FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
IMPLEMENTACIÓN DE FILTRO PRENSA DE
RELAVES DE 1000 TONELADAS POR DÍA EN
UNA PLANTA CONCENTRADORA DE ZINC
INFORME DE SUFICIENCIA
PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
JOSÉ EDGARDO CHÁVEZ GUTIÉRREZ
PROMOCIÓN 2008 - 11PRÓLOGO
l. INTRODUCCIÓN 1.1. Antecedentes 1.2. Objetivos
1.3. Justificación 1.4. Alcance
1.5. Descripción del trabajo
2. SISTEMA DE RELAVES 2.1. Generalidades
2.2. Descripción de procesos en la Planta Concentradora 2.2.1. Chancado
2.2.2. Molienda 2.2.3. Flotación 2.2.4. Espesamiento 2.2.5. Filtrado 2.2.6. Filtro prensa
3. IMPLEMENTACIÓN DEL FILTRO DE RELAVES 3 .1. Descripción del Sistema de Relaves Proyectado 3 .1.1. Espesamiento de Relaves
3 .1.2. Filtrado a Presión
1
3 3 4 4 5 5
6 6 7 7 7 8 9 9 12
3.1.3.Recuperación de Agua 3.2. Sistemas Auxiliares
3 .2.1. Diseño y Selección de Tuberías 3 .2.2. Cálculo de Fajas Transportadoras 3.3. Montaje de Filtro Prensa
4. PUESTA EN OPERACIÓN
4.1. Protocolo para puesta en marcha de Filtro Prensa 4.2. Descripción de Filtro Prensa
4.3. Operación de Filtro Prensa
5. COSTOS
5 .1. Resumen de costos
5.2. Costos de obras mecánicas y obras eléctricas 5.3. Costos de ejecución
CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA
PLANOS ANEXOS
16 18 18 22 28
38 38 39 42
so
so
51 52•
La elaboración del presente informe tiene como finalidad la implementación del filtro prensa de 1000 toneladas por día de capacidad para una planta concentradora de zinc. El filtro prensa ya ha sido seleccionado por lo que el presente informe desarrolla la ingeniería básica para su implementación.
En el capitulo 1, se describen los datos de la empresa que realizó el proyecto y la ubicación en donde se desarrolla el proyecto, asimismo se indican los antecedentes, y justificación del proyecto, el objetivo y alcance del presente informe de suficiencia.
En el capítulo 2, se describe el actual sistema de relaves y se da una descripción de los procesos que intervienen para lograr obtener el concentrado.
En el capítulo 4, trata de la puesta en operación del filtro prensa. Se muestran los protocolos para la puesta en marcha del filtro prensa, descripción del filtro prensa y las recomendaciones para su mantenimiento.
En el capítulos, se indican los costos que conlleva la ejecución de la implementación del filtro prensa.
1.1 ANTECEDENTES
INTRODUCCIÓN
El proyecto de implementación del filtro prensa de 1000 Toneladas por día se desarrollará para la Planta Concentradora perteneciente a la Sociedad Minera Catalina Huanca, la planta concentradora se encuentra ubicada en el departamento de Ayacucho,
en la provincia Víctor Fajardo, distrito Canaria, a una altitud media de 3500 m.s.n.m.
Actualmente la planta cuenta un filtro prensa marca CIDELCO teniendo una capacidad de tratamiento de 700 Toneladas por día de concentrado de Zinc, la humedad del concentrado de Zinc se encuentra entre un 14% a 15 %, por lo que la implementación del nuevo filtro permitirá bajar los valores de humedad del concentrado hasta alrededor del 10%.
de concentrado, para esto se realizó la ingeniería básica en donde se concluyó con la selección de un filtro prensa que tratará 1000 Toneladas por día de concentrado de zinc. CEMPROTECH S.A.C. es la empresa contratada para desarrollar en su primera etapa la la ingeniería básica para la selección de tuberías y sistemas auxiliares que permitan la implementación del filtro prensa. Posteriormente se contrata a la empresa CEMPROTECH S.A.C para la fabricación de los sistemas auxiliares y montaje del filtro prensa. La empresa CEMPROTECH S.A.C se encuentra ubicada en Prolongación Mariscal Nieto Nº 354, urbanización Los Sauces, A TE.
1.2 OBJETIVO
Incrementar de 700 Toneladas por día la capacidad de tratamiento de concentrado de zinc la capacidad de tratamiento de mineral de la planta concentradora a 1000 Toneladas por día, por medio de la implementación de un nuevo filtro.
1.3 JUSTIFICACIÓN
1.4 ALCANCE
El proyecto de implementación de filtro prensa de relaves de 1000 Toneladas por día
para una planta concentradora de zinc incluye la ingeniería básica para la ampliación de
capacidad de la planta, para ello se define el nuevo sistema de filtrado que incluyen
líneas de tuberías, diagramas de flujo, balanza de masa, tanque de almacenamiento,
nuevo edificio de filtrado, faja de recepción y alimentación, análisis de costos
correspondiente al proyecto. No se incluyen obras civiles, sistema eléctrico y
automatización.
