Proyeccion Estereografica de Taludes

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA FACULTAD DE INGENIERÍA DE MINAS DEPARTAMENTO ACADÉMICO ACADÉMICO DE INGENIERÍA MINAS

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Curso: Servicios Auxiliares Mineros

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Tema: Diseño de Red de Distribución de Aire Comprimido

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Ciclo: VII

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Semestre: 2018-1

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Estudiante: Matias Chunga Dennis Augusto.

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Docente: Dr. Ing. Glicerio Taype Quintanilla

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Fecha de entrega: entrega: 26 de Julio Julio

Castilla, Piura - 2018

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I. II.

INDICE INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..3 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………..3

III. OBJETIVOS………………………………………………………………...4 OBJETIVOS………………………………………………………………...4 3. AIRE………………………………………………………………… AIRE…………………………………………………………………...………5 3.1AIRE EN GENERAL………………………………………………… GENERAL …………………………………………………..6 ..6 3.2 TIPOS DE COMPRESIÓN…………………………………………...7 COMPRESIÓN…………………………………………...7 3.3 TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO……………………….13 COMPRIMIDO……………………….13 4. ANALISIS DE AIRE COMPRIMIDO……………………………………..18 4.1 EL AIRE COMPRIMIDO…………………………………………….19 COMPRIMIDO…………………………………………….19 4.2 PROPIEDADES………………………………………………………20 PROPIEDADES………………………………………………………20 4.3 TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO……………………….22 COMPRIMIDO……………………….22 5. RED DE AIRE COMPRIMIDO…………………………………………………29 COMPRIMIDO…………………………………………………29 5.1 DESCRIPCIÓN GENERAL Y COMPONENTES DE UNA RED DE AIRE COMPRIMIDO…………………………………………………………30 COMPRIMIDO…………………………………………………………30 5.2 CONFIGURACIÓN DE LAS REDES DE AIRE AI RE COMPRIMIDO…….33 COMPRIMIDO…….33 5.3 PRODUCCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO……………………………. COMPRIMIDO…………………………….35 35 5.4 CONDUCTORES DE TUBERIA PRINCIPAL………………………...38 PRINCIPAL ………………………...38 5.5 INTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO……………………………...41 COM PRIMIDO……………………………...41 5.6 CONDICIONES DE INSTALACIÓN…………………………………..41 INSTALACIÓN…………………………………..41 5.7 REDES DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO…………… COMPR IMIDO……………...47 ...47 5.8 PARAMETROS QUE DECIDEN EN UNA INSTALACIÓN I NSTALACIÓN DE AIRE COMPRIMIDO………………………………………………………….49 COMPRIMIDO………………………………………………………….49















I.

INTRODUCCIÓN

Diseño de red de distribución de aire comprimido en mina, es un proceso en la cual se inicia una instalación, pudiendo ser una instalación básica de aire comprimido. Para poder realizar un diseño de distribución .de red abierta, cerrada o interconectada se deben tener en cuenta los siguientes parámetros: presión, caudal, pérdidas de carga, velocidad de circulación. Un buen diseño de la red de aire comprimido, y su aprovechamiento desde el punto de vista de la recuperación energética, es de gran importancia a la hora de reducir costos y de asegurar un buen funcionamiento durante la vida útil de la instalación .















OBJETIVOS 

Diseñar las redes de distribución de aire comprimido



Determinar los componentes componentes del sistema de la red de distribución



Realizar el levantamiento de los diagramas de proceso e instrumentación i nstrumentación del sistema de aire comprimido.



Estudiar el aprovechamiento energético energético del sistema de producción de aire comprimido















Capítulo 3. AIRE

3.1

Aire en general

3.2

Tipos de compresión

3.3

Tratamiento del aire comprimido















3.1

AIRE

Aire en general El aire es una mezcla de gas incoloro, inodoro e insípido. Es una mezcla de muchos gases, pero está compuesta principalmente por nitrógeno (78%) y oxígeno (21%). Esta composición es es relativamente constante, constante, desde desde el nivel del mar hasta una altitud de 25 kilómetros. Aire atmosférico siempre está más o menos contaminado con partículas sólidas, por ejemplo, polvo, arena, hollín y cristales de sal. El grado de contaminación es mayor en zonas pobladas y menor en las zonas rurales y a mayor altitud.

