1. PERFORACIÓN Y TRONADURAS
COMPRESORES
INSTRUCCIONES:
En el presente recurso, utilizaremos diferentes instrumentos para seleccionar el compresor
adecuado para las operaciones de perforación en minería.
TEMARIO:
• Compresores
• Tipos de compresores
• Factores de selección de compresores
COMPRESORES
Un compresor es un equipo utilizado para comprimir aire. Para esta tarea es necesario que
se aumente la presión de trabajo para regular el volumen requerido (Pneumatic, s. f.).
El aire comprimido se traslada mediante sistemas de tuberías para ser utilizado en
diferentes áreas en una instalación y es enviado desde un compresor principal.
A su vez, es utilizado en equipos móviles, por lo que para estos casos se utilizan compresores
que acompañan al equipo en sus traslados.
Según el trabajo que se requiera, pueden utilizarse distintos tipos de compresor
(Pneumatic, s. f.), los cuales pueden clasificarse en dos de acuerdo con su principio de
funcionamiento:
2. Figura 1. Compresores
Fuente: IACC (2023)
INTERACCIÓN COMPLEMENTARIA
Los compresores que funcionan de acuerdo con el principio de desplazamiento poseen un
mecanismo de admisión del aire y realizan la compresión en un espacio, donde se produce
la reducción del volumen.
Los compresores que trabajan sobre la base del principio de la dinámica de fluidos aspiran
el aire por un acceso y este se comprime a partir de la aceleración.
3. Según Pneumatic (s. f.). Los compresores pueden clasificarse de acuerdo con la siguiente
estructura:
Los compresores pueden clasificarse de acuerdo con la siguiente estructura: compresores
de desplazamiento, se dividen en a) alternativos y b) rotativos, por su lado los alternativos
se subdividen en: a) de pistón (émbolo) b) de membrana, en cuanto a los rotativos se
subdividen en: a) multicelular, b) de tornillo helicoidal y c) Roots.
Figura 2. Clasificación de los compresores (a)
Fuente: IACC (2023)
Figura 3. Clasificación de los compresores (b)
Fuente: IACC (2023)
4. TIPOS DE COMPRESORES
Compresores de desplazamiento
Compresores de pistón: funcionan mediante la compresión del aire a partir de un
movimiento que puede ser oscilante o rotativo.
Imagen 1. Compresor de pistón
Fuente: Yepes (2019)
Compresor de tornillo helicoidal: mediante dos tornillos el aire pasa entre ellos,
generándose un aumento en la presión, lo que comprime el aire.
Imagen 2. Compresor de tornillo
Fuente: Atlas Copco (s. f.)
Compresor de membrana: separa el aire de los aceites que producen en el movimiento,
dejando limpio el aire comprimido.
5. Imagen 3. Compresor de membrana
Fuente: Automatización Industrial (s. f.)
Compresor multicelular: funciona como una turbina con una entrada de admisión de aire a
un cárter donde se produce la compresión.
Imagen 4. Compresor multicelular
Fuente: Aerzen (s. f.)
Compresor Roots: lleva el aire de un lado al otro de su estructura sin cambio de volumen.
Es muy útil para grandes cantidades de aire.
Imagen 4. Compresor Roots
Fuente: The GrabCAD Community Library (s. f.)
6. TIPOS DE COMPRESORES
Compresores dinámicos
Compresor axial: funciona por la rotación del aire en sentido axial, entregando grandes
volúmenes de aire.
Imagen 5. Compresor axial
Fuente: Siemens Energy Global Website (s. f.)
Compresor radial: funcionamiento similar al axial, pero en este el impulso se realiza con
arranque desde el centro del compresor.
Imagen 6. Compresor radial
Fuente: DirectIndustry (s. f.)
MICROACTIVIDAD 1
¿Cuál compresor permite mover grandes volúmenes de aire a partir de su rotación?
7. a) Membrana
b) Multicelular
c) Axial
d) Roots
RETROALIMENTACIÓN
Muy bien, la respuesta correcta es la c).
El compresor axial permite mover grandes volúmenes de aire comprimido debido a su
movimiento rotativo axial.
MICROACTIVIDAD 2
De acuerdo con los siguientes datos:
Caudal (V): 50 [m3
/min]
Frecuencia de conmutación/hr (z): 20
Diferencia de presión (∆p): 0,63 [bar]
¿Cuál es la capacidad del acumulador requerida para el compresor?
a) 60 [m3
]
b) 15 [m3
]
c) 50 [m3]
d) 55 [m3
]
RETROALIMENTACIÓN
Muy bien, la respuesta correcta es la c).
De acuerdo con los datos requeridos por el compresor, se necesitará una capacidad del
acumulador de 50 [m3
].
8. SELECCIÓN DE COMPRESORES
Factores de selección de compresores
Para determinar el tipo de compresor adecuado para cada trabajo, es vital considerar los
siguientes factores para la elección:
• Caudal.
• Presión de trabajo.