1.5 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
La empresa minera Catalina Huanca, decidió incrementar la capacidad de su planta
concentradora de zinc, para ello seleccionó el filtro prensa DIEMME 2000 GHT que
tiene una capacidad de 1000 Toneladas por día; contratándose a la empresa
CEMPROTECH para la elaboración de la ingeniería básica para la implementación de
dicho filtro prensa y su posterior montaje.
Se desarrolló la ingeniería básica, seleccionándose los diámetros de las tuberías a
utilizar, bombas y motores. Se levantó un edificio con estructuras metálicas de
aproximadamente 13 metros de alto y un peso de 28 toneladas .. Se construyó un sistema
de trasporte de lodos, utilizando una faja transportadora de recepción de 42 pulgadas de
ancho y 14 metros de longitud, una faja transportadora de alimentación de 42 pulgadas
de ancho y 30 metros de longitud. Se procedió a poner a punto el sistema y finalmente se
hizo entrega de la obra al cliente mediante una carta de aceptación, finalizando la
2.1.- GENERALIDADES
En toda planta minera en donde el proceso de concentración es de flotación, se producen
residuos sólidos que se denominan relaves y que corresponden a una suspensión fina de
sólidos en líquido, estos relaves están constituidos fundamentalmente por el mismo
material presente en el yacimiento, al cual se le ha extraído la fracción con mineral
valioso, conformando una pulpa, que se genera y desecha en las plantas de
concentración húmeda de especies minerales y estériles que han experimentado una o
varias etapas en circuito de molienda fina; esta pulpa o lodo de relaves fluctúa en la
práctica con una razón aproximada de agua/sólidos que van del orden de 1 : 1 a 2: 1. Las
características y el comportamiento de esta pulpa dependerá de la razón agua/sólidos y
también de las características de las partículas sólidas.
Las alternativas a utilizar en la deposición de un material de relaves, dependerá de las
características de los relaves que produce la planta (cantidad de material tamaño arena),
del costo del agua (si es escasa, se justifican inversiones en equipos para optimizar su
2.2 DESCRIPCIÓN DE PROCESOS EN LA PLANTA CONCENTRADORA
En la planta concentradora se desarrollan los procesos de chancado, molienda, flotación,
espesado y filtrado para obtener el concentrado de zinc. En la figura 2.1 se muestra el
diagrama de flujo del mineral extraído en la mina.
2.2.1 CHANCADO
El mineral que se extrae de la mina presenta una granulometría que va desde partículas
menores a 1 mm hasta fragmentos de 8 pulgadas de diámetro, en el proceso de chancado
se reduce el tamafio de los fragmentos hasta obtener una granulometría uniforme menor
a ½ pulgada, para ello el proceso se divide en chancado primario y chancado secundario.
En la etapa primaria se reduce el tamafio del mineral de 8 pulgadas a 2 pulgadas,
y en la etapa secundaria se recuden los fragmentos hasta tener como máximo un
diámetro de ½ pulgada, luego estos fragmentos son clasificados en dos zarandas
vibratorias de 4' x 8' y 5' x 10' respectivamente teniendo como producto final del 90%
de fragmentos menores a ½ pulgada, los fragmentos restantes con diámetro superior a ½
pulgada welven a pasar por el proceso de chancado hasta obtener el diámetro requerido.
2.2.2 MOLIENDA
En el proceso de molienda se utilizan molinos o máquinas giratorias, el proceso se
desarrolla en dos etapas utilizando molinos de barras (molienda primaria) y molinos de
bolas (molienda secundaria).
En cada etapa se agrega agua para lograr una mezcla homogénea y el resultado es
mineral de ½ pulgada a 200 micrones, en una relación sólido-líquido de 1 a 3, este proceso involucra dos etapas, en la etapa de molienda primaria se cuenta con tres molinos de bolas (molino FUNCAL 6'x6', molino COMESA 7'x8' y molino KURIMOTO 8'x6'), en la etapa de molienda secundaria se utiliza un molino DENVER 6'x6'.
2.2.3 FLOTACION
En este proceso se separa el mineral que está en suspensión en agua, para esto se utiliza burbujas que separan los minerales haciendo que estos floten, estos minerales son de dos tipos los polares y no polares, los minerales no polares tienen enlaces débiles, dificiles de hidratar por lo tanto son hidrófobicos. El zinc, cobre y plomo requieren por lo general la adición de colectores tales como los aceites, petróleos, kerosenes, etc.
Los minerales polares tienen enlaces covalentes y iónicos que hacen que la hidratación sea rápida con las moléculas de agua, formando así capas sobre la superficie mineral. Los colectores y espumantes generalmente se emplean de 0.5 a 1000 g/ton, se les conoce como surfactantes, que quiere decir, molécula de carácter doble (constituido de un grupo polar y un grupo no polar).
La planta concentradora cuenta con dos circuitos:
Circuito hui� es la primera flotación por espumas con un pH de 7 .5.
2.2.4 ESPESAMIENTO
Este proceso consiste en la eliminación de agua de los productos de la flotación, para
ello se requiere de estanques cilíndricos en donde por sedimentación libre los sólidos se
separan del agua, el agua recuperada rebalsa a una canaleta que rodea el tanque, la pulpa
producto de la sedimentación es bombeado hacia el proceso de filtrado y secado
respectivamente.
