ansi-hi-12!1!12!6!2011 presentacion bombas de pulpa

8/20/2019 ANSI-HI-12!1!12!6!2011 Presentacion Bombas de Pulpa

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Alcances

El presente estándar aplica para bombas; rotodinámicas (centrífugas), deuna etapa, horizontales y verticales de uso industrial para líquidos abrasivos,comúnmente referidas como slurry pumps .Se incluyen tipos de bombas, nomenclaturas y definiciones; diseño,aplicación e instalación; operación y mantenimiento.

Objetivos

Este estándar es una normativa y establece requerimientos,recomendaciones y bases para; definir, seleccionar, aplicar, operar ymantener bombas para concentrado ( slurry pumps ).


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Insertar Figura 12.1.2a – Rotodynamic (centrifugal) slurry pump types


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12.3.2.3 Tipos de pulpas

• Dependiendo del tamaño de partículas pueden ser clasificadas en suspensionessedimentables y no sedimentables.

• Las pulpas no sedimentables se comportan de manera homogénea.

• La mayoría de las pulpas están compuestas por sólidos de tamaño grande ypueden incluso moverse como una cama deslizante a través del tubo.

• La Figura 12.2.9.4 proporciona una guía para los tipos de pulpa y le mecanismo deflujo.


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Figura 12.2.9.4 - Clasificación esquemática depulpas en aplicaciones de tuberías industriales.

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ANSI/HI 12.1-12.6-201112.3.2.4 Sedimentación de pulpas

•La velocidad de sedimentación (Vs) depende del tamaño de la tubería, tamaño de lapartícula, concentración de sólidos (Cp) y de la gravedad especifica de los sólidos.

• A altas concentraciones en peso de sólidos, la velocidad de sedimentación vadisminuyendo, mientras que a bajas concentraciones de sólidos va aumentando.

• El sistema debe ser diseñado para el valor más bajo aceptable de velocidad de

sedimentación.

• El punto donde Vs alcanza un máximo se define como el valor máximo de lavelocidad de depósito (Vsmax).

• La Figura 12.3.2.4, presenta un nomograma para la determinación de la velocidadmáxima de depositación de los sólidos (los valores obtenidos se puedes utilizar comouna aproximación inicial para la correcta selección del diámetro de la tuberíaconociendo la gravedad específica de los sólidos).

• Dado que la concentración de los sólidos no puede ser controlada, el sistema debombeo preferiblemente debe estar diseñado de manera que la velocidad en latubería (velocidad de operación) siempre exceda Vsmax por al menos un margen de

10%.


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ANSI/HI 12.1-12.6-201112.3.2.7 Reducción del rendimiento basándose en el tamaño y el contenido desólidos.

• Cuando la suspensión es heterogénea, la Figura 12.3.2.7 se puede utilizar para

determinar las reducciones de altura de elevación y eficiencia respecto de laoperación con agua, para diferentes tamaños de bombas de pulpas, de baja amediana velocidad específica, para mezclas de pulpas con concentraciones envolumen de 15% y con tamaño de sólidos de no más de 75 µm (finos).

• Para los sólidos con gravedad específica distinta a 2,65 y para otras concentracionesen volumen (Cv) diferentes al 15%, los valores de Rh ( Head reduction factor ) semodifican multiplicándolos por los factores de corrección Csg ( Specific gravitycorrection factor ), Cfp ( Fine-particicle correction factor ), Cccv ( Concentrationcorrection factor ).

Tabla 12.3.2.7- Factor de corrección por gravedad especifica

• Para la potencia, se sume que el factor de reducción de eficiencia es igual al dealtura (Rh=R h ), con lo cual la potencia en pulpa aumenta directamente con lagravedad específica (Pm=Sm x Pw). Este supuesto es conservador, pero adecuadopara un dimensionamiento seguro del motor.

• Con bombas pequeñas y pulpas con concentración volumétrica mayor a 20%, la

potencia puede ser hasta 1,5 veces mayor que la potencia con agua, dependiendode las propiedades individuales de los sólidos.


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12.2.9.33 Fine-part icle correct io n facto r (Cfp)Corrección aplicada al factor de reducción Rh, para pulpas que contienen partículas demenos de 75 mm.

