EVALUACION TOTAL DE LA BOMBA DE PULPA

J. David PandelisGerente Regional - Sureste de EE.UU. y SudamricaMetso Minerals, Inc. Divisin Bombas de Pulpa900 North 38th StreetBirmingham, Alabama, U.S.A. 35222Oficina: (205) 599-6651Celular: (205) 542-5320Fax: (205) 599-6610E-Mail: dave.pandelis@metso.com

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Autor CorrespondientePatricio MjicaGerente Lnea de Negocios - BombasMetso Minerals (Chile) S.A.2758 Los ConquistadoresSantiago, ChileOficina: 2-370-2030Celular: 9-158-9706Fax: 2-370-2002E-Mail: patricio.mujica@metso.com

Abstracto

Los factores importantes relacionados con el diseo hidrulico de las bombas de pulpa deproceso sern desarrollados en este documento sealando su importancia en el costo efectivofinal (US$/Ton) lo que incluye lo especificado a continuacin:

1. Consideraciones del diseo hidrulico para bombas de pulpa centrifugas Desarrollo de una curva de rendimiento eficiente basada en agua

Cmo aplicar factores de correccin a la eficiencia sobre una curva de rendimiento enagua?Cmo afecta la eficiencia hidrulica al requerimiento de energa para la bomba depulpa? Clculo simple de los HP al freno requerido para una bomba de pulpa

2. Rango de velocidad de la pulpa al interior de la bomba de pulpaVariables en el sistema que afectan la velocidad de la pulpa en la succin y sus

consecuencias. Recomendaciones en relacin a NPSHA vs. NPSHR Clculo simple del rea para el dimetro de la tubera y clculo de la velocidad

del flujo. Variables que afectan la velocidad de descarga de la pulpa y sus consecuencias

Recomendaciones para una aplicacin tpica de la Bomba de Alimentacin a Ciclones.

3. Areas importantes al disear una bomba de pulpa Consideraciones hidrulicas en el diseo del revestimiento de entrada de succin Relacin de reas del revestimiento de succin y el impulsor

Consideraciones hidrulicas en el diseo de un caso, ya sea para utilizar o no alabesexpulsores en el impulsor.

4. Una evaluacin de una bomba de pulpa en operacin comparando el costo por hora vs.costo por tonelada

Diseo Hidrulico Bsico, Correcciones de la Cabeza Dinmica Total y Consumo deEnerga

Las diferencias entre una bomba de agua centrfuga y una bomba de pulpa centrfuga son muchas,pero la diferencia principal es que una bomba de pulpa es diseada para manejar slidos. Por lotanto, una bomba de pulpa debe contar con secciones transversales de elastmero o de metalms gruesos en las partes de desgaste de reas ms grandes de manera de permitir el paso de losslidos y sistemas de transmisin ms robustos (rodamientos y ejes) que rendirn bien bajo unamayor carga hidrulica requerida al bombear una pulpa con slidos.

Al encontrar secciones transversales ms gruesas en los alabes impulsores y grandes reasrequeridas para el paso de los slidos, la eficiencia de una bomba de pulpa pequea es muchomenor que la de una bomba de agua pequea la que tiene secciones transversales ms delgadas yreas ms pequeas. A medida que las bombas aumentan en tamao, el porcentaje de reasocupadas por secciones transversales ms gruesas tiene menos efectos en la eficiencia de labomba, de tal forma que las bombas de pulpa ms grandes tienen eficiencias mucho mejores quelas bombas de pulpa pequeas.

Cuando se utiliza una bomba centrfuga para transferir slidos en una pulpa, el ingeniero dediseo a menudo convierte la Cabeza Dinmica Total requerida de la bomba de pies de lquido apies de la columna de pulpa tomando en consideracin la diferencia en densidad del peso de lapulpa cuando se compara con la densidad del peso del agua en una escala de correccin. Luegode aplicar un factor de correccin para la cabeza dinmica total o convertirla desde pies delquido a pies de pulpa, la frmula de los HP al freno sealada a continuacin puede ser utilizada

para calcular los HP requeridos para una aplicacin particular de bomba de pulpa centrfuga.

A continuacin se seala un clculo tpico de HP al freno:

Medida del Caudal (GPM) x TDH (pies)(corregido) x GravedadEspecfica

HP al Freno = 3960 x Eficiencia (porcentaje)

Cuando se aplican valores mtricos, utilice las siguientes conversiones:

GPM = m3/h x 4.4033TDH (pies) = TDH (metros) x 3.2808

Cuando el TDH (Total Dynamic Head) (Cabeza Dinmica Total) es corregida en lasespecificaciones por el Ingeniero de Diseo, luego aplicado a la curva de rendimiento del aguade la bomba, no es recomendable realizar correcciones adicionales a la cabeza, flujo o eficienciasin el riesgo de sobredimensionar la bomba de pulpa. Si la bomba de pulpa essobredimensionada como resultado, el sistema que emplea esta bomba podra experimentar fallascatastrficas o costos operativos ms altos que los normales debido a que la bomba estoperando bien hacia la izquierda de la Lnea de Eficiencia Mejor (BEL) de la bomba.