2.2.5 FILTRADO
En el proceso de filtrado se separan las partículas sólidas del fluido, mediante el uso de
filtros, que trabajan generalmente de dos maneras.
La filtración a presión constante, en donde el régimen del flujo disminuye lentamente
desde un máximo al inicio del ciclo, la mayoría de los filtros continuos trabajan de
acuerdo a este principio en donde se utiliza un vacío para compensar la diferencia de
presión.
La filtración a régimen constante, en donde se requiere de un incremento gradual de la
presión a medida aumente la torta y efectuar la filtración a presión constante durante el
resto del tiempo. En la planta concentradora actualmente el sistema de filtrado utilizan
bombas horizontales que entregan la pulpa a los hidrociclones D-15 en donde por
gravedad envía la pulpa al holding tank del filtro prensa Cidelco que tiene una capacidad
de 700 Toneladas por día. En la figura 2.2 se muestra el diagrama de flujo del proceso de
Balanu. 35t
Ch.Prim. OeQuj da
Acondicionador l
Conc.Cu
Sumidero Bomb
f
Tolv d grue
Tr n panado
umidero Filtro
Agua
•
•
Concen rado húmedo 10-15%Hu
r
Concentr do seco. 8"/.Hu fundición o
Comercialización
Figura 2.1. Diagrama de flujo de los procesos del mineral extraido de la mina
Fuente: "Procesamiento de Minerales - Mineralurgia" M.Sc. Nataniel Linares Gutiérrez
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2.2.6 FILTRO PRENSA
Para la selección del filtro prensa se consideraron los siguientes parámetros:
Producto
Peso específico
Horas de trabajo diario
Producción estimada
Porcentaje de humedad del concentrado
Concentrado de zinc.
1,60 a 2,20 kg/dm3
20 horas/día
1000 t/dia <> 50 t/h
12%
De acuerdo a los parámetros señalados la empresa Sociedad Minera Catalina Huanca
seleccionó el filtro prensa GHT 2000 DIEMME de 1000 Toneladas por día de capacidad
(TAG 200-FL-002). Para el filtro prensa se determinó 30 min en cada ciclo para el
filtrado de la torta, los tiempos de cada proceso se indican en cuadro Nº 2.1.
Cuadro 2.1 Tiempo de los procesos
ítem Descripción del proceso Tiempo (min)
1 Cierre hidráulico de placas 6
2 Funcionamiento de la bomba (para llenado de pulpa entre las placas del filtro) 6
3 Presurización de diafragma (secado de torta) 12
4 Despresurización del cierre de placas 0,5
5 Goteo de las placas de bandejas 1,5
6 Descarga de torta 0,5
7 Lavado de placas 1
8 Apertura y cierre de válvulas 2,5
Tiempo total 30
Para la implementación del filtro prensa se requiere sistemas auxiliares, que consisten
en:
Sistema de tuberías, para el bombeo de pulpa, agua fresca y agua reciclada.
Holding Tank 200-TK-002 de 0 5 m x 5.5m.
Faja de recepción 200-CV-002 de 42' x 14.5 m
Faja transportadora 200-CV-003 de 42' x 29.8 m
Edificio de filtrado
Las normas y estándares a utilizar son los siguientes:
ASTM: American Society for Testing and materials, bajo esta norma se definen
los materiales y métodos de prueba a utilizar en el proyecto
AWS D1.1: American Welding Society., en el proyecto se utilizarán los
procedimientos de soldadura indicados en esta norma.
API 650: American Petroleum lnstitute., el tanque de almacenamiento (holding
tank) que requiere el proyecto se diseñara bajo esta norma.
AISC: American Institute of Steel Construction, en la revisión de las tolerancias
de fabricación del proyecto.
IEC: Intemational Electrotechnical Commission
NESC: National Electrical Safety Code
CEMA: Conveyor Equipment manufacturers Association.
3.1 DESCRIPCION DEL SISTEMA DE RELAVES PROYECTADO
Los relaves de la planta antes de ser filtrados deben pasar por el proceso de
espesamiento, el espesamiento se realiza en dos etapas y en serie, una de ellas es la
clasificación gravimétrica en hidrociclones, y la siguiente se da en los espesadores.
En el sistema de relaves proyectado esta clasificación se realiza en los hidrociclones de
D-15. El producto grueso de estos clasificadores reportan un 72 % a 74% de sólidos, lo
cual permite filtrarlos directamente, para ello se envían por gravedad al cajón de bomba
100-BX-006.
3.1.1 ESPESAMIENTO DE RELAVES
Los finos de los hidrociclones tienen un contenido de 13 % de sólidos, por lo que con la
finalidad de incrementar la densidad del producto fino de los hidrociclones, estos son
enviados por gravedad a un cajón colector y distribuidor 100- BX- 003. De aquí se
espesadores se encargan de incrementar la densidad hasta 1 400 gil con un 44,9 % de
sólidos.
