409144621-compresores-de-maquinaria-minera.pdf

COMPRESORES
INTEGRANTES:
AGUILAR INGA, KIM LUCIO
BARRANTES PALACIOS, JOEL
TORRES SILVERA, HAGI
VENTURA CANCHARI, WEBSTER

 Una compresora de aire es una maquina diseñada para tomar el
aire del ambiente o gas, lo almacena y lo comprime dentro de un
tanque llamado calderín y con ese aire, darle potencia a otras
herramientas neumáticas o bien realizar múltiples tareas como
hinchar neumáticos
 Es una máquina que fundamentalmente se utiliza para elevar la
presión de un gas pasando de presiones bajas a otra más alta
Qué es un compresor

USOS DE LOS COMPRESORES DE
AIRE
 Alimentar la red de aire comprimido para instrumentos;
 Proveer de aire para combustión;
 Recircular gas a un proceso o sistema;
 Producir condiciones idóneas para que se produzca una reacción
química;
 Producir y mantener niveles de presión adecuados por razones de
proceso de torres;
 Alimentar aire a presión para mantener algún elemento en
circulación.

EQUIPOS MÁS USADOS EN LA MINERÍA
Son usados preferentemente aquéllos de bajo ruido en obras tales
como:
 Compresores para maquinarias de perforación
 Taladros, martillos.
 Transporte de materiales en la mina.
 Extracción y limpieza de aire.

Ilustración 1 Compresora Minera

Ilustración 2 compresora general

1. Compreso 2. Motor eléctrico 3. Presos tato 4. Válvula anti retorno
5. Depósito 6. Manómetro 7. Purga automática 8. Válvula de seguridad
9. Secador de aire refrigerado 10. Filtro de línea
1. Purga del aire 2. Purga automática 3. Unidad de acondicionamiento del aire
4. Válvula direccional 5. Actuador 6. Controladores de velocidad

 Compresores de desplazamiento
 Compresores dinámicos
Tipos de compresores

Compresores de
desplazamiento
Estos tipos de compresores incrementan la
presión directamente, reduciendo el volumen del
gas. Sus características principales son las altas
presiones y el bajo volumen que mueven.

Compresor de
desplazamiento
Compresores
alternativos
De pistón
De
diafragma
Compresores
rotativos
Multicelular
De tornillo
Roots

Compresores dinámicos
Compresores
dinámicos
Radial
Axial

La mejor manera de producir el aire comprimido más económico es seleccionar el
sistema correcto para su trabajo y operación desde el principio .Existen muchos
tipos de compresores de aire y cada uno se diseña para una producción y
suministro de aire comprimido que satisfaga con certeza las condiciones de
operación. La mala aplicación de un compresor constituye un costoso error. Por
otra parte la correcta aplicación de compresor de aire puede ahorrar mucho
dinero.

En la selección y aplicación del equipo para un sistema de aire, se implican
ciertos aspectos que solo el usuario puede definir con exactitud. La
importancia de estos son:
Calidad del manejo disponible.
Concordancia de la sensibilidad del compresor con las condiciones de
trabajo.
Costo inicial Vs ahorro a largo plazo.
Disponibilidad de los medios para enfriamiento, ya sea por medio de agua
o aire.
Duración requerida por los sitios de trabajo.
Calidad requerida por el aire (aire lubricado o libre de aceite).

Los aspectos que señalan a continuación dan una referencia de los puntos
que se deberán considerar para una correcta selección de compresor ya
sea este movible o estacionario.
Debe soportar trabajo y ser capaz de operar continuamente.
Debe ser tan manejable como sea posible, compacto, fácil de operar y
que arranque con facilidad en cualquier sitio.
Debe constituir un sistema completo, auto contenido.
Debe ser una unidad fabricada para soportar abusos comunes en el
ambiente, como el polvo, tierra, el movimiento, etc.

Compresor portátil Atlas Copco XAS 186
Es un equipo que se usa en operaciones mineras y tunelería para
preparar la roca antes de la perforación de túneles con procesos
como el uso de explosivos.
Es un equipo con un motor diésel Deutz
que genera 185 litros por segundo de aire
a una presión operativa de 7 bar.

Compresor portátil Mobilair 123 de Kaeser
Kaeser fue diseñado con el
propósito de brindar máximo
desempeño y óptima versatilidad.
Ahora, en su versión mejorada y
ostentando el novedoso sistema
de control para compresor y
motor "Sigma Control mobile",
este compresor de excelente
calidad no sólo entrega más
caudal, sino que también
consume menos combustible.

Compresores de aire transportables X(A,R)(M,T,H,V)S 336-746
Accionados por motores diésel Caterpillar
de gran fiabilidad, esta gama de
compresores grandes es adecuada para
numerosas aplicaciones exigentes, como
trabajos intensos de perforación, canteras,
perforación de pozos de agua poco
profundos, perforación de barrenos
profundos y limpieza de tuberías de gran
diámetro.

Compresores portátiles XA(M,H)S 287-237 Md
La gama consume menos
combustible y funciona de manera
eficiente, lo que resulta en una
mayor productividad.

Compresor OEM
Son adecuados para los fabricantes de compresores de aire, equipos de perforación,
camiones y vehículos todoterreno que necesiten una unidad de suministro de aire
integrada.

AIRE COMPRIMIDO
INTRODUCCION
 El aire comprimido es un elemento muy habitual en todo tipo de
instalación industrial. Normalmente se emplea para obtener
trabajo mecánico lineal o rotativo, asociado al desplazamiento de
un pistón o de un motor neumático. En otras ocasiones, se emplea
para atomizar o aplicar sprays de barnices o pinturas, que de otra
forma son difíciles de bombear.
 En este seminario se analizará una instalación de aire comprimido
para una nave industrial, detallando sus elementos básicos y
dimensionándolos en función de los consumos y características
requeridas.