El Efecto de la Velocidad de la Pulpa en una Bomba de Pulpa

A medida que la pulpa entra en el revestimiento de succin de la bomba de pulpa, los slidos semueven a lo largo de la superficie de la boca de entrada del revestimiento de succin y comienzana desgastar la superficie del dimetro interno de esta parte. Si la pulpa est girando antes deentrar en el impulsor, el patrn de desgaste ser un espiral dentro de la boquilla de entrada. Paraprevenir una rotacin previa de la pulpa, se han fundido unas paletas anti-rotacin en la entradadel revestimiento de succin. Estas son muy efectivas para rectificar el flujo en pulpas develocidades bajas y nominales, sin embargo, son menos efectivas y podran incluso contribuir a lacavitacin de la bomba cuando se estn bombeando flujos de altas velocidades.

Luego que la pulpa ha pasado a travs del impulsor, parte de la pulpa abandona las puntas de laspaletas del impulsor y recirculan hacia la entrada del revestimiento de succin ya que sta es elrea de baja presin dentro de la bomba. Este movimiento de la pulpa a travs de la cara delrevestimiento de succin cerca de anillo de desgaste del impulsor causa un desgaste que ocurriren la cara del revestimiento de succin. Manteniendo el impulsor en una proximidad cercana a la

cara del revestimiento de succin reducir el efecto de molienda de la pulpa en la cara delrevestimiento de succin, pero habitualmente no se realiza el ajuste cuando el circuito de la pulpaest en operacin.

Luego la pulpa entra en el impulsor y comienza a erosionar el borde anterior de las paletas debombeo del impulsor. Las ubicaciones de desgaste en las paletas de bombeo dependen del lugaren donde estn operando las bombas en relacin a su Mejor Punto de Eficiencia (Best EfficiencyPoint (BEP) en la curva de rendimiento. Ver Figura 1.

Si hay presencia de velocidades altas, aparecer un desgaste acelerado en la guardera trasera delimpulsor y podra incluso erosionar orificios en esta superficie. Si las velocidades bajas sonfrecuentes o si el impulsor no ha sido ajustado apropiadamente para mantener una proximidadcercana al revestimiento de succin, ocurrir una recirculacin excesiva de la pulpa retornando alojo del impulsor y ocasionando el desgaste del ojo en un patrn de ptalo de flor.

Cmo trabajan las paletas del expulsor en el exterior de las guarderas del impulsor y cundo seutilizan?

Las paletas del expulsor han sido diseadas para expulsar o mover los slidos lejos del rea delojo en el lado de succin del impulsor y desde el rea de la prensaestopas en el rodamiento olado trasero del impulsor. Las paletas de los expulsores diseadas adecuadamente realizan untrabajo asombroso manteniendo los slidos de estas reas, pero a un costo. El costooperacional de agregar expulsores es un aumento en la energa o consumo de los HP para labomba de pulpa.

En las pulpas menos densas y en aplicaciones en donde se han instalado sellos mecnicos, puedeque no se necesiten o deseen expulsores, sin embargo, cuando una pulpa excede el 60% de losslidos por peso, los expulsores evitan que los slidos se acumulen dentro de la caja entre losrevestimientos laterales y el impulsor ocasionando fallas catastrficas de la bomba.

La Importancia del Diseo de Areas para Bombas de Pulpa

1. La primera y una de las ms importantes reas a ser consideradas en el bombeo de pulpaes el rea de entrada de succin de la bomba. Si esta rea es demasiado pequea, lavelocidad de entrada del material ser alta y causar un desgaste acelerado en la succin.Si esta rea es demasiado pequea y el porcentaje de slidos es demasiado alto, sobreun cincuenta porciento, los slidos podran bloquear la entrada causando la cavitacin dela bomba.

Las entradas de bombas de pulpa que manejan pulpas densas deberan serdimensionadas para un mximo de 4 - 5 metros por segundo (14 - 16.4 pies porsegundo) de velocidad de entrada para dar un buen rendimiento sin un desgaste excesivoo cavitacin. Si se ha seleccionado un tamao de entrada de succin en donde lavelocidad excede la recomendacin arriba mencionada en cualquiera de los puntosoperativos o en un punto operativo futuro, quiere decir que la bomba seleccionada esdemasiado pequea para la aplicacin.