El producto grueso de los espesadores es enviado por gravedad al cajón 100-BX-006,
luego por medio de la bomba horizontal Wifley (T AG 1 00-PP-003) es enviado al
holding tank y filtro prensa proyectado, dejando en stad by la línea de alimentación que
va hacia el holding tank (TAG 200-TK-001) del filtro prensa Cidelco (TAG
200-FL-001).
El agua que rebosa de los espesadores es enviada por gravedad al cajón 500-TK-003,
luego por medio de las bombas 500-PP-015 y 500-PP-016 son enviados para ser
recirculados a la planta, para su uso industrial.
3.1.2 FILTRADO A PRESION
Los relaves espesados serán enviados con la bomba 1 OO-PP-003 A/B al holding tank
200-TK-002 para ser acondicionados, homogenizar la pulpa y cizallamiento de los
flóculos generados en la etapa anterior, a su vez se mezclarán con los gruesos de los
hidrociclones. De allí serán bombeados al filtro prensa 200-FL-002, el producto seco o
torta son descargados a una faja transportadora 200-CV-002 y de allí a la siguiente faja
200-CV-003, ambas fajas de 42 ", que descarga a la cancha de relaves Nº 5. La humedad
esperada de la torta es de 12 % de sólidos.
El líquido filtrado o licor es enviado al cajón de bomba 200-BX-008 y por medio de la
bomba hidrostal 200-PP-08 al clarificador 500-TH-003 para retirar los sólidos que
El agua de lavado de placas proviene de la planta de tratamiento de agu� la cual es
almacenada en un tanque 500-BX-012 de 25 m3 y luego es impulsada con una bomba
500-PP-0 19 hacia el filtro.
El filtro durante su etapa de filtrado requiere de agua a presión para realizar el estrujado
o "squezing", esta agua será fresca y almacenada en un tanque 500-BX-013 del cual
será impulsada a las cámaras del filtro con una bomb� operando en circuito cerrado con
el tanque, la perdida de agua es mínima y requiere una recarga esporádica.
En el caso de parada del filtro nuevo, se regresa al circuito del filtro actual 200-FL-001
con la bomba 100-PP-003.
3.1.3 RECUPERACION DE AGUA
El licor filtrado lleva la mayor cantidad de agua del proceso que es recuperada en un
clarificador 500-TH-003, el rebose de este equipo es enviado a la planta de tratamiento.
El producto denso es recirculado con la bomba 400-PP-010 a los espesadores Ultra Sep
1 0O-TH-002 para recuperar los sólidos en la etapa de filtrado. El diagrama de flujo del
1
t
..
1
..
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1
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H
•
•
1
:1
111
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1
•
•1 •
1• 1
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Ir'
¡-1!
11
Figura Nº 3.1 Diagrama de flujo de filtrado Fuente: Empresa CEMPROTECH SAC
3.2 SISTEMAS AUXILIARES
Lo constituyen el tanque de almacenamiento, las fajas transportadoras y las tuberías para
conectar el filtro prensa al sistema de filtrado
3.2.1 DISEÑO Y SELECION DE TUBERÍAS
La línea principal va desde el holding tank (TAG 200-TK-002) por medio de la bomba
horizontal 200-PP-006 hacia el filtro prensa.
Para esta línea se tienen los siguientes datos:
Longitud
Altura estática
: 12,760 m
: 6,140 m
Gravedad específica de los sólidos : S=2.75
Porcentaje de sólidos en la pulpa
Tamaflo de partícula
: Cw=53.5%
: 32 µm
3.2.1.1 Cálculo de las toneladas procesadas de pulpa en un ciclo
El filtro debe producir 50 Toneladas por hora, de acuerdo al cuadro 2.1 se tiene que la
duración de cada ciclo (llenado de pulpa entre las placas del filtro) es de 30 min, por lo
que se tiene 25 toneladas por ciclo, estos 25 toneladas por ciclo representan un contenido
de sólido de torta del 88% (humedad del concentrado 12%) por lo que se tiene que los
sólidos de la torta al ingreso del filtro prensa de 28,41 toneladas por ciclo esto representa
el 53.5% (Cw), entonces el total de pulpa que ingresa al filtro es de 53,10 toneladas por
ciclo, el ciclo de llenado de las placas del filtro es de 6 minutos, por lo tanto el flujo
3.2.1.2 Cálculo de la concentración de sólidos Cv
Teniendo en cuenta el peso del volumen de agua igual a los sólidos en volumen,
tenemos:
Cv = 531 / 2,75 = 193 ton
Peso de agua en la pulpa (Cw=53,5%),
531x(100 - 53.5)
100
=
247 tonPeso total del volumen de agua:
193
+
247 = 440 tonEl peso de la pulpa mixta es:
531
+
247=
778 tonGravedad especifica de la pulpa mixta (Sm) 778 / 440
=
1,768Concentración de sólidos en volumen (Cv) 100x193 / 440
=
43,8%Cantidad de pulpa 440 m3/h =122.21/s
3.2.1.3 Calculamos la dimensión de tubería:
Para una tubería de 8 pulgadas de diámetro.
