Ayudantes Juan Barrera

Alberto Fernndez

Universidad de Santiago de Chile Departamento de Ingeniera en Minas Servicios Generales en Mina 1/2015

Energa

Costos

Compresores

Hidrologa

Planta

Fuente Distribucin Consumo

= 1 = 2 = 3 = = 1 + 2 + 3+ = 1 + 2 + 3+

Elctrico [Kw/h] Diesel [lt/h] Gas [m/h] Neumtico [m/min]

[cfm]=[ft/min]

Serie

Paralelo

Conexin

Para calcular el requerimiento de una planta neumtica, se requiere pasar por una serie de pasos:

Caudal aparente

Caudal aparente real

Caudal real -> Factor de correccin

Costo por metro cbico

Ud. es ingeniero encargado de la planificacin en la mina Quebrada Blanca, en la cual se le solicita determinar el costo por metro cbico hora de aire comprimido. Por una confusin se extraviaron los datos de ubicacin de la mina respecto a los msnm y solo se cuenta con las presiones atmosfricas y de vapor de agua (1,139 [bar] y 25,65 [mbar] respectivamente), mientras que las presiones atm y de vapor de agua del lugar de referencia corresponden a 0,989 [bar] y 41,238 [mbar] con una T de referencia de 19C. En la mina la temperatura promedio anual es de 21,5. El costo total es de 450 [US$/hr].

Se cuenta con 30 equipos dentro de la mina, 4 equipos en desarrollo (205 cfm/cu), 5 en preparacin (170 cfm/cu), 4 en arranque (397 cfm/cu), 2 en cachorreo (57 cfm/cu) y 10 en carguo (280 cfm/cu). Existen 4 compresores de motor elctrico que entregan 7945.588 cfm para que pueda funcionar la mina. Adems se piensa a futuro comprar un nuevo equipo que participe en el hilteo (150 cfm) y un jumbo ms grande para lograr mayor avance en la frente (250 cfm). Las presiones de trabajo para las labores de Carguo, Arranque y desarrollo son de 92 [psi] y 107[psi] para las dems labores. Se debe aplicar la correccin por el estado mecnico de los equipos y la correccin por estado mecnico de la red corresponde a 1,15.

Es necesario determinar el Caudal real aparente de aire comprimido generado en la mina. Justo con eso, la correccin se realiza mediante las constantes K1, K2, K3, K4, donde: K1: Correccin por presin de trabajo. K2: Correccin por estado mecnico de los equipos. K3: Grado de utilizacin de los equipos. K4: Estado mecnico de la red de distribucin.

Segn los datos entregados en el enunciado, K4=1,15 y K2=1,05. Para determinar los K restantes, se utilizan las siguientes tablas, de lo cual se obtiene los siguiente:

Si no les dan los % de utilizacin: *Ventilacin 90-100% *Desarrollo 70% *Preparacin 80% *Arranque 90% *Cachorreo 60% *Carguo 90-100%

0,91

( PSI )

Para determinar K1 se emplea la presin de trabajo de cada equipo [psi]

Para determinar K3 asignamos porcentajes de utilizacin para cada labor y se concreta con el nmero de equipos para cada labor.

Con esto se obtiene la siguiente tabla resumen:

Labor N equipos Consumo [cfm] Presin de trabajo [psi] % de uso K1 K2 K3 K4

Desarrollo 4 205 92 70 1.1 1.05 0.82 1.15

Preparacin 5 170 107 80 1.3 1.05 0.86 1.15

Arranque 4 397 92 90 1.1 1.05 0.94 1.15

Cachorreo 2 57 107 60 1.3 1.05 0.91 1.15

Carguo 10 280 92 100 1.1 1.05 1 1.15

Ahora obtenemos el caudal real aparente

Labor N equipos Consumo [cfm] K1 K2 K3 K4 QRA [cfm]

Desarrollo 4 205 1,1 1,05 0,82 1,15 893,12

Preparacin 5 170 1,3 1,05 0,86 1,15 1147,49

Arranque 4 397 1,1 1,05 0,94 1,15 1982,71

Cachorreo 2 57 1,3 1,05 0,91 1,15 162,85

Carguo 10 280 1,1 1,05 1 1,15 3719,10

QTRA 7905,25

El caudal real aparente se ve afectado por la altura. De esta forma para calcular el Caudal real (Qr) de la siguiente forma:

FR: Es el factor de reduccin

=

Si no se sabe a que altura se encuentra la mina en estudio, se puede calcular el factor de reduccin de la siguiente forma:

Pa: Presin del lugar [atm] Pha: Presin del vapor de agua [mbar] Po: Presin del lugar de referencia a msnm [atm] Pho: Presin de vapor de agua del lugar de referencia [mbar] To: Temperatura promedio del lugar de referencia [C] Ta: Temperatura promedio del lugar [C]

FR=1,139 0,026

0,989 0,041

19

21,5

1/2 1,1

Teniendo el F.R calculado, rectificamos el caudal obtenido:

Ahora, nuestro caudal real, hay que llevarlo a metros cbicos por hora, aplicando la conversin cfm*1,7=m/hr

Qr=7186,59*1,7=12217,20 [m/hr]

Finalmente, para calcular el costo por metro cubico, est dado por:

=7905,25

1,10 7186,59 []

3 =($/)

(3/)

450

12217,20 0,037

$

3

A Ud. se la ha solicitado en la Mina La Arboleda determinar la cantidad de energa neumtica que se debe generar para que las operaciones no paralicen. Si se cuenta en el arranque con tres perforadoras que consumen 150 cfm cada una (80% de uso), en el desarrollo se usa una perforadora que consume 250 cfm (90% de uso) y todas a 92 psi de presin. En el drenaje se usan dos bombas neumticas que cada una consume 100 cfm con una utilizacin del 90 % a una presin de 107 psi.