• Accionamiento.
• Regulación.
• Refrigeración.
• Capacidad del acumulador.
Para esto último, se debe utilizar el siguiente gráfico. ¿Pero ¿cómo utilizamos ese gráfico?
Gráfico 1. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
9. Veámoslo en el siguiente ejemplo:
Caudal (V): 20 [m3
/min]
Frecuencia de conmutación/h (z): 20
Diferencia de presión (∆p): 100 [kPa] = 1 [bar]
Capacidad del acumulador (Vb):?
Ubicamos primeramente el valor del caudal (punto A). Luego, se traza una recta horizontal
hacia las diagonales referentes a la diferencia de presión (punto B).
Después, se traza una recta vertical hacia las diagonales de la frecuencia de conmutación
(punto C). En ese punto, se traza una recta hacia la capacidad del acumulador y se evalúa el
valor de esta. De acuerdo con el ejemplo, la capacidad del acumulador del compresor es de
15 [m3
].
Gráfico 2. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
10. MICROACTIVIDAD 3
Para una red de aire comprimido que requerirá un caudal de 240 [m3
/h], se destina una
tubería de 300 [m] de largo con 4 piezas en T, 4 codos normales, 1 válvula de cierre. La
pérdida de presión admisible es de 10 kPa. La presión de servicio es de 800 kPa (8 bar).
a) 25 [mm]
b) 55 [mm]
c) 30 [mm]
d) 80 [mm]
RETROALIMENTACIÓN
Muy bien, la respuesta correcta es la b).
El diámetro de la tubería requerida para transportar el aire comprimido en el sistema es de
50 [mm].
Al conocer la capacidad del acumulador, se puede establecer la red de aire comprimido.
¿Cómo lo haremos? Determinando las dimensiones de las tuberías por las que se moverá
el aire comprimido.
El gráfico que se observa a continuación nos entregará el diámetro requerido de la tubería.
Gráfico 3. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
11. Según el gráfico, mediante las piezas necesarias para el sistema, se determinará la longitud
total de la tubería.
Veámoslo en un caso:
Gráfico 4. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
El consumo de aire de una empresa es de 4 m3
/min (240 m3
/h). En 3 años más aumentará
un 300%, lo que representará 12 m3
/min (720 m3
/h).
Luego, si el consumo global es de 16 m3
/min, la longitud de la red es de 280 m, comprende
6 piezas en T, 5 codos normales, 1 válvula de cierre. La pérdida de presión admisible es de
10 kPa y la presión de servicio es de 800 kPa (8 bar).
¿Qué diámetro requerirá la tubería?
12. Gráfico 5. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
Ubiquemos los datos entregados en el gráfico:
Debemos unir la longitud de la tubería y el caudal, trazando una recta proyectada al Eje 1.
Y la presión de servicio la unimos con la pérdida de presión.
Luego, unimos las rectas del Eje 1 y Eje 2 (recta verde).
Finalmente, la recta que une los ejes pasa por el diámetro nominal. En este caso, el valor es
de 78 [mm].
¿Qué significa esto?
El valor que obtenemos debemos llevarlo al segundo gráfico.
13. Gráfico 6. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
A partir del punto A, donde ubicamos los 78 [mm] que obtuvimos en el gráfico anterior,
trazamos una recta vertical. Las diagonales representan las piezas del sistema de tuberías y
en la intersección con cada una se traza una recta hacia la izquierda, que nos entregará la
longitud de esas piezas, la que debe sumarse a la longitud total del sistema.
En este caso, es lo siguiente:
6 piezas en T = 6 x 10,5 [m] = 63 [m]
1 válvula de cierre = 32 [m]
5 codos normales = 5 x 1 [m] = 5 [m]
Total longitud supletoria = 100 [m]
Longitud total = Longitud sistema + Longitud supletoria
Longitud total = 280 [m] + 100 [m] = 380 [m]
14. Gráfico 7. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
Entonces, volvemos al gráfico anterior y reemplazamos ahora la longitud de la tubería,
considerando la longitud supletoria, lo cual nos entregará un diámetro final de la tubería:
En este caso, el diámetro final resulta en 72 [mm].
15. Gráfico 8. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
Finalmente, ya teniendo la presión de servicio y el caudal requerido, se puede determinar
el tipo de compresor mediante el siguiente gráfico.
Si aplicamos el ejemplo anterior, obtendremos lo siguiente:
16. Gráfico 9. Nomograma de aire comprimido
Fuente: Sapiensman (s. f.)
Si unimos las rectas de la presión de servicio con la del caudal, se puede apreciar que la
intersección se encuentra con tres tipos de compresores:
• Compresor de émbolo.
• Compresor de tornillo helicoidal.
• Compresor rotativo.
Para este caso, es importante saber discriminar entre las opciones, ya que las tres son
óptimas para el trabajo.
Para seleccionar, se recomienda escoger el que sea más representativo, por lo que en este
caso sería el compresor de émbolo.
