Energia Parte II
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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU FILIAL AREQUIPACARRERA DE INGENIERIA DE MINAS
SERVICIOS AUXILIARES MINEROS
ENERGIA PARTE II
Arequipa, agosto 2015
PRESENTACION PRE GRADO
Preparado por: Ing. Jorge Villegas
CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS - SERVICIOS MINEROS
CONTENIDO
5. Redes de distribución
7. Cálculo de consumo de energía en mina
8.1 Consideraciones
9. Ejemplo: Requerimiento de energía para interior
mina
8.2. Procedimiento convensional
6. Distribución de energía en mina
CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS - SERVICIOS MINEROS
El objeto de las redes eléctricas es la distribución de la energía
procedente de las centrales productoras, que pueden estar
emplazadas en el mismo lugar de utilización, o en otros muy distantes,
en cuyo caso es conducida hasta el centro consumidor por largas
líneas de transporte. El conjunto de las distintas líneas unidas entre sí
forman un sistema de MALLAS O REDES DE DISTRIBUCION.
Las redes de distribución pueden ser de alta y de baja tensión (1000 a
220000 voltios y 110 a 500 voltios respectivamente ).
c.- Redes de distribución
Las redes de distribución pueden ser aéreas o subterráneas. Figs.
Nos. 3 y 4.
a
CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS - SERVICIOS MINEROS
c.1.- Distribución de Energía Eléctrica en el Interior de una Mina
La energía eléctrica es conducida al interior de la mina en forma
de corriente trifásica de alta tensión a 5000 o 6000 voltios, algunas
veces también de 2000 voltios.
En las estaciones locales o de transformación se reduce la alta
tensión a baja tensión, mediante transformadores. Para baja
tensión se utiliza actualmente casi exclusivamente la de 440 v. Fig.
No. 3.
a
CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS - SERVICIOS MINEROS
d.- Cálculos de Consumo de Energía Eléctrica en un Asiento
Minero
A
CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS - SERVICIOS MINEROS
d.- Cálculos de Consumo de Energía Eléctrica en un Asiento
Minero
d.1.- Consideraciones:
Se tiene en cuenta las áreas que requerirán energía eléctrica:
- Mina
- Planta Concentradora
- Area industrial
- Campamentos),
Se debe considerar además
- La cota de trabajo,
- Las maquinarias eléctricas (HP),
- El voltaje, la eficiencia del motor, las horas/día y días/mes de
trabajo, entre otras, para los cálculos correspondientes.
a
CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS - SERVICIOS MINEROS
Iluminación de Areas Techadas.- Se determinan las superficies
techadas que requeriran energía eléctrica para su funcionamiento,
tanto de mina, planta concentradora, area industrial y campamentos
(viviendas).
Según el código eléctrico del Perú, se requiere 20 Watt/m2 de área
techada en las oficinas de trabajo y 30 Watt/m2 de área techada en las
viviendas, comedores hoteles, escuelas hospitales, etc.
Artefactos Electricos.- A la potencia eléctrica (P) y al Consumo (KWH/MES)
se les agrega empíricamente 5% por este concepto, por los equipos eléctricos
domésticos e industriales.
Pérdidas de Distribución.- A la sumatoria Potencia Eléctrica (P) y al
consumo/mes requerido (KWH/MES requeridos), se les agrega empiricamente
1% por este concepto, a fin de obtener P total y KWH/MES total
respectivamente.
A
CARRERA DE INGENIERIA DE MINAS - SERVICIOS MINEROS
d.2.- Procedimiento convencional
- En cada Area, se agrupan las maquinarias que tienen iguales
voltajes, eficiencias, hora/día y día/mes, a fin de evitar el cálculo
individual de ellas. De no ser posible lo anterior, se efectuarán los
cálculos para cada máquina. Se hallarán HP Corregida, I, P y
Consumo.
- Se calculan los requerimientos para áreas techadas.
- Se suman las Potencias y Consumos hallados.
- A la suma anterior se incrementa 5 % por artefactos
electrodomésticos
- A la suma anterior se incrementa 30 % por artefactos eléctricos (sólo
para Area Industrial)
- Al resultado anterior se le incrementa 1 % por Pérdida de Distribución de energía eléctrica, obteniéndose así los requerimientos totales.
A
Serán necesarias las siguientes fórmulas:
Intensidad para motores eléctricos I = W/V = (HP * 0.746 * 1000)/V; amp
Intensidad para áreas techadas I = (m2 * Watt/m2)/V; amp
Potencia P = (√3 * cos δ * V * I * e ) /1000; KW
Consumo de energía eléctrica
KWH/mes = P * hora/dia * dia/mes; kWH/mes
Donde:
I = Intensidad de una corriente eléctrica expresada en amperios.
W = Watt, nombre de vatio en la terminología internacional.
Es una unidad de potencia cuyo símbolo es W.
V = Voltio, unidad de fuerza electromotriz, equivale a la tensión o diferencia de
potencia existente entre dos puntos de un conductor por el cual pasa una corriente de
un amperio cuando la potencia disipada entre los mismos es de un vatio.
HP= Unidad de potencia inglesa que equivale a 1.00138 * cv.
KWH= Cantidad de energía eléctrica consumida por hora.
A
Serán necesarias las siguientes fórmulas:
Donde:
P = Potencia engendrada o absorvida, que se expresa en vatios y es igual al
producto de la tensión (en voltios) por la intensidad (en amperios); Kw
Cos δ = Parámetro que es igual a 0.87, de acuerdo al Código Eléctrico del Perú.
e = Eficiencia del motor que oscila entre 0.85 y 0.95.
KWH= Cantidad de energía eléctrica consumida por hora.
A
d.3.- Ejercicio: Requerimientos de energía eléctrica para Area Mina
(3,620 m.s.n.m.)
MAQUINARIA CANTIDAD HP c/u V e % HORA/DIA DIAS/MES
Bombas de agua 1 50 440 90 12 26
Winche 3 tamboras 1 30 440 90 12 26
Winche 2 tamboras 1 25 440 90 12 26
Locomotora de trolley 1 20 440 90 16 26
Motor winche izaje 1 300 440 90 16 26
Motor cable carril 1 50 440 90 16 26
Scooptram eléctrico 1 40 440 90 18 26
Compresoras estac. 1 150 440 90 20 26
Ventilador axial 1 75 440 90 24 30
Ventilador axial 1 48 440 90 24 30
Ventilador axial 1 10 440 90 24 30
Ventilador axial 1 60 440 90 24 30
Area 1545 m2 -- 220 -- 16 26
A
T
DESARROLLAR EN GRUPO DE TRABAJO EN CLASE
A
e.- Cálculo de costos de energía eléctrica
Datos:
REQUERIMIENTOS VIDA UTIL COSTO TOTAL
MES $
6 grupos electrógenos PAXMAN de 1135 HP
y 628 KW c/u de potencia instalada 240 21000
3 bancos de transformación que abastecen a
transformadores aéreos de mina, planta con-
centradora, Area industrial y Campamentos 240 8000
4 depósitos de petróleo ( tanques de fierro de
5500 galones de capacidad c/u con tuberías
de fierro para alimentación y accesorios e
instalaciones 240 3000
A
kilómetros de conductores de alta y baja
tensión, armados, semiflexibles y flexibles e
instalaciones 240 24 000
20 torres y postes diferentes tipos y materiales
e instalaciones 240 96000
1 casa de fuerza (Sala generadores, talleres,
oficina, SH, vestuario, patio de transformación,
instalaciones). 240 12000
117,000 gln/mes de petróleo 1 140040
Sueldos y salarios:
1 jefe planta 1 360
1 Sobrestante 1 240
12 Maestros y oficiales 1 2160
A
tasa de interés 2 % mensual
Se obtiene el costo de propiedad y de operación de los grupos
electrógenos, bancos de transformación, depósitos de petróleo y torres.
Cálculos:
Se obtiene el costo de operación de Casa de Fuerza, combustibles y
salarios (ver texto Maquinaria Minera Capitulo Costos, del mismo autor).
Grupos electrógenos
A = 423.6557 $/mes
D = 70.0000
RyMO = 87.5000
Bancos de Transformación
A = 161.3927
D = 26.6667
RyMO = 33.3333
A
Depósitos de Petróleo
A = 60.5222
D = 10.0000
RyMO = 12.5000
Conductores
A = 484.1780
D = 80.0000
RyMO = 100.0000
Torres y Postes
A = 1936.7118
D = 320.0000
RyMO = 400.0000
Casa de Fuerza = 50.0000
Petróleo = 140040.0000
Sueldos y Salarios:
Jefe General = 656.1360
Sobrestante = 437.4240
Oficiales, Maestros = 3936.8160
SUBTOTAL = 149326.8364 $/mes
Otros (10%) = 14932.6836
TOTAL = 164259.5200 $/mes
Costo/KW = Costo total/potencia
A
Costo/KW = 164259.52 $/mes / 3794 KW/mes
= 43.30 $/KW
Costo/KWH = Costo Total/Total KWH/MES
Costo/KWH = 164259.52 $/mes / 1687700 KWH/mes
= 0.09733 $/KWH