Certamen N2 MDM

1. Cuales son las principales caractersticas fsicas y propiedades de fluidez de un material slido a granel. Como se miden. Que parmetros afectan la fluidez de un material slido a granel.

Caractersticas fsicas: Tamao de partcula y su distribucin granulomtrica: esta es la propiedad ms importante debido que se utiliza para el clculo de dimensiones en las maquinarias como ancho de correa que se calcula con el tamao de partcula mximo y tambin la abertura del silo Densidad de partcula: es la segunda propiedad ms caracterstica ms importante, y se requiere para determinar, por ejemplo la velocidad mnima de transporte de un producto en un sistema de transporte neumtico y/o hidrulico, la cada de presin en la lnea Forma de partcula: es para ver que tan deformes son, y se utiliza como parmetro la esfera, las formas tiene nombre: esfrica, irregulares, angulares, etc. Contenido de humedad: corresponde a la cantidad de agua que contiene el material en forma superficial o libre, no se considera la humedad intrnseca ligada qumicamente al producto. Propiedades de fluidez: Resistencia Cohesiva: determina el ngulo de friccin interna, las dimensiones de la abertura de descarta, el tipo de fluidez. Tambin el tipo de silo, el tipo de correa etc. Friccin de pared: determina el tipo de flujo que se va atener y ngulo mximo de las tolvas para flujo msico. Sirve para el clculo de presin sobre las paredes y para el diseo de alimentadores y equipos de transporte.

Compresibilidad: es la variacin de densidad dependiendo de la altura de llenado del silo, esta presiona las partculas y compara la densidad aparente

Permeabilidad: la facilidad que tiene un material para aceptar aire entre partculas Retencin de aire y fluidizacin, ngulo de chute, desgaste, segregacin, ngulo de reposo y vaciado

2. Que problemas de flujo se pueden encontrar en un silo, y en un stockpile. Que consecuencias ocasionan estos problemas de flujo en el silo, en el stockpile.

Problema y descripcin Como evitarlos

Obstruccin del Flujo por Formacin de un arco: Arco por interlocking: consiste en el entravamiento de las partculas entre si, deteniendo el flujo en la descarga. Arco cohesivo: se forman debido a partculas relativamente finas u hmedas

El arco por interlocking y el arco cohesivo se evita con el ancho BP de la abertura de la descarga de una tolva tipo cua, que debe se a lo menos 3 a 4 el tamao de la partcula.

Formacin de Rathole: el material forma un hueco cilndrico vertical en la masa del material almacenado. Este problema genera un flujo errtico y no controlado.

Este problema se evita con el diseo de un silo que tenga un flujo msico para el material para almacenar.

Derrame o inundacin: materiales tales como cenizas, cemento, concentrado de cobre seco, polvos metalrgicos, se comportan como lquidos si se encuentran fluidizados y pueden fluir en forma de descontrolada.

Flujo limitado: este se produce cuando se trabaja con materiales de forma desaireada o compactada a travs de la abertura de descarga, el flujo puede ser mucho menor que lo esperado

Inyeccin de aire. Produce problemas de produccin y no cumplira con las condiciones necesarias para lo que fue diseado

Degradacin: se produce si el material tiene oxidarse, cristalizarse o reaccionar con la humedad con el tiempo.

Disear un silo que tenga un flujo msico con este material

Generacin de polvo: Se evita con un apropiado mtodo de captacin de polvos, manejo y reinyeccin del material fino al proceso

Segregacin: ocurre con materiales de una alta fluidez y con una variada distribucin de tamao de partcula. Problema tpico en Stockpile que almacenan chancados u que alimentan molinos o tambores de aglomeracin.

Silo con flujo msico. Esto produce que un chancador no tenga una carga continua y la potencia consumida vare.

_ flujo errtico: no se puede medir y disminuye la capacidad viva. --Silo: flujo errtico, arco cohesivo, segregacin, rathole, derrame, desgaste de pared. --Stockpiles : generacin de polvo, segregacin, degradacin, flujo limitado, rathole

3. Que diferencia existe entre flujo msico y flujo embudo. En que caso usted diseara un silo para flujo msico y en que caso usara flujo embudo. De un ejemplo para cada caso.

Flujo Embudo (con remanente): ocurre cuando las paredes de la tolva no son lo suficientemente inclinadas o suaves para forzar el material a deslizar sobre ellas, formndose una zona estacionaria. El material fluye por un canal de descarga en el cual, en materiales cohesivos puede llegar a ser tan pequeo que forme un rathole. Su uso es controlado ya que permite reducir el desgaste de las paredes, sobretodo cuando se trata de materiales gruesos, y de alta fluidez, no cohesivos, materiales que no se degradan con el tiempo, materiales abrasivos y cuando la segregacin no es un factor importante en el proceso. Flujo Msico (autolimpiante): ocurre cuando las paredes de la tolva son lo suficientemente inclinadas y suaves para forzar el material a deslizar sobre ellas. Existe un mayor desgaste con el tiempo en las paredes. Es recomendable usar silos de flujo msico cuando se trata de materiales cohesivos, polvos, materiales que se degradan con el tiempo como alimentos, y cuando se desea minimizar la segregacin.