2. La segunda rea que debe ser considerada y que est relacionada con el rea de succines el rea entre los bordes anteriores de las paletas de bombeo del impulsor. Para lasbombas de pulpa, esta rea es normalmente entre un 25% y 40% ms grande que laentrada de succin. Esta rea que es ms grande genera una zona de baja presin en elojo del impulsor para inducir el flujo de slidos concentrados en la bomba. En caso quese disee un rea superior a un 40% en la bomba, esto provocar que la eficiencia de labomba sea menor a la deseada para el servicio en pulpa.

El impulsor es la fuente energtica en una bomba de pulpa ya que sus alabes debombeo aplican energa cintica a la pulpa debido a que gira, lo que crea la velocidadturbulenta requerida para mover la pulpa a travs de la carcaza. El diseo de los alabesde la bomba de pulpa no slo debe contar con las reas apropiadas sino que tambindebe tener una forma eficiente para hacer girar la pulpa en 90 grados desde la entrada desuccin y aplicar energa a la pulpa en una velocidad nominal para minimizar la turbulenciainterna excesiva que causa desgaste erosivo a las partes de extremos hmedos de unabomba de pulpa.

3. El rea de la carcaza, aunque no est totalmente aislado de las reas del impulsor ysuccin, es seleccionado comenzando en la boca de descarga. La velocidad de descargade la bomba en aplicaciones de pulpa extremadamente abrasivas, tales como la descargade molinos de molienda y alimentacin de ciclones no debera exceder los 5.5 metros porsegundo (18 pies por segundo) de manera de prevenir un desgaste excesivo y acelerado.

Si se selecciona un tamao de boca de descarga y la velocidad excede la recomendacinanteriormente sealada en cualquiera de los puntos operativos o en un punto operativofuturo quiere decir que la bomba seleccionada es por lo tanto demasiado pequea para laaplicacin.

Desde la boca de descarga, hacia el interior de la caja y en el cutwater, el rea en laentrada hacia la descarga debera ser diseada para una velocidad mxima deaproximadamente 6 metros por segundo. Esto permite que la velocidad de la pulpadisminuya desde ese punto hacia la boca de descarga y asegura una vida til ms larga y

un menor desgaste dentro de la boca de descarga. En el cutwater de la voluta de lacarcaza, el rea debera ser un 26% y un 32% menor que el rea en el comienzo de laboca de descarga y aumentar constantemente alrededor de la circunferencia de lacarcaza hacia la boca de descarga. Este aumento constante en el rea de la volutareduce la velocidad turbulenta del material ya que se desplaza a travs de la caja paraproducir una vida til ms larga.

Una vez que el rea de la carcaza para una bomba de pulpa ha sido determinada, sedeber determinar la forma de la seccin transversal. Durante muchos aos losfabricantes de bombas utilizaron la forma de herradura (horseshoe) para la seccintransversal de la voluta ya que era ms simple para la construccin del patrn y ms fcilpara retirarlo de la arena una vez que se haba realizado la fundicin.

Con la aparicin del modelaje por computador y las mejoras en los procedimientos defundicin, la forma de la seccin transversal de la caja ha mejorado hacia un diseo dereloj de arena (hourglass). Este diseo no es nuevo pero fue utilizado primero en lafabricacin de carcazas para bombas de agua alrededor del 1927 en un esfuerzo paramejorar la eficiencia global. La utilizacin de este diseo de voluta y la incorporacin deingeniera de punto de trabajo para lograr un diseo de bomba de pulpa particular haresultado en un mejoramiento de hasta un 350% superior que las carcazas de diseo deherradura empleadas anteriormente en la misma aplicacin. Ver Figuras 2 y 3.

La forma en que la mayora del personal de mantencin evala una Bomba dePulpa

La mayora del personal de Mantencin evala una Bomba de Pulpa por la vida til desus partes. Cuando piensan en una bomba de pulpa, piensan en cun seguido tienen quetrabajar ellos en sta. Cuntas horas funciona la bomba sin cambiar el revestimiento desuccin, o carcaza? O, si la bomba tiene an mayor cantidad de partes, cunto tiempoduran stas y cunto cuestan? Cuando saben cunto dura una parte y cunto cuesta, essimple para ellos poder determinar su costo por hora.

Revisaremos en este documento, el costo por hora no solamente de las partes dedesgaste sino que tambin el consumo de energa, la vida til del rodamiento, la vida tildel lubricante, el costo del agua de sello de la prensa, la capacidad de produccin de labomba y el costo de horario del personal para reparar o volver a armar la bomba paradeterminar el costo por tonelada de produccin. La mayora de estas facetas de costototal no siempre es considerada por el personal de mantencin a los que se les pidemantener la bomba funcionando y minimizar los tiempos de parada.

Cmo especifican y evalan los Contratistas de Ingeniera las Bombasde Pulpa?