Velocidad de la pulpa en la tubería:
V = Q X 1273/d2 ••••••••. •••. • ••••. ••. •••. ••••.••... •••.••... • •••••••. . •. ••. ••. . ... (3.1]
Donde:
V: velocidad de la pulpa (mis)
d: diámetro de la tubería (mm)
( 1273 )
Remplazando: V
=
122.2( 8x25.4 )2
=
3. 77 m/ sCalculamos la velocidad límite de sedimentación en una tubería, para ello utilizamos la
· _ 2gD(S-Sl) l/2
ecuación de Durand. VL - FL x ( s, ) ... [3.2]
Donde:
VL: Velocidad limite (mis)
D: Diámetro (m)
SI: Densidad del agua (ton/m3)
S: Gravedad específica de sólidos (dato2.75 ton/m3)
FL: Factor de la formula Durand, se obtiene de gráfico con Cv=43.8% y tamafio de
partícula de 32 µm, por lo tanto FL=0.6 5.
Remplazando en la ecuación [3.2]
VL=l.72 mis, entonces de la ecuación [3.1] y [3.2]
V (3.77 mis)> VL (l.72 mis) no existe sedimentación de tubería.
3.2.1.4 Cálculo de la altura dinámica (ADT)
ADT= Altura estática + hf + Presión de descarga ... [3 .3]
Donde:
Altura estática: 6,140 metros de agua
Presión de descarga: se considera para el filtro DIEMME 25 metros de agua (equivalente
a 35psi) que es la presión al ingreso de la pulpa.
De acuerdo a la fórmula de Hazen Williams la caída de presión se calcula:
(100) 1.85 ( q1.8S )
hf = o. 0009015 X L
7
c,4,869 •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• [3.4]Donde:
L: Longitud equivalente
C: Coeficiente de rugosidad del acero (100)
Q: caudal de la pulpa (122.2 Vs)
d: 8 pulg.
3.2.1.5 Calculamos la longitud equivalente de la línea:
L=Long Equivalente Accesorios+ Long Tubería ... [3.5]
De acuerdo a los isométricos tenemos las siguientes longitudes equivalentes de
accesorios:
Válvulas compuertas 0 8" (2 unidades) ... .
Codo 08" x 90° (2 unidades) ... .
Longitud de tubería ... .
L=37.14 m = 121.83 pies
Remplazando en la ecuación [3.3] y [3.4]:
hf= 1.59 m , ADT=32. 72 m
Calculo de la potencia requerida de la bomba:
Long equiv=l5,84 m
Long equiv=8,5 4 m
Long tubería=l2,76 m
Considerando la bomba horizontal Warman ingresamos un ADT = 32.72 m y un caudal
= 122.2 lt/s, se obtiene una eficiencia del 68 %, remplazamos en la ecuación [3.6] se
obtiene una potencia dela bomba de 105 HP, la planta se encuentra a 3500 msnm
consideramos un 20 % por derrateo por altura, por lo que la potencia de la bomba es de
125 HP.
3.2.2 CÁLCULO DE FAJAS TRASPORTADORAS 3.2.2.1 FAJA DE RECEPCION DE FILTRADO
Datos del material a transportar
Peso específico
Angulo de sobrecarga Capacidad requerida Capacidad de diseño Volumen requerido
Datos de la faja
Ancho
Angulo de rodillos Velocidad de la faja
Pe= 1609 kg/m3
Pe= 1609 X 0.06243
=
100.4 lb/pie3(j)s =36 grados
Crt = 900 ton/h = 30 ton/2 min
Cdt = 900 ton/h = 900 x 2200 = 1980000 lb/h
V0r
=
60x e Catp = 328.522 pie3 /minBw=42 pulg
J3
= 35°Vdf = 1.17 x o.::48
=
230.3 pie/minÁrea transversal de material en faja Diámetro de rodillos
Espaciamiento de rodillos
At = Vor
=
1.426 pie2V df
dr= 6 pulg S¡= 1 pie
Lh = O pie Longitud horizontal
Longitud inclinada Longitud total Longitud de faldón Ancho entre faldones
Li
=
14.48/0.3048=
47.507 pies Lt = Lh + L¡ =4 7 .507 piesAltura de material tocando faldón Altura que se eleva el material Angulo de sección inclinada Peso de material sobre la faja
Cálculo de tensiones de faja
Lr= 47.5 pies
W s = Bw X 2/3 = 28 pulg
dms =4 pulg
H =3.3 pies
a =4° grados
W
=
cdi=
143.3 lb/piem 60 XVdf
Wb + Wm = 155.282 lb/pie
Factor que depende del diámetro y tipo CEMA de rodillos
Fuerza para girar rodillos Kx
=
0.00068 x CWb+
Wm)+ ::
Kx = 1.91 lb/pie
A¡= 1.8
Factor Ky: Fuerza para vencer la resistencia de la faja a flexionarse sobre los rodillo
de carga y retomo y del material aflexionarse sobre los rodillos Ky = 0.035
Factor de corrección por temperatura Kt = l
Resistencia de la faja debida a rodillos
T x = Lt X Kx X Kt Tx = 90.528 lb
Resistencia de la faja a flexión sobre rodillos de carga
Tybc = Lt x (Ky x wb x K1) Tybc
=
20 IbResistencia de la faja a flexión sobre rodillos de retorno
Tybr = Lt x 0.015 x wb x Kt Tybr = 8.551 lb
Resistencia del material a flexión sobre rodillos de carga
Tym = Lt X Ky X Wm Tym = 238.2 lb
Cantidad de poleas N =2
p
Resistencia de la faja a flexión en poleas
Fuerza para acelerar el material
Factor de fricción Cs = 0.28
Tp= 350 lb
T = v am 60 df x 3600 x 32.2 cdi = 65.6 lb
Tensión debida a faldones T r = 2 x Lr x C
s x dms2 + 6 x Lr Tr= 710.6 lb
Tensión debida a limpiadores Tbc= 840 lb
Tensión total efectiva Te= Tx + Tybc + Tybr + T
ym + Tm + Tp + Tam + Tr+ Tbc Te= 2796 lb
Potencia del motor Eficiencia de transmisión
Primera aproximación
Velocidad de giro del motor
Er= 0.9
HP 1
=
33000xEr TeXVdf=
21.684Rpm1 = 1750
HP=30
Relación de torque al freno sobre torque a velocidad de trabajo Rt = 1 .40
Potencia necesaria al arranque con carga HP
=
[(Te-Tm)X233000 XVdf+TmXVdf]=
35.732Potencia que netrega el motor al arranque HP2
=
HP x 1 .40=
42Cálculo de tensiones en la faja
usar 50 HP
W rap factor, factor que depende del arco de la faja alrededor de la polea y del tipo de
superficie de la polea.