Cfp=(1 – contenido fraccional por peso de partículas < 75 µm) 2

12.2.9.34 Concent ra t ion correc t ion fac tor (Ccv)Corrección para pulpas con concentraciones en volumen distintas a 15% (Cv).


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Figura 12.3.2.7 - Efecto del tamaño de partícula (promedio) y diámetro del impulsor sobre Hr yRh (para la concentración en volumen de sólidos Cv = 15% y gravedad especifica de sólidosdeSs = 2,65 y para partículas finas. Los diámetros del impulsor se dan en milímetros ypulgadas.)


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La Figura 12.3.4.1a muestra ejemplos, para diferentes tamaños de partículas de arena, contradiferentes materiales de pH neutro resistentes a la abrasión.

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12.3.4.1 Consideraciones del desgaste (Continuación)

•La norma ASTM G75-01 presenta la caracterización de la abrasividad de la pulpamediante la prueba de Miller. El número de Miller ayuda a especificar la abrasividadde las suspensiones, en términos del desgaste de un material estándar dereferencia.

• Cuanto mayor es el número de Miller, mayor es el desgaste de la muestraensayada.

• Para las prácticas se utilizan pulpas con Cp= 50%; se ha encontrado que pulpas conmayores Cp producen el mismo número de Miller.

• Pulpas con el numero de Miller de 50 o inferior, pueden usualmente ser bombeadoscon un daño menor por erosión para el sistema de bombeo.

• La correcta definición de la aplicación y selección de material, son necesarios paramaximizar la vida útil del equipo.


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12.3.4.2 Desgaste de la bomba

• Depende de su diseño a la abrasividad de la pulpa, las condiciones de aplicación oservicio y las condiciones reales de servicio.

12.3.5 Diseño hidráulico y consideraciones de aplicación

• Este capítulo presenta las distintas consideraciones que debe tener en cuenta eldiseñador de la bomba, para maximizar su vida.

12.3.6 Diseño de sistema

• Las velocidades de flujo deben mantenerse dentro del intervalo óptimo.

•Velocidades muy altas, resultan en altos requerimientos de energía y mayordesgaste de la bomba.

• Velocidades menores causan inestabilidad y obstrucción en las tuberías.


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• La Figura 12.3.6 da una presentación generalizada de los efectos de la pulpa en lossistemas de tubería.

• Los sistemas deben ser diseñados, cerca del punto transición (véase Figura 12.3.6),para obtener un funcionamiento energéticamente eficiente y estable.


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• Para un funcionamiento seguro, la velocidad de flujo (operación) debe ser el mayorvalor de velocidad que tenga la menor pérdida de carga (Figura 12.3.6) o el 110% dela Vsmax.

• Debido a las variaciones en las características del concentrado, las tuberías, etc. sepuede tener un efecto significativo en los requisitos de altura de elevación delsistema; por lo tanto, se deben tomar provisiones en el diseño del sistema, paraajustar las prestaciones de la bomba a las necesidades reales del sistema. Esto selogra cambiando la velocidad de la bomba (VDF), cambios de polea, o cambiando eldiámetro del rodete.

12.3.7 Sección presenta: materiales y construcción de la bomba.

12.3.8 Sección presenta: disposición general, sellado, embalaje entre otros

temas.


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ANSI/HI 12.1-12.6-201112.4 Instalación, operación y mantención12.4.1 Instalación

• Cuando las bombas de pulpa son operadas se deben tomar precaucionesespeciales. La referencia básica se presenta en la norma ANSl/HI1.4 Rotodynamic(centrifugal) Pumps for Manuals Describing Installation, Operation, and Maitenance.

12.4.1.1 Requerimientos especiales

• Debido a que las bombas de pulpas pueden tener requisitos especiales para laoperación, se debe prestar mucha atención a todos estos. El usuario debe discutirestos puntos en detalle con el fabricante y debe considerarlos en el diseño delsistema y en la selección de la bomba. Estos incluyen, pero no están limitados a,sólidos de gran tamaño, sedimentación de sólidos, los efectos de la viscosidad y elefecto del aire arrastrado.

• Las bombas deben ser instaladas considerando un lavado durante una detenciónprolongada del sistema o antes de una reparación.