A partir de un estudio geolgico con muestras de ncleo para determinar el cuerpo mineral yotros criterios, la compaa minera determina la tasa de produccin que ellos desean alcanzar ydeciden construir una planta concentradora. A partir de esta informacin otorgada al Contratistade Ingeniera por la compaa minera, el Contratista de Ingeniera determina un sistema deprocesos y un diagrama de circulacin de la planta requerido para recuperar el mineral en la tasade produccin especificada y deseada. Al especificar las bombas de pulpa requeridas, el Contratista de Ingeniera especifica los

tamaos de tuberas para manejar las medidas del caudal para los variados circuitos enel concentrador y en general proporciona tres medidas de caudal a ser considerados porlos fabricantes de bomba al proponer una bomba para la aplicacin. Estas medidas decaudal son mnimas, nominales y mximas; siendo la nominal la medida del caudal paralograr las especificaciones contractuales para la produccin con la compaa minera. Enalgunos casos, la medida del caudal es especificada para alcanzar un requerimientofuturo o una actual tasa de produccin alta dependiendo de una recuperacin ms altadesde el cuerpo mineral.

Una vez que el Contratista de Ingeniera ha diseado la posicin de los equipos mayoresy los tamaos de las tuberas, se anota la especificacin de las bombas de pulpa y seenva a los fabricantes de bombas de pulpa para licitar. Estas hojas de datos deespecificaciones otorgan las medidas de caudal mnimas, nominales y mximas con susrespectivas cabezas dinmicas totales calculadas; gravedad especfica de los slidos,gravedad especfica de la pulpas y un anlisis de tamao de criba de los slidos. Laespecificacin por escrito otorga las caractersticas de diseo bsicas de la bomba depulpa deseada, incluyendo la metalurgia, diseo del flange, velocidad perifrica mxima,vida til del rodamiento L-10, ubicacin de todos los puntos operativos hacia laizquierda de la Lnea de Eficiencia Mejor (BEL) de la bomba, y otros criterios deseadospor el ingeniero designado.

Luego que los fabricantes de bombas, o sus representantes han enviado al Contratista deIngeniera las propuestas con sus respectivas recomendaciones para las bombas depulpa seleccionadas, las propuestas son revisadas y evaluadas en comparacin con lasespecificaciones por escrito y las hojas de datos. Algunos de los elementos de datosclave para el ingeniero que revisa son: eficiencia de la bomba en los puntos operativosespecificados, NPSH requerida para las bombas propuestas, velocidad perifrica delimpulsor, consumo de energa y HP del motor y, muy importante, el precio! Otroselementos de datos, los que pueden o no ser revisados, o no han sido evaluados con lamisma diligencia pueden incluir: velocidades de entrada y de descarga, tamao de labomba y peso, velocidad actual en los puntos operativos especificados y caractersticas

del diseo de la bomba.

Otras Consideraciones de Diseo del Sistema que afectan a la Bomba de Pulpa

En el momento en que el Contratista de Ingeniera est determinando la ubicacin de losequipos principales en la planta concentradora, el deber determinar el tamao yprofundidad del estanque que recibe la descarga del molino de molienda. El tamao esusualmente representado utilizando un factor de tiempo y la medida del caudalvolumtrico que la descarga del molino de molienda bombear hacia fuera por lasbombas de descarga del molino.

La profundidad del estanque, como tambin su nivel operativo es extremadamenteimportante para asegurar que el diseo permita una Net Positive Suction Head Available(NPSHA) (Cabeza de Succin Positiva Disponible) que sea ms grande que la NetPositive Suction Head Required (NPSHR) (Cabeza de Succin Positiva Requerida)por la bomba de pulpa seleccionada para la aplicacin.

Otras consideraciones que debern ser tomadas en cuenta durante el diseo son:

1. extender todas las tuberas que alimentan hacia el interior del estanque a un nivel pordebajo del nivel operativo del estanque de manera de prevenir aire de arrastre encascada hacia el estanque.

2. ubicar todas las tuberas que alimentan hacia el interior del estanque lejos de la tubera deentrada de succin hacia la bomba de pulpa.

3. disear una pantalla de dispersin a ser instalada en el estanque de descarga del molinoubicado por debajo del nivel operativo mnimo y fijado en un ngulo lejos de la succinde la bomba de pulpa. Los orificios en la pantalla debern ser dimensionados para pasarpor los slidos en la pulpa, pero para deflectar las astillas de bolas y bolas de molienda,lejos del rea de succin de la bomba. Esta pantalla dispersar la mayor parte del airearrastrado por la pulpa en cascada y prevendr que sta entre en la entrada de succinde la bomba de pulpa, eliminando un bloqueo de aire de manera de prevenir la cavitacinde la bomba.

4. ubicar la tubera de entrada de la bomba de pulpa en una elevacin arriba del fondo delestanque que prevendr que las astillas de bolas y bolas del molino de molienda entren

fcilmente en la succin de la bomba.

