Cap.x.- Bombas - 2013

UNIVERSIDAD NACIONALSANTIAGO ANTUNEZ DE MAYOLO

F I M G MESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA DE MINAS WILFREDO RUMALDO [email protected]

MAQUINARIA Y EQUIPO MINERO

B O M B A S

Una de las bombas mas antiguas eran las que se usaban para el bombeo de agua de los subsuelos hacia el exterior para el consumo humanoACONTECIMIENTOS HISTRICOS PARA LA BOMBA

B O M B A S

X.1.- CONCEPTO.

Son mquinas que se utilizan en la elevacin de lquidos y pulpas a una altura predeterminada y es usada bastante en minera, especialmente en el bombeo de las aguas de los piques, dragado y procesos de beneficio.

Tambin se puede definir, que las bombas son mquinas que crean el flujo en los medios lquidos (agua, lodos), es decir desplaza y aumenta la energa del lquido.

X.2.- CLASES DE BOMBAS.A fin de uniformizar criterios entre los diseadores y usuarios, las bombas se han clasificado de acuerdo a dos consideraciones:

1.- Segn el principio de la construccin: Donde se toma en consideracin las caractersticas del movimiento de lquido. Entre estos tenemos: Bombas Centrfugas: Voluta Difusor Turbina vertical Turbina regenerativa Flujo mixto Flujo axial.

Bombas Rotativas: Leva y pistnTornilloLbuloEngranajeAlabeBloque de vaivn. Bombas Reciprocantes: Accin directa Diafragma Rotatoria pistn

2.- Segn el tipo o aplicacin especfica:

Para lo cual se ha diseado la bomba.Puede ser cualquiera de las anteriores, pero debe reunir ciertas caractersticas especiales que permita bombear un tipo de lquido determinado. En este grupo tenemos bombas para: relaves, aguas cidas, lquidos limpios, etc.

La clase de bomba ms utilizada en minera son las centrfugas y las reciprocantes.

X.3.- BOMBAS CENTRIFUGAS.

En estas bombas, el agua es aspirada axialmente por una rueda de paletas (impulsor) y es expulsada por la periferia con direccin aproximadamente tangencial. Para poder funcionar deben estar cebada, es decir llenos de agua el tubo de succin y el primer impulsor.

Partes Principales:

1.- Casco o Carcasa.- Envoltura metlica especfica que contiene el impulsor de la bomba y sirve a la vez para dirigir el flujo durante el bombeo. Las carcasas de estas bombas pueden estar divididos, horizontalmente, verticalmente o diagonalmente.2.- Impulsor.- Es el elemento rotatorio que imparte la velocidad al flujo y es la ms importante de la bomba. Depende del tipo de fluido a bombear, as tenemos:

Impulsor abierto: Tienen alabes unidos a un mameln central por medio de tabiques relativamente pequeos. Se usan para columnas y presiones bajas y con fluidos que tienen slidos suspendidos.Impulsor semiabierto o mixto: Tienen una tapa o pared en un solo lado. Es de uso general y no presenta atascamiento.

Impulsor cerrado: Tienen tapas en ambos lados para encerrar el pasaje de lquidos. Se usa este tipo de impulsor para desarrollar altas columnas y con lquidos completamente limpias, sin ninguna partcula suspendida.

3.- Eje.- Es una barra rotacional que sustenta al impulsor y transmite el movimiento a ste, proveniente del motor.4.- Chumaceras y/o rodajes.- Piezas que soportan al eje y facilita su movimiento evitando la friccin y/o desgaste.5.- Caja Empaquetadura.- Es una pieza montada sobre el eje y evita pasar el lquido en esta direccin (hacia afuera) y contiene empaquetaduras asbestadas tipo soga.

PARTES DE UNA BOMBA HORIZONTAL SelloCarcasaEjeImpulsor Chumacera

PARTES DE UNA BOMBA CENTRIFUGA EmpaqueFlechaRodeteVolutaEntrada Anillo de DesgasteDifusorSalida

PARTES DE UNA BOMBA SUMERGIBLERodajes EjeImpulsorCarcasa

Las bombas centrfugas se acoplan a motores elctricos para que los impulse mediante coplas y otros tienen motor y bomba a una sola envoltura recibiendo el nombre de motobomba. Para su funcionamiento se montan sobre bases fijos y se llaman bombas estacionarias, es decir cuando estas deben operar por largo tiempo, otras sobre bases ligeras como las porttiles auxiliares y los sumergibles usados en el desage de piques inundados que funcionan con aire comprimido y energa elctrica.