BASES NEUMÁTICAS
 La neumática se define
como el área que utiliza el
aire comprimido como
medio de trabajo en la
industria; aplicada desde
la década del 50 y que
ha contribuido al
concepto de
automatización de
maquinaria y en
consecuencia procesos.
• Presenta características
como:
• Cantidad
• Transporte
• Acumulación
• Temperatura
• Velocidad
• Fuerza
BASES NEUMÁTICAS

TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO
El aire comprimido, como cualquier fluido que se emplee
en un circuito, tiene que estar limpio para evitar daños en los
componentes del circuito. Las impurezas que el aire puede
tener y que es necesario eliminar son las siguientes:
– Partículas abrasivas de polvo y óxido.
– Humedad.
Todos los circuitos neumáticos disponen de un sistema
para la limpieza y secado del aire. En el compresor y en la
entrada del calderín se colocan filtros y secadores, y en las
tomas de presión de las instalaciones fijas de los talleres se
colocan unidades de mantenimiento que disponen de filtro,
regulador y lubricador.

COMPRESORAS Y AIRE COMPRIMIDO EN MINERÍA
CAPITULO II

TIPOS DE COMPRESORAS EN MINERIA
COMPRESOR DE PISTÓN
Estos compresores confinan sucesivamente volúmenes de aire
en un cilindro de espacio cerrado, y se comprimen a una presión
más alta antes de descargarlos.
La compresión de aire se produce por el movimiento
reciprocante, hacia adelante y hacia atrás, del embolo o pistón
del compresor, accionado mediante un cigüeñal y una biela
desde un eje motor del motor de combustión interna.

compresor bifásico. - Tienen la característica principal de
que el aire es comprimido en dos fases: En la primera fase, se
comprime hasta 2 a 3 Kg/cm2, y en la segunda fase se
comprime hasta una presión de 8 Kg/cm2.
TIPOS DE COMPRESORES DE PISTÓN
Compresor monofásico. - Son utilizados para aplicaciones
en donde el caudal sea limitado y en condiciones de servicio
intermitente.
En este tipo de compresor, la temperatura de salida del
aire es alrededor de los 180 °C con una posible variación de
± 20 °C. Para su refrigeración, Este lleva en la parte exterior
aletas.

COMPRESOR DE PISTON TIPO LABERINTO
Este es un tipo especial de compresor que suministra aire
exento, sin segmentos de pistón.
El sellado entre el pistón y el cilindro se logra con una serie de
laberintos. Los cilindros tienen una superficie estriada, y los
pistones en su superficie llevan mecanizada una rosca de
afiladas crestas.
Las empaquetaduras de biela son también de tipo de laberinto.
Las fugas internas son mayores que los diseños que emplean
segmentos de pistón, pero en contrapartida no existen perdidas
por rozamiento en segmentos y empaquetaduras.
El aire suministrado es de calidad extrema en cuanto a limpieza.

COMPRESOR DE DAGRAMA
Este compresor suministra aire exento de aceite. En vez de un
pistón alternativo hay dentro del cilindro una membrana o
diagrama flexible. Este diagrama se puede activar
mecánicamente o hidráulicamente.
El pistón generador de presión es impulsado por una biela desde
la cruceta.
Los compresores de diagrama accionados mecánicamente se
fabrican únicamente para pequeñas capacidades y presiones
moderadas.
Las unidades de accionamiento hidráulico son más apropiadas
para la producción de altas presiones.

COMPRESOR DE TORNILLO
El compresor de tornillo puede funcionar a elevadas velocidades.
Sin embargo, inyectando aceite en cámara de compresión se pueden
utilizar velocidades más reducidas.
El aceite inyectado cumple tres funciones:
 Cerrar las holguras internas.
 Enfriar el aire durante la compresión.
 Lubricar los rotores.
El ciclo de compresión de compresor de tornillo consiste en:
 Aspiración del aire al espacio lobular a través de la lumbrera abierta
de entrada
 Al girar los rotores cierran la lumbrera de entrada y comienza la
compresión del aire atrapado.
 La acción rotativa produce una compresión suave y progresiva
hasta llegar al borde de la lumbrera de salida.
 Sale en seguida el aire comprimido y vuelve a cerrarse la lumbrera
de salida, lista para el próximo ciclo de compresión.

COMPRESOR CENTRIFUGO
Se caracteriza por su flujo radial. El gas tiene su entrada por el centro de
una rueda giratoria, que esta provista de aletas radiales, y que se conoce
como impulsores las cuales lanzan el gas hacia la periferia mediante la
fuerza centrífuga. Antes de ser guiado hasta el centro del siguiente
impulsor, el gas pasa por un difusor que transforma la energía cinética
en presión.
COMPRESOR AXIAL
Se caracterizan porque el flujo sigue una dirección de su eje. La
capacidad mínima de estos compresores oscila alrededor de los 15 m3/s.
Los compresores axiales, debido a su pequeño diámetro funcionan a un
25% mayor velocidad que los centrífugos, para un mismo trabajo.
Los compresores axiales se ajustan mejor al suministro de plantas que
precisen grandes capacidades constantemente. Normalmente se utilizan
para capacidades superiores a 65 m3/s y presiones efectivas de 14 bar

NESECIDAD DE AIRE COMPRIMIDO EN MINERIA
SUBTERRANEA
 Para realizar una selección correcta del tipo y modelo del compresor, y así facilitar la planificación
de la red de aire comprimido, se debe conocer, primeramente, las necesidades de dicho fluido
 Primeramente, se debe conocer con gran precisión cuantas máquinas funcionarán con aire
comprimido y también el consumo de las mismas ( catálogos )

UTILIZACION DEL AIRE COMPRIMIDO
 Para el accionamiento de herramientas manuales:
 Para perforación de túneles, labores de desarrollo y explotación
 Para mezclar y atomizar en el lanzamiento de partículas finas, como la pintura, el hormigón de revestir o
 Para el funcionamiento de las bombas centrifugas
 Para el accionamiento de las tambores o frenos de cabrestantes
 Para el funcionamiento de las tolvas neumáticas
 Para el funcionamiento de los ventiladores, etc.

