mi 233 - week 7 12-1 [modo de compatibilidad]

Sesin 705 Mayo 2012

Roberto Vicua

DISEO DE PLANTA MINERA

MI 223

TRANSPORTE HIDRALICO DE SLIDOS

Generalidades

Permite transportar grandes cantidades de slido a grandistancia y en forma continua.

El fluido transportante normalmente es agua.

La planta de molienda debe estar cerca del yacimiento,en algunos casos, tambin el concentrador.

El sistema ms utilizado es transporte hidrulico apresin.

Se comporta bien en grandes desniveles.

Adaptable a cualquier topografa.

Mnimo efecto en condiciones climticas adversas.

Para gran variedad de productos de la industria minera.

Permite operacin continua y comando remoto.

Menores costos de operacin.

Costos de inversin competitivos.

Requiere mnima mano de obra, alta productividad.

Mnimo impacto ambiental.


Generalidades


Costo de Transporte de Slidos


Aplicaciones en Minera

Transporte de concentrado desde mina haciapuerto o estaciones ferroviariasTransporte desde la mina al concentradorTransporte de relaves


TRANSPORTE DE PULPA

Casos tpicos de movimiento de pulpas en una planta:

Operaciones de molienda - clasificacin. Operaciones de concentracin de minerales. Operaciones de separacin slido / lquido. Disposicin de relaves, etc.

Si las condiciones topogrficas son favorables, se utiliza eltransporte hidrulico gravitacional, utilizndose tuberas (flujo apresin), canaletas (superficie libre) o en acueductos (tuberacon superficie libre). Si las condiciones no son favorables serequiere de bombeo, emplendose tuberas (flujo a presin).


TRANSPORTE DE PULPA

Planta Concentradora


TRANSPORTE DE PULPA

Variables que Condicionan el Transporte

Caractersticas del slido (mineral):Gravedad especfica.Distribucin granulomtrica (tamaos caractersticos).Forma de las partculas.Angulo de friccin interna (resistencia al deslizamiento).

Caractersticas del fluido:ViscosidadDensidad

Caractersticas de la pulpa:DensidadConcentracin de slidos en peso (Cp) y en volumen (Cv).Viscosidad


TRANSPORTE DE PULPA

Variables que Condicionan el Transporte

Ducto (tubera, canal o acueducto):

Forma Tamao Pendiente Rugosidad

Caudal volumtrico (QT)

Aceleracin de gravedad (g)

Coeficiente de friccin (slido pared del ducto).


TRANSPORTE DE PULPA

Para Transportar un Sistema Particulado se Debe Cumplir:

El slido no debe reaccionar qumicamente ni con la faselquida, ni con la tubera. No debe existir problemas de aglomeracin y posteriorobstruccin de la tubera. Las partculas de mineral deben poder mezclarse y separarsede la fase lquida. El desgaste y ruptura de las partculas producto de sutransporte hidrulico no debe afectar las etapas posteriores.


TRANSPORTE DE PULPA

Caractersticas del Fluido

Viscosidad (m)Propiedad que representa la resistencia al esfuerzo tangencial. Launidad de medida ms utilizada es el centipoise, cP, (1 poise esequivalente a 1 g/(cm s)).

El agua pura a 20 C tiene una viscosidad de 1,002 cP. En el sistemainternacional la unidad de viscosidad es kg/ (m s). Para el agua a 20C,m vale 1,005 10-3 kg/ (m s).

donde:t = Esfuerzo de corte.dv/dy = Deformacin angular de la mezcla (v : velocidad del fluido, y:distancia perpendicular a la direccin del flujo)


TRANSPORTE DE PULPA

Tipos de Flujo de Pulpa

El transporte de pulpas se realiza tpicamente en flujoturbulento, ya que la turbulencia permite la suspensin de laspartculas.

En algunos casos particulares puede presentarse rgimen deflujo laminar, si la concentracin de slidos es grande (Cp entre75% - 80%).


TRANSPORTE DE PULPA

Velocidad Lmite en Tuberas

La velocidad lmite (VL) corresponde al parmetro quedetermina la mnima velocidad de flujo para que no exista riesgode depositacin y obstruccin de la tubera.

Corresponde a la velocidad a la cual los slidos gruesospermanecen detenidos por perodos importantes en el fondo dela tubera (formacin de dunas mviles y/o lecho fijo en elfondo).


TRANSPORTE DE PULPA

Parmetros que Influyen en VL

La velocidad lmite en un flujo de pulpa depende de:

Granulometra de las partculas. Gravedad especfica de los slidos Concentracin de slidos en la mezcla Inclinacin de la tubera Dimetro de la tubera

Depende tambin pero en menor grado de:

Factor de forma de las partculas Temperatura pH


TRANSPORTE DE PULPA

Influencia del Dimetro de la Tubera en la VL

La capacidad portante decrece con el aumento del dimetro dela tubera, lo que se traduce en que la velocidad lmite crece conel dimetro de la tubera.

VL D0,3 a 0,5 (tubera de pequeo dimetro 1 a 6)

VL D0,1 a 0,3 (tubera de gran dimetro 8 a 24)

Esta relacin es muy importante en el diseo de tuberas.


TRANSPORTE DE PULPA

Influencia del pH en la VL

Para Cp


TRANSPORTE DE PULPA

Relacin entre Velocidad de Flujo y VL

En la prctica se fijan velocidades de flujo en relacin con la velocidad lmite de depsito de la siguiente forma:

v >= 0,90 VL en sectores con pendientes a favor del flujo mayores a un 5%.

v >= 1,10 VL en sectores con pendientes en contra o a favor del flujo menores a 2%.

v >= 1,15 VL en sectores con pendientes en contra del flujo superiores al 5%. (Rango 1,05 a 1,15)


BOMBAS DE PULPA

Cuando las condiciones topogrficas no son adecuadas (pendientes encontra del flujo, distancias muy grandes, etc.), se requiere mover lapulpa con un sistema de bombeo.

Las bombas utilizadas para esto son de caractersticas distintas a lasbombas para agua pura, dada la alta densidad, viscosidad y abrasividadde la pulpa. Las bombas ms utilizadas son:

Bombas centrfugas

Bombas de desplazamiento positivo (plunger y pistn)


BOMBAS DE PULPA

Bombas Centrfugas

Son las bombas ms utilizadas sobre todo para distancias cortas ocircuitos de planta. Son similares a las bombas de agua pero estnrevestidas interiormente con goma, materiales sintticos, poliuretano ohechas con aleaciones con nquel.

Caractersticas principales:

Altura de impulsin < 60 m La presin de varias bombas en serie no deben superar los 600 psi. Velocidad perifrica del rodete del impulsor lmite 25 m/s (600 a 1800rpm)

Hay que considerar en su seleccin los efectos de prdida de eficiencia por contenido de slidos.


BOMBAS DE PULPA

Arreglo


BOMBAS DE PULPA

Altura de Impulsin (H)

La Altura de Impulsin (H), se define como la sumatoria de lasprdidas de carga por friccin, por singularidades y por desnivelgeomtrico.

En el clculo de bombas la altura de impulsin considera tambin otrasprdidas de carga como son por: presin, velocidad y succin.En el caso de trabajar con pulpas hay que considerar lo siguiente:

Determinar la altura de la pulpa como si fuera agua.Corregir la altura de impulsin de la pulpa por el factor HR = RSP =Jm/Jo.

Prdidas Friccionales (Hf), Para flujos con velocidades superiores a lavelocidad lmite, ste se transporte en rgimen heterogneo y lasprdidas de carga friccionales se calculan con la frmula de Darcy parafluido puro, considerando la viscosidad de la pulpa transportada.

donde:f = factor de friccinL = largo de la tubera (m).D = dimetro interno de la tubera (m)g = aceleracin de gravedad (m/s2)v= velocidad media de escurrimiento de la pulpa (m/s)


BOMBAS DE PULPA

Correcciones a Altura de Impulsin (H)

Prdidas de Carga Singulares (Hs),

Donde k corresponde al factor de prdidas singulares (codos, vlvulas,etc.), se determina de tablas.Las prdidas singulares se pueden expresar en trminos de una longitudequivalente de tubera, Le = k D /f.Luego se puede determinar las prdidas. Friccionales + singulares como:

v= velocidad media de escurrimiento de la pulpa (m/s)