X.4.- BOMBA RECIPROCANTE.

Es una unidad de desplazamiento positivo, descargan una cantidad definida de lquido durante el movimiento del pistn a travs de la distancia de la carrera. El volumen del lquido que desplaza en una carrera del pistn es igual al producto del rea por la longitud de carrera. Los usados en minera son de accin directa y de diafragma o membrana que sometidos a presin continua realizan el desalojo del lquido.

Las bombas reciprocantes son estacionarias (accin directa), pudiendo ser de simple y doble accin.

ESQUEMA DE BOMBA RECIPROCANTE DE EFECTO SIMPLEBOMBA RECIPROCANTE HORIZONTAL DE TRANSMISIN DE DOBLE EFECTO

TIPOS DE BOMBAS RECIPROCANTES

X.5.- BOMBAS ROTATIVAS.

Son unidades que consiste de una caja fija que contiene engranajes, o aspas, tornillos etc. que en lugar de aventar el lquido lo atrapa y lo empuja contra la caja fija, en forma muy similar al pistn de una bomba reciprocante; pero descarga un flujo continuo y son usadas con lquidos viscosos.

Bomba rotatoria de tres tornillos

LOS TIPOS DE BOMBAS ROTATIVAS BorgerEngranajeDentadas

BOMBA DE ENGRANES

X.6.- CLCULO DE BOMBEO.En el clculo se determina la potencia de la bomba en base al caudal a bombear. Para tal efecto se debe tener en cuenta lo siguiente:

1.- Capacidad de la bomba (Q).- Se refiere al nmero de galones que puede botar por minuto.

2.- Columna.- Es la altura de la columna de lquido o sea la cantidad de pies o metros de agua que representa la carga esttica que deber ser vencida por la bomba para producir la impulsin del lquido.

3.- Columna esttica de succin (hes).-Diferencia de evaluacin entre el eje de la bomba y el nivel ms bajo de la superficie de agua por succionar.Puede ser: Positiva superficie ms baja que la bomba.Puede ser: Negativa superficie ms alta que la bomba.

4.- Columnas estticas de descarga (hed).- Diferencia de elevacin entre el eje de la bomba y: a). El eje de la tubera en descarga libre. b). El eje ms alto de la superficie del tanque en descarga sumergida.

5.- Columna de velocidad (hv).- Es el equivalente de presin necesaria para acelerar el agua. Est dado por la frmula:hv = V2 ; en mts. pies 2g V: velocidad en m/seg. pies/seg.g: gravedad en: 9.81 m/ seg 32.2 pies/seg

6.- Columna esttica de friccin (hf).- Es la presin necesaria para vencer la resistencia de friccin del lquido con la tubera y sus conexiones.

7.- Columna Esttica Total.- Es igual a la suma de las prdidas anteriores: HT = hed + hes + hv + hf.

hes, hed : se halla por medicin directa siendo su valor en metros pies.hv: Se calcula la funcin de velocidad del lquido que circular en la tubera elegida.hf: Se halla mediante tablas y monogramas y nos dan las prdidas por friccin en tuberas y accesorios o utilizar frmulas conocidas en la hidrulica.En las pginas siguientes se da: una tabla para hallar las prdidas por friccin en longitud equivalente de los accesorios.

X.7.- POTENCIA DEL MOTOR DE LA BOMBA. (HP)

El nmero de HP necesarios para bombear (Q) galones por minuto a HT pies de agua, se puede calcular con la siguiente frmula:

HP = HT x Q x & 76.20 x Eff.

Donde:

&: Peso especfico del lquido = 1 para agua. Eff: Eficiencia; Eff = Eh x EeEh: Eficiencia hidrulica: 60% a 80% Ee: Eficiencia elctrica: 85% a 90%HT: Columna esttica total en mts.Q: Caudal a bombear, en galones/min.

X.8.- SELECCIN DE BOMBAS EN MINERIA.

Para una eleccin de bombas se debe tener en cuenta:

1.- Hacer un estudio de las condiciones del lquido, considerando: densidad caractersticas qumicas, temperatura, etc.

2.- Hacer un clculo completo del sistema de bombeo, procediendo a elegir la bomba ms adecuada de acuerdo a los catlogos proporcionados por el vendedor.

