIQAS-�J
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2 837
3 125
(%)
6,67
6,7
(;
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Mwh/m (%)
319,5 0,75
30,0 0,064
TOTAL DE.;
. PERDIDAS . ,
Mwh/m (%)
3 146,4 7,42
3 155,3 6,76
)
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349,6' ' 1 0,3? 1 6 301,7 7,07PERDIDAS DE ENERGIA ELECTRICA EN LOS SISTEMAS
DE DISTRIBUCION DE LAS UNIDADES DE PRODUCCION MINERA DE CMP. S.A
C. DE PASCO
1
CASAPALCA
1
MOROCOCHA SAN CRISTOBAL MAHR TUNEL ANDAYCHAGUA YAURICOCHA COBRIZA GOYLLAR
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12 592 666
5 236 365
2 525 585
1 262 661
1 844 078
1 778 445
2 207 622
7 068 880
14 908
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!
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34 531 210 ,·�..,.�--ir � i
1
2 365 3761
1
1 384 7401 395 077
632 521
520 124
197 605
1 112 858
387 903
6 389
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14 958 042
6 621 105
3 920 662
1 895 182
2 364 202
1 976 050
3 320 480
7 456 783
21 297
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1
"'·M'i>�;..' '�...... O '.;',°:"' > • _.)
(%)
M whfm953,1 6,37 10,0 0,067
415,7 6,28 86,6 1,3
262,4 6,7 63,0 1,6
127,7 6,73 25,0 1,32
183,7 7,77 34,5 1,45
181,4 9,18 21,2 1,07
239,0 7,2 60,8 1,83
472,5 6,33 17,4 0,23
1,5 7, 1 1,0 4,69
:·J� ..
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I
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1
6,671
319,51
0,751
1
1
TOJALOE
PERDIDASMwh/m (%)
963,1 6,43
502,3 7,58
325,4 8,3
152,7
1
8,05218,2
1
9,23202,5
1
10,25299,9
1
9,03479,7 6,56
2,5 11,79
(*)
PERDIDAS DE ENERGIA EN EL SISTEMA DE
DISTRIBUCION DE LA OROYA
.::., Í'• ,·. :.,. •.f < • ' • •• •. -.·
'. CONSUMO DE ENEGIA PROMEDIO
UNIDAc;>ES �- --·_,: ; �- . MENSUÁL-19'94
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MWH.
-PERDIDAS TECNICAS
Sistemá de ··
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PERD{OAS NO
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1
Mw�(ni .·, · (%)' 1 ":Mwh/m·
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(ºlo)LA OROYA: F&R 43 259 387 2 668 922 45 928,3 1 3077, 1 1 6,7 15,0 0,03
I
3 092,1l
6,73SERV. AUXIL. C.I1. 708 399 708,4 1 48,2 1 6,8 15,0 2,11 I 63,2 1 8,91
..
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(*) Estimados
. ' ,
PERDIDAS TECNICAS DE ENERGIA ELECTRICA
EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE LAS UNIDADES DE PRODUCCION DE CMP S.A.
(DETALLES SEGUN AREAS). ·_[7,,:---;;. ; -.;-;t- \f� },'.._ x·.·�t·t .r.:- i . . :·.-.·,-41··�\:· J/,fl/ �-:-;r-'··� . ·-¡'�·:· , .. ·.ú:,. '•'-,_ ',� •• : ' • , . ;,1
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C. DE PASCO 345 377
CASAPALCA 161 532
MOROCOCHA 136 082
S. CRISTOBAL
MAHR TUNEL 153 449
ANDAYCHAGUA 88 102
COBRIZA 267 820
YAURICOCHA GOYLLAR
.-,�·''�'"',f ,� ;
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· :E
. NOTA- Las pérdidas son consideradas según los casos:
105 558 118 048 72 748 36 117 2 894 15 325 15 249
•. J� .• • • :;• -•i
-r. :, ·: -.-:, . '
279 066 73 560 149 580
49 237 20 640 66 211
5 944 8 430 39 206
63 108 9 504 18 951
3 742 23 642
46 321 11 878 19 760
106 225 8 673 74 567
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1
2 837 132-¡o Consumo de d , d"d . energ1a , . e per I as
d ·
d' e energ1a
prome 10 respecto al
mes consumo
14 958 042 6,37
6 621 105 6,28
3 920 662 6,69
1 895 182 6,73
2 364 202 7,77
1 976 050 9,18
7 456 783 6,33
3 320 480 7,2
21 297 7, 1
1
42 533 8031
6,675• Concentradora, comprensoras y Mina: Motores, Transformadores, Condensadores, Reactores y Componentes menores (Interruptores, Barras. CCM, etc)
• Viviendas: Transformadores y componentes menores (Interruptores. Barras, etc)
• Otros: Conductores en todo el sistema de distribución.
