VALIDACION MEMORIA DE CALCULO BOMBAS

ÍNDICE

1        Introducción        3

2        OBJETIVO DEL DOCUMENTO        3

3        criterios de calculo        3

3.1        Parámetros de proceso        4

4        PROCEDIMIENTO DE CALCULO        4

4.1        Perdidas de carga y tdh        5

4.1.1        Pérdidas Unitarias por Fricción        5

4.1.2        Pérdidas Totales por Fricción        8

4.1.3        Pérdidas por Singularidades        10

4.1.4        Factor de Corrección de TDH        11

4.2        estimacion de la potencia de bombeo        12

5        CONCLUSIONES DE LA VALIDACION        14

INGENIERÍA DE terreno loop de cal

validacion memoria de calculo bombas

CONTRATO MARCO N° 4600012673 – ODS N° 15

1. Introducción

Dentro de los procesos de producción de concentrado de cobre en Codelco Chile División Andina, en adelante DAND, se utiliza lechada de cal en diferentes etapas del proceso en la planta concentradora.

Actualmente, en la concentradora se distribuye lechada de cal por medio de una red de cañerías que conforman los siguientes Loops: Loop planta SAG, Loop molino unitario 2 y Loop molienda convencional. Estas redes presentan algunos problemas operacionales, específicamente el embancamiento de las líneas producto de bajas velocidades de transporte. Por otro lado la red que distribuye de lechada de cal al molino unitario 2 se encuentra inoperativa. Esta problemática llevo al desarrollo de una ingeniería básica y posteriormente una ingeniería de detalle de la solución propuesta.

La presente ingeniería de DESSAU, corresponde a un complemento de la ingeniería de detalle existente. Específicamente se considera la validación de los diseños propuestos, así como abarcar los aspectos del proyecto que no fueron abordados en la ingeniería de detalle.  

1. OBJETIVO DEL DOCUMENTO

El objetivo del presente documento es verificar el dimensionamiento de las bombas de impulsión de lechada de cal definidas en la etapa de Ingeniería de detalle. Esto considerando los trazados existentes y nuevos, los caudales y la necesidad de con seguir un transporte de cal a una velocidad superior a la velocidad que permita la sedimentación.

1. criterios de calculo

El presente documento definirá la capacidad de las bombas de impulsión para los Loops de Cal:

LOOP 1: Planta SAG y Molienda Unitaria 2 (MU2)

LOOP 2: Molienda Convencional (MC) y Flotación.

Cada bomba debe incluir una unidad stand by. Así mismo, el set de bombas estará interconectado por un manifold distribuidor.

En el documento “Validación Memoria de Cálculo Piping (A15M498-CAL-3300-PD-001), se han validado los trazados y diámetros existentes y el piping proyectado hacia MU2, considerando la velocidad de escurrimiento mínima para evitar embancamientos en la línea, y los caudales unitarios necesarios en cada alimentación de cal. En base a estos resultados, se determinó el caudal de bombeo necesario para permitir el constante movimiento de la lechada en el Loop a velocidades, como mínimo un 10% mayores a las velocidades límites de sedimentación.

1. Parámetros de proceso

Como parámetros de cálculo, recibida la información de planta, se han definido:

• El máximo porcentaje de sólidos en peso , es la lechada de cal es de un 20%[pic 3]
• El valor medio del tamaño de partículas, o el 50% de la muestra, es de 40 micrones ()[pic 4]
• La densidad del sólido es de 2,7 ton/m3

El documento A15M498-CAL-3300-PD-001, definió las siguientes propiedades de la lechada de cal:

• Concentración de sólidos en volumen : 8,47%[pic 5]
• Viscosidad cinemática: 1,289 x 10-6 (m2/s)
• Densidad de la lechada: 1,144 t/m3

La demanda o los caudales de bombeo son los siguientes:

LOOP 1: Planta SAG y M.U.2: 55 m3/h

LOOP 2: Molienda Convencional y Flotación: 55 m3/h

1. PROCEDIMIENTO DE CALCULO

Conociendo el caudal de bombeo para cada unidad, el dimensionamiento de la bomba requiere de pasos previos, específicamente el cálculo de las pérdidas de carga o caída de presión  en los Loops, así su la altura total dinámica (TDH), que es básicamente la energía que deberá generar la bomba para vencer las resistencias que se le presentan. Se debe considerar para este cálculo:

• La altura geométrica a vencer en los Loops
• Las pérdidas de carga de la instalación

La altura geométrica a vencer corresponde a la energía para vencer los desniveles que existan en los Loops entre la línea de aspiración de las bombas y las descargas en la línea de impulsión.

Las pérdidas de cargas corresponden a la energía equivalente a la resistencia generada por el rozamiento de la lechada con las paredes interiores de las cañerías (pérdidas por fricción), y las pérdidas por singularidades en las líneas (cambios de diámetro, válvulas, curvas, tees, entre otras).

Por lo tanto el TDH se expresa como sigue:

[pic 6]

Donde:

= Perdidas por fricción (mcl)[pic 7]

= Pérdidas por singularidad (mcl)[pic 8]

= Altura geométrica (mcl)[pic 9]

El punto de operación de la bomba entonces, es el resultado de la relación entre el TDH y el caudal de bombeo, el cual queda expresado en la curva de operación de la bomba. Para efectos del cálculo de la potencia, la densidad de la lechada toma importancia, ante lo cual el TDH debe corregirse, así como también el resultado obtenido de potencia mecánica.

Con la selección de la unidad, la que posee su propia curva de operación, se determinan los parámetros de eficiencia, potencia mecánica, velocidad y altura neta positiva de aspiración (NPSH) para esa curva, el cual debe verificarse con el determinado por las características de la instalación para verificar los efectos de cavitación.

1. Perdidas de carga y tdh

1. Pérdidas Unitarias por Fricción

Las pérdidas por fricción unitarias se determinan por la ecuación de DARCY-WEISBACH:

[pic 10]

Donde:

= Pérdida unitaria (mcl)[pic 11]

= Velocidad (m/s)[pic 12]

= Gravedad (9,81 m/s2)[pic 13]

= Diámetro (m)[pic 14]

Determinación del factor de fricción [pic 15]

El factor  se determina de forma iterativa por medio de la ecuación de Colebrook-White:[pic 16]

[pic 17]

Donde:

= Factor de fricción (adimensional)[pic 18]

= Rugosidad relativa del acero (m)[pic 19]

= Diámetro interior de las cañerías (m)[pic 20]

= Número de Reynolds (adimensional)[pic 21]

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