CALIDAD DEL AIRE COMPRIMIDO
La utilización en aumento de procesos más avanzados y de maquinaria más
sofisticada, unido a la constante lucha a la economía en el aire comprimido, ha
resultado también en demandas crecientes para una calidad más elevada de aire
comprimido.
Los componentes más frecuentes son: ( componentes indeseables)
Humedad llevada por el aire
Aceite llevado a la etapa siguiente del compresor
Partículas de polvo de la toma del compresor o del sistema de aire
comprimido.
Gases aspirados por el compresor

PROYECTO DE INSTALACION DEL AIRE COMPRIMIDO
Al ir a proyectar o evaluar una red de aire comprimido, se tiene que tener presente que la misma
debe cumplir tres condiciones importantes:
 MINIMA PERDIDA DE PRESION
 MINIMA PERDIDA POR FUGAS
 MINIMA CANTIDAD DE AGUA EN LA RED
Este proceso cuesta dinero para su compresión.
 capital a invertir en la adquisición del compresor
 red de tuberías y equipos neumáticos
 considerar los gastos de mantenimiento y conservación.
Por lo tanto, es preciso obtener rentabilidad a esta inversión y la forma de conseguir
es diseñando correctamente la instalación.

CONDICIONES DE INSTALACION PARA EL AIRE COMPRIMIDO
La instalación por tuberías y el transporte del aire comprimido se emplean
según un plano establecido de antemano teniendo en cuenta:
El caudal necesario.
El diámetro de los tubos.
La longitud de la red.
Los accesorios (codos, tees, válvulas, etc.)
La presión del aire requerida.
La pérdida de carga admisible.

CÁLCULO DEL CONSUMO DE AIRE DE LAS MAQUINAS MINA.
 El consumo de aire libre de las diversas maquinas neumáticas es proporcional
 al diámetro del pistón
 a la temperatura
 a la presión de aire comprimido
 a la altura del nivel del mar ( variable)
Los consumos que dan los fabricantes, son a una determinada altitud o a nivel del mar, lo que por lo g
no es ni a la altura de la mina, ni a la presión de trabajo que se requerirá realmente.
Para este efecto utilizamos el siguiente factor:

FACTOR DE CORRECCIÓN POR ALTURA.
V = Volumen de aire libre a ser comprimido al nivel del mar o a cualquier altura.
P1 = Presión atmosférica a la altura deseada.
P= Presión manométrica del aire comprimido en el recibidor.
Pa= Presión atmosférica al nivel del mar o a cualquier altura.
V1= Volumen del aire después de ser comprimido a la presión P al nivel del mar.
V2= Volumen del aire luego de ser comprimido a la presión o altura deseada.

PARÁMETROS QUE DECIDEN EN UNA INSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO.
 PRESION.
 CAUDAL
 PÉRDIDA DE PRESIÓN
 VELOCIDAD DE CIRCULACIÓN.

Condiciones para el aire
comprimido
 MÍNIMA PÉRDIDA DE PRESIÓN
 MÍNIMA PÉRDIDA POR FUGAS
 MÍNIMA CANTIDAD DE AGUA EN LA RED

CONDICIONES DE INSTALACIÓN.
 - El caudal necesario.
 - El diámetro de los tubos.
 - La longitud de la red.
 - Los accesorios (codos, tees, válvulas, etc.)
 - La presión del aire requerida.
 - La pérdida de carga admisible.

Requerimiento de aire comprimido
 Factor de corrección
 𝐹 = (
𝑝1∗ 𝑝+𝑝2
𝑝2∗ 𝑝+𝑝1
)
 P1=presión atmosférica al nivel del mar.
 P2=presión atmosférica a una altura h.
 P=Presión manométrica de aire comprimido entregado.
 Presión atmosférica a una altura h.
 𝑷𝟐 = 𝒑𝟏 ∗ 𝒆
−𝒈∗𝑯
𝑹𝑻
 P1=presión atmosférica al nivel del mar (kpa)
 P2=presión atmosférica a una altura h (kpa).
 H= altitud a nivel del mar (m)
 T= temperatura a la altura determinada (k°)
 R= constante universal del aire (290j/kg-k°)
 g= aceleración de la gravedad (9.81m/s2)

sin considerar factores de
corrección
CANTIDAD EQUIPO
CONSUMO DE
AIRE PRESIÓN CONSUMO TOTAL DE AIRE
6 PALA CARGADA 12B 480 m3/h 90 psi 2880 m3/h
2 PALA CARGADORA 12B 540 m3/h 90 psi 1080 m3/h
25 PERFORADORA BBC 16W 21.6 m3/h 90 psi 540 m3/h
20 PERFORADORA S250 264 m3/h 90 psi 5280 m3/h
15 PERFORADORA RD285 210 m3/h 74 psi 3150 m3/h
2 COMP. PARA VENTILACIÓN 1806 m3/h 90 psi 3612 m3/h
70 TOTAL DE CONSUMO 16542 m3/h

teniendo en cuenta factores de
corrección
cantida
d equipo consumo de aire
presió
n
consumo total de
aire Factor Factor
Requerimie
nto
nivel del
mar mina
simultaneid
ad
simultaneida
d efectivo
6 pala cargada 12B 480 m3/h 638.4 m3/h 90 psi 3830.4 m3/h 0.31 0.3 356.2272
m3/
h
2
pala cargadora
12B 540 m3/h 718.2 m3/h 90 psi 1436.4 m3/h 0.9 0.3 387.828
m3/
h
25
perforadora BBC
16w 21.6 m3/h 28.728 m3/h 90 psi 718.2 m3/h 0.56 0.6 241.3152
m3/
h
20 perforadora S250 264 m3/h 351.12 m3/h 90 psi 7022.4 m3/h 0.58 0.6 2443.7952
m3/
h
15
perforadora
RD285 210 m3/h 279.3 m3/h 74 psi 4189.5 m3/h 0.63 0.6 1583.631
m3/
h
2
comp. Para
ventilación 1806 m3/h 2402 m3/h 90 psi 4803.96 m3/h 0.9 0.4 1729.4256
m3/
h
70 total de consumo 22000.86 m3/h 6742.2222
m3/
h

Velocidad económica
 Las velocidades económicas recomendadas para las líneas de aire
oscilan entre 6 y 10 m/s, aunque en los ramales se admiten mayores
velocidades de hasta 15 m/s.