• En la U. P. de Cerro de Paseo, en el rubro Mina, se ha considerado pérdidas en el sistema de bombeo en Mina y Superficie
CUADRO Nº 6
PERDIDAS NO TECNICAS DEL SISTEMA DE DISTRIBUCION EN
EL SECTOR DOMESTICO DE LAS UNIDADES
UNIDADES DE,,.:.
PRO[.)UCGION,
CERRO DE PASCO
CASAPALCA MOROCOCHA SAN CRISTOBAL MAHR TUNEL ANDAYCHAGUA YAURICOCHA COBRIZA GOYLLAR
DE PRODUCCION DE CMP S.A
(RESUMEN DE DETALLES)
TOTAL
. PERDIDAS
POR MES . .-� ·�·. :!'·;:__ ,. ··:l .. ·�·? ,. ,. . � ,• ·-.
(KWH) 10 000 86 620 63 000 25 000 34 500 21 160 60 800 17 400 1 000 .. ·-·· ·-- , CONSUMO DE
ENERGIA MENS .
XCMPTO.
(KWH)
14 958 042
6 621 105
3 920 662
1 895 182
2 364 202
1 976 050
3 320 480
7 456 783
708 399
% DE PERO.
2.3. ESTADO ACTUAL DEL SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO
• El estado de Mantenimiento y conservación de las
Compresoras es deficiente.
• Es insuficiente la oferta de Aire Comprimido en las horas
punta (horas de mayor consumo de aire).
• Carece de control de agua condensada, debido a que las
líneas de purga se encuentran enterradas y falta de organización para el control.
• En general, el sistema de distribución presenta fugas
superiores a lo permisible.
• Mina utiliza Aire Comprimido para Ventilación. Representado
costos elevados, es usado sin control y en cantidades que
despresurizan el sistema.
• Existe H20 condensada que circula en el sistema de
distribución de Aire Comprimido, llegando hasta los equipos y
herramientas, perjudicando la lubricación de los mismos,
causando corrosión en todo el sistema. El agua que ingresa al
sistema es del orden del 1,23 m3/día. Ver Grafico Nº 01.
• Las líneas de distribución no tienen la inclinación mínima en la
dirección del flujo.
• En superficie (Talleres y Planta Concentradora) existen líneas
de Aire Comprimido enterradas e innecesarias y en estado de
• Existe sobredimensionamiento en las redes de distribución,
tanto en mina como en superficie, además existe instalaciones
deficientes.
• La Red de Aire Comprimido carece de documentación,
mantenimiento, control y supervisión adecuado.
• Existen tramos de tuberías totalmente corroídas.
• Las tuberías que conducen Aire Comprimido a superficie
desde la troncal de Casa Compresoras, hacia talleres y
plantas concentradoras tienen cambios bruscos de dirección
en la línea de corriente, esta situación origina c_aídas de
presión considerables.
• Existe duplicidad de líneas que alimentan determinados
puntos, incrementando innecesariamente: las perdidas de aire
por fugas y perdidas de presión.
• En general las líneas de aire a alta presión se encuentran mal
distribuidas.
• El Apéndice Nº 1, muestra las condiciones y el estado actual
del Sistema de Aire Comprimido: tuberías, recibidores,
estructuras y fugas en la Red de Distribución, agua
condensada, etc.
NOTA:
1. Pérdida de presión = Pérdida de Potencia
2. Pérdida por fugas = Pérdida Económica
La red de distribución actual de Aire Comprimido en
10,1
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TEMPERATURA ºC AGUA CONTENIDA EN AIRE SATURADO
(TABLA ATLAS COPCOl
GRAFICO Nº 01
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Hs
Hr= HUMEDAD RELATIVA %
H= HUMEDAD CONTENIDA gr/m3
HS= HUMEDAD SATURADA gr/ m3
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H = 0.OOC036712 g.11 / p-'
AIRE PROOUCIOO POR DIA:
AGUA QUE :NGRESA AL SISTEMA DE TUBéRIAS
6 628 aC4.415 p' / o.a X 0.000036712 Gal I O<II , 324 10 <}OI / ó<a
37
DISTRJBUCION ACTUAL DE LINEAS DE AJRE COMPRJMIDO EN SUPERFICIE U.N. CERRO DE PASCO
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- Espumaje.