Arco de la faja 9 = 180° = 3.1416 rad
Tipo de superficie de la poi� revestida con jebe ranurado Factor de fricción faja - polea, f = 0.35
1
W rap factor Cw
=
e rxe -1=
0.499Tensión en el lado menos tenso T2 = Te x Cw = T2 = 1396 lb
Tensión de faja en primer polín T3 = (Wb + Wm) x S¡ x 12.5/3 = T3 = 647 lb
Resistencia necesaria en la faja T1X 10
Rer
=
e;-
=
1152 lb - pulg3.2.2.2 FA.JADE TRANSPORTE DE FILTRADO Datos de Materiales a Transportar
Peso específico
Angulo de sobrecarga Capacidad requerida Capacidad de diseño Volumen requerido
Datos de la faja
Ancho
Angulo de rodillos
Velocidad de la faja
Pe= 1609 kg/m3
Pe = 1609 x 0.06243 = 100.4 lb/pie3
'Ps = 36 grados
Crt = 900 ton/h = 30 ton/2 min
Cdt = 900 ton/h = 900 x 2200 = 1980000 lb/h
V = ..stt_. = 328.522 pie3/min
or 60XPe
Bw= 42 pulg
13
= 20ºVdf = 1.12 X 0.::48 = 220.5 pie/min
Área transversal de material en faja Diámetro de rodillos
Espaciamiento de rodillos
A = t Vor = 1.49 pie2
V df dr= 6 pulg S¡ = 3 pie Peso estimado de faja
Longitud horizontal Longitud inclinada Longitud total
Longitud de faldón
Ancho entre faldones
Altura de material tocando faldón Altura que se eleva el material
wb = 12 lb/pie
Lh = 29842/0.3048 = 97.907 pie
O pies
Lt = Lh + L¡ =97.907 pies
Lr= 6.6 pies
W s = Bw x 2/3 = 28 pulg dms = 5.93 pulg
Angulo de sección inclinada Peso de material sobre la faja
Cálculo de tensiones de faja
a= 4° grados
W
=
cdi=
149.7 lb/piem 60XVdf
Wb + Wm = 161.679 lb/pie
Factor que depende del diámetro y tipo CEMA de rodillos A¡= 1.8
Fuerza para girar rodillos Kx
=
0.00068 x (Wb+
Wm)+
::
Kx = 0.71 lb/pie
Factor Ky: Fuerza para vencer la resistencia de la faja a flexionarse sobre los rodillo de carga y retomo y del material aflexionarse sobre los rodillos Ky = 0.035
Factor de corrección por temperatura Kt
=
1Resistencia de la faja debida a rodillos
T x= 4 X Kx X Kt Tx = 69 .508 lb
Resistencia de la faja a flexión sobre rodillos de carga
Tybc = Lt x (K
y x wb x Kt) Tybc = 41 lb
Resistencia de la faja a flexión sobre rodillos de retorno
Tybr = Lt x 0.015 x wb x Kt T
ybr = 17.623 lb
Resistencia del material a flexión sobre rodillos de carga
Tym=LtxK
y XWm Tym=512.9lb
Fuerza para elevar el material T m = H x m
Cantidad de poleas Np = 2
Resistencia de la faja a flexión en poleas Tp = 200 + (N
p-1) x 150 Tp = 350 lb
Fuerza para acelerar el material Factor de fricción Cs = 0.28
T am
=
v df x cdl=
62.8 lbTensión debida a faldones Tr= 2 x Lrx C5 x dms2 + 6 x Lr Tr= 169.569 lb
Tensión debida a limpiadores Tbc = 840 lb
Tensión total efectiva Te= Tx + Tybc + Tybr+ Tym + Tm + Tp + Tam + Tr+ Tbc
Te= 2063 lb
Potencia del motor Eficiencia de transmisión Primera aproximación Velocidad de giro del motor
Er=0.9
HP
=
Te XVdf=
15.3181 33000xEr
Rpm1 = 1750
HP=25
Relación de torque al freno sobre torque a velocidad de trabajo Rt = 1.40 Potencia necesaria al arranque con carga HP = [(Te-T m)x2xVdr+TmXVdf] =
27_572 33000
Potencia que entrega el motor al arranque HP2 = HP x 1.40 = 38.6
Cálculo de tensiones en la faja
usar40 HP
Wrap factor, factor que depende del arco de la faja alrededor de la polea y del tipo de superficie de la polea.