La presin atmosfrica del lugar es de 1 atmosferas absolutas, se usa un ventilador neumtico de 65 cfm a una presin de 78 psi, el estado mecnico de los equipos es buena y al igual la red.

Cuando se debe desarrollar el trabajo de planta, no solo se debe cuantificar la cantidad de aire requerido (nmero de compresores) si no que el costo que implican, considerando que en el da de hoy uno de los principales problemas en minera son el valor de los insumos (electricidad y combustible)

En general para el calculo de costo total se usa la siguiente formula:

oit CnCnC )1(

IPA n Depreciaci Ci

residual Valor

equipo del til Vida

accesorios bien Valor nDepreciaci

N2

1N i

ao al uso dehr

accesorios bien Valor IPA

ao al uso dehr

til Vida N

Nota: Se asumir que el equipo se utilizar hasta que deje de funcionar (vida til) por lo que el valor residual es 0, ya que no se vender.

Teora

Donde i = inters

De la mina Caserones se tienen los siguientes datos:

o Trabajan 4 compresores que entregan 7945.588 cfm a la mina

o Se trabaja 8 [hr/turno], 2 [turno/da], 26 das al mes los 12 meses del ao

o Inters del 12%

o Valor del bien mas sus accesorios = US$245.000

o Vida til del bien = 40.000 hrs

o Sueldo de los mineros = 510 [US$/hr]

o Consumo combustible = 20 l cada100 [hrs] (1l= US$2.31)

o Consumo elctrico 500 [kw/hr] (1[kw]=US$0.1)

Calcular costos asociados para generar 1 m (CM=Costo Metro Cbico).

Ejercicio 2

El objetivo es saber cuanto me cuesta producir 1 m (CM) con los compresores que se cuenta.

Primero, se debe considerar tener equipos de reserva dentro de mi planta (25% de los equipos de planta), por lo que si tengo 4 compresores, debo tener 5 equipos en total, de los cuales, 1 estar en reserva. Los costos totales se expresan como:

Donde: n = nmero total de equipos (compresores) Ci = Costos de inversin Co = Costos de operacin

oit CnCnC )1(

Solucin

Por lo tanto: Valor del bien mas accesorios = US$ 245.000 Vida til = 40.000 [hrs] i=0.12 Horas de uso al ao: hrsmes

mes

da

da

tur

tur

hr4992122628

N 013.8992.4

000.40

hr

hr

N2

1N i

ao al uso dehr

accesorios bien Valor

til Vida

accesorios bien Valor Ci

Calculo del costo de inversin (Ci)

Solucin

Reemplazando los datos tenemos que:

hr

USUSUS $44,9

8,0132

18,013 0,12

4992hrs

245000$

40000hrs

245000$ Ci

Ahora se calcularan los costos operacionales:

lmrmoeo CCCC C

Donde: Ce= Costos por energa Cmo= Costos de mano de obra Cmr= Costos de mantencin y reparacin Cl= Costos de lubricacin

Depreciacin IPA

Solucin

Costos de mano de obra:

mes elen trabajode efectivashr

beneficios SueldosCmo

hr

US

mes

da

$452.2

26da

hr8

mes

US$510

Cmo

Costos de mantencin y reparacin: Cmr motor elctrico: 0,9xCi motor diesel: 1,2xCi

hr

US

hr

US $49,8

$437,99,0Cmr

Solucin

Costos de energa:

Costos de lubricacin:

energa la deValor Consumo CE

hr

$50

Kwatts

$1,0

hr

Kwatts500 CE

USUS

nlubricaciValor Consumo Cl

hr

$46,0

Lt

$31,2

100hr

20Lt Cl

USUS

Solucin

Calculando los costos operacionales

lmrmoeo CCCC C

hr

US$4,61

hr

US$0,46

hr

US$8,49

hr

US$45,2

hr

US$50 Co

Por lo tanto, los costos totales sern:

hr

US$6,245

hr

US$61,44

hr

US$9,445 CT

oiT C 1)-(n C n C

Solucin

Se debe calcular el caudal de la mina en m por hr Q=7945,588 [ft/min] Q=224,994 [m/min] Q=13499,665 [m/hr] Por lo tanto producir 1 [m] tiene un costo asociado de:

33

3 $018,0

7,13499

hr

US$245,6

m

US

hr

mCM

Solucin

A partir del ejercicio 1 y el caudal requerido, determine el Costo por metro cbico y seleccione cuantos equipos requiere

Utilice la informacin adicional proporcionada en la siguiente tabla:

Compresores