- Fajas.
- Limpieza de motores.
-l\lL1linos. .;
- Limpieza
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2.4. ESTADO ACTUAL DEL SISTEMA DE VENTILACION EN MINA
La disponibilidad de equipos para ventilación en mina es insuficiente,
debido a esto se usa venturis (aire comprimido) para ventilar la mina
subterránea.
Es antitécnico y antieconómico usar aire comprimido para ventilación
por venturi, representado porcentajes elevados respecto a la
demanda total de aire comprimido de Mina subterránea.
Actualmente la disponibilidad de equipos para ventilación es:
SERVICIO AUXILIARES - VENTILACION
CAPACIDAD SUPERFICIE MINA STAND BY REPARACION
M3/min
100,000 2 1 1
60,000 2 2 1 1
30,000 1 7 2 2
21,000 1
16,000 12 5
12,000 5
10,000 1
5,000 7 1
TOTAL 5 35 4 10
Así mismo en forma paralela a este trabajo se encuentra en desarrollo
3.1 GENERACION DE AIRE COMPRIMIDO
3.1.1 FUNDAMENTO TEORICO
3.1.1.1 COMPRESION
El ciclo teórico de trabajo de un compresor ideal se entenderá
fácilmente con el estudio de un compresor monofásico de pistón
funcionando sin pérdidas y que el gas comprimido sea perfecto. Con esto
se da por hecho que el pistón se mueve ajustado herméticamente al
cilindro e incluso se considera que el paso del aire hacia y desde el cilindro tiene lugar sin resistencias en válvulas y conductos, es decir, sin
cambio de presión. También se considera que no tiene espacio muerto,
esto es, sin volumen residual entre el punto muerto superior (P.M.S.) y las
válvulas de aspiración y escape. Se hace esta salvedad en virtud de que
la compresión del aire no se pueda llevar, por razones físicas, hasta un
espacio llamado espacio muerto, y que es el menor volumen ocupado por
el gas en el proceso de compresión.
Es manifiesta la necesidad de conocer el rendimiento de los
compresores, y para ello, refleja de una manera matemática o gráfica el
trabajo de la comprensión. Esta se verifica de acuerdo con la�ula P. V11 =Cte, pudiendo variar el exponente n según sea la evolución del gas.
Tengamos el diagrama P-V de un compresor ideal que funciona en
las condiciones supuestas anteriormente. El compresor aspira aire a la
presión atmosférica, según de la rama de la curva 4-1, llegando a su
exposición extrema punto 1. Al principio de la compresión (punto 1) el
pistón comienza a moverse en el cilindro, aumentando su presión (ciclo de
compresión) conforme la línea 1-2 (1-2, compresión isoterma; 1-5,
compresión adiabática) y alcanza la presión final que se supone existe en
la tubería de distribución o en el recibidor cuando el pistón llega al punto 2.
el aire se descarga en los citados medios mediante el movimiento del
pistón de 2 a 3 (presión constante). Al retornar el pistón, la presión baja a
presión atmosférica (punto 4 ), y el aire atmosférico vuelve a entrar por la
aspiración (4-1 ), dando comienzo a un nuevo ciclo, todo ello conforme a la
Figura No 1.
DESCARGA 2 3 t7""t,-:,--,-,,.�--;,-::,...,.,.
COMPRESION
ASPJRACION
Por consiguiente, se han efectuado las transformaciones que se
mencionan a continuación:
- de 4 a 1, aumento de volumen a presión constante;
- de1 a 2, aumento de presión por reducción de volumen;
- de 2 a 3, disminución de volumen a presión constante;
- de 3 a 4, disminución de presión a volumen constante.
El trabajo efectuado durante el ciclo es la suma algebraica de los
trabajos realizados en este ciclo. Por lo tanto, el trabajo total será igual al
trabajo de aspiración + trabajo de comprensión + trabajo de descarga.
Antes de pasar al análisis propuesto hemos de aclarar en las
formulas de trabajo tienen que figurar siempre las presiones y volúmenes
de los productos P.V en kg/m 2 y m3
, respectivamente. En cuanto a las
presiones de los quebrados, puede expresarse indistintamente en
cualquier unidad, porque en toda circunstancia el cociente sale el mismo.
Con T igual a temperatura absoluta en
ºc.