TABLA N 18.- VALORES DE F PARA TUBERIAS NUEVAS Y LISAS DE HIERRO FUNDIDO Y ACERO: Velocidad entre metros por segundo 0.30 0.50 0.80 1.0 1.5 2.0 3.0 5.0 6.0 4 .0235 .0264 .0244 .0237 .0224 .0215 .0201 .0187 .0180 5 .0275 .0255 .0236 .0228 .0216 .0207 .0195 .0180 .01746 .0265 .0248 .0229 .0222 .0210 .0201 .0190 .0174 .01688 .0254 .0237 .0218 .0291 .0199 .0191 .0180 .0166 .016010 .0245 .0228 .0210 .0183 .0190 .0184 .0174 .0161 .015412 .0235 .0221 .0203 .0197 .0184 .0177 .0170 .0158 .015114 .0230 .0216 .0199 .0191 .0179 .0173 .0166 .0152 .014715 .0228 .0213 .0197 .0188 .0177 .0171 .0164 .0150 .014516 .0225 .0211 .0195 .0186 .0176 .0170 .0162 .0149 .014418 .0220 .0205 .0191 .0182 .0173 .0166 .0158 .0146 .014120 .0216 .0201 .0188 .0179 .0170 .0163 .0155 .0143 .013924 .0208 .0196 .0183 .0173 .0165 .0158 .0150 .0139 .013530 .0201 .0189 .0177 .0168 .0160 .0153 .0145 .0134 .013136 .0195 .0184 .0172 .0163 .0155 .0149 .0140 .0130 .012642 .0190 .0179 .0168 .0159 .0152 .0146 .0137 .0127 .012348 .0186 .0175 .0164 .0155 .0148 .0142 .0134 .0124 .012160 .0178 .0168 .0157 .0150 .0143 .0137 .0129 .0119 .011672 .0173 .0163 .0152 .0145 .0139 .0132 .0125 .0115 .011284 .0169 .0159 .0148 .0141 .0134 .0128 .0121 .0112 .010896 .0166 .0155 .0143 .0137 .0130 .0123 .0117 .0102 .0106

TABLA N 19.- VALORES DE F PARA TUBERIAS PEQUEAS DE HIERRO FORJADO.

Velocidad entre metros por segundo 0.3 0.50 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 5.0 6.0 3/4 .0430 .0405 .0360 .0310 .0325 .0315 .0305 .0285 .02801 .0415 .0385 .0345 .0325 .0310 .0300 .0290 .0270 .02651 1/4 .0495 .0370 .0325 .0310 .0295 .0285 .0280 .0265 .02551 1/2 .0385 .0360 .0320 .0300 .0290 .0280 .0270 .0255 .02452 .0370 .0350 .0310 .0290 .0280 .0270 .0265 .0245 .023621/2 .0355 .0335 .0300 .0280 .0270 .0260 .0250 .0235 .02303 .0345 .0325 .0390 .0270 0.260 .0255 .0245 .0230 .0225

Nota.- Para tuberas viejas comprendidas entre 3 a 60 multiplicase el valor de F dado por la tabla de hierro fundido por el factor de deterioro.Edad (aos) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 50Factor 1.00 1.15 1.35 1.50 1.75 1.90 2.1 2.35 2.6 3.0

Ejercicio de aplicacin.Se desea bombear 170 galones/min de agua, bajo las condiciones mostradas en la figura. Calcular el HP de la bomba requerida para tal fin

SOLUCINQ=170galones/min=10.72L/seg 1L= 10-3m3Calculo de velocidadesEn tubo de 4: V=Q/A =(4x10.72x10-3)/3.14x(0.102)2)=1.30m/segEn tubo de 3: V=Q/A =(4x10.72x10-3)/3.14x(0.076)2)=2.38m/segCalculando las columnasUsando tablas 18 y 19Hallamos la friccin en la tubera que es 2.50mde tubera de seccin, interpolando tenemos 0.0229x2.50=0.06m79.5m d tubera de descarga interpolando tenemos0.0256x79.5x1.15=2.34mFriccin en accesorio (segn tabla y monografa): 01 codo de 90 de 43.35m de longitud equivalente: 3.35x0.0229=0.0801 vlvula de globo de 3: 25m de longitud:25x0.0256=0.64m02 codos de 90 de 3:2.50m de longitud equivalente2x2.50x0.0256=0.13mTotal= 3.25mHallando la columna de velocidad hv=(V2)/2g

Columna esttica de succin: 1.50mColumna esttica de descarga: 70.00mColumna total= 74.95Calculo del HP:

HT:74.95 : 1 Q: 10.72L/seg Eff: Eh x Ee= 60% x 90%=0.54

BOMBA CENTRIFUGA PARA PULPA

BOMBAS RECIPROCANTES

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