Minería

Uso del aire comprimido en la industria minera

El trabajo en las profundidades de la tierra, la extracción de los preciosos recursos naturales de la Tierra, puede suponer un gran reto para los trabajadores, incluso con los avances de la tecnología moderna. Con la aparición de los primeros compresores de aire motorizados a principios del siglo XIX, la industria minera se ha beneficiado enormemente de la mejora de los sistemas de aire comprimido, que han aportado valor a los trabajadores y el desarrollo de métodos más eficaces para la extracción de recursos. Debido a las exigencias y peligros del trabajo subterráneo, o en zonas donde el agua puede suponer una amenaza, el aire comprimido ha sido una fuente inestimable tanto de energía como de equipos de seguridad para los lugares de difícil acceso donde residen los minerales y los combustibles fósiles.

El inventor inglés George Medhurst creó en 1799 el primer sistema de compresión de aire a motor, útil para la industria minera. En 1852, Isambard K. Brunel amplió este uso del aire comprimido con un cajón presurizado, o cámara estanca utilizada en la construcción submarina. Esto ayudó a evitar que el agua y el barro entraran en los espacios de trabajo cuando se trabajaba en lugares anegados para la construcción de puentes. Tras estos primeros avances, Thomas Cochrane, otro ingeniero inglés, inventó en 1857 una mejor perforadora de roca de aire comprimido que permitía a los trabajadores hacer túneles.

While Cochrane’s invention was successful, this type of drilling process was first suggested in 1844, and it was nicknamed the “wind hammer” by another English engineer who saw that traditional steam driven drills were not very reliable. These successes in compressed air-driven machinery promoted years of research and development for the betterment of mining technology. Compressed air also aided in the ventilation of mines early on because it provided a breathable air that was released by the exhaust of the compressed air drills, which also helped cool the atmosphere.

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El continuo crecimiento del aire comprimido en la industria minera

A medida que la minería crecía y la demanda de más recursos naturales consumibles continuaba, la mejora de la ventilación de los túneles mineros que se adentraban en la tierra se hizo cada vez más común. Los grandes volúmenes de aire se volvieron esenciales para trabajar en espacios que se extendían kilómetros bajo la superficie. Además, los compresores de aire también se convirtieron en una gran forma de transmitir energía bajo tierra.

Uno de los usos más famosos del aire comprimido en la minería proviene de la creación del túnel del Monte Cenis, que suscitó la publicidad en los periódicos y revistas científicas de finales del siglo XIX. Con un enfoque creciente sobre cómo podría utilizarse mejor, el ingeniero austriaco Viktor Popp ayudó a desarrollar una red de aire comprimido que podría proporcionar energía a una variedad de industrias. Su planta de compresores de 1.500 kilovatios pronto se amplió a más de 18.000 kilovatios en 1891.

La popularidad de los sistemas de aire comprimido creció exponencialmente a partir de ahí, y muchos ingenieros se apresuraron a realizar mejoras y a registrar patentes para nuevas máquinas y herramientas. El desarrollo de fuentes de energía eléctrica y neumática a partir de sistemas de aire comprimido siguió en auge durante el resto del siglo XX, consolidándose como el valioso recurso industrial que vemos hoy en día.

En la era moderna, existe una gama de diferentes y complejos sistemas de compresores, diseñados específicamente para tareas tanto grandes como pequeñas. Los diseños también varían, incluyendo compresores portátiles, montados en vehículos y compresores industriales de mayor tamaño. Los compresores de aire utilizados en la industria minera difieren en función de su finalidad y de los requisitos de demanda necesarios para la tarea.

En esta breve guía, echaremos un vistazo a algunos de los usos más comunes y a las consideraciones para seleccionar el sistema de compresores que más beneficiará a su explotación minera. La selección del compresor adecuado para satisfacer sus necesidades puede ayudar a aumentar la productividad y servir para reducir los costes de energía.

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Uso del aire comprimido en la minería - Aspectos básicos

La minería es una industria que se extiende por todo el mundo y que se centra en un gran número de recursos naturales diferentes. Desde las explotaciones mineras de carbón de los Apalaches estadounidenses hasta las minas ricas en diamantes de Sudáfrica, la extracción de los recursos naturales más valiosos, útiles y bellos del planeta conlleva un nivel de riesgo inherente, tanto financiero como de seguridad de los trabajadores.

Las minas subterráneas pueden extenderse varios kilómetros por debajo de la superficie de la Tierra, lo que plantea retos únicos a la hora de conseguir una extracción de recursos eficiente y la seguridad de su equipo de trabajo. Los procesos mineros modernos se basan en la mejora de los equipos de seguridad, así como en la consideración de la reducción de los impactos negativos en el medio ambiente.

