Evaluación de alternativas para el mejoramiento del desempeño energético en la Mina San Tomas, ubicada en el municipio de San Cayetano (Norte de Santander)

Como primer paso en la búsqueda del mejoramiento del desempeño energético, se realizó una caracterización energética de la mina San tomas, una unidad de producción minera de pequeña escala que produce 20.000 toneladas anuales de carbón metalúrgico por métodos de explotación subterráneos en el munici...

Full description

Autores:: Quilaguy Fajardo, Meggeen Elisa

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2018

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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description	Como primer paso en la búsqueda del mejoramiento del desempeño energético, se realizó una caracterización energética de la mina San tomas, una unidad de producción minera de pequeña escala que produce 20.000 toneladas anuales de carbón metalúrgico por métodos de explotación subterráneos en el municipio de San Cayetano (Norte de Santander) y que tiene como único recurso energético combustible Diesel B2. La operación de la mina requiere energía para las actividades de producción de aire comprimido, generación de energía eléctrica y transporte de materiales. Se identificaron oportunidades de mejora en los sistemas de producción de aire comprimido y de generación de energía eléctrica, que constituyen los usos significativos de la energía. Con base en las oportunidades detectadas, se desarrollaron cinco opciones de mejora del desempeño energético: un sistema solar fotovoltaico autónomo para abastecer la demanda de energía de las actividades del casino y campamento, la sustitución del sistema de bombeo actual por uno más eficiente, la conexión de la mina a la red del SIN, la sustitución del compresor con mayor consumo específico de combustible por un compresor eléctrico y, la sustitución de la planta de generación actual por otra de menor capacidad. Las alternativas de sustitución del sistema de bombeo y de conexión a la red del SIN se encontraron financieramente viables, siendo la primera la que presenta la mejor relación costo-beneficio.
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La operación de la mina requiere energía para las actividades de producción de aire comprimido, generación de energía eléctrica y transporte de materiales. Se identificaron oportunidades de mejora en los sistemas de producción de aire comprimido y de generación de energía eléctrica, que constituyen los usos significativos de la energía. Con base en las oportunidades detectadas, se desarrollaron cinco opciones de mejora del desempeño energético: un sistema solar fotovoltaico autónomo para abastecer la demanda de energía de las actividades del casino y campamento, la sustitución del sistema de bombeo actual por uno más eficiente, la conexión de la mina a la red del SIN, la sustitución del compresor con mayor consumo específico de combustible por un compresor eléctrico y, la sustitución de la planta de generación actual por otra de menor capacidad. Las alternativas de sustitución del sistema de bombeo y de conexión a la red del SIN se encontraron financieramente viables, siendo la primera la que presenta la mejor relación costo-beneficio.INTRODUCCIÓN 3 1 OBJETIVOS 6 1.1 OBJETIVO GENERAL 6 1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 6 2 MARCO REFERENCIAL 7 2.1 ANTECEDENTES 7 2.2 MARCO CONTEXTUAL 9 2.2.1 Perfil operativo 10 2.2.2 Esquema de consumo energético 11 2.2.3 Combustible 14 2.3 MARCO TEÓRICO 15 2.3.1 Caracterización energética 15 2.3.2 Costos en plantas generación eléctrica a Diesel 16 2.3.3 Eficiencia y potencia específica en compresores de tornillo lubricado 17 2.3.4 Eficiencia y selección de bombas 18 2.3.5 Dimensionamiento de sistemas solares fotovoltaicos (SFV) 19 2.3.6 Costo de generación de energía 21 2.3.7 Indicadores de evaluación financiera 22 3 METODOLOGÍA 23 3.1 FASE DE CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA 23 3.2 FASE DE PROPUESTA DE OPCIONES DE MEJORA DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO 24 3.3 FASE DE EVALUACIÓN FINANCIERA DE LAS OPCIONES DE MEJORA 24 4 CARACTERIZACIÓN ENERGÉTICA DE LA MINA SAN TOMAS 26 4.1 CONSUMO DE COMBUSTIBLE 26 4.2 CONSUMO DE ENERGÍA ELÉCTRICA 32 4.2.1 Análisis de sistema de bombeo 35 4.3 SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO 36 4.4 TRANSPORTE INTERNO DE MATERIALES 38 5 PROPUESTAS DE MEJORA DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO 40 5.1 SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTÓNOMO PARA EL ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO DE CAMPAMENTO Y CASINO (O1) 40 5.1.1 Dimensionamiento del sistema 40 5.2 SUSTITUCIÓN DEL SISTEMA DE BOMBEO ACTUAL (O2) 45 5.3 INTERCONEXIÓN A LA RED DEL SIN (O3) 47 5.3.1 Demanda total de energía eléctrica 48 5.3.2 Distancia aproximada de la línea de distribución 49 5.3.3 Estimación de ahorros 49 5.4 SUSTITUCIÓN DEL COMPRESOR SULLAIR 185 POR UN COMPRESOR ELÉCTRICO (O4) 49 5.5 SUSTITUCIÓN DEL GRUPO ELECTRÓGENO ACTUAL POR UNO DE MENOR CAPACIDAD (O5) 52 6 EVALUACIÓN FINANCIERA DE LAS OPCIONES DE MEJORA DEL DESEMPEÑO ENERGÉTICO 54 6.1 SISTEMA SOLAR FOTOVOLTAICO AUTONOMO PARA EL ABASTECIMIENTO ENERGÉTICO DE CAMPAMENTO Y CASINO (O1) 54 6.1.1 Costos de la alternativa 54 6.1.2 Evaluación financiera 55 6.2 SUSTITUCIÓN DEL SISTEMA DE BOMBEO actual (O2) 57 6.2.1 Costos de la alternativa 57 6.2.2 Evaluación financiera 57 6.3 INTERCONEXIÓN A LA RED DEL SIN (O3) 58 6.3.1 Costos de la alternativa 58 6.3.2 Evaluación financiera 58 6.4 SUSTITUCIÓN DEL COMPRESOR SULLAIR 185 POR UN COMPRESOR ELÉCTRICO (O4) 59 6.5 SUSTITUCIÓN DEL GRUPO ELECTRÓGENO ACTUAL POR UNO DE MENOR CAPACIDAD (O5) 59 6.6 INTERCONEXIÓN AL SIN + SUSTITUCIÓN SISTEMA DE BOMBEO 59 6.7 RELACIÓN COSTO BENEFICIO DE LAS ALTERNATIVAS 60 CONCLUSIONES 62 RECOMENDACIONES 63PregradoAs a first step in the search to improve energy performance, an energy characterization of the San Tomas mine was carried out, a small-scale mining production unit that produces 20,000 annual tons of metallurgical coal through underground exploitation methods in the municipality of San Cayetano. (Norte de Santander) and whose only energy resource is Diesel B2 fuel. The operation of the mine requires energy for the activities of compressed air production, generation of electrical energy and transport of materials. Opportunities for improvement were identified in the compressed air production and electrical power generation systems, which constitute the significant uses of energy. Based on the opportunities detected, five options for improving energy performance were developed: an autonomous photovoltaic solar system to supply the energy demand of the casino and camp activities, the replacement of the current pumping system with a more efficient one, the connection from the mine to the SIN network, the replacement of the compressor with the highest specific fuel consumption by an electric compressor, and the replacement of the current generation plant with a lower capacity one. The alternatives for substituting the pumping system and connecting to the SIN network were found to be financially viable, with the former being the one with the best cost-benefit ratio.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaEvaluación de alternativas para el mejoramiento del desempeño energético en la Mina San Tomas, ubicada en el municipio de San Cayetano (Norte de Santander)Evaluation of alternatives to improve energy performance at the San Tomas Mine, located in the Municipality of San Cayetano (Norte de Santander)Ingeniero en EnergíaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería en Energíainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPEnergy industryMineEnergy engineeringInvestigationsNew technologiesIndustria energéticaMinaIngeniería en energíaInvestigacionesNuevas tecnologíasDesempeño energéticoCaracterización energéticaZona no interconectada (ZNI)Minería a pequeña escala (MPE)Quilaguy Fajardo, Meggeen Elisa (2018). Evaluación de alternativas para el mejoramiento del desempeño energético en la Mina San Tomas, ubicada en el Municipio de San Cayetano (Norte de Santander). Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB[1]Agencia Nacional Minera, «Caracterización de la actividad minera departamental Norte de Santander,» Bogotá, 2017.[2]UPME, «Boletín estadístico de minas y energía 2012 - 2016,» Bogotá, 2016.[3]L. Güiza, «La pequeña minería en colombia: una actividad no tan pequeña,» DYNA, vol. 80, nº 181, pp. 109-117, 2013[4] Ministerio de minas y energía, «Politica minera de Colombia,» Abril 2016. [En línea]. Available: https://www.minminas.gov.co/documents/10180/698204/Pol%C3%ADtica+Minera+de+Colombia+final.pdf/c7b3fcad-76da-41ca-8b11-2b82c0671320.[5] Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, «Desarrollo del plan de acción sectorial de mitigación para sector energía - Componente minas,» [En línea]. 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Evaluación de alternativas para el mejoramiento del desempeño energético en la Mina San Tomas, ubicada en el municipio de San Cayetano (Norte de Santander)

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