Aire húmedo El aire puede considerarse como una mezcla de aire seco y vapor de agua. El aire que contiene vapor de agua se llama aire húmedo, pero la l a humedad del aire puede variar dentro de amplios límites. lí mites. Los extremos son completamente aire seco y aire saturado de humedad. La máxima presión de vapor de agua que el aire puede contener aumenta con el aumento de las temperaturas. Una presión de vapor de agua máxima corresponde a cada temperatura. El aire no contiene normalmente tanto vapor de agua que el que se alcanza a la presión máxima. La presión de vapor relativa (también conocido como humedad relativa) es un estado entre la presión parcial de vapor real y la presión saturada a la misma temperatura. El punto de rocío es la temperatura cuando el aire está saturado con vapor de agua. Posteriormente, si la temperatura cae, el agua se condensa. El punto de rocío atmosférico es la temperatura en que comienza a condensar el vapor de agua a presión atmosférica. La presión

















( −  ∗ ) ∗  =  ∗  ∗   ∗  ∗  =  ∗  ∗ 

P: Presión total absoluta (Pa) Ps: Presión de saturación a la temperatura actual (Pa) : Presión relativa de vapor

V: Volumen total de la mezcla de aire (m 3) : Constante del gas para aire seco = 287 J/(kg*K) : Constante del gas para vapor de agua = 462 J/(kg*K) ma: Masa del aire seco

(kg) : Masa del vapor de agua

T: Temperatura absoluta de la mezcla de aire (K)

3.2

TIPOS DE COMPRESIÓN

Dos principios básicos Existen dos principios genéricos para la compresión de aire (o gas): compresión dinámica y compresión de desplazamiento positivo. Compresores de desplazamiento positivo incluyen,

















la continua reducción del volumen de la cámara de compresión. En compresión dinámica, el aire se distribuye entre los módulos en un propulsor de compresión de rápida rotación y se acelera a una velocidad alta. El gas es luego descargado descargado a través de un difusor, donde la energía cinética se transforma en presión estática. La mayoría de compresores compresores dinámicos son turbocompresores con un patrón de flujo axial o radial. Todos están diseñados para caudales de gran volumen.

Compresores de desplazamiento positivo Una bomba de bicicleta es la forma más simple de un compresor de desplazamiento positivo, donde el aire se distribuye distribuye en un cilindro y es comprimido por un pistón móvil. móvil. El compresor de pistón tiene el mismo principio de funcionamiento y utiliza un pistón, cuyo movimiento hacia adelante y hacia atrás se logra mediante una biela y una rotación del cigüeñal. Si sólo sólo se utiliza uno de los lados del pistón pistón de compresión se se denomina un un compresor de acción simple. Si se utilizan ambos lados del pistón, el compresor es de doble acción. La relación de presión es la relación entre la presión absoluta en los lados de entrada y salida. En consecuencia, una máquina que ingresa aire a presión atmosférica (1 bar (a) y lo comprime a 7 bar tiene una relación de presión de (7 + 1) / 1 = 8.)

















Compresores de tornillo de doble hélice El principio de un compresor rotativo de desplazamiento en forma de doble hélice fue desarrollado durante la década de 1930, cuando se requería un compresor rotativo con flujo estable bajo diferentes condiciones de presión y alto caudal. Las partes principales del elemento de tornillo de doble hélice son los rotores machos y hembras, los cuales rotan en direcciones opuestas mientras el volumen entre ellos disminuye. Cada elemento de tornillo tiene una relación fija en su construcción, construcción, la relación r elación de presión que depende de su longitud, el tono de la hélice y la forma del puerto de descarga. Para lograr la máxima eficiencia, la proporción de generación de presión debe ser adaptada a la presión de trabajo necesaria. El compresor de tornillo generalmente generalmente no está equipado con válvulas y no tiene fuerzas mecánicas que causan causan desequilibrio. Esto significa que puede trabajar tr abajar a una velocidad del eje y puede combinar un gran caudal con pequeñas dimensiones exteriores. Una fuerza axial actuando, dependiente dependiente de la diferencia de presión entre la l a entrada y salida, debe superarse por los rodamientos. Compresores de tornillo libre de aceite Los compresores de tornillo gemelos de doble hélice anteriores tenían un perfil de rotor simétrico y no utilizaron ningún líquido refrigerante dentro de la cámara de compresión. Estos fueron llamados compresores de tornillo libre de aceite o seco. Los

















consecuencia, el aire comprimido es completamente libre de aceite. Los rotores y el alojamiento son fabricados con la máxima precisión para minimizar la fuga desde el lado de presión a la entrada. La proporción de generación de presión está limitada por la limitante diferencia de temperatura entre la entrada y la descarga. descarga. Esto es debido a que los compresores de tornillo libre de aceite frecuentemente se construyen construyen con varias etapas etapas y con interetapas de enfriamiento para llegar a mayores presiones.

Figura 1.1: Esquema típico de lubricación por aceite entre los elementos del compresor tipo tornillo.

















Compresores de tornillo de líquido inyectado inyectado En compresores de tornillo de líquido inyectado, un líquido se inyecta en la cámara de compresión y a menudo en los cojinetes del compresor. Su función es enfriar y lubricar el elemento compresor de piezas en movimiento, enfriar el aire que está siendo comprimido internamente y para reducir la fuga de regreso a la entrada. Hoy el aceite es el líquido l íquido más comúnmente inyectado debido a sus buenas propiedades de lubricación y de sellado, sin embargo, otros líquidos también se utilizan, por ejemplo, agua o polímeros. Los elementos del compresor de tornillo con inyección in yección de líquido pueden ser fabricados para alta relación de presión, una etapa de compresión suele suele ser suficiente suficiente para alcanzar alcanzar una presión hasta 14 e incluso 17 bar, aunque a expensas de la reducción de la eficiencia energética.

Figura 1.3: Inyección de aceite para compresores de tornillo de líquido



















Figura 1.4: Diagrama de flujo de aceite La descarga tiene lugar cuando uno de los rotores abre el puerto de salida y el aire comprimido es forzado a salir de la cámara de compresión. Ambos rotores se sincronizan a través de un conjunto de ruedas dentadas. La relación de presión máxima obtenible con un compresor de engranaje libre de aceite está limitada l imitada por la limitante diferencia de temperatura entre la entrada y la descarga. En consecuencia para presiones altas altas es necesario necesario varias etapas con refrigeración intermedia.



















Enfriadores Un enfriador es un intercambiador de calor que enfría el aire comprimido caliente para precipitar el agua que de lo contrario sería condensado condensado en la tubería del sistema. Es enfriado o refrigerado por aire, generalmente está equipado con un separador de agua con drenaje automático y debe colocarse cerca del compresor. Aproximadamente el 80-90% del agua de condensación precipitado se recopila después del enfriador. Un valor común para la temperatura del aire comprimido después de pasar a través de los enfriadores es aproximadamente 10°C por encima de la temperatura del refrigerante, pero puede variar dependiendo del tipo de refrigerador. Un enfriador es usado en prácticamente todas las instalaciones fijas. En la mayoría de los casos, un refrigerador es incorporado en los compresores modernos.



















Filtros Partículas en una corriente de aire que pasan a través de un filtro puede eliminarse en varias formas diferentes. Si las partículas son más grandes que las aberturas entre el material de filtro se separan mecánicamente ("tamizado"). Esto se aplica generalmente para partículas mayores de 1 mm. En este sentido, la eficiencia del filtro aumenta con un material de filtro más estricto, que consta de fibras más finas. Las partículas menores a 1 mm se recopilan en material de fibra por 3 mecanismos físicos: impacto inercial, intercepción y difusión. Impacto se produce por partículas relativamente grandes y/o para velocidades altas de gas. Debido a la gran inercia de la l a partícula pesada, no siguen las líneas de corriente sino viajan hacia

adelante

y

chocan

con

la

fibra.

Este mecanismo se produce principalmente en partículas por encima de 1μm y se vuelve cada vez más importante con el creciente tamaño de las partículas. Intercepción ocurre cuando una partícula sigue la línea de corriente, pero el radio de la



















Generalmente, las partículas entre 0,1μm y 0.2μm son las más difíciles de separar (tamaño de partícula más penetrante). Como se mencionó anteriormente, la eficiencia total de captura de un filtro de coalescencia puede atribuirse a una combinación de todos los mecanismos que ocurren. Obviamente, la importancia de cada mecanismo, tamaños de las partículas para que se produzcan y el el valor de la eficiencia total dependen dependen fuertemente de la distribución distribución del tamaño de partícula de los aerosoles, la velocidad de aire y la distribución media de diámetro de la fibra del filtro. Aceite y agua en forma de aerosol se comportan similares a otras partículas y también pueden separarse mediante mediante un filtro coalescen coalescente. te. En el filtro estos estos aerosoles aerosoles líquidos se se funden en gotas más grandes que se hunden en la parte inferior del filtro debido a las fuerzas gravitacionales. gravitacionales. El filtro f iltro puede separar aceite en aerosol, así como en forma líquida. Sin embargo, el aceite en estado líquido, debido a la alta concentración inherente, resultará en una lata caída de presión. Si el aceite en forma de vapor debe ser separado, el filtro fi ltro



















alguna caída de presión debido a cierta cantidad de bloqueo.

Figura 1.6: Vista del funcionamiento de un filtro. Éste separa partículas de agua, aceite y polvo a lo largo de su carcasa, disminuyendo la velocidad de las partículas, con la consiguiente consiguiente caída de presión.





















