Optimización de Sistemas de Aire Comprimido en Minería: Selección de Diámetro, Fuerza de Empuje y Tipos de Compresores

Selección del Diámetro en Perforación Minera

La selección del diámetro en operaciones de perforación minera es un factor crítico que depende de varios aspectos:

• Propiedades de la roca.
• El explosivo a ser usado.
• El grado de fragmentación requerido.
• La necesidad de tener un frente bastante parejo y sin fisuras a su alrededor (calidad del frente).
• Problemas de vibración del terreno en la voladura.
• Equipos de perforación, carga y transporte, etc.

Importancia de la Fuerza de Empuje en la Perforación

La fuerza de empuje aplicada durante la perforación tiene un impacto directo en la eficiencia y el desgaste del equipo:

Fuerza de Empuje Baja

• Reduce la velocidad de penetración.
• Produce un mayor desgaste de varillas y otros accesorios.
• Aumenta la pérdida de apriete del varillaje y el calentamiento del mismo.

Fuerza de Empuje Elevada

• Disminuye la velocidad de perforación.
• Dificulta el desenroscado del varillaje.
• Aumenta el desgaste de las brocas, el par de rotación y las vibraciones del equipo.
• Incrementa las desviaciones de los barrenos.

Consecuencias de un Barrido Inadecuado

Un barrido insuficiente puede ocasionar:

• Mayor desgaste de la cabeza de perforación y de los otros accesorios.
• Riesgos grandes de atascamiento.
• Gran consumo de energía por trituración de partículas.
• Pérdidas de rendimiento.
• Aumento de costo.

Clasificación de Compresores de Aire

Los compresores se dividen en dos grandes grupos principales, más una categoría adicional:

1. Dinámicos
2. De desplazamiento
3. Otros

1. Compresores Dinámicos

También conocidos como turbocompresores, operan a bajas presiones y generan elevados caudales. El aire es impulsado por uno o varios elementos de rotación. Se subdividen en:

• Centrífugos: El desplazamiento del fluido es radial. El compresor consta de uno o más impulsores y de un número de difusores en los que el fluido se desacelera. El impulsor puede ser simple o de doble álabe.

• Axiales: El aire evoluciona en un mismo rotor. Utiliza impulsores que son las piezas encargadas de generar el aire comprimido.

2. Compresores de Desplazamiento

En estos compresores, tanto la presión como el volumen se modifican confinándolo o comprimiéndolo dentro de una cámara cerrada. Incluyen:

• Pistón: Mediante un movimiento alternativo del pistón, el aire es aspirado de la atmósfera y comprimido. Pasa a través de válvulas sin retorno y puede atravesar varias cámaras para aumentar su presión. Pueden ser de simple o doble efecto y/o de una o más etapas.

• Álabes o Paletas: Poseen un rotor dentro de una carcasa cilíndrica, con una serie de paletas alojadas en la ranura del rotor. Durante la rotación, estas paletas están en contacto con la carcasa debido a la fuerza centrífuga, desplazando el aire desde la entrada hasta la salida, disminuyendo su volumen y aumentando su presión.

• Tornillo: El aire aspirado de la atmósfera es forzado a salir por el espacio entre los tornillos y la carcasa. La compresión se produce por la disminución de volumen. Se pueden usar aceites como el Tellus 37.

• Diafragma: Similares a los de pistón, pero de menor capacidad. No son comunes en minería. Suministran aire exento de aceite.

3. Otros Tipos de Compresores

• Roots: Similares a los de tornillo, pero con menores aplicaciones en minería.

• Anillo Líquido: Constan de un rotor con aletas que giran en una carcasa cilíndrica. Sus características principales son: procesos de baja temperatura, alto consumo de energía y bajo nivel de ruido.

Problemas Causados por la Humedad en Sistemas de Aire Comprimido

La humedad en un sistema de aire comprimido puede provocar:

• Corrosión dentro del sistema de tuberías.
• Baja productividad.
• Aumento de los costos.
• Incremento de problemas en la calidad de productos.
• Incremento del desgaste, averías y reducción del rendimiento del barrido lubricante.

Importancia del Aceite en Compresores de Tornillo

En los compresores de tornillo, la compresión del aire se logra mediante la disminución de su volumen a medida que giran los rotores. Por lo tanto, se requiere un medio líquido, como aceites hidráulicos especiales (por ejemplo, Tellus 37), para sellar todos los espacios, evitar que el aire retome su posición inicial y asegurar una lubricación adecuada del sistema.