Cálculo de la caída de presión en
el sistema
 Determinación de las pérdidas primarias
 ∆𝑝 = 450 ∗
𝑞𝑐
1.85∗𝑙
𝑑5∗𝑝
 ∆p=Caída de presión (bar)
 qc: Flujo de aire (l/s)
 d: Diámetro interno de la tubería (mm)
 l: Longitud de la tubería (m)
 p: presión absoluta inicial (bar (a))
DETERMINACIÓN DE LAS PÉRDIDAS PRIMARIAS
DIAMETRO
LONGITUD CAUDAL p Δp
(m) (m3/h)/(l/s) (bar(a)) (bar)
φ16” = 406,4 mm 50 16542/4595 9.1 1,439*10^-3
φ12” = 304,8 mm 1720 16542/4595 9.1 0,209
φ10” = 254,0 mm 525 16542/4595 8.9 0,162
Δp TOTAL(bar) 0,372

Determinación de las pérdidas
secundarias
 𝛥𝑃 = 𝑛 𝑥 𝑃𝑑 𝑚𝑚𝑐. 𝑑. 𝑎.
 𝑃𝑑 = (𝑣2/16.3)/104
 Pd = presión dinámica
 V= velocidad m/s
 Caída de presión total
 ∆𝑝𝑇 = 𝑃𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠 + 𝑝𝑒𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎𝑠 𝑠𝑒𝑐𝑢𝑛𝑑𝑎𝑟𝑖𝑎𝑠

Determinación de costo unitario de la
compresora
 Cálculo de costo de posesión
1. Valor de adquisición (Va).
𝑉𝑎 = 𝑈𝑆$
2. Valor de rescate (Vr).
𝑉𝑟 = % 𝑥 𝑉𝑎
 Vr = Valor de rescate (US$)
 Va = Valor de adquisición (US$)
3. Cálculo de la inversión media anual (IMA)
 𝐼𝑀𝐴 = 𝑉𝑎
𝑛 +1
2𝑛
 IMA =Inversión media anual (US$/h)
 Va =Valor de adquisición (US$)
 N =Vida económica útil (años)

compresora
4. Vida económica útil (VEU).
 Años: 5 años
 Horas: 12000 horas
5. Cálculo de costo horario de la depreciación (Cd).
𝐶𝑑 =
𝑉𝑎 – 𝑉𝑟
𝑛
 Cd = Depreciación (US$/h)
 Vr = Valor de rescate (US$)
 n= vida útil (horas)
6. Cálculo de costo de interés (I).
𝐼 =
𝐼𝑀𝐴 𝑥 % 𝑑𝑒 𝑡𝑎𝑠𝑎 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙
𝑁° ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠
 I = Interés (US$/h)
 IMA = Inversión media anual (US$)
 % = Tasa monetaria (%)

compresora
7. Cálculo de costo de seguros, impuestos, almacenaje (Cs)
 Seguros 2.5 %
 Impuestos 2.0 %
 Almacenaje 1.0 %
 Total 5.5% Seguros
𝐶𝑠 =
𝐼𝑀𝐴 𝑥 𝑆
𝑁° ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑎𝑛𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠
 Cs = Costo de seguros
 IMA = Inversión media anual
 S = Tasa de seguros

compresora
Cálculo de costo de operación
1. Costo de mantenimiento y reparación. (Cm)
 Trabajo duro 80 a 100 %
 Trabajo normal 70 a 90 %
 Trabajo suave 50 a 80 %
𝐶𝑚 =
𝑉𝑎 𝑥 𝑆𝑚
𝑉𝐸𝑈
 Cm = Costo de mantenimiento (US$/h)
 Sm = Seguros de mantenimiento (%)
 VEU = Vida económica útil (horas)

compresora
2. Cálculo de costo de electricidad (Ce)
 Consumo de electricidad 0.1 kW/h
 Costo de electricidad 1.2 US$ /kW
 Costo por hora de electricidad 1.2 US$/h
3. Cálculo de Costo de lubricantes (Cl)
 Grasa: 0.220 lb/h Costo grasa: US$. 1.61 lb
 Refrigerante: 0.002 gl/h Refrigerante: US$. 12.07 gl
 Grasas: 0.22 lb /h x US$. 1.61 = US$. 0.35/hora
 Refrigerante: 0.002 gl/h x US$. 12.07 = US$. 0.02/hora
 Total costo lubricantes = 1.3 US$/h
4. Cálculo de Costo de filtros (Cf)
 𝐶𝑓 = 0.20 𝐶𝑒 + 𝐶𝑙
 Cl = Costo de electricidad (US$/hr)
 Cl = Costo de lubricantes (US$/hr)

compresora
 Cálculo de costo horario total equipo (CT)
 𝐶𝑇 = 𝐶𝑑 + 𝐼 + 𝐶𝑠 + 𝐶𝑚 + 𝐶𝑒 + 𝐶𝑙 + 𝐶𝑓
 CT: Costo total
 Cd: Cálculo de costo de depreciación
 I: Cálculo de costo de interés
 Cs: Cálculo de costo de seguros
 Cm: Costo de mantenimiento y reparación
 Ce: Cálculo de costo de electricidad
 Cl: Cálculo de costo de lubricantes
 Cf: Cálculo de costo de filtros
 Cálculo de costo por hora del equipo
 Gastos administrativos =5%: CT
 Utilidades=15 %:*CT
 Total S/.=CT+GA+U