Las empresas mineras dependen de equipos de alta calidad que les proporcionen una larga duración en cuanto a rendimiento y fiabilidad. Mediante el uso de sistemas de compresores de aire industriales, se utilizan herramientas eléctricas y neumáticas en la perforación, la manipulación de materiales, el transporte, la extracción de minerales y los complejos sistemas de ventilación. Seleccionar un compresor que esté construido para resistir el desgaste de la minería, así como para soportar las exigencias del uso continuado a largo plazo, es importante para sus resultados. Dependiendo de los recursos deseados, las necesidades de aire comprimido pueden variar en las operaciones mineras.

Mientras que para algunos procesos mineros pueden ser necesarios compresores subterráneos, que pueden reducir la necesidad de complejos sistemas de tuberías y disminuir la cantidad de fugas, es más común encontrar compresores en la superficie, que reticulan el aire comprimido mediante el uso de tuberías de acero.

El aire comprimido se utiliza con frecuencia como fuente de energía en la minería debido a su flexibilidad frente al uso de diésel y energía eléctrica en lugares subterráneos. Sin embargo, las aplicaciones de baja capacidad, como la perforación de agujeros cortos, el bombeo y las herramientas neumáticas, como las llaves y las sierras, son las que más se utilizan con sistemas de aire comprimido en las explotaciones. En algunos casos, el aire comprimido puede utilizarse en sistemas de ventilación. La ventilación es importante en todas las situaciones, especialmente en aquellas en las que puede acumularse metano, ya que éste puede inflamarse fácilmente con una chispa de electricidad estática.

Es imprescindible que todos los sistemas o equipos de aire comprimido que se utilicen en estas situaciones estén diseñados específicamente para evitar la acumulación de electricidad estática y estén conectados a tierra correctamente. Esto incluye las mangueras, que pueden ser de materiales ignífugos y antiestáticos. Además de ser más restrictivos en términos de disponibilidad, los compresores subterráneos también pueden convertirse en un peligro de incendio, por lo que es más frecuente el uso de compresores de superficie.

Aplicaciones comunes del aire comprimido en la minería

Entre las aplicaciones mineras en las que el aire comprimido es especialmente útil se encuentran:

  • Herramientas neumáticas: el aire comprimido es una excelente fuente de energía para herramientas eléctricas como taladros, llaves, sierras de corte y otros equipos mineros vitales que deben utilizarse en los tramos subterráneos profundos de las minas.
  • Voladura - Los sistemas de aire comprimido ofrecen medios más seguros para las operaciones de voladura. Las corrientes de aire comprimido de alta velocidad pueden ser vitales en algunas situaciones de minería.
  • Manipulación de materiales - Materiales como el polvo de carbón pueden manipularse mejor cuando se mezcla el aire comprimido, lo que permite su fluidificación. Además, el aire comprimido puede utilizarse para transportar material en la minería.
  • Limpieza - El aire comprimido también puede utilizarse para purgar las partículas no deseadas de los filtros y otros espacios en medio de la suciedad y el polvo de la operación minera. Es una fuente de aire limpio y puede utilizarse eficazmente sin necesidad de materiales de limpieza adicionales. Esto puede ayudar a prolongar la longevidad de los equipos mineros críticos y reducir el tiempo de inactividad necesario para el mantenimiento.
  • Sistemas de ventilación - Como se ha mencionado anteriormente, el aire comprimido tiene una larga historia en la ventilación de túneles mineros cada vez más profundos. Es una fuente de aire segura y respirable que puede utilizarse en entornos mineros peligrosos. Además, las soplantes de desplazamiento también pueden utilizar sistemas de aire comprimido para la ventilación. En la minería del carbón, por ejemplo, las soplantes de desplazamiento se utilizan para proporcionar la ventilación de aire necesaria a las explotaciones mineras.
  • Extracción de gas metano - La acumulación de gas metano en una mina puede ser letal. Tanto el riesgo de que una chispa eléctrica estática encienda el metano como el hecho de respirar el gas son peligros para los mineros. Los sistemas de aire comprimido correctamente instalados y diseñados para su uso en entornos peligrosos pueden ayudar a extraer el gas mediante el uso de sopladores y bombas de vacío para las operaciones de minería del carbón.

Eficiencia energética en los sistemas de aire comprimido utilizados en la minería

While compressed air is indeed a valuable resource in mining, it can also be costly, especially if leaks are not addressed, and proper maintenance is not conducted routinely on the system. Up to 20 percent of the total costs of underground mining can come directly from compressed air. In addition, nearly 20 to 40 percent of all energy costs for compressed mining can be from compressed air usage.