Diagrama real de trabajo de un compresor de pistón:
Vamos a tratar del ciclo real de un compresor obtenido
experimentalmente, del cual se deduce la potencia requerida para la
compresión, pues no debemos de olvidar que un compresor aspira aire a
la presión atmosférica y lo comprime a una presión más elevada,
necesitando para ello la adición de un motor que venza la resistencia que
opone el aire, a ser comprimido. La comparación de los diagramas reales
de trabajo de dos compresores similares nos facilitaría la posibilidad de
repercutiría en cuanto a potencia del motor de accionamiento del
compresor.
En la Figura No 2 se representa el ciclo de trabajo real de un compresor.
A la derecha, en la misma, se ve la forma de actuar de las válvulas en las
carreteras de aspiración e impulsión en u.n cilindro de simple efecto.
. Presión
de descarga
Presión de aspiración
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(1)
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Descarga
-1
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Aspiración
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Desplazamiento Volumen
--Aspiración
--Impulsión
Figura No 2 : A la izquierda, diagrama real de trabajo de un compresor. A la derecha, carreras de
aspiración e impulsión de un cilindro
Comúnmente, las válvulas automáticas de los compresores
están accionadas por diferencias de presión y sus movimientos
dependen del ciclo de compresión. La apertura de las válvulas se
consigue mediante la diferencia de presión originada durante el ciclo,
sin ninguna intervención mecánica.
Al desplazarse el pistón, causa una depresión en el cilindro que
obliga a la válvula de aspiración a abrirse, llenando de gas al cilindro. Una
vez alcanzando el Punto Muerto Inferior (P.M.I) el pistón inicia su retorno,
aspiración. Lograda la presión de descarga, se facilita la apertura de la válvula de impulsión y la salida de aire comprimido. Al llegar al Punto Muerto Superior (P.M.S.) el pistón vuelve a desplazarse en el sentido inicial, dando lugar a la expansión del gas acumulado en le espacio muerto, hasta conseguir la presión de aspiración y reemprender el inicio de un nuevo ciclo.
El desplazamiento O de un compresor es el volumen barrido en la
unidad de tiempo por la cara o caras del pistón de la primera fase. Se
expresa en Nm 3 /min. Para un cálculo preciso, y en el caso de doble
efecto, hay que tener en cuenta el vástago del pistón.
El espacio muerto (o volumen perjudicial) corresponde al volumen
residual entre el pistón y el fondo del cilindro y las lumbreras de las
válvulas, cuando el pistón está en su punto muerto. Se indica en tanto por
ciento del desplazamiento, estimándose entre un 3 a un 1 O por 100 de
acuerdo con el modelo de compresor.
Se llama volumen engendrado de un compresor (o volumen
desplazado) al volumen de la cilindrada de la maquina multiplicado por el
numero de revoluciones de la misma. En el caso de ser un compresor de
mas de una etapa, el volumen engendrado viene indicado por la primera
etapa.
El volumen teórico engendrado a la hora por un compresor a pistón
monocilíndrico a simple efecto puede calcularse de la siguiente manera:
7r
Ve = 60.-D2.L.n
4 en m
Siendo O el diámetro del cilindro en metros, L carreras en metros y
n el número de revoluciones por minuto de la maquina.
Con idéntico recurso, el volumen teórico engendrado a la hora por
un compresor rotativo se encuentran con la formula:
Ve =60 . 1r . (O - d) O . L . n en m 3 /h
En donde O es el diámetro del cilindro en metros, d el d�m�ro del rotor en metros, L la longitud del cilindro en metros y n e1{ntme)ro de
revoluciones por minuto.
Entenderemos como relación de comprensión Re al cociente entre
la presión absoluta final P2 (presión de descarga) y la presión absoluta
inicial P1 (presión de aspiración) que se dan en un compresor.
Re = Pi p
1
( 1 )
En un compresor de dos o más etapas se puede establecer una
relación de comprensión total, que es la relación entre la presión absoluta
final en la descarga de 1 ��a etapa y la presión absoluta inicial en la
aspiración de la primera etapa, y una relación de comprensión parcial de
cada etapa, que es la relación entre la presión absoluta final en la
descarga de aquella etapa y la presión absoluta en la aspiración de la
misma etapa.
Está demostrado que se tiene el máximo rendimiento o, si
queremos, el mínimo consumo de energía, cuando la presión absoluta
intermedia P; es igual a la raíz cuadrada de la presión final P 2:
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