compresora
DETERMINACIÓN DE COSTO HORARIO DE EQUIPO COMPRESORA
MÁQUINA compresora
MARCA INGERSOLL RAND
MODELO XLE-25x41/2x10
AÑO 2018
VALOR DE ADQUISICIÓN US$ completo 5600 US$
PERIODO DE DEPRECIACIÓN
años 5 US$
horas 1200
Valor de rescate 1120 US$
Inversión media anual 3360 US$/h
Costo de la depreciación 3.73333333 US$/h
Costo de interés 0.112 US$/h
Costo de seguro, impuestos y almacenaje 0.077 US$/h
Costo de mantenimiento y reparación 784 US$/h
Costo de electricidad 1.2 US$/h
Costo de lubricantes 1.3 US$/h
Costo de filtros 0.5 US$/h
COSTO TOTAL 790.922333 US$/h
Costos administrativos 5% 39.5461167 US$/h
Utilidades 15% 118.63835 US$/h

CALCULO DE HUMEDAD
 El aire atmosférico contiene humedad según la localidad,
condiciones climatológicas y estaciones del año.
𝐴𝑖𝑟𝑒 ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑜 = 𝐴𝑖𝑟𝑒 𝑠𝑒𝑐𝑜 + 𝑉𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎
El aire aspirado por el compresor ingresa
a una Tº y Presión de ambiente con su
respectiva humedad

 El manómetro: es un instrumento de medición, cuya función es indicar la presión
de fluidos en recipientes cerrados: líquidos y gases. Está diseñado para medir la
presión de succión o aspiración del compresor. mide la presión por encima de
la atmosférica y del cero hacia abajo, mide el vacío, es decir, presiones por
debajo de la atmosférica.
 La presión atmosférica: Es la presión a nivel del mar. 1atm = 760 mmHg.
 presión efectiva o relativa: Se conoce por a la diferencia entre la presión
existente en un recipiente menos la presión atmosférica y los instrumentos que la
miden se llaman manómetros.
presión absoluta: El concepto se reserva para las presiones referidas al cero
absoluto.

 Humedad Absoluta (Ha): es la relación entre el peso del vapor de agua (kg) por
un kg de aire seco.
 Humedad de Saturación (Hs): es el máximo peso de vapor que admite un Kg
de aire seco a una determinada de Tº y presión.
𝑊𝐻𝑎 = 𝑊𝐻𝑠 = 0.625
𝑃𝑎
P𝑏
; donde: 𝑃𝑏 = 𝑃 − 𝑃𝑎
 Donde:
 WHs: el peso de vapor en kg por kg de aire seco
 Pa: Presión de vapor de agua a la temperatura considerada, leída en la tabla
correspondiente.
 P: Presion total del sistema en las unidades de Pa.
 Pb: Presion parcial de aire seco

Temperatura y presión de vapor de agua (Pv)
T ºC mmHg T ºC mmHg T ºC mmHg T ºC mmHg T ºC mmHg T ºC mmHg
-100 0.0000099 -40 0.0966 0 4.579 40 55.324 80 355.1 120 1489.14
-98 0.000015 -39 0.108 1 4.926 41 58.34 81 369.7 121 1536.8
-96 0.000022 -38 0.1209 2 5.294 42 61.5 82 384.9 122 1586.04
-94 0.000033 -37 0.136 3 5.685 43 64.8 83 400.6 123 1636.36
-92 0.000048 -36 0.1507 4 6.101 44 68.26 84 416.8 124 1687.81
-90 0.00007 -35 0.17 5 6.543 45 71.88 85 433.6 125 1740.93
-88 0.0001 -34 0.1873 6 7.013 46 75.65 86 450.9 126 1795.12
-86 0.00014 -33 0.21 7 7.513 47 79.6 87 468.7 127 1850.83
-84 0.0002 -32 0.2318 8 8.045 48 83.71 88 487.1 128 1907.83
-82 0.00029 -31 0.258 9 8.609 49 88.02 89 506.1 129 1966.35
-80 0.0004 -30 0.2859 10 9.209 50 92.51 90 525.76 130 2026.16
-78 0.00056 -29 0.3159 11 9.844 51 97.5 91 546.05 131 2087.42
-76 0.00077 -28 0.351 12 10.518 52 102.09 92 566.99 132 2150.42
-74 0.00105 -27 0.39 13 11.231 53 107.2 93 588.6 133 2214.64
-72 0.00143 -26 0.43 14 11.987 54 112.51 94 610.9 134 2280.76
-70 0.00194 -25 0.48 15 12.788 55 118.04 95 633.9 135 2347.26
-68 0.00261 -24 0.526 16 13.634 56 123.8 96 657.62 136 2416.34
-66 0.00349 -23 0.584 17 14.53 57 129.82 97 682.07 137 2488.16
-64 0.00464 -22 0.64 18 15.477 58 136.08 98 707.27 138 2560.67
-62 0.00614 -21 0.71 19 16.477 59 142.6 99 733.24 139 2634.84
-60 0.00808 -20 0.776 20 17.535 60 149.38 100 760 140 2710.92
-59 0.00933 -19 0.86 21 18.65 61 156.43 101 787.57 141 2788.44
-58 0.0106 -18 0.939 22 19.927 62 163.77 102 815.86 142 2867.48
-57 0.0122 -17 1.035 23 21.068 63 171.38 103 845.12 143 2948.8
-56 0.0138 -16 1.132 24 22.377 64 179.31 104 875.06 144 3031.64
-55 0.0144 -15 1.245 25 23.756 65 187.54 105 906.07 145 3116.76
-54 0.0178 -14 1.361 26 25.209 66 196.09 106 937.92 146 3203.4
-53 0.0204 -13 1.499 27 26.739 67 204.96 107 970.6 147 3292.32
-52 0.023 -12 1.632 28 28.349 68 214.17 108 1004.42 148 3382.76
-51 0.0262 -11 1.795 29 30.043 69 223.73 109 1038.92 149 3476.24
-50 0.0295 -10 1.96 30 31.824 70 233.7 110 1074.56 150 3570.48
-49 0.0337 -9 2.14 31 33.695 71 243.9 111 1111.2
-48 0.0378 -8 2.326 32 35.663 72 254.6 112 1148.74
-47 0.043 -7 2.55 33 37.729 73 265.7 113 1187.42
-46 0.0481 -6 2.765 34 39.898 74 277.2 114 1227.25

Ejercicio:
En una mina el ing. quiere calcular la humedad de saturación y la humedad relativa, el ing. observa
la presión de succión o aspiración en el manómetro de la compresora y observa que la presión
efectiva del aire: 7 atm a una T° 30º C, y suponiendo que la humedad absoluta del aire en el
sistema considerado fuera 2.22 gr/kg de aire seco.
Resolución:
 Calculo de la humedad de saturación.
 Empleando la ecuación () y hallando en la tabla de presiones parcial de vapor(Pa) la que
corresponde a 30 °C, se tendrá:
𝑃𝑎 = 31.824 𝑚𝑚𝐻𝑔
Por otro lado, la presión del sistema es de 7 atm efectivas, que corresponderá a 8 atm absolutas
(ATA)
𝑃𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 𝑃𝑎𝑡𝑚 𝑎 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑟 + 𝑃𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑜 𝑒𝑓𝑒𝑐𝑡𝑖𝑣𝑎
 Remplazando:
𝑃𝑎𝑏𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑎 = 𝑃𝑎 = 1 𝑎𝑡𝑚 + 7 𝑎𝑡𝑚
𝑃𝑎 = 8 𝑎𝑡𝑚
 Como 1 atm= 760 mmHg entonces:
𝑃𝑎 = 8 𝑎𝑡𝑚 𝑥 760
𝑚𝑚 𝐻𝑔
𝑎𝑡𝑚
= 6080 𝑚𝑚 𝐻𝑔.

Por lo tanto remplazando se tiene:
𝑊𝐻𝑠 = 0.625
31.824𝑚𝑚𝐻𝑔
6080 − 31.824 mmHg
𝐾𝑔
𝑊𝐻𝑠 = 3.28 x 10−3 𝐾𝑔 = 3.28 𝑔𝑟
 Humedad relativa(Hr): es la relación entre ls humedad absoluta(Ha) y la humedad
saturada(Hs)
𝑊𝐻𝑟 =
W𝐻𝑎
𝑊𝐻𝑟
𝑥 100%
 Calculo de la humedad relativa
𝑊𝐻𝑟 =
W𝐻𝑎
𝑊𝐻𝑟
𝑥 100
 Donde tenemos WHa=2.22 gr/kg y WHs=3.28 gr/kg y remplazando en la ecuación se tiene:
𝑊𝐻𝑟 =
2.22
3.28
𝑥 100
𝑊𝐻𝑟 = 67.68%

 Humedad: Es aire atmosferico que contiene cierta humedad, el cual esta en
mayor o menor proporción.
El aire comprimido es hoy en dia considerado como una fuente natural de energia
en todas las industrias. Sus muchas ventajas esta continuamente resultando en
nuevas aplicaciones.
Componentes indeseables en una compresora:
- Humedad contenida en el aire
- Aceite
- Partiulas de polvo
- Gases aspirados por el compressor
- Bacterias y virus

 Daños que origina la humedad:
1. Corrosion en las tuberias mecanicas.
2. Entorpecimiento en los equipos neumaticos
3. Errores de medicion en los equipos de control
4. Pintado defectuoso
5. Oxidacion en lo equipos receptors
6. Degradacion del poder de los lubricantes
7. El agua se congela en la herramientas neumaticas
8. Al congelarse el agua en las tuberia disminuye su diametro
9. Disminuye la capacidad de la compresora

 Presión: la presión en la que se halla ubicada la concesión minera o lugar donde
se quiera hacer uso de la compresora, se puede debe determinar la presión
atmosférica con un barómetro o con la siguiente formula.
𝐿𝑜𝑔𝑃2 = 𝐿𝑜𝑔𝑃1 −
h
122.4(460 + °F)
Donde:
 P1: Presión atmosférica a nivel del mar, 14.7 psi
 P2: Presión atmosférica a una altura h, psi
 h: Altitud pies

EFECTOS DE LA ALTURA
Los compresores trabajan con aire que toman de la atmosfera circundante para
comprimirlo, sin embargo la presión con la altitud cambia.
La eficiencia volumétrica a diferentes alturas es la misma, porque el
desplazamiento del pistón no cambia.
Factores desfavorables con relación a la altura:
-Disminución de la capacidad.
-La potencia requerida por unidad de
volumen de aire comprimido disminuye.

FACTOR PARA COMPENSAR LA ALTURA
 Si la compresión fuera isotérmica:
PV=k ; Tº=cte (al ley de Boyle-Mariotte)
𝑉𝑃1 = 𝑉1(𝑃 + 𝑃1) 𝑉𝑃2 = 𝑉2(𝑃 + 𝑃2)
𝑉1 =
𝑉𝑃1
(𝑃+ 𝑃1)
(I) 𝑉2 =
𝑉𝑃2
(𝑃+ 𝑃2)
(II)
𝑉1 > 𝑉2 𝑉1 = 𝐹. 𝑉2 (III)
Remplazando (I) y (II) en (III) 𝐹 =
𝑃1(𝑃+ 𝑃2)
𝑃2 (𝑃+ 𝑃1)
 Si la compresión fuera adiabática:
PVn= k , nR=cte
𝐹 = [
𝑃1(𝑃 + 𝑃2)
𝑃2 (𝑃 + 𝑃1)
]𝑙/𝑛
 Donde:
 V: volumen de aire aspirado
 V1: Volumen de aire comprimido a nivel del mar
 V2: Volumen de aire comprimido a la P2
 P1: Presión atmosférica a nivel del mar
 P2: Presión atmosférica a una altura h
 P: Presión manométrica de aire comprimido
 F: factor de corrección para compensar la altura