Para convertir un flujo embudo en flujo msico en materiales de tamao de partcula muy pequeo se procede a airear la tolva.

Flujo Expandido: es una combinacin del flujo msico y de flujo embudo, en el cual en la parte inferior del silo opera un flujo msico y la parte superior en flujo embudo. En este caso, la seccin convergente expande el canal de flujo a una dimensin mayor que el dimetro crtico de rathole, eliminando la formacin de ratholes en el silo. Este es el tipo de flujo que se desarrolla en stockpiles, donde varias tolvas de descarga se pueden ubicar de tal manera que sus respectivos canales de flujo se intersecten entre si, y formen un canal de flujo combinado cuya dimensin exceda al dimetro crtico de rathole del material.

4. Describa el fenmeno de segregacin que ocurre al descargar un material slido a granel en un stockpile. Porque la segregacin afecta al proceso de aguas-abajo. De un ejemplo de este problema tpico en la minera chilena.

Este fenmeno de segregacin ocurre cuando se manejan materiales con una variada y amplia distribucin de tamao de partcula. Al descargar este tipo de materiales desde un punto elevado, las partculas finas tienden a concentrarse directamente bajo el punto de descarga, mientras las partculas ms gruesas tienden a rodar hacia el exterior o periferia, con lo cual se segrega y separa parcialmente el material por tamao de partcula. Afecta porque se producen graves problemas de flujo en el stockpile. Un ejemplo claro es el almacenamiento de cobre chancado en estos equipos para ser enviado al molino SAG, ya que la segregacin disminuye la eficiencia del equipo. Puede producirse graves problemas en una planta como por ejemplo.

- Mayor consumo de energa. - Productos fabricados con materias primas de distinta calidad. - Operacin deficiente. - Vibraciones y fallas estructurales. - Aglomeraciones de minerales. - Prdida de la eficiencia. - Disminucin de la capacidad de almacenamiento.

5. si la velocidad terminal para un material es Ut= 2.5 m/s, la velocidad de desprendimiento Up= 7 m/s, la velocidad de depositacin es Us= 4 ms. Que ocurre en un sistema de trasporte neumtico vertical de fase densa en que la velocidad del aire de transporte en la caera es de 1 m/s. Y si es de 5 m/s . que ocurre en un sistema de transporte neumtico horizontal de fase diluida en que la velocidad de aire de transporte en la caera es de 5 m/s. Y si es 10 m/s.

6. En un sistema de transporte neumtico de cal ubicado a 3000m.s.n.m horizontal y vertical, de 4( 100mm I.D) y 140 metros de largo, con un soplado de 1 bar, la velocidad de aire de transporte en el puno de alimentacin es de 14 m/s. Demuestre y explique porque la velocidad del aire en el punto de descarga es de 32 m/s , lo cual genera gran desgaste en los codos.

Ugb = Wg (Pi/4*d

2*b)

depende de T y presion _Debe existir perdidas al ser 140 metros los que se reflejan en la presion 101350 Pa, lo que la siguiente formula influye.

a =1.2*( 273+20)/( 273+28)* (101350 + 101350)/(101350)= 2.4 kg/m

3

entrada =2 veces salida Ugentrada = Wg/(( Pi/4*d

2*a)) = K/ entrada = 14 m/s

Ugsalida = Wg /(Pi/4*d

2*a) = K/( 2entrada) = 28 m/s cercano a 32 m/s

7. Que tipo de sistema de transporte usara para los siguientes casos y porque.

Transporte horizontal de mineral chancado primario 100% bajo 10 desde el chancador primario hasta un stockpile para su almacenamiento a 1000 t/h

Transporte de concentrado de cobre hmedo, a 100 t/h y 140 km de distancia.

Transporte de cal fina de un silo de almacenamiento, a 30 t/h y 25 metros verticales.

Transporte de azcar en una fabrica de jaleas para llenar un mezclador, a 100 kg/h y 4 metros de distancia horizantal + 2 metros de vertical.

Transporte de cal desde la planta soprocal ubicada en melipilla a la mina los bronces.

Correa trasportadora: por la alta capacidad requerida y por gran tamao de partcula.

Mineroducto, por su gran distancia ????

Elevador de capachos por los bajos costos, Transporte neumtico en caso que las restricciones ambientales sean muy altas.

Transporte Neumtico, pues permite cambios de direccin mas fcilmente, admeas el azcar tiene un tamao de particula pequea y cumple con el rango de capacidad (max 1000 tph) Correa transportador y elevador de capachos pequeos

camiones presurizados por ser una gran distancia

8. Si en el sistema de trasporte neumtico de la figura que se adjunta la caera tiene Un dimetro de 3, el flujo de aire en la caera es de 240 m

3/h, el flujo de slidos es 1.8 t/h, l temperatura del

aire es de 50 C, y la cada de presin total en el sistema es de 70 kPa, encuentre la razn de carga del sistema y la velocidad del aire de transporte en el punto de alimentacin y en el punto de descarga.