5 dimensionar la tubera de entrada de la bomba de pulpa para proporcionar una velocidadadecuada para prevenir el asentamiento de los slidos en la pulpa mientras se minimiza eldesgaste abrasivo excesivo hacia la tubera.

6. dimensionar la lnea de descarga de la bomba de pulpa para prevenir el asentamiento delos slidos en la pulpa mientras que se minimiza un desgaste abrasivo excesivo hacia lamanguera o tubera. La velocidad de la lnea deber exceder la velocidad de conduccincrtica de los slidos ms grandes y la pulpa densa encontrada en este tipo de aplicacin,pero no crear turbulencia por tener una velocidad demasiado alta.

7. ubicar los hidrociclones en una elevacin mnima y dimensionarlos para operar a unapresin de entrada reducida de manera de realizar la separacin requerida. La ubicaciny la presin de entrada reducida pueden reducir en forma considerable los HPrequeridos, por ende, reducir el costo operativo sobre la vida til de la operacin delconcentrador.

8. instalar una lnea de re-circulacin desde el sobre flujo de los ciclones al estanque dedescarga del molino como un respaldo o lnea de agua de relleno secundaria paramantener un alto nivel operativo en el estanque.

Diseo del Concentrador vs. Operacin Real- Efectos sobre las Bombas de Pulpa

Una vez que el concentrador se encuentre en operacin, el diseo del Contratista de Ingenierapuede ser analizado y comparado con la operacin real de la planta. Estn los parmetros dediseo semejantes a la operacin real? Est la planta operando a una capacidad ms baja que ladel diseo o a una capacidad ms alta que la del diseo? Cmo afecta la operacin real delconcentrador a la operacin de las bombas de pulpa y qu se puede hacer para que las bombasde pulpa operen en forma ms eficiente en la operacin real de la planta?

Si las bombas de pulpa estn operando a una medida de caudal inferior a la especificada en lasespecificaciones de diseo, ya sea por cambio en el cuerpo del mineral, incapacidad paraalimentar los molinos de molienda en la tasa de alimentacin del diseo ms alta, o simplementefueron omitidas por el Contratista de Ingeniera, entonces la recirculacin dentro de la bombaes mayor y las cargas radiales en los rodamientos son mayores que lo normal. Una operacincontinua en este punto resultar en un desgaste acelerado hacia las partes de desgaste de losextremos hmedos, una vida til ms corta hacia el rodamiento radial, una temperatura de

lubricante mayor resultando en una vida til ms corta del lubricante, una deflexin excesiva deleje en el prensaestopas ocasionando un desgaste acelerado a la camisa del eje y un consumo deagua de sello de la prensa superior a lo normal, y una produccin reducida a travs de la planta. Si la bomba de pulpa se encuentra operando lejos hacia la izquierda de la Lnea de EficienciaMejor (BEL), podra ocurrir una falla catastrfica del rodamiento y/o rompimiento del eje. Cmo puede determinar el personal de Mantencin si es que la bomba de pulpa est operandopor debajo de su medida de caudal del diseo? Un personal de Mantencin entrenado puederevisar los patrones de desgaste en el impulsor y la caja de la bomba de pulpa para determinar sila bomba est operando en su curva de rendimiento. Las bombas que estn operando bien haciala izquierda de la BEL tienen patrones de desgaste distintivos como se seala en las Figuras 4 y5.

La solucin para lo anterior es relativamente simple. Se puede instalar en el sistema un nuevabomba de pulpa o una conversin de extremo hmedo que est diseada para un una medida decaudal reducido.

Debido a que muchos diseos de concentradores no utilizan ahora reductores de engranajes peroson conducidos directamente por motores sincrnicos, se deber tener consideracin con lavelocidad de operacin, el torque del motor disponible para conducir la bomba, y el tamao delnea de descarga para prevenir el asentamiento de los slidos de la pulpa en la tubera omanguera. Para hacer coincidir lo mejor posible la velocidad del motor existente, la nuevabomba o conversin del extremo hmedo requerir un dimetro de impulsor cercano al mismo.

Debido a que las medidas del caudal reducidas requieren de bombas ms pequeas y las bombasms pequeas tienen impulsores de dimetros ms pequeos, la bomba de reemplazo oconversin del extremo hmedo puede llegar a requerir una ingeniera de punto de trabajo envez de de una bomba estndar del fabricante o extremo hmedo. El costo inicial puede ser alto,pero el costo a largo plazo de partes ms pequeas y un consumo reducido de los HPproporcionarn ahorros de los costos que compensarn la inversin inicial. Ms a menudo, enaplicaciones de medidas de caudal reducidas, el sistema de transmisin (rodamiento/eje yconjunto base) de la bomba de pulpa puede ser utilizado para la conversin del extremo hmedo;de manera que el costo total sea mnimo. Si la medida del caudal es substancialmente menor quelas especificaciones de diseo, algunos de los hidrociclones y celdas de flotacin, corriente abajopueden requerir que sean sacadas del circuito.

