3er parcial

En la E.M. Colquiri se ha definido Instalar un compresor a 3850 msnm, que se utiliza en la
perforación de 4 rajos Srinkage, 2 chimeneas y 2 corridas y un recorte por turno reciben todas aire
comprimido de 78 (PSI) en el frente de trabajo en interior mina, se desea diseñar la capacidad con
los siguientes datos técnicos.
Presión descarga a nivel del mar = 100
Presión de descarga a nivel mina = 150
Peso y Ø Martillo
Marca
Modelo
Carrera
Ciclo
Tipo
Avance
Peso Maq.
(lb)
(Kg)
(mm)
(mm)
(Hz/s)
Consumo A.C.
(cfm) A
(PSI)
Atlas copco
BBD-90
JackLeg
22.2
2.15
65.0
34
57
102
87
AFRICANA
SECO 250
Stoper
29.1
2.25
79.4
71
35
150
85
FORMULAS
Presión atmosférica =14.7 ∗ 𝑒
𝑒𝑙𝑒𝑣𝑒𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
8190
𝑄1 𝑃1 = 𝑄2 𝑃2
Presión absoluta= presión manométrica + presión atmosférica
Factor de simultaneidad =
100
%𝑁º 𝑑𝑒 𝑚𝑎𝑞𝑢𝑖𝑛𝑎𝑠
Factor de eficiencia volumétrica
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑎𝑟
F. ev.=𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑎 𝑙𝑎 𝑒𝑙𝑒𝑣𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑚𝑖𝑛𝑎
𝑉1 𝑃1 = 𝑉2 𝑃2
maquina
100%
1
100
2
95
3
90
4
85
5
82
6
80
7
77
8
75
9
72
10
71
15
63
25
55
50
51
70
47
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 ∗ 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑖𝑙𝑢𝑚𝑢𝑙𝑡𝑎𝑛𝑒𝑖𝑑𝑎𝑑 ∗ 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎
Energia cinetica = presion del fluido
𝐿𝑏
𝑝𝑖𝑒 2
*área piston 𝑝𝑖𝑒 2 *longitud de carrera 𝑝𝑖𝑒
1 W=0.73756 Lb-pie
Potencia =energía cinética 𝐾𝑤 *ciclo perforadora
Velocidad de perforación=31*
𝐻𝑧
𝑠
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐾𝑤
𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜1.4
Velocidad = distancia/tiempo
2 ∗ 144 ∗ 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 ∗ 𝑃. 𝑎𝑡𝑚𝑜𝑠𝑓𝑒𝑟𝑖𝑐𝑎 ∗ 𝐾
𝑃2 𝐾−1
1
𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
(
) 2∗𝐾 − 1 ∗
𝐻𝑃
33000(1.4 − 1)
𝑃𝑎𝑡𝑚.
0.8
K=1.4
1HP=0.7457 Kw
Costo =consumo(Kw)*tiempo(Hr/año)*precio
𝑃2 0.143
𝑇2 = 𝑇1 ∗ ( )
𝑃1
fuga= 423 ∗ 𝑎 ∗
𝑐∗𝑃𝑎𝑏𝑠
º𝑅
ºR=ºC*1.8+492
𝑃 𝑑𝑒𝑠𝑘+𝑃𝑎𝑡𝑚
𝑃2 = 100.0000157(ℎ1−ℎ2)
Bajada
𝑃2 = 𝑝. 𝑑𝑒𝑠𝑘 + 𝑃𝑎𝑡𝑚 ∗ 100.000157(ℎ2−ℎ1)
H en pies
subida
Numero de maquinas Stoper = 6
Numero de maquinas Jackleg = 3
3850
Presión atmosférica =14.7 ∗ 𝑒
−8190
= 9.19 psi
78+9.19
𝑄2 Jackleg= (87+14.7) ∗102 *3 = 262.34 cfm
78+9.19
𝑄2 stoper= (85+14.7) ∗150 *6 = 787.07 cfm
100
Factor de simultaneidad = 72 =1.39
Factor de eficiencia volumétrica
14.7
V2 nm =(100+14.7) ∗ 150 = 19.22 pie^3
9.19
V2 elev mina=(100+9.19) ∗ 150 = 12.62 pie^3
19.22
F. ev.=12.62 = 1.52
𝑄𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (262.34+787.07)*1.39*1.52 = 2217.19 cfm
𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑖𝑡𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑜𝑟𝑎 𝑑𝑒 2500 𝑐𝑓𝑚
Calculo del tiempo de perforación para una longitud avance de 9 m
considerar 1.5 hrs mas el tiempo de preparación, carguío de explosivos y
voladura
Calcular la potencia del compresor, consumo de energía eléctrica y el costo
anual con un costo unitario de 0.077 $/Kw-Hr
Calcular la temperatura de descarga si la presión de descarga es de 100 psi
en una temperatura de 11ºC
𝐿𝑏
presion fluido = 78 𝑝𝑢𝑙𝑔2 ∗ 122 =11232
𝐿𝑏
𝑝𝑖𝑒 2
79.4 mm=0.2605pie
𝜋
Area = 4 ∗ 0.26052 = 0.053 𝑝𝑖𝑒 2
Longitud de carrera=71 mm=0.233 pie
Energía cinética = 11232*0.053*0.233=138.70 Lb-pie