Ws= 1800 kr/hr = 0.5 Kg/s Qg= 240 m

3/hr = 0.0667m

3/s

en el punto b se asume Presin atmosfrica normal =1.2* ( 293)/(293)* (101350 + 0)/(101350)= 1.2 kg/m

3

= Ws / Wg = (0.5/ 0.0667*1.2) = 6.25

A pto de salida del soplador

a = 1.84 kg/m3

b pto de descarga

b = 1.083 kg/m3

= Ws/ Wg Wg = Ws/6.25 = 0.5/6.25 = 0.08 kg/s

Uga = 9.85 m/s

Ugb = 16.64 m/s

9.- Si en un sistema de transporte neumtico ubicado a 3 msnm.(525 mm Hg) la caera tiene un dimetro de D=4 (100 mm ID) y 140 metros de largo, incluyendo un tramo vertical de 20 metros de altura, el flujo de aire en la caera es de 900 Nm^3/h, el flujo de solidos 20 t/h, la temperatura del aire es de 30 C, la caida de presion total del sistema es de 3 bar, encuentre la relacion de carga del sistema y la velocidad del aire de transporte en el punto de alimentacin y en el punto de descarga. Se trata de un sistema con flujo diluido o denso.

Qaire= 900/3600=0.25 Waire=0.25*1.2=0.3 Kg/s Wsolido = 20000/3600= 5.5 Kg/s Relacion carga= Ws/Wa= 5.5/0.3= 18.3 des= 1.2*(525/760)*(293/303)*((1+0)/1) = 0.801 Kg/m^3 alim= 1.2*(525/760)*(293/303)*((1+3)/1)= 3.2 Kg/m^3

Vdes=wdes/((7.85*10^-3)* des)= 47.77 m/s

Valim=walim/((7.85*10^-3)* alim)= 11.94 m/s

Como relacion de carga=18.3 es mayor que 15 implica flujo semidenso.

10.- En el problema anterior, que pasa con la velocidad del aire de transporte en el punto de alimentacin y en el punto de descarga si se aumenta el dimetro de la caera a D=6 (150 mm ID) desde el punto medio de la linea hasta la descarga

Velocidad en el punto de descarga disminuye en proporcin directa al aumento de dimetro al cuadrado. La velocidad en el punto de alimentacin permanece invariable.

1*Pi/4*D1^2 V1= 2* Pi/4* D2^2*V2 V2= 21.2 m/s

11.- Si el material transportado es cal granulada (densidad 3000 (kg/m^3) y tmao mximo de partcula de 6 mm) y con una velocidad minima de transporte de 10 (m/s), el sistema es capaz de transportar este material, que pasa en ambos casos.

Wgas= Vg**A Vg = 0.3/(1.2*(Pi/4)*0.1^2 = Vg =31.83 m/s Vtrans*1.2=12 menor que Vg Si es capaz y lo transporta como fase diluida Wgas= Vg**A Vg = 0.3/(1.2*(Pi/4)*0.15^2 = Vg =14.14 m/s Lo transportaria como fase semidensa y las particulas se acumulariam en el interior de caeria.

12.- que es una correa overland.

Es un sistema de trnasporte de slidos a granel ____________ al ambiente, recorre largas distnacias y puede tenr diferentes inclinaciones, cambios de direccin, chutes de traspaso o zonas curvas. Los principales componentes de esta son poleas de carga y descargas, polines, motor, contrapeso y la corrrea misma. Un diseo de vanguardia es el de la correa overland, con una longitud de 5.400 m y 350 m de desnivel, adems de tener una curva horizontal en la mitad de su recorrido. Es un equipo de grandes dimensiones, con caractersticas que lo hacen nico por las condiciones de operacin que tenemos en el altiplano .

aplicaciones Minera Collahuasi, el salvador, Minera los pelambres, El Abra, Chuquicamata

Transporte Neumtico

Sistemas de transporte neumtico se utilizan ampliamente en la industria para transportar materiales secos, finos y a granel porque son extremadamente verstiles, adecuados y econmicos para muchos procesos. El objetivo principal de un sistema de transporte neumtico es transportar materiales slidos a granel desde un punto a otro por medio de un flujo de gas a presin, ya sea positiva o negativa, y a travs de una caera. con capacidades de hasta 1000 t/h a travs de caeras de hasta 500 mm de dimetro. La principal ventaja del transporte neumtico de slidos a granel es que los sistemas son cerrados, y por lo tanto, no-contaminantes. El material transportado se encierra totalmente dentro de la caera, lo cual proteje al producto del medio ambiente y viceversa Dentro de las desventajas es importante destacar que no todos los materiales particulados se pueden transportar neumticamente a travs de caeras, sino slo aquellos materiales secos, no cohesivos, de fcil escurrimiento libre por gravedad, y relativamente finos. Dos tipos de flujo se pueden distinguir claramente en sistemas de transporte neumtico horizontales: flujo sobre la velocidad mnima de transporte y flujo bajo la velocidad mnima de transporte del material, En el primer caso, las partculas fluyen a alta velocidad, en suspensin y homogneamente dispersas en la misma direccin que el aire (flujo homogneo). En el segundo caso, algunas partculas se depositan en el fondo de la caera mientras otras deslizan sobre estas dunas en reposo,