Si se requiere que la bomba de pulpa opere en la medida de caudal mxima especificada a unamedida de caudal superior a lo especificado en las especificaciones del diseo, entonces elpersonal de Mantencin entrenado que revisa los impulsores desgastados y cajas de la bombapodr reconocer fcilmente los patrones de desgaste como aquellos de una bomba operandohacia la derecha de la Lnea de Eficiencia Mejor (BEL). Con una velocidad mayor de slidos enla pulpa, el desgaste acelerado en la caja ocurre normalmente en el rea del cuello de la boquilla

de descarga, cerca de la superficie externa. Las Figuras 7 y 8 muestran dnde ocurren lostpicos patrones de desgaste tanto dentro de la caja como en el impulsor cuando una bomba depulpa es operada ms all de su BEL.

En las aplicaciones de pulpa densa, pueden ocurrir otros fenmenos que no sean reconocidosfcilmente cuando una bomba de pulpa se encuentra operando en una medida de caudaldemasiado alta. Revisando la curva de la bomba del fabricante, puede parecer que la bombaest operando en su o cerca de su BEL, pero la bomba vibra, algunas veces lo suficientementeviolenta como para soltar las fijaciones de montaje de la bomba, desalinear el acople o soltar lossensores de vibracin del motor apagando el motor y deteniendo la bomba de pulpa. En estoscasos, una cantidad de criterios o una combinacin de estos puede contribuir a la falla de labomba y por ende que deje de operar:

1. la velocidad de entrada ha excedido los 6 metros por segundo (19.68 pies por segundo)y la bomba cavita causando una vibracin excesiva.

2. el estanque de alimentacin hacia la bomba est siendo operado en un nivel de operacindemasiado bajo y la Cabeza de Succin Positiva de Red Requerida (NPSHR) excedeahora la Cabeza de Succin Positiva de Red Disponible (NPSHA), de manera que labomba cavita y ocasiona una vibracin excesiva.

3. las tuberas de entrada hacia el estanque de alimentacin estn ubicadas arriba de laentrada de succin de la bomba y por sobre el nivel operativo mnimo estn haciendoconexin en cascada y llevando aire arrastrado hacia el estanque y hacia la entrada desuccin de la bomba causando zonas de presin baja que producen cavitacin y unavibracin excesiva.

4. la pulpa de descarga que cae del molino est haciendo conexin en cascada y llevandoaire arrastrado hacia el estanque y la entrada de succin de la bomba creando zonas depresin baja que promueven la cavitacin y una vibracin excesiva.

. Similar a la bomba que operaba en una medida de caudal bajo, la solucin para la bomba que seencuentra operando a una medida de caudal alto es bastante simple; la bomba debe serreemplazada ya sea con una conversin ms grande del extremo hmedo de la bomba o por unabomba ms grande que cuente con velocidades reducidas en la medida del caudal requerido paralograr la aplicacin. Cuando se selecciona esta bomba ms grande para reducir la velocidad, labomba de pulpa estndar del fabricante tendr normalmente un impulsor de dimetro ms grandeque la bomba que est siendo reemplazada, de manera que la bomba puede ser operada a unavelocidad ms lenta.

Operar la bomba de pulpa con un impulsor de dimetro ms grande a una velocidad ms lenta,

reducir el desgaste hacia el revestimiento de succin, impulsor, y caja en la mayora de lasaplicaciones. Sin embargo, antes de proceder con una conversin de extremo hmedo, sedeber realizar un estudio para asegurarse que el cuadro de fuerza de la bomba existente estdiseado con suficientes rodamientos y eje para manejar las cargas impuestas por el nuevoextremo hmedo sin falla.

Tambin, antes de realizar una conversin del extremo hmedo o de reemplazar la bombacompleta, se debern analizar los HP del motor y la velocidad/torque para asegurar que el motorpueda ser operado a una velocidad ms lenta y an entregar un torque suficiente como paraconducir el motor sin sobrecarga o falla. Si se instala un reductor de engranaje, el cambiar larelacin del engranaje mediante el cambio de engranajes a menudo funcionar para facilitar elcambio de velocidad. Si no se instala un reductor de engranajes tal como en el caso en que seinstala un motor sincrnico, entonces se requerir una bomba con ingeniera del punto detrabajo o conversin de extremo hmedo con un impulsor de dimetro similar para permitiroperar a la velocidad instalada. Esta bomba nueva tendr una entrada de succin ms grandepara reducir las velocidades de entrada, un impulsor ms ancho con reas ms grandes paramanejar en forma eficiente la medida del caudal ms alta requerida por la aplicacin, un diseo derodamiento y eje ms pesado para manejar las cargas mayores que sern vistas al bombear unamedida de caudal ms alto, y una boca de descarga ms grande para reducir el desgaste alreducir la velocidad de la pulpa que est siendo bombeada en esta rea. Este extremo hmedoms grande o bomba de pulpa ms grande aumentan ahora la capacidad global de la planta. Sise especifica adecuadamente el equipo de corriente abajo, entonces la medida de caudal ms altapuede ser procesada. Si est subdimensionada, entonces puede ser que se necesite emplearceldas de flotacin adicionales u otros equipos de manera de manejar la mayor capacidad deproduccin.