Los costes del aire comprimido pueden ser elevados si el sistema no funciona de forma eficiente debido a la cantidad de potencia eléctrica necesaria sólo para generar un CV de aire comprimido. Por término medio, se necesitan entre siete y ocho CV de energía eléctrica para producir sólo un CV de aire comprimido. Además, sólo un 19% de la potencia total utilizada en un sistema de aire comprimido se convierte en flujo de aire comprimido. El 81% restante se pierde en forma de calor.

If you combine that with any leaks in your mining operation, the costs could rise substantially, which is why system efficiency is so important in reducing your overall expenditures. Researchers found that up to 70 percent of compressed air usage is wasted in leaks for certain underground mining operations. In some cases, a single half-inch diameter leak could contribute to annual loss of more than $12,800 for a one shift operation. In addition, the numbers could range near $48,000 for a three-shift operation. Even a single, tiny leak in an entire system that measures 1/16 of an inch could result in a $750 loss annually.

El mantenimiento rutinario y las inspecciones adecuadas de su sistema de aire comprimido pueden ayudar a minimizar estas fugas. En la mayoría de las operaciones típicas estudiadas, los costes energéticos desperdiciados, cercanos a los 100.000 dólares anuales, se han atribuido a la ineficiencia de los sistemas de aire comprimido. Al crear un programa de mantenimiento y gestión de fugas para su operación minera, puede hacer que profesionales cualificados inspeccionen y realicen las reparaciones necesarias para ayudar a mitigar este tipo de gastos a largo plazo.

Además, un sistema más eficiente beneficia la longevidad de un compresor de aire al reducir las demandas de presión, ya que pone menos tensión en las piezas de la máquina. Mantener una presión de funcionamiento correcta también reducirá sus costes de servicio, ya que es probable que se necesite menos mantenimiento.

Áreas problemáticas para la eficiencia del aire comprimido

Desgraciadamente, las fugas pueden producirse en cualquier punto de un sistema de compresores, pero hay factores particulares que pueden causarlas en las operaciones mineras. Las tuberías de aire expuestas que sufren vibraciones o impactos frecuentes son más propensas a desarrollar fugas.

Las tuberías que se unen mediante accesorios mecánicos ranurados también pueden presentar fugas si no se montan correctamente. Otro factor puede ser la composición geográfica del emplazamiento minero. Es importante que las tuberías se adapten a las diferentes variaciones de la mina. Si los conjuntos de accesorios no se instalan correctamente, las juntas pueden convertirse en fuentes de fugas de aire. Los acoplamientos de las tuberías son una de las fuentes más comunes de fugas de aire, y pueden contribuir a una importante pérdida de aire con el tiempo. Afortunadamente, solucionar este problema es bastante fácil y rentable. La sustitución rutinaria de accesorios y acoplamientos puede ayudar a minimizar el tiempo de inactividad y reducir las pérdidas de energía. La lubricación de las juntas también puede evitar los pellizcos y facilitar la instalación correcta.

Otro problema relacionado con las juntas es su deterioro con el paso del tiempo. En algunos casos, el material utilizado en la junta no está hecho para las exigencias de la operación minera. Investigar el mejor grado para su uso puede ayudar a reducir la degradación de las juntas vitales y evitar las pérdidas a largo plazo resultantes de un sistema de tuberías con fugas.

Aunque tener en cuenta estas áreas problemáticas puede resolver algunos problemas más sencillos, todavía no garantiza todos los retos de la gestión de un sistema de aire comprimido utilizado en la minería. Las fugas pueden producirse en cualquier parte de un sistema, por lo que es imprescindible inspeccionar adecuadamente todos los puntos mediante una gestión rutinaria de prevención de fugas.

Además de comprobar la existencia de fugas, unas sencillas medidas pueden ayudar a ahorrar dinero cada año. Apagar los compresores cuando el sistema no está en uso es un paso sencillo, pero eficaz, para reducir los gastos de energía. Si aplica un programa de mantenimiento exhaustivo y utiliza el aire comprimido de forma adecuada, podrá ver un ahorro inmediato en su inversión.

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Para aplicaciones exigentes, se necesita un sistema de compresor de aire resistente que pueda cumplir con sus requisitos. En Quincy Compressor, ofrecemos confiabilidad y algunas de las garantías más fuertes de la industria. Nuestros productos están diseñados para durar décadas y están construidos pensando en la durabilidad. Para el uso pesado y los ambientes difíciles de la industria minera, los compresores Quincy pueden entregar las demandas de aire comprimido necesarias para alimentar herramientas, equipos y sistemas de ventilación críticos para su operación. También ofrecemos una diversa línea de accesorios para complementar su sistema de compresores, y podemos trabajar con usted directamente para proporcionar el mejor ajuste para su negocio.

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