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12.4.2 Cargas sobre las boquillas

• Esta sección incluye recomendaciones para las cargas permitidas en la boquilla desucción y descarga. Particularmente importante en ausencia de recomendacionesdel fabricante.

• Movimiento o deslizamiento de la plataforma de la bomba ( skid ) causadesalineamiento de la bomba y el motor. Generalmente, las cargas para producirdeslizamiento son menores que las cargas que produce stress excesivo en lasboquillas o deformación de partes internas de la bomba. Basado en lo anterior, lacarga admisible sobre las boquillas estará dado por el máximo admisible de lospernos de anclaje a la fundación (por deslizamiento o por stress ).

• Las orientación de las cargas en las boquillas se presentan en la figura 12.4.2; estasson para las cargas que se aplican a las bombas con sus bases montadas en una

placa base (anclada a la fundación).• Nótese que el sistema de coordenadas se mueve siempre con el ángulo de descarga

(Fz siempre en dirección de flujo).


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Figura 12.4.2 – Dirección de las fuerzas y momentosaplicados en la succión y la descarga de lasboquillas.


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ANSI/HI 12.1-12.6-201112.4.3 Conexión del p ip ing

• La succión y la descarga deben estar sujetos a las normas ANSI/HI 9.6.6

Rotodynamic Pumps for Pump Piping, excepto cuando las propiedades de las pulpasrequieren una modificación específica.

• Nunca se debe utilizar la bombas como un punto de anclaje para las tuberías.

• No deben ser excedidos los esfuerzos admisibles de la tubería.

• Las líneas de succión deben poseer válvulas de venteo ( self-venting ).

• Si la fuente de bombeo está por debajo de la bomba, la línea debe tener unainclinación ascendente hacia la bomba.

• Si la fuente está por encima de la bomba, la línea debe tener una pendiente haciaabajo, en dirección a la bomba.

• Las tuberías deberán ser ancladas en las proximidades de la bomba y deben serconectadas sin transmitir tensiones mayores a la permitidas.

• El diámetro de la tubería debe ser al menos igual al diámetro de la boquilla de labomba.


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12.4.4 Comisionamiento

• El usuario debe leer el manual de instrucciones del fabricante, el que incluyebásicamente las siguientes:

a) Datos de funcionamiento: Nivel de aceite, chequeo de dirección de rotación delrotor, cebado de la bomba, etc.

b) Se debe asegurar que la unidad está correctamente conectada a la fuente dealimentación eléctrica y que este equipada con todos los dispositivos de protección.

c) Se debe asegurar que todas las conexiones auxiliares están conectadas y en

funcionamiento.


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12.4.4 Puesta en marcha

• La mayoría de las canalizaciones para pulpas en partidas y detenciones

utiliza agua limpia, en el cual el procedimiento para la puesta en marcha debe seguirla norma ANSI/HI 1.4.

12.4.9 Diseño del sistema de tuberías

• Se deberán seguir los requisitos generales de la norma ANSI/HI 9.6.6 para tuberías

( piping ) y ANSI/9.8 para sumideros.• El diámetro de la tubería debe ser de un tamaño tal como se describe en la sección

12.3.2 para alcanzar el rango correcto de velocidad de operación; lo contrario puedeincurrir en un alto desgaste, consumo excesivo de energía, o puede provocar untaponamiento.

• La tubería debe estar dispuesta de tal manera que evite cambios bruscos dedirección y áreas en las cuales se puede acumular sólidos, que pueden ocasionar undesgaste rápido o bloqueos en el sistema.

• Se deben evitar los puntos bajos.


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• Minimizar la cantidad de válvulas. Cuando éstas son necesarias, utilizar un tipo queno contenga áreas internas que puedan acumular sólidos.

• Se deben proporcionar medios para purgar las tuberías en los puntos donde sepuedan producir obstrucciones.

• Se debe mantener accesibilidad a las áreas que pueden tener potenciales desgastes

(codos, articulaciones y donde hay cambios de geometría).

• Instalar protectores de instrumentos (sección 12.6.6.3).

• Un buen diseño de un sumidero debe orientarse a impedir el flujo irregular a laalimentación de las bombas.