En los casos como los anteriormente sealados, uno se pregunta Por qu se eligi la bombaequivocada por parte del Contratista de Ingeniera? En el caso de la bomba demasiado grande,el Contratista de Ingeniera a menudo selecciona la bomba correcta, pero el cuerpo del mineral oel sistema de proceso cambia, de manera que la medida de caudal del diseo no puede serlograda para la aplicacin. En el caso de la bomba que demasiado pequea, el Contratista deIngeniera a menudo hace esta seleccin sobre la eficiencia de hidrulica de la bomba y del puntode trabajo operativo con poca consideracin hacia las velocidades que pueden severamenterestringir el rendimiento de la bomba en aplicaciones de pulpa concentrada o la operacin de labomba est en un nivel de estanque demasiado bajo con otras deficiencias incorporadas.

Un Ejemplo de Evaluacin Total de la Bomba de Pulpa Servicio de Alimentacin delCicln

La Especificacin de Ingeniera escrita requiere una bomba de pulpa centrifuga de succin

horizontal con partes de desgaste de partes humedas de metal con una dureza de 600Bhn, vidatil del rodamiento L-10 de mnimo 60,000 horas, transmisin directa utilizando un motorelctrico sincrnico que no sobrecargar en todos los puntos operativos especificados y debertener RTDs de rodamiento y de vibracin para detectar el calor o problemas de vibracin en elmotor.

La informacin de la hoja de datos muestra la siguiente informacin:

Mnima Nominal MximaMedida de Caudal 6413 m3/h 8017 m3/h 9620 m3/hTDH 31.5 mcp 33.3 mcp 35.4 mcpNPSHA 7.3 m 6.8 m 6.3mSp. Gr. Slidos: 2.8 Sp. Gr. Pulpa: 1.71Tamao del material : d50

Impulsor 04 04Revestimiento Succin 06 06

Costo Total partes anuales Marca G Marca MCaja US$ 79,000.00 US$114,500.00Impulsor US$ 46,000.00 US$ 58,000.00Revestimiento Succin US$ 55,500.00 US$ 68,100.00

Total: US$180,500.00 US$240,600.00

Notas:

1. En una revisin rpida del precio, la Marca G es 15.78% ms baja en costo deinversin para la Bomba y Motor completo, y tambin es un 33% ms baja en preciopara los repuestos de partes hmedas anuales. Si se hace una evaluacin basada enrepuestos de las partes hmedas anuales a estas alturas en la revisin, la bomba deMarca Gtendra un COSTO POR HORA menos caro basado en los criterios.

2. Al revisar el tamao del motor, la Marca G requiere un motor de 4000 HP para operarla bomba a 406 RPM. La velocidad de 14 polos es de 428.5 RPM, de manera quepara entregar los HP suficientes y torque a la bomba a 406 RPM, se requerirn 4000 HPen la velocidad del rotor cerrado. La Marca M requiere solamente de un motor de3000 HP para operar su bomba a 324 RPM, de manera que se seleccion un motor de18 polos con una velocidad de rotor cerrada de 333 RPM. Para alcanzar la velocidadde condicin mxima de 324 RPM, el doblado hacia abajo (turndown) es de solamente9 RPM con poca prdida de HP o torque.

3. La bomba Marca G ser operada a 406 RPM y la bomba Marca M ser operada a324 RPM en las condiciones hidrulicas mximas especificadas. A una velocidad msbaja de 82 RPM (sobre 25%), la bomba de Marca M otorgar una vida til ms largaa las partes de desgaste de extremos hmedos, de tal forma que la comparacin previade costo para las partes anuales estarn errneas si la cantidad de partes evaluadas es lamisma para ambas bombas. Por lo tanto, la cantidad anual de repuestos de las parteshmedas consumidos por la Marca Mser menor que la Marca G y deber serreemplazada en la evaluacin. Junto con esta reduccin de consumo de repuestos deextremos hmedos, la cantidad de veces que el personal de mantencin es requeridopara volver a armar la bomba se reduce a la reduccin de costos operativos globales.

4. La velocidad perifrica de la bomba Marca G es de 31.40 m/s y para la bomba deMarca M es de 27.58 m/s al alcanzar la condicin hidrulica mxima especificada.