Arco de la faja 8= 180º=3.1416 rad
Tipo de superficie de la poi� revestida con jebe ranurado Factor de fricción faja - poi� f = 0.35
Wrap factor Cw
=
e rxe 1 -1=
0.499 Tensión en el lado menos tensoTensión de faja en primer polín Tensión en el lado más tenso Resistencia necesaria en la faja
T 2 = Te X Cw = T 2 = 1030 lb
T3 = (Wb + Wm) x S¡ x 12.5/3 = T3 = 2021 lb T 1
=
Te + T 2 + T 3 = 5115 lbT1x10
Rer = -- = 1218 lb - pulg
3.3 MONTAJE DE FILTRO PRENSA
Figura 3.2 Lugar donde será instalado el filtro prensa Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
Se colocan las piezas de la bandeja en una superficie plana y se comienza a armar,
partiendo por la estructura exterior y luego las bandejas.
Figura 3.4 Filtro prensa DIEMME 2000 GHT Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
Ahora se toma de la estructura, se procede con el izamiento y se deja en el lugar que va a
instalarse previamente alineada (horizontalmente), se puede fijar de inmediato o soportar
para fijarla después del filtro y asegurarse que está en el lugar correcto con respecto a la
caída de la primera torta (verticalmente).
Figura 3.6 Izamiento de estructura - Filtro prensa DIEMME 2000 GHT Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
Figura 3.8 Izaje de cabezal fijo - Filtro prensa DIEMME 2000 GHT Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
Las celdas tienen que instalarse a la misma altura y con las dos placas que forman parte
de cada la celda paralelas. Tras controlar que las celdas estén en la posición indicada,
hay que instalarlas en la estructura en el punto en que se colocarán las piernas del filtro
prensa.
Es posible seguir con la instalación del filtro después de averiguar la posición exacta y el
Figura 3.9 Nivelación de celdas de carga - Filtro prensa DIEMME 2000 GHT Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
Se continua con el caballete trasero.
Figura 3.10 Cabezal móvil filtro prensa DIEMME 2000 GHT Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
Figura 3.12 Cabezal móvil y fijo de filtro prensa DIEMME 2000 GHT Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
Para luego una vez que está todo cuadrado, se procede a instalar la viga superior,
dándole rigidez a la estructura del filtro.
Figura 3.13 lzaje de viga superior - Filtro prensa DIEMME 2000 GHT
Se instalan los carros de soportes del cabezal móvil, terminando con los tirantes del
filtro.
Figura 3.14 Instalación de placas - filtro prensa DIEMME 2000 GHT Fuente: Área de montaje CEMPROTECH SAC.
4.1 PROTOCOLO PARA PUESTA EN MARCHA DE FILTRO PRENSA PROCEDIMIENTO DE VERIFICACIÓN DEL EQUIPO
Antes del montaje del filtro se debe tener en cuenta lo siguiente:
1. Realizar una inspección integral del filtro prensa que permita verificar que el
equipo no presente averías producto del transporte, si se comprueban averías en
el equipo informar a la empresa encargada del seguro de transporte.
2. Comprobar que el equipo y sus accesorios este completos de acuerdo al packing
list, de encontrarse incompletos realizar la lista de suministro faltantes y el
trámite de reclamo respectivo.
3. Verificar que la estructura del soporte del filtro este diseftado para soportar las
cargas del equipo y sus componentes.
4. Corroborar que la base del filtro este totalmente nivelada para que no presente
problemas en operación.
5. Verificar la lista de lubricantes que recomienda el fabricante antes del montaje e
6. El lugar de operación del equipo debe estar cubierto y contar con un área
determinada para el mantenimiento respectivo, asimismo el área destinada a
colocar los tableros de mando y control no deben presentar humedad, los daiios
ocasionados a los componentes eléctricos debido a la humedad no están dentro
de la garantía del proveedor.
7. En lo posible no efectuar trabajos de soldadura cerca del filtro, ya que el
aterramiento del equipo de soldadura puede ocasionar daiios en el tablero
eléctrico.
8. Verificar que la tensión en la zona de operación sea la misma que requiere el
equipo.
9. La instalación de los tableros eléctricos y conexiones eléctricas deberá ser
realizada por personal capacitado y con experiencia en estas labores, los dafios
ocurridos por una mala instalación no están considerados dentro de la garantía
que ofrece el fabricante.
4.2 DESCRIPCIÓN DEL FILTRO PRENSA
El filtro prensa que se describe a continuación es el modelo GHT 2000 suministrado por
DIEMME FILTRA TION que es una empresa especializada en tecnologías ambientales y
en el tratamiento de las aguas.