 Consumo especifico: es el consume de aire requerido por una
maquina o herramienta y se expresa en (lt/min , m3/min o
pies3/min])
 Coeficiente de simultaneidad: es el promedio de los
coeficientes de utilizacion de cada una de ellas la cual}
nos dara una cifra denominada COEFICIENTE DE
SIMULTANEIDAD. Este coeficiente es para corregir la
cantidad de aire comprimido que se necesita cuando
se usa diversos equipos a la misma vez.
N° Maquinas
Factor de corrección
De simultaneidad
1 1
2 1.8
3 2.7
4 3.4
5 4.1
6 4.8
7 5.4
8 6
9 6.5
10 7.1

 Perdidas de presión: Llamada también perdida de carga o caída de presión, se
refiere a la perdida de energía que se va generando frente a todos los
obstáculos que se encuentra durante su desplazamiento hacia los puntos de
utilización como son: Tuberías, Válvulas, codos, reducciones, equipos y
herramientas.
 La ecuación en tuberías convencionales de acero o fierro negro es:
𝑝𝑓 = 755𝑥10−6
𝐿 . 𝑄1.85
𝐷5𝑃
; 𝑝. 𝑠. 𝑖.
Dónde:
 pf: caída de presión, psi
 P: Presión media absoluta, atm.
 D: Diámetro interior del tubo, mm
 L: longitud equivalentede tubo, pies
 Q: caudal en lb/min

 Ejercicio 2
Se tiene un compresor de a 10 000 pies de altitud que suministra aire
comprimido para un sistema de tuberías a los frentes de trabajo A y B. lo
tubos bajan por un pique vertical de 1000 pies y desde la galería hasta
cada frente hay 1000 pies, al fondo existen dos galerías por donde se llegan
a los frentes A y B, en el frente A que es un tajeo se tiene 4 martillos de
perforación que requiere 114cfm c/u al nivel del mar, en el frente B , que
también es una galería, se tiene un martillo que requiere 131cfm y otro de
104cfm ambos al nivel del mar
Calcular el gasto de aire comprimido trabajando normalmente en los dos
frentes, y la capacidad del compresor al nivel del mar si el trabajo que
realiza es isotérmico. La tubería es de 2 ½’’ y 2’’ para los frentes A y B
respectivamente. Y la tubería del pique es 3’’. La presión manométrica de
trabajo no debe bajar de los 80 psi, la temperatura promedio es 55°F, en la
tubería del pique hay dos orificios, uno de 2mm y 3mm de diámetro. La
distancia horizontal del compresor al cuello del pique 50 pies.

 Solución:
 Determinar la presión
 Utilizando la relación de ecuaciones par determinar la
presión a un Altitud(h) dada:
𝐿𝑜𝑔𝑃2 = 𝐿𝑜𝑔𝑃1 −
h
122.4(460 + °F)
Donde:
 P1: Presión atmosférica a nivel del mar, 14.7 psi
 P2: Presión atmosférica a una altura h, psi
 h: Altitud pies

 Remplazando se tiene:
1)𝐿𝑜𝑔𝑃2 = 𝐿𝑜𝑔14.7
−
10000
122.4(460+50)
= 10.21 lb/pulg2
2)𝐿𝑜𝑔𝑃2 = 𝐿𝑜𝑔14.7
−
9000
122.4(460+50)
=10.58 lb/pulg2
se tiene:
 P10000= P (compresora) = 10.21 lb/pulg2
 PA=PB=10.58 lb/pulg2

 Factor de corrección por altitud para los equipos de
perforación
𝐹𝑐 =
𝑃1(𝑃 + 𝑃2)
𝑃2 (𝑃 + 𝑃1)
Donde:
 P1: Presión atmosférica a nivel del mar; 14.7
 P2: Presión atmosférica a una altura h
 P: Presión manométrica de aire comprimido entregado
𝐹𝑐 =
14.7(80 + 10.58)
10.58(80 + 14.7)
= 1.33

Consumo de aire en el frente A
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 𝑜 𝑞𝑢𝑒 𝑠𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑒 = 𝑁°𝑀𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎𝑠 𝑥 𝑄𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎𝑥 𝐹𝑐
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 = 4 𝑀𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎𝑠 𝑥 114
𝑐𝑓𝑚
𝑚𝑎𝑞.
𝑥 1.33 = 606.5 𝑐𝑓𝑚
 Consumo de aire en el frente B
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 = 1 𝑀𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎 𝑥 131
𝑐𝑓𝑚
𝑚𝑎𝑞.
𝑥 1.33 = 174.23 𝑐𝑓𝑚 +
𝑄𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 = 1 𝑀𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎 𝑥 104
𝑐𝑓𝑚
𝑚𝑎𝑞.
𝑥 1.33 = 138.32 𝑐𝑓𝑚
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑖𝑑𝑜 = 174.23 + 138.32 = 312.55 𝑐𝑓𝑚

Corrección por fugas:
 en la tubería del pique hay dos orificios, uno de 2mm y
3mm de diámetro:
 1) 2mm = 9.181
 2) 3mm=21.118
 Total de perdida por fuga= 9.181 + 21.118 = 30.01 cfm
Diámetro de
orificio perdidas de aire energia
(mm) cfm =Ft3/min (KWh)
1 2.648 0.6
1.5 5.297 1.3
2 9.181 2
3 21.118 4.4
4 38.846 8.8
5 60.034 13.2

Calculo de gasto de aire comprimido
Efectuando la corrección por el factor de
simultaneidad, utilizando la tabla
Para el frente A) Fs=0.85
Para el frente B) Fs=0.9
N° Maquinas
Factor de corrección
De simultaneidad
1 1
2 0.9
3 0.9
4 0.85
5 0.82
6 0.80
7 0.77
8 0.75
9 0.73
10 0.71

Para la corrección con el factor de simultaneidad se tiene
lo siguiente:
Qcorregido= Q x Fs
𝐹𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐴 ∶ 606.5 𝑐𝑓𝑚 𝑥 0.85 = 515.53 𝑐𝑓𝑚 +
𝐹𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒 𝐵 ∶ 312.55 𝑐𝑓𝑚 𝑥 0.90 = 281.29 𝑐𝑓𝑚
 𝐶𝑜𝑟𝑟𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑝𝑜𝑟 𝑓𝑢𝑔𝑎𝑠 = 30.00 𝑐𝑓𝑚
 𝑄 𝑑𝑒 𝑔𝑎𝑠𝑡𝑜 = 826.82 𝑐𝑓𝑚

UN COMPRESOR ALTERNATIVO DE DOBLE ETAPA Y DE
PROCESO ADIABÁTICO ADMITE UN VOLUMEN DE AIRE
LIBRE DE 2016 CFM Y SU VOLUMEN DESPLAZADO
ALCANZA A 2602 CFM A UNA ALTITUD DE 12000 PIES
SNM A 40 ºF, SIENDO LA PRESIÓN DE DESCARGA DEL
COMPRESOR 110 PSI.
CALCULAR:
A.- EL Nº DE MÁQUINAS PERFORADORAS QUE OPERAN
AL NIVEL DEL MAR CON DICHO COMPRESOR SI SU
EFICIENCIA VOLUMETRICA SE INCREMENTA EN 12%.
CADA MÁQUINA PERFORADORA REQUIERE A 12000 PIES
DE 160 CFM Y UNA PRESIÓN DE TRABAJO DE 80 PSI.
B.- CUAL ES EL VALOR DE LA EFICIENCIA MECÁNICA DEL
MOTOR.

SOLUCIÓN:A
1. PRESION ATMOSFERICA A 12000 PIES (Pa) en psi.
 log Pa, 10 = log P0, 10 −
H
122.4(460+T°)
 Po: Presión atmosférica al nivel del mar Po = 14.7 (psi = lib/pul2)
 H : Altitud (pies)
 T°: Temperatura a la altura H (F)
 log Pa = log 14.7 −
12000
122.4(460+40)
 𝑃𝑎 = 9.35920378

2. FACTOR DE CORRECCION POR ALTURA AL NIVEL DE TRABAJO (f)
 f =
Po(Pt+Pa)
Pa(Pt+Po)
f = (
Po(Pt+Pa)
Pa(Pt+Po)
)1/𝑛
 Pt: Presión de trabajo o presión manométrica de trabajo
 f =
14.7(80+9.3592)
9.3592(80+14.7)
 f = 1.482067213

3. EFICIENCIA VOLUMETRICA AL NIVEL DE TRABAJO (Effv)
en %
 Effv =
Qa
Qd
. 100
 Effv =
2016
2602
. 100
 Effv = 77.47886241
4. EFICIENCIA AL NIVEL DEL MAR (Effv(0m))

 Effv 0m = 77.47886241 + 12 %

 Effv 0m = 89.47886 %

5. CAUDAL ADMITIDO A NIVEL DE MAR (El caudal desplazado Qd permanece
constante a cualquier altura)

 Effv(0m) =
Qa(0m)
Qd
. 100

 Qa(0m) =
Effv 0m .Qd
100

 Qa(0m) =
89.4789(2602)
100

 Qa 0m = 2328.240978 cfm

6. CAUDAL NOMINAL POR MAQUINA (al nivel del mar)
 Q Maq − H = n. Q Maq − Ho . f. fs
 f : factor de corrección por altura de la altura H a Ho
 fs : factor de simultaneidad para una maquina = 1
 n : nº de máquinas = 1
 Q(maq-H) : caudal por maquina a una altura H (cfm)
 Q(maq-Ho): caudal por maquina a una altura Ho (cfm)
 160 cfm = 1. Q Maq − Ho × 1 × 1.4821
 Q Maq − Ho = 107.9549288 ൗ
cfm
Maq

7. Nº DE MAQUINAS PERFORADORAS
 N°Maq − Perf = Qa 0m
1 (Maq)
X(cfm)
 N°Maq − Perf = 2338.241
1 (Maq)
107.955
 N°Maq − Perf = 21.56677319 maq
 N°Maq − Perf = 21 Maquinas

 SOLUCIÓN :B
1. Potencia teórica (Pot(T)) en Hp; para compresión adiabática
y de varias etapas es:
 𝑃𝑜𝑡 𝑇 =
144
33000
. 𝑃𝑎. 𝑄𝑑.
𝑁.𝑛
𝑛−1
𝑃𝑎𝑏𝑠
𝑃𝑎
𝑛−1
𝑁.𝑛
− 1
 DONDE:
 Pa : Presión atmosférica de admisión a 12000 pies (psi)
 Qd : Caudal desplazado (cfm); constante a cualquier altura
 N : Nº de etapas
 n : Coeficiente politropico, varia de 1.395 - 1.406 ----> 1.4
 Pabs: Presión manométrica del lugar (psi) = Pm + Pa

 𝑃𝑜𝑡 𝑇 =
144
33000
× 9.359 × 2602 ×
2×1.4
1.4−1
110+9.36
9.36
1.4−1
2×1.4
− 1

 𝑃𝑜𝑡 𝑇 = 326.2519853 𝐻𝑝

2. Potencia para vencer la fricción (Pvf) en Hp
 Pvf = 0.105 × 𝑄𝑑
3
4
Pvf = 0.105 × 2602
3
4
Pvf = 38.25337591 Hp
 3. Potencia real del motor (Pot(R)) en Hp
 Pot R = 𝑃𝑜𝑡 𝑇 + Pvf
 Pot R = 326.252 + 38.253
 Pot R = 364.505 𝐻𝑝

4. eficiencia mecánica del motor (effm) en %
 Effm =
Pot T
Pot R
 Effm =
326.252
364.505
× 100 %
 Effm = 89.50549375 %

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