Capítulo 4. Análisis del Aire comprimido

4.1 El aire comprimido 4.2 Propiedades 4.3 Tratamiento del aire comprimido 4.4 La calidad del aire 4.5 Caudal del aire necesario Nivel de presión presión requerido





















4.1

El aire comprimido El aire comprimido es aire air e atmosférico sometido a presión, compuesto por lo general en

un 78% de Nitrógeno, un 21% de Oxigeno y en un 1% de otros gases como se indica en el Anexo I; físicamente es inodoro, incoloro e insípido. La presión del aire atmosférico depende de la altura geográfica. Como altitudes de referencia para la presión y la temperatura del aire suelen darse las siguientes: P0 = 1.013 bar y T0 = 20ºC (condiciones estándar) o P0 = 1.013 bar y T0 = 0ºC (condiciones normales) Un sistema de aire comprimido se divide en dos partes: el suministro y la demanda. Del





















4.2

Propiedades Veamos las ventajas y desventajas que tiene el uso del aire comprimido como fluido

de trabajo. Como ventajas tenemos que: 

Alta disponibilidad :

Es un medio fácil de obtener para ser energizado por medio de un

compresor, no hay que adquirirlo y no se presentan cambios ya que el aire para ser energizado se lo realiza en un solo paso. Está disponible para su compresión prácticamente en todo el mundo, en cantidades ilimitadas. 

Transporte:

El aire comprimido tiene la facilidad de ser transportado por tuberías,





















tóxicas, sin riesgo de contaminación contaminación por fugas. 

Constitución de los elementos : la concepción de los elementos de trabajo

es simple y, por

tanto, económico. 

A prueba de sobrecargas :

Las herramientas y elementos de trabajo neumáticos pueden

utilizarse hasta su parada completa sin riesgo alguno de sobrecargas. sobrecargas. Para delimitar el campo de utilización de la neumática es preciso conocer también los inconvenientes inconvenientes que puede tener: 

Preparación:

El aire comprimido debe ser preparado, antes de su utilización. Es preciso

eliminar impurezas y humedad con el fin de evitar un desgaste apresurado de los elementos de





















4.3

Tratamiento del aire comprimido El aire, en el estado natural en el que es aspirado por el compresor, no siempre es apto

para su uso en este tipo de instalaciones. La humedad y las partículas en suspensión son los l os principales problemas. El aire atmosférico contiene humedad y gran cantidad de impurezas, así, el nivel de hidrocarburos puede alcanzar valores entre 4 y 14 mg/m3 en zonas normales debido al tráfico y en entornos industriales. También se pueden encontrar otros elementos contaminantes como polvo, dióxidos de azufre u hollín, etc. Por otro lado, durante la compresión se produce un calentamiento del aire que aumenta su capacidad para absorber humedad y se aporta aceite procedente del sistema de lubricación del compresor, dando lugar a un incremento de la concentración de estas sustancias























La calidad del aire

La calidad del aire comprimido en el punto de consumo (máquina), viene definida por tres parámetros: 

Pureza, referida a la humedad

aire.

y a la suciedad por partículas sólidas contenidas en el





















1.

Aire de planta.

Aire que puede estar relativamente sucio y húmedo. Por sus

características, es empleado en herramientas neumáticas y para usos generales. 2.

Aire para instrumentos. Aire con cantidades de humedad y suciedad moderadas, por lo

que es usado en laboratorios, sistemas de aplicación de pintura por rocío o pintura en polvo, controles de climas, etc.





















Antes de seleccionar un compresor libre de aceite o uno lubricado por inyección, se deberán de considerar cuidadosamente las necesidades del proceso y de los equipos, esto en cuanto al nivel de aceite permitido en el aire, incluyendo en estas consideraciones el riesgo y el costo asociado asociado de terminar con un producto contaminado.























Calidad de clase 1 en partículas sólidas (nº partículas por 3 de aire <100, para un tamaño de partícula entre 0,1 y 0,5 µm), clase 2 en humedad (punto de rocío a presión de -40ºC), y clase 1 en concentración de aceite (0,01 mg/ 3).

Cómo comparar la Humedad Relativa en la norma ISO 8573-1:2001 

La norma ISO 8573 define diferentes clases de aire comprimido en cuanto a su





















Cantidad de aire (capacidad) La capacidad del sistema de aire comprimido se determina sumando el consumo promedio requerido por cada una de las herramientas y por la operación de cada proceso en toda la planta, tomando en cuenta factores de carga de cada uno de éstos. Todo sistema puede presentar picos de demanda que se pueden satisfacer a través de tanques























Las plantas con grandes variaciones de demanda necesitarán de un sistema que opere





















Capítulo 5. Red de aire comprimido





















5.1

Descripción general y componentes de una red de aire comprimido





















del compresor, a la vez que suministra una superficie grande de intercambio de calor que





















Equipo adicional: (1) Válvulas de alivio, (2) Medidor de presión, (3) Unidad de













































































































































































































































Proyeccion Estereografica de Taludes

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