BOMBAS DE PULPA



BOMBAS DE PULPA


Los catlogos de bombas de pulpa presentan las curvas defuncionamiento para agua pura por lo cual stas deben ser corregidaspara las caractersticas de la pulpa a impulsar. Para las bombascentrfugas se considera lo siguiente:

Ecuacin General:

Donde HR < 1

Para determinar HR se pueden utilizar diversos mtodos empricos


BOMBAS DE PULPA


Modelo de Mc Elvain y Cave:

donde K se obtiene de un baco parametrizado por la gravedad especficade los slidos (S).Cv es concentracin de slidos en volumen.

Ver figuras:


BOMBAS DE PULPA

Mac Elvain y Cave, Determinacin de HR


BOMBAS DE PULPA

Dimensionamiento

Clculo de Altura de Impulsin corregida Hw [mca, m de columnade agua]:

donde:HT = altura de impulsin en [m.c.p]HR = RSP = factor de correccin por efecto de slidos en la pulpa

HR(d50, S, Cp).d50 = dimetro medio de partculas a transportar [mm]S = gravedad especfica de los slidos.Cs = coeficiente de seguridad;

0,9 pulpa no espumosa (relaves)0,7 pulpa espumosa (concentrados


BOMBAS DE PULPA

Dimensionamiento

Altura de Impulsin con pulpa, HT (mcp, m de columna de pulpa):

Donde:Hf = prdida de carga friccional, J L.HS = prdida de carga por singularidades.HG = prdida de carga por diferencia de cota (Zf Zi).Hi = prdida de admisin desde el estanque de bombeo a la tubera

de aspiracin (0,5 v2/2g).Hsuc = altura esttica de succin.HP = altura de presin en el sistema de ciclonaje. Si se descarga a la

atmsfera HP se omite y se usa He, que corresponde a laprdida a la salida de la tubera v2/2g)


BOMBAS DE PULPA

Dimensionamiento

Potencia Consumida PM (potencia final requerida, HP):

PB = potencia de bombeo [HP]T = eficiencia motor-transmisin = 0,92.

Potencia de Bombeo, PB (HP):

PT = potencia terica [HP]R = eficiencia real de la bomba funcionando con pulpa:R = C HR Cs


BOMBAS DE PULPA

Dimensionamiento

Potencia Terica PT (HP):

donde:

T = densidad de la pulpa [t/m3]QT = caudal de pulpa [l/s]

C = eficiencia de catlogo, C (QT, Hw)


BOMBAS DE PULPA

Dimensionamiento

Bombas en Serie:

Si la altura de impulsin requerida es muy grande y no se puedeutilizar una sola bomba, se colocan bombas en serie y el nmero debombas (n) se calcula como sigue:


BOMBAS DE PULPA

Dimensionamiento

Bombas en Paralelo:

Si el caudal a impulsar es muy grande y no se puede utilizar una sola bomba, se colocan bombas en paralelo y el nmero de bombas (n) se calcula como sigue (configuracin para agua):


TUBERAS

Material de Fabricacin

Acero Comercial (se fatiga a 28.000 psi).

Aceros Especiales (bajo contenido de carbono y/o aleacionesde manganeso y/o niquel).

Aceros de Alta Resistencia (grados X60, X65 o superior => elacero se fatiga a 65.000 psi, para el ltimo ejemplo).

Plsticas: PVC (polipropileno) o HDP (polietileno de altadensidad). Resistentes a la corrosin y a la abrasin. No puedenoperar a ms de 100 200 psi, pueden ser inflamables o rotaspor equipo pesado.


TUBERAS

Material de Fabricacin

Asbestos Cementos (slo aplicables a pulpas degranulometras finas y baja velocidad).

Acero revestido en Goma (flujos a alta velocidad, cambios dedireccin y slidos abrasivos, el problema es el costo y elenvejecimiento de la goma).

Acero revestido en Poliuretano (flujos a alta velocidad,cambios de direccin y slidos abrasivos, el problema es elcosto, es mejor que el anterior).


TUBERAS

Anillos Disipadores de Energa

mi 233 - week 7 12-1 [modo de compatibilidad]

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