• El volumen del pozo de sumidero debe seleccionarse de modo que se tenga unequilibrio razonable con el número de arranques por hora. Periodos excesivos detiempo libre creará sedimentos cada vez más difíciles de eliminar.


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12.4.10 Posibles problemas de funcionamiento

• La cavitación puede ocurrir en condiciones de flujo alto; para corregir este problema,la velocidad de la bomba, el diámetro del impulsor, o ambos, deben ser reducidos.

• En el caso de bombas de sumidero, si los caudales de suministro son inferiores a los

previstos, el sumidero se puede vaciar rápidamente, causando con esto un desgastemas acelerado de la bomba; en este caso la velocidad de la bomba o el diámetro delimpulsor deben disminuirse o suministrar agua de reposición, aumentando con estoel nivel en el sumidero y manteniéndolo estable.

• Se debe evitar el funcionamiento prolongado a caudales muy por debajo del flujoóptimo, esto provoca la recirculación del concentrado dentro de la bomba y acelera eldesgate localizado.


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ANSI/HI 12.1-12.6-201112.4.10 Posibles problemas de funcionamiento (continuación)

• Ante posibles problemas, la siguiente información debe ser proporcionada alproveedor para ayudar a una correcta evaluación:a) Caudal aproximado deseado, incluyendo el mínimo real y la tasa de flujomáximo, si se conoce.b) Composición del concentrado, incluyendo gravedad específica ygranulometría.c) Altura geométrica (diferencia entre el nivel manométrico en la succión y elpunto de descarga).d) La longitud y el tamaño de las líneas de aspiración y de descarga, incluyendouna descripción de la disposición general incluyendo todos los accesorios, codos y

válvulas.e) Requerimientos del área de descarga (si no es atmosférica).f) Si la succión toma desde un sumidero, se debe proporcionar las dimensiones

internas y los niveles máximos y mínimos considerados.g) La potencia instalada, potencia motor y rpm, velocidad de la bomba, y larelación entre la bomba y el motor.h) El diámetro del impulsor, si es diferente al que se suministró con la bomba.


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12.4.11 Stocks de recambio

• Debido a la acción erosiva y/o corrosiva del concentrado, muchas de las parteshúmedas de la bomba pueden requerir sustitución en el mantenimiento normal; lainspección o la revisión de los componentes mecánicos también puede llevar a lasustitución de ciertas piezas.

12.4.13 Consideraciones operacionales

• La condición de la sentina debe ser observada durante la operación para asegurarque los sólidos no estén acumulándose y que no existe formación de vórtices.

• Se debe evitar la incorporación de aire.• La sentina no debe ser vaciada excepto para la limpieza, ya que puede dar lugar a

sobrecargas que provoca desgaste de la bomba.•

Si las variaciones de flujo son demasiado grandes es necesario un VDF.• Manómetros en la succión y descarga para determinar cuando se produce lacavitación.


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ANSI/HI 12.1-12.6-201112.6.1.1 Prueba hidrostática

• El ensayo debe realizarse en conformidad con las normas ANSI/HI 1.6 CentrifugalPump Test, supeditada por la norma ANSI/HI 14.6 Rotodynamic Pumps-HydraulicPerformance Acceptance Test.

12.6.1.2 Pruebas de rendimiento

• Las bombas de pulpas no son rutinariamente sometidas a pruebas en la fábrica; siéstas se especifican, se harán de acuerdo a la norma ANSI/HI 1.6 Centrifugal PumpsTest.

• Las pruebas de vibración deben estar de acuerdo a la norma ANSI/HI 9.6.4Rotodynamic Pumps for Vibration Measurements and Allowable Values.

12.6.1.3 Prueba opcional de pulpa

• La prueba de la sección 12.6.1.2 es normalmente suficiente para asegurar unfuncionamiento satisfactorio en terreno.


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12.6.1.4 Esta sección presenta procedimientos uniformes para la pruebahidráulica y mecánica (incluida la documentación de la prueba yresultados).

12.6.2 Condiciones de las pruebas12.6.3 Pruebas de los fabricantes12.6.4 Pruebas de campo

12.6.5 Pruebas de desgaste.12.6.6 Indicadores de consumo

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