transporte pulpas

III TRANSPORTE DE PULPAS

ndice

3.1 Introduccin

3. 2 Bombas

3. 2.1 Bombas centrfugas: a) Horizontales b) Verticales

3. 2. 2 Bombas de Membrana 3. 3 Tuberas

3. 3.1 Tubera de acero.3. 3. 2 Tubera con forro de goma.3. 3. 3 Mangueras de goma.3. 3. 4 Tuberas de plstico.

3. 4 Vlvulas.3. 5 Clculo de la altura manomtrica y de la potencia del motor de la bomba

3.5.1 Clculo de la prdida de carga en un circuito de bombeo.Altura manomtrica total

3.5. 2 Clculo de la potencia del motor de la bomba

III Transporte de pulpas en plantas

Prof. Adolfo Nez FernndezColaborador. Ing. Felipe Lainez Arribas

2 III TRANSPORTE DE PULPAS

3.1 Introduccin

Una pulpa es una suspensin estable de un slido en un lquido.En el caso de las plantas de ridos, el slido suele ser una arena o una arcilla y el lquido agua.Los objetivos de la manipulacin de pulpas, adems del transporte, pueden ser la elevacin y el proporcionar la presin adecuada (hidrociclones).Para el manejo de pulpas se requiere conocer:-Densidad real del slido:-Densidad de la pulpa u otro dato que permita obtener este valor.P.e. :-Porcentaje de slido en peso: S (Cw , segn nomenclatura ERAL).(Peso slido / Peso pulpa) x 100. Esta magnitud no tiene dimensiones.

-Concentracin de slidos en peso: C (J segn nomenclatura de ERAL).(Peso de slido / Volumen de pulpa) Se debe expresar en t/m3, pero tambin se utiliza g/l.

En las Fig III. 1 y Fig III. 2 se dan unas grficas para determinar o relacionar porcentajes de slidos en peso o en volumen, densidades de pulpas, densidades de slidos etc.

Para manejar una pulpa se requiere bsicamente los siguientes equipos:que se exponen a continuacin

-Bombas-Tuberas-Vlvulas


Fig. III. 1


Fig. III. 2


3. 2 Bombas

Se utilizan para impulsar las pulpas.Para materiales abrasivos (ridos silceos, granticos, etc.), las partes de la bomba en contacto con la pulpa (cmara y rodete) deben construirse o estar revestidas de material resistente al desgaste, tales como:-Elastmeros: caucho natural, poliuretano y caucho sinttico-Aceros aleados: etc.

Los elastmeros se emplean como revestimiento para bombear materiales menores de unos 6 mm (1/4 ). No son recomendables para ridos de aristas vivas porque lo cortan.El poliuretano tiene buena resistencia a la abrasin y mejor comportamiento ante partculas cortantes que el caucho natural.

Los cauchos sintticos (neopreno, butilo, etc.) son menos resistentes a la abrasin, pero tienen mayor resistencia al ataque qumico, que los cauchos naturales. Tienen ms aplicacin en la industria qumica.

Aceros aleados: Se utilizan cuando las condiciones de operacin no sean adecuadas para los elastmeros (slidos gruesos > 6 mm o con aristas cortantes).

Las bombas utilizadas en plantas de ridos son:-Centrfugas-De membranas-De pistn


3. 2.1 Bombas centrfugasPueden ser horizontales o verticales.

a) Bomba centrfuga horizontalEl eje de accionamiento y el desarrollo de la bomba es horizontal. Es la bomba ms utilizada.Se construyen normalmente en tamaos de 25 mm (1) a 400mm (16). Estas dimensiones corresponden al dimetro de la boca de impulsin (descarga).Los caudales para agua van desde 75 litros/minuto a 40.000 l/minutoLa altura de elevacin puede ser hasta 120 m de columna de agua. Normalmente esta altura suele estar entre 20 y 60m

7 III TRANSPORTE DE PULPAS Tolva de bomba

El tolvn de alimentacin de la bomba debe tener un diseo adecuado para evitar el estrangulamiento de la pulpa en la tubera de entrad a la bomba. La parte final de la tolva debe tener una inclinacin de al menos 60 y se debe colocar un orificio de registro con una brida ciega o con una vlvula de cierre para poder inyectar agua a presin o vaciar el tolvn en caso de obstruccin

La capacidad mnima debe ser la equivalente a caudal de 1 minuto de la bomba para que la alimentacin de la pulpa no est muy prxima a la aspiracin de la bomba (entrada de aire) o evitar el que la bomba trabaje en vaco

Para evitar la entrada de sobretamaos o de cuerpos extraos se puede colocar una rejilla de proteccin en parte superior de la tolva.

Se deben instalar uno deflectores en el rebose que dirija la pulpa en exceso al lugar ms conveniente.