5. La eficiencia de la bomba de Marca G es de un 83.7% (aproximadamente 25% haciala izquierda del BEP) mientras que la bomba marca M es de 86.8% (casi en el extremosuperior de la lnea del BEP) al funcionar en las condiciones hidrulicas mximasespecificadas.

De las notas anteriores, la Marca G tiene ventajas definidas en precio al compararla con labomba Marca M, tanto en la inversin inicial para los Equipos de Capital como en los costosde repuestos anualizados. Sin embargo, una vez que las unidades estn instaladas y operando, laMarca M operar tanto en una velocidad baja como con una eficiencia mayor lo que reducirlos costos de repuestos anuales, costos anuales de personal de mantencin y el costo elctrico deoperacin de las bombas. El Ingeniero de Diseo designado deber establecer ahora unarelacin de cantidad anual reducida para tanto los repuestos de extremos hmedos consumidoscomo para el costo de personal de mantencin reducido y proyectado para una comparacinmanzanas con manzanas de las bombas de pulpa, como tambin reflejar en su evaluacin loscostos operativos elctricos reducidos.

La Marca M, operando a o cerca del BEP para el rendimiento de la bomba, tendr unadeflexin del eje menor que resultar en un menor desgaste en la prensaestopas de la bomba,menos carga radial en el rodamiento radial, y una vida til ms larga de lubricacin de unatemperatura menor de aceite lubricante. Adems, si se tiene una deflexin reducida del eje en losrodamientos, se tendr una deflexin reducida del eje en la prensaestopas que extiende en formasignificativa la vida til del estacionamiento y reduce el costo de agua del sello de la prensa. Tambin, una deflexin en el impulsor minimizar el desgaste del ranuramiento del material entreel revestimiento de succin y el impulsor giratorio durante la operacin para proporcionar unavida til extendida al revestimiento de succin y los repuestos del impulsor.

En la condicin hidrulica especificada y mxima, la bomba de Marca G tiene una velocidad deentrada de 6.9 m/s la que es mayor a la recomendada de 6.0 m/s para un bombeo estable depulpa concentrada. Por lo tanto, una vez que la bomba sea operada por encima de los 8,300m3/h, en donde la velocidad de entrada es de 6.0 m/s, ocurre un bombeo inestable causandovibracin en la bomba que podra ocasionar una falla catastrfica de la bomba. A 8,300 m3/h,con un 64.4% de slidos por peso pulpa, el tonelaje anual basado en 330 das por ao deoperacin, ser de solamente 72,725,479, de tal forma que la bomba de Marca G no puedeentregar el tonelaje especificado por el ingeniero de diseo. A una medida de caudal mximaespecificada de 9,620 m3/h, con un 64.4% de slidos por peso pulpa, el tonelaje anual basadoen 330 das de operacin es de 84,291,451. La diferencia es de 11,565,972 toneladas por aoen produccin.

Adicionalmente, si se desea un tonelaje mayor a lo especificado en una fecha posterior, la bombams grande de Marca M podr alcanzar las condiciones hidrulicas mayores (hasta 14,216.6m3/h) previo a alcanzar la Velocidad de Entrada limitante de 6.0 m/s y entregar un tonelajeaumentado de produccin sin cambiar la bomba. Este aumento en la medida del caudal mejorala medida de caudal especificada originalmente en un 47.78% y podra otorgar una enormemejora en la produccin. En esta medida de caudal superior, es probable que se requiera unnuevo motor para conducir la bomba y es posible que se requieran equipos de corriente abajo

adicionales para procesar y recuperar el material desde la pulpa.

Conclusin

De acuerdo a lo sealado en el ejemplo anterior, es necesario realizar una Evaluacin Total de laBomba de Pulpa de manera de determinar cul bomba debe ser adquirida e instalada para unaaplicacin particular. El precio, aunque importante, es secundario al compararlo con la prdidade tonelajes de produccin en una bomba que no puede entregar la produccin especificada o noproporciona la capacidad para producir el tonelaje futuro deseado por parte del Ingeniero deDiseo como del Propietario.

Mientras que las bombas de pulpa representan una parte pequea del costo de inversin globaldel proyecto en una planta concentradora o de procesamiento, los estudios de concentradoras enChile muestran que stas son segundas slo para los chancadores anteponiendo los molinos demolienda en el costo a largo plazo de repuestos utilizados en la planta. Es por esta razn que esnecesaria la Evaluacin Total de la Bomba de Pulpa para asegurar que el empleo a largo plazo deuna bomba de pulpa particular es la mejor que se ha elegido para esta aplicacin ya sea paradescarga/alimentacin de ciclones del molino de molienda, remolienda, depuracin, concentradofinal o servicio de residuos.