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Optimización de un sistema de generación y distribución de aire comprimido de 11000 CFM

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(1)

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

(2)
(3)

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

(4)

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

(5)

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.

(6)

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

(7)
(8)

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

(9)

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.

(10)

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

(11)

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

(12)

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.

(13)

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.

(14)
(15)

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.

(16)

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.)

(17)

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

(18)

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

S.E. Pachachaca 50kV 9.6 MVAR

S.E. Morococha 50kV 6.0 MVAR

S.E. Casa paica 50kV 6.0. MVAR

S.E. Paraghsa 12kV 12.0 MVAR

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,

(19)

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

(20)

DISTRIBUC!ON DE LA ENERGIA ELECTRICA

0

EN CMP S.A.

EXCELSICR

CARHUAMAYO

ESQUEMA N

º

01

> > ,e :.: o o"' u-,

SOKV

PARAGSHA ICMP)

.___ ___ SOKV GOYLLAR

ATACOCHA

---- PARAGSHA 11

[ELP)

CH MALPASO

G

SI.MW 0,157kwh/m3

138KV

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

(21)

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

(22)

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.

(23)

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.

(24)

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

(25)

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 desarrollo

de 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.

(26)

% 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

(27)

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

(28)

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

(29)

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

S y Cuadro Nº6, donde se detallan las pérdidas determinadas en

(30)

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

(31)

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.

(32)

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

(33)

TABLA N

º

4

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 6

14 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

(34)

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

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RESUMEN GENERAL

42 533,8

46 636,7

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PERDIQAS

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3 125

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6,67

6,7

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Mwh/m (%)

319,5 0,75

30,0 0,064

TOTAL DE.;

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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 7,07

(35)

PERDIDAS 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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34 531 210 ,

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1

2 365 376

1

1

1 384 740

1 395 077

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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M whfm

953,1 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

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1

6,67

1

319,5

1

0,75

1

1

1

TOJAL

OE

PERDIDAS

Mwh/m (%)

963,1 6,43

502,3 7,58

325,4 8,3

152,7

1

8,05

218,2

1

9,23

202,5

1

10,25

299,9

1

9,03

479,7 6,56

2,5 11,79

(36)

(*)

PERDIDAS DE ENERGIA EN EL SISTEMA DE

DISTRIBUCION DE LA OROYA

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'. CONSUMO DE ENEGIA PROMEDIO

UNIDAc;>ES �- --·_,: ; �- . MENSUÁL-19'94

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LA OROYA: F&R 43 259 387 2 668 922 45 928,3 1 3077, 1 1 6,7 15,0 0,03

I

3 092,1

l

6,73

SERV. 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

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(37)

PERDIDAS TECNICAS DE ENERGIA ELECTRICA

EN EL SISTEMA DE DISTRIBUCION DE LAS UNIDADES DE PRODUCCION DE CMP S.A.

(DETALLES SEGUN AREAS)

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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

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. NOTA

- Las pérdidas son consideradas según los casos:

105 558 118 048 72 748 36 117 2 894 15 325 15 249

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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

42 533 803

1

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

(38)

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

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(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.

(39)

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

(40)

• 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

(41)

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j/ g/m3 200 100 80 50 50 L.0 30 20 5 2

TEMPERATURA ºC AGUA CONTENIDA EN AIRE SATURADO

(TABLA ATLAS COPCOl

GRAFICO Nº 01

Hr= H

Hs

Hr= HUMEDAD RELATIVA %

H= HUMEDAD CONTENIDA gr/m3

HS= HUMEDAD SATURADA gr/ m3

T d'mpenr.1.1ra ?romttO}O !__; (\; �rro �e i=)a.sco e �e �modOd r&�ttvn Prcm&d>O :i 7'0

�"-H=O. 7 x 7 a 4 9 gr/r.-t"

lm.., ; 3.5.31 � 1 giwon de aguai � 3.76 Kg

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

(42)

37

DISTRJBUCION ACTUAL DE LINEAS DE AJRE COMPRJMIDO EN SUPERFICIE U.N. CERRO DE PASCO

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- Filtrc1s Tambc1r. - Celdas de tlotai.:ión.

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- Limpieza

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(43)

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

(44)
(45)

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

(46)

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

(47)

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

(48)

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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Descarga

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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,

(49)

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

(50)

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:

I ""

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Figura  No  1.  DESCARGA  2  3  t7&#34;&#34;t,-:,--,-,,.�--;,-::,.......,.,.  COMPRESION  ASPJRACION
Figura  No 2  :  A la izquierda,  diagrama real de trabajo de un compresor.  A  la derecha,  carreras de  aspiración e impulsión de un cilindro
Figura No 3:  Diagramas teóricos y real  de trabajo en un comprensor de una etapa
Figura No 4 :  Diagrama de un compresor de dos etapas
+5

Referencias

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