Una placa de filtro-prensa es una máquina compuesta de estructura de metal sólido, se
El cabezal móvil se desliza entre las dos vigas de bastidor laterales que conectan a la
cabeza fija, el cabezal móvil es accionado por cuatro cilindros hidráulicos que ejercen
una presión lo suficientemente alta como para mantener una serie de placas unas contra
otras.
Estas placas actúan como apoyo componentes para las telas de filtración.
El lodo se bombea en las cámaras y es filtrado a través una serie de telas que recubren
las paredes de placas.
La placa tiene una estructura especial que permite la recepción del fango, el agua se
descarga a través de una serie de agujeros que se encuentran en el cabezal fijo.
Se indican las partes del filtro prensa en el cuadro 4.1, y la Figura 4.1 muestra al filtro
•
•
Cuadro N° 4.1 componentes del filtro prensa DIEMME 2000 GHT
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-MARCA DESCRIPCION
1 CABEZAL FIJO (con cilindros hidráulicos)
2 CARRYING HEAD
3 CABEZAL MOVIL
4 PLACAS
5 LONAS DE FIL TRACION
6 UNIDAD HIDRAHULICA
7 PLACA DE CIERRE HIDRAULICA
8 ACOPLAMIENTO PARA CABEZAL MOVIL
9 MOTOR REDUCTOR
10 VIGA PRINCIPAL
11 CADENA
12 GANCHOS DE DESPLAZAMIENTO
13 MANO METROS
14 ALIMENTAOON DE LODOS
15 COLECTOR DE DESCARGA
16 LIMITE DE CARRERA DEL CABEZAL MOVIL
17 BARRA FOTOELECTRICA
18 BARRA DE SEGURIDAD
19 BANDEJA DE GOTEO
20 ARANDELA
21 DOBLE ALIMENTACION DE LODOS
22 VALVULA
Fuente Manual de Filtro Prensa DIEMME 2000 GHT
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Fuente: Área de montaje CEMPROTECH S.A.C
4.3 OPERACIÓN DE FILTRO PRENSA
El filtro prensa cuenta con bandejas de goteo que están destinados a recoger las gotas de
filtrado y fugas, especialmente durante secuencia de pre-apertura, y el agua de lavado
durante el lavado automático. La bandeja de goteo es accionada por medio de una
unidad hidráulica independiente.
El lavado de lonas es automático a alta presión • Los sistemas son alimentados por una
Las placas de desplazamiento se mueven automáticamente durante la secuencia de
apertura y descarga de la torta.
En el proceso de separación de sólidos y líquidos se dan las siguientes secuencias de
funcionamiento:
Cierre
Alimentación
Compactación
Pre-filtrado
Primer lavado de torta
Segundo de torta
Exprimir
Apertura
Descarga
Lavado de tela
Los ciclos de trabajo de los filtros prensa son independientes el uno del otro, pero con
tres excepciones:
Secuencia de llenado
Lavado de torta
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Figura N° 4.3 Panel de control filtro prensa
Fuente: Manual de Filtro Prensa DIEMME 2000 GHT
El Lavado a alta presión y bombas de torta de lavado se controla mediante panel de
control independiente (Fig. 4.3: Panel de control común). El gabinete también está
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Figura Nº 4.4 Vista del panel de control
Fuente: Manual de Filtro Prensa DIEMME 2000 GHT
Cada prensa de filtro es controlada y programada desde el panel de control principal.
Donde se encuentran las lámparas de sefialización, interruptor selector principal, los
comandos de control de secuencia y la interfaz de la pantalla táctil de la máquina. Ver
Figura Nº 4.5: Panel principal de la prensa
El panel de control principal está equipado con dispositivos de control y una interfaz de
pantalla táctil (HMI) interfaz que permite programar la monitorización y el ciclo de
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Fuente: Manual de Filtro Prensa DIEMME 2000 GHT
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5.1 RESUMEN DE COSTOS
CAPITULO V
COSTOS
La empresa ejecutora CEMPROTECH S.A.C calcula tener una utilidad del 8% del costo
total del proyecto. El costo total del proyecto se indica en el cuadro Nº 5 .1
PRESUPUESTO DE EJECUCION
MONTO TOTAL
DESCRIPCION CANT UNi---�
1.1 Trabajos Preliminares 1.2 Movimiento de Tierras 1.3 Obras de Concreto Simple
($) ($)
29,200.00 22,042.29 2,636.98
55,492.00
59,500.00
15,000.00
.Montaje
26,500.00 %
18
51
7
Valor de venta($) 928,645.13
I
206,669.44I
1001Valor de venta
1
$ 1, 136,214.57
total ( ) ._ __________ _
5.2 COSTO DE OBRAS MECÁNICAS Y OBRAS ELÉCTRICAS
Se entregó las especificaciones y características del sistema de tuberías, tanques
bombas, fajas trasportadoras y estructuras metálicas al área de Costos y Presupuestos de
CEMPROTECH S.A.C para la elaboración del presupuesto. De igual manera se
procedió para las obras eléctricas
DESCRIPCION
Edificