Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 1 Transporte hidrulicode slidos Mecnica de FluidosII Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Transporte hidrulico de slidos Soluciones ms habituales para el transporte de productos mineros: camiones va frrea cinta transportadora transporte hidrulico Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Generalidades El transporte hidrulico de slidos, constituye una operacin ampliamente utilizada desde hace varios aos en numerosas industrias y especialmente en el campo de la mineraUniversidad de Atacama Departamento de Metalurgia Ventajas Simplicidad de la instalacin Facilidadparavencerobstculosnaturalesoartificiales.Nohayimpedimentos,eltransportepuedeserendireccinhorizontal,verticalo inclinada Norequieredegrandesplieguedemaniobrasdeinstalacinnide operacin.Elfactoroperacionalesventajoso,porcuantoesbajoel nmero de operariosrequeridos para hacer funcionar el sistema. Proporcionaunflujocontinuodeslidosyfcilimplementacinde control automtico Bajo consumo de energa Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Posibilidad de transportar varios productos No se produce dao ni se altera el medio ambiente.

Permitirlaeleccindelavamscortaentredospuntosalatacar cualquiertipodependientes,paralastuberasenpresin,yevitarla construccin de las complejas obras civiles necesarias para implementar un camino o una va frrea. Eliminar la influencia de factores climticos como temporales, rodados de nieve, neblina, etc. Poder alcanzar ritmos de transportes imposibles de realizar con otro tipo de sistema. Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Desventajas -Inversiones relativamente altas - Requieren de un manejo de aguas a veces difcil(escasez) - Presenta limitaciones de capacidad Comparacin econmica costos de operacin Transporte por andarivel0,30 a 0,40 US$/ton x km Transporte por camin0,10 a 0,15 US$/ton x km Transporte por cinta0,01 a 0,04 US$/ton x km Transporte hidrulico0,001 a 0,01 US$/ton x km Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Aplicaciones en minera Transportedeconcentradodesdeminahaciapuertooestaciones ferroviarias Transporte desde la mina al concentrador Transporte de relaves Material transportado (ao puesta marcha) Longitud recorrida (Km) Dimetro tubera(pulg) Capacidad (millones ton/ao) CARBN: - Ohio, EE. UU. (1957)174101.3 - Arizona, EE.UU. (1970)440184.8 - Arkansas EE.UU. (1979)16683825.0 - Utah, EE.UU. (1981)2902410.0 - Francia 10151.5 - Polonia20310- - Rusia 61121.6 Canad8052412.0 Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Material transportado (ao puesta marcha) Longitud recorrida (Km) Dimetro tubera(pulg) Capacidad (millones ton/ao) CONCENTRADOS DE FIERRO: - Tansmania, Australia ( 1967)8692.3 - Nueva Zelandia (1971)108 y 122.0 - Mxico (1974)4881.8 - Mxico (1976)3282.1 - Mxico (1976)27101.5 - Brasil (1977)4002013 - frica 266164.0 - India 5820 y 2210 Aplicaciones en minera Material transportado (ao puesta marcha) Longitud recorrida (Km) Dimetro tubera(pulg) Capacidad (millones ton/ao) CONCENTRADOS DE COBRE - Bouganville , Indonesia (1972)2761.0 - EE.UU. ( 1974)1740.4 - Japn 6481.0 - Alumbrera, Argentina (1997)240-30071.1 - Isacruz , Per (1996)253,50.4 Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Material transportado (ao puesta marcha) Longitud recorrida (Km) Dimetro tubera(pulg) Capacidad (millones ton/ao) CALIZAS FOSFATOS Y OTROS - Inglaterra (1964)92101.7 - Colombia (1971)2771.5 - Brasil114102.2 - Trinidad1080.6 - frica del Sur356 y 9 1.1 - EE.UU. 11660.4 Aplicaciones en minera Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Aplicaciones en Chile Minera nivel (msnm) Largo(Km) dimetro tubera (pulg) caudal (m3/hr) material partida descarga Collahuasi4400 0 2007111 pulpa de concentrado EscondidaLnea 1 308401709296 pulpa de concentrado Escondida Lnea 2 315901796 y 7125 pulpa de concentrado Pelambres 160001207141 pulpa de concentrado Andina Lnea 1 3000110021,5 4 inicio 2,5 final Max 27 pulpa de concentrado Andina Lnea 2 3000110021,5 4 inicio y 3 final 38,2 pulpa de concentrado Andina Lnea 3 3000110021,56124 pulpa de concentrado Disputada 350010005620 y 242300 pulpa de