Energía cinética = 138.70/0.73756=188.05 W =0.188 Kw
Potencia = 0.188*35= 6.58 Kw
Vel. de perforación=31*
6.58
411.4
= 1.13 𝑚/𝑚𝑖𝑛
0.6
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 = 1.13 = 0.53 min
0.6
6.58
401.4
= 1.17 𝑚/𝑚𝑖𝑛
Vel. de perforación=31*
6.58
391.4
= 1.21 𝑚/𝑚𝑖𝑛
Vel. de perforación=31*
6.58
381.4
= 1.25 𝑚/𝑚𝑖𝑛
Vel. de perforación=31*
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 = 1.17 =0.51 min
0.6
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 = 1.21 = 0.5 min
0.6
𝑡𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜 = 1.25 =0.48 min
Tiempo total =0.53+0.51+0.5+0.48=2.02 min/tal
Nº de taladros= 9*3+2=29 taladros
Tiempo de perforación= 29*2.02=58.58 min =1 hora
Tiempo optimo de perforación =1+1.5+1=3.5 =4 horas
2 ∗ 144 ∗ 2500 ∗ 9.19 ∗ 1.4 100 + 9.19 1.4−1
1
𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
(
) 2∗1.4 − 1 ∗
= 372.067 𝐻𝑃
33000(1.4 − 1)
9.19
0.8
Consumo =372.067*0.7457=277.45 Kw
𝐻𝑟
4 𝑇𝑢𝑟𝑛𝑜 ∗ 3
𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜
𝑑𝑖𝑎
𝑑𝑖𝑎𝑠
∗ 25 𝑚𝑒𝑠 ∗ 12
𝑚𝑒𝑠𝑒𝑠
𝑎ñ𝑜
=3600 Hr/año
Costo =277.45*3600*0.077= 76909.14 $/año
𝑇2 = (273 + 11) ∗ (
100+9,19 0.143
)
=
9.19
404.6 ºK =131.6ºC
Calcular la perdida de presión total por fricción en las tuberias
Calcular el escape del flujo de aire en un orificio de 7/16 pulgadas en el tramo 3 con un temperatura
de 33ºC
Calcular el costo que representa esta perdida de flujo de aire en 40 días de trabajo
La presión manometrica requerida del compresor y la perdida de presión si se planifica instalar a
una altura de 4080 m.s.n.m. en relación a la altura de 3850 m.s.n.m.
relacion=
Tramo 1 diámetro 8”
Caudal=2500 cfm
109.19
9.19
2.9
= 11.88
2.9
Válvula de compuerta =
6.7
Longitud=1500 m =
4921.26
F=11.88 =0.24
Reducción de 8 a 6 Pza = 35.6
“T” de 6 Pza=
25.6
Sumatoria =4989.16/1000*0.24=1.2
tramo 1 la P=100-1.2=98.8 psi
F=
Tramo 2 diámetro 6”
Caudal=1250
3.05
Válvula compuerta=
4.8
Longitud=1000m =
3280.84
Reducción de 6 a 4 Pza 25.6
“T” de 4 Pza
15.8
Sumatoria=3327.04/1000*0.26=0.87
tramo 2 la P=98.9-0.87=98.93
3.05
11.88
=0.26
6.8
Tramo 3 diámetro 4”
Caudal=625
F=11.88 =0.57
6.8
Válvula C=
3
Longitud=500m =1640.42
Reducción de 4 a 2 Pza = 15.8
“T” de 2 Pza= 7.1
Sumatoria=1666.32/1000*0.57= 0.95
Tramo 4
tramo 3 la P=98.93-0.95=97.98
58.33
diámetro 2”
Caudal=312.5
F=11.88 =4.9
58.33
Válvula globo= 10.6
Longitud= 200m =656.17
Reducción de 2 a 1 Pza = 7.1
“T” de 1 Pza= 3.1
Sumatoria= 676.97/1000*4.9=3.32
tramo 4 la P=97.98-3.32=94.66
540
Tramo 5 diámetro 1”
Caudal=156.25
F=11.88 = 45.45
540
Válvula globo =4.7
Longitud=100m =328.08
Niple 1”= 3.1
Sumatoria=335.88/1000*45.45= 15.26
tramo 5 la P=94.66-15.26=79.4 psi
Valor intepolado=4.07 de tablas
Presión total en el frente =79.4-4.07=75.33 psi
𝜋
4
7
16
fuga= 423 ∗ ∗ ( )2 ∗
98.93+9.19
=292.79
551.4
cfm
ºR=33ºC*1.8+492=551.4ºR
2 ∗ 144 ∗ 292.79 ∗ 9.19 ∗ 1.4 98.93 + 9.19 1.4−1
1
𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 =
(
) 2∗1.4 − 1 ∗
= 43.42 𝐻𝑃
33000(1.4 − 1)
9.19
0.8
Consumo =43.42*0.7457=32.37 Kw
4
𝐻𝑟
𝑇𝑢𝑟𝑛𝑜
∗3
𝑡𝑢𝑟𝑛𝑜
𝑑𝑖𝑎
∗ 40 𝑑𝑖𝑎𝑠 =480 Hr
Costo =32.37*480*0.077=1196.39 $
𝑃2 = 100 + 8.93 ∗ 100.0000157(13385.83−12631.23) = 111.94 psi
4080
Presión atmosférica =14.7 ∗ 𝑒
−8190
= 8.93 𝑝𝑠𝑖
H1=3850 m=12631.23 pies
H2 =4080 m=13385.83 pies
Presión de la compresora=111.94-9.19=102.75 psi
Perdida presión=102.75-100=2.75