Estas bombas se utilizan, adems de para el transporte y elevacin de pulpas para alimentar a presin ciclones y para extraer la pulpa de los tanques espesadores y clarificadores


b) Bomba centrfuga verticalSon las bombas que se instalan en los sumideros, pudiendo estar este construido en obra de fbrica o ser metlico.El desarrollo de la bomba (eje) es vertical y el motor va en la parte superior.

Se utiliza como bomba para impulsar los vertidos recogidos en pocillos o sumideros Se construyen en tamaos de 25 a 250 mmCaudales: 100 a 40.000 l/minutoAltura: hasta 40 m de columna de aguaLas bomba centrfuga vertical est diseada para estar totalmente sumergida (excepto el motor) en el lquido.Existen tambin bombas totalmente sumergibles


BOMBA SUMERGIBLE


3. 2. 2 Bombas de membrana (o diafragma)

Estas bombas, de una o dos membranas, suelen estar accionadas por aire comprimido de modo que en una parte del ciclo aspiran la pulpa y en otra la impulsan si solo tienen una membrana; mientras que en las de dos membranas, una est aspirando y otra impulsando, alternativamente . Para ello disponen de vlvulas de bola tanto en la aspiracin como en la impulsin.

Tienen poca altura de elevacin unos 76m de c/a (7,7kg/cm2)

El caudal de agua oscila entre 10 y 260 l/minuto. Son bombas de pequeo caudal

El consumo de aire comprimido a 7kg/cm2 (100kPa), oscila entre 300 y 1.500 l

Estas bombas se utilizan para el manejo de lodos de tanques y llenado de filtros prensa a baja presin.


3. 3 Tuberas

Los materiales utilizados son:

-Acero

-Acero recubierto de goma.

-Manguera de goma

-Plstico

Para las pulpas sus velocidades deben estar comprendidas entre 1,5 y 5,5 m/s dependiendo del tamao de las partculas, densidad y porcentaje de slidos. Una velocidad baja (prxima a la velocidad lmite) aumenta el riesgo de sedimentacin (obstruccin) y una velocidad alta origina mayor desgaste. Por otra parte, a igualdad de caudal, menor velocidad exige mayor seccin (mayor inversin)

Dada la abrasividad de las pulpas el trazado debe ser lo ms recto posible, evitando las curvas y procurando que su radio sea lo mayor posible. Las curvas aumentan la abrasin y el riesgo de sedimentacin.

La tubera debe ir con acoplamientos situados a distancias razonables para permitir su desmontaje y rotacin para compensar el desgaste.

3. 3. 1 Tubera de acero.

Es la ms utilizada porque es fcil de instalar y su rigidez la hace fcil de soportar

Para reducir el riesgo de sedimentacin el acero debe ser sin soldadura.


3. 3. 2 Tubera con forro de goma

El forro de goma es de un espesor de 50 - 100 mm, vulcanizado e instalado dentro de un tubo de acero de pared estndar o delgada.

La resistencia al desgaste es mucho mayor que en las de acero normal y son muy ventajosas cuando se transporta pulpas muy abrasivas, con slidos muy gruesos

3. 3 .3 Mangueras de goma.

Son muy resistentes a la abrasin y por su flexibilidad se en los tramos curvos y tambin en tramos rectos verticales, por su menor rigidez.

Tienen dimetros de 50 a 750 mm y y pueden resistir presiones hasta 750 kg/cm2.

Constan de un revestimiento de goma de unos 10 a 20 mm, y de una carcasa de una o varias capas de nylon y sirve para resistir la presin interna y la traccin longitudinal. La carcasa lleva embebida una espiral de alambre para resistir la presin de vaco y evitar la deformacin

3. 3. 4 Tuberas de plstico.

Se utilizan cuando adems de abrasin hay problemas de corrosin


3. 4 Vlvulas

Se debe evitar el uso de vlvulas ya que pueden ocasionar problemas de sedimentacin de los slidos, especialmente las de mariposa y compuerta adems de no ser recomendables para pulpas abrasivas.

Las vlvulas ms adecuadas son las de manguito (vlvula pinch)

Es una manguera de goma con una abrazadera externa de fundicin y unos tirantes que al desplazarse presionan el tubo por los dos extremos de su dimetro.

Se pueden accionar manualmente (vlvulas pequeas) o mecnicamente

Tienen dimetros desde 30 a 500 mm

y resisten presiones desde 25 a 250 kg/cm2

14 II TRANSPORTE DE PULPAS

3. 5.1 Clculo de la prdida de carga en un circuito de bombeo Altura manomtrica total

Se proceder como se expone a continuacin

1 Se realizar una isomtrica del trazado de la tubera (Fig. III. 3)

Sobre la isomtrica se indicarn, las distancias horizontales y verticales

Se har un recuento de: Codos; Tes y Vlvulas.

2 Conocido el caudal de la pulpa (Volumen de slidos + Volumen de lquido) y fijada la velocidad, se determinar:

El dimetro de la tubera.

Las prdidas de carga por cada 100m de tubera, para la velocidad escogida, se conocen utilizando la Tabla III.I , para tubera de acero o de PVC (para acero revestido de goma se aplicar un factor 1,077) nuevas y para agua limpia. La Fig III.3 permite obtener el factor de correccin en funcin del % de slidos de la pulpa

3 Las prdidas por codos y vlvulas se obtienen as:

Las prdidas de cada codo de 90 equivalen a las de una longitud de 4 a 5 m. de una tubera del mismo dimetro que el codo.

Las prdidas de vlvulas, llaves etc, equivalen a las de una longitud de 10 m de una tubera de su mismo dimetro

Esos valores de las prdidas son orientativos. Para obtener datos ms precisos vase Tabla III. 2


Tabla III. 2

Fuente: Manual de Bombeo de Pulpas de ERAL


Con las longitudes del trazado de la lnea con los valores de las prdidas de carga equivalentes para codos y vlvulas:

Se obtiene la longitud total equivalente de la lnea, que se multiplicar por el factor porcentual obtenido de la Tabla III.1 (factor que depende de la velocidad del flujo) y se corregir si procede por el % de slidos de la pulpa (Fig III.4). As se se tendr la prdida total esttica, a la que habr que aadir :

-La altura de elevacin. Es la diferencia de cota entre el nivel ms alto de la lnea y la cota del eje de la bomba.

- La altura de impulsin en el extremo de la lnea , si fuera necesario; por ejemplo si hay que instalar un hidrocicln ser necesario prever una prdida carga equivalente a 10 m de altura.

Sumando la prdida total esttica y las alturas de elevacin e impulsin se obtendr la altura manomtrica total Hm correspondiente al agua, pero como se trata de bombear una pulpa Hay que determinar su densidad para lo cual se puede utilizar el baco de la Fig.III.1, ya que se conocer la densidad del slido 2,65 y el porcentaje de slidos en la pulpa con lo cual se obtendr el peso en g de 1 litro de pulpa, de modo que dividiendo ese valor por : 1.000 se tiene la densidad.

La altura manomtrica para la pulpa ser:

Hp = Hm x

Como medida de seguridad se recomienda aumentar ese valor de Hp en un 20%

Esta altura manomtrica total junto con el caudal, permitir dimensionar la bomba

p

p


3. 5. 2 Altura neta positiva de aspiracin ( N P S H )

Es la energa mnima que debe tener el fluido la entrada de del impulsor de la bomba, expresada en metros de columna, para evitar la cavitacin que es la formacin de burbujas de vapor en el interior e la bomba que se produce en los puntos en los que la presin est `por debajo de La presin de vapor del lquido(agua)

El NPSH disponible se obtiene as:

NPSHd = Hatm.- Hvap. Za -- Hp HfDonde:

Hatm Es la presin baromtrica expresada en m de columna de agua (m.c.a.) Su valor es 10,33 m

al nivel del mar y 8m a 2.000 m sobre dicho nivel

Hvap Es la presin de vapor del fluido (agua) en m.c.a. que depende de su temperatura (Fig III.5)

Za Es la diferencia de altura geomtrica, positiva o negativa entre el nivel lquido en el depsito de aspiracin y el eje del rodete de la bomba. (Fig.III.6 y Fig.III.7)

Hp Es la prdida de presin debida al paso del lquido por el orificio de salida del lquido (en m.c.a.)

Hp Es la perdida de presin debida al rozamiento en el conducto de aspiracin (en m.c.a.)

El NPSH de la bomba deber ser superior a ese valor dl NPSH disponible


Fig III. 5

Fuente: Manual de Bombeo de Pulpas de ERAL


Fig III. 6

Fig III. 7


3. 5. 3 Clculo de la potencia del motor de la bomba

La potencia absorbida en en el eje de la bomba viene dada por:

Este valor se debe aumentar en un 20%

PKw = Potencia del motor de la bomba en Kw..

Q = caudal de pulpa en l/s

Hm = Altura manomtrica total, para agua.

= Densidad de la pulpa

rm= rendimiento mecnico total de la bomba. Para este rendimiento se puede tomar un valor

entre 0,67 y 0,55.

El rendimiento de las bombas puede ir desde 30% en una bomba de 25mm de dimetro de

descarga hasta 80% en una de 250mm

736075

,=m

pmKW r

HQP

p


3. 5. 4 Seleccin de la bomba

El primer paso es escoger si la bomba ser horizontal (la ms utilizada) o vertical, en funcin del

trabajo a realizar

Una vez realizada esta seleccin, los datos necesarios son

-Caudal en litros/segundo

-Altura manomtrica de la pulpa Hp-NPSHd disponible

En la Fig III. 8 se muestran las curvas de una bomba con estos datos


Fig III. 7

Fuente: ERAL

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