mineral Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia ED 2 ED 3 COLINA LAS TORTOLAS ED 1 TUNEL VIZCACHAS LOS BRONCESTUNEL BRONCES-DOLORES TUNEL ORTIGA ED 0 LAGUNA SECA PELDEHUE ED 1,5 Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Paraqueeltransportedemezclasslido-lquidoatravsdecaerassea tcnicamente factible, se deben cumplir las siguientes condiciones: El slido debe poder mezclarse y separarse fcilmente. Nodebenexistirriesgos,comoporejemplotaponamientodelacaera debidoainteraccionesentrelaspartculas,trayendocomoconsecuencia aglomeracin de ellas. Elslidoatransportarno debereaccionarniconelfluidotransportanteni con la tubera. Eldesgasteyrupturaquesufrenlaspartculasduranteeltransporteno deben tener efectos adversos para el proceso posterior de ellas. La cantidad de fluido transportado debe ser adecuada. Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Fuerza impulsora Transporte gravitacional Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Transporte por bombeo Fuerza impulsora Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Variables del procesogranulometradensidadformadureza Densidad viscosidad dimetro interno longitud desnivel rugosidad interna ngulos inclinacin tubera singularidades (estrechamiento, codos, etc.) concentracin de slidos en volumen y en peso densidad de la mezcla tonelaje a transportar velocidad de flujo prdida de carga Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Consideraciones para el transporte de pulpa El sistema debe ser capaz de conducir la mxima produccin de la faena minera Debe ser flexible para operar en un rango amplio de produccin Contarconunsistemadedeteccindebloqueoyfugasypiscinasde emergencia Losaccesoriosdebentenersistemasstand-byquepermitanla mantencin y prever problemas de erosin y corrosin. Losoperadoresdebentenerunaclaraconcepcindelosproblemasque podran tener en el sistema Debe tenerse en cuenta en su diseo problemas como: corte de suministro de energa elctrica falta de agua fallas operacionales Temblores Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Sistema de comunicacin confiable y con respaldo Para el diseo, deben realizarse pruebas de laboratorio El diseo, construccin y operacin deben estar completamente de acuerdo a la legislacin vigente Para el transporte de minerales a molienda o relaves atranque de depsito, son preferibles los canales abiertos a las tuberas Para los concentrados, las lneas gravitacionales presurizadas son la mejor solucin (tuberas) El consumo de agua debe ser lo ms bajo posible Consideraciones para el transporte de pulpa Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Criterios para eleccin de rutas Anlisis comparativo de varias rutas Utilizar la mxima pendiente posible, hasta un 15% Anlisis simultneo de permisos y propiedades de terrenos Plataforma de un mnimo de 10 a 12 metros para instalar la tubera Enloscrucesderos,latuberadebeestarenterradabajola profundidad mxima de erosin Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Regmenes de flujo 1.Flujo de slidos en suspensin homognea 2.Flujo de slidos en suspensin heterognea 3.Flujo de slidos con arrastre de fondo 4.Flujo de slidos con depsitos de fondo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 1. Flujo de slidos en suspensin homognea Las partculas slidas viajan a la misma velocidad del fluido Comportamiento hidrulico de la mezcla es muy similar a la de un fluido puro. Regmenes de flujo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 1. Flujo de slidos en suspensin homognea No existe gradiente de concentracin local ni de granulometraRegmenes de flujo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 2. Flujo de slidos en suspensin heterognea Losslidossemantienenensuspensinperolaspartculasms pesadas tienden a caer pero sin llegar al fondo de la tubera Regmenes de flujo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 3. Flujo de slidos con arrastre de fondo Las partculas ms pesadas son transportadas, ya sea a saltos, rodando odeslizndoseporelfondodelatuberaviajandoaunavelocidad menor que la del fluido Las partculas ms finas se mantienen en suspensin, viajan a la misma velocidad del fluido Regmenes de flujo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 3. Flujo de slidos con arrastre de fondo VpyVf correspondenalasvelocidadesdepartculasgruesasyfinas respectivamente Regmenes de flujo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Regmenes de flujo 4. Flujo de slidos con depsitos de fondo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 4. Flujo de slidos con depsitos de fondo Sielflujoesdbil,laspartculasmspesadasdelafaseslidase depositan sobre el fondo de la tubera o canal, Presentndoseunlechofijodeslidosountrendedunasabaja velocidadporlaparteinferiordelductoyunanubedepartculas arrastradas y/o suspendidas por encima de stas. El flujo con depsito estable de fondo, se presenta generalmente a bajasconcentraciones y tamaos de slidos Las dunas mviles son usuales en espectros granulomtricos anchos y concentraciones importantes. Poco aconsejable trabajar en este rgimen de flujo. Regmenes de flujo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 4. Flujo de slidos con depsitos de fondo Regmenes de flujo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Regmenes de flujo 4. Flujo de slidos con depsitos de fondo Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Conceptos hidrulicos Tamao de las partculas slidas Concentracin de pulpa Viscosidad Velocidad lmite Tasa de erosin Tasa de corrosin Prdida de carga Seleccin de la tubera Bombas, vlvulas y seleccin de disipadores de energa Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Carencia de una teora bien desarrolladaAleatoriedad en la fijacin de las variables de estudioObtencin de modelos matemticos que predicen del comportamiento global de un sistema de transporte hidrulico de slidosCaractersticas del transporte hidrulico de slidos. Los estudios aludidos se centraron en tres parmetros : Velocidades lmites de depsito (VL) Prdidas de carga en mezclas slido-lquido o coeficiente de manning Espesor mnimo de la tubera Tasas de desgaste.Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Mnima velocidad de flujo para que no exista riesgo de depsito y obstruccin de la tubera Rango de velocidades de flujo en un sistema de transporte de slidos : Velocidad mnima:debe ser mayor o igual a velocidad lmite de depsito Velocidad mxima: velocidad en la cual no se produzca abrasin aceleradade la tubera, normalmente se recomiendan velocidades de 5 a 10 % sobre la velocidad lmite, en lo posible inferior a 4 m/s. Velocidad lmite de depsito. Elrangodevelocidadesdeflujoenunsistemadetransportedeslidos queda definido entre los siguientes lmites: Velocidadmnima:debesermayoroigualalavelocidadrequeridapara quenoseproduzcadepositacindelaspartculasslidas(velocidadlmite de depsito) Velocidadmxima:debesermenoroigualalavelocidadparaquenose produzca abrasin acelerada de la tubera. Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Granulometrade las partculas slidasdensidad relativa de las partculas slidas dimetro de la tubera concentracin de slidos de la mezcla inclinacin de la tubera pH de la pulpa En menor grado, VL tambin depende de: factor de forma de las partculas slidas temperatura de la mezcla Parmetros que afectan la velocidad lmite. Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Modelos predictivos de la velocidad lmite. | |25 , 0L L1) - (S hg 2 F 1,25 V = Ecuacin de Durand modificada Paraslidosdegranulometrafinayespectrogranulomtricoangosto (para tubos de gran dimetro) donde: FL : parmetro de McElvain y Cave (depende del tamao y concentracin de slidos h: altura de escurrimiento (acueducto) (m) D : dimetro interior de la tubera (m) s: gravedad especfica de los slidos (ton/m3) = (m/s) Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia 39 ( )v= C , d f F50 LUniversidad de Atacama Departamento de Metalurgia 158 , 0H855 , 0mm sH LRd) (R g 8 1,83 V||.|

\|((

= Ecuacin de Domnguez donde: s : densidad del slido m: densidad especfica de la mezcla RH: radio hidrulico Modelos predictivos de la velocidad lmite. Universidad de Atacama Departamento de Metalurgia Ecuacin de Voccadlo y Sagoo donde: Sdensidad relativa del slido Cv concentracin en volumen del slido Wiveloc. de sedimentacin Wo veloc. de sed. partcula aislada ( )p ppC C 1 sCC+ =vv=part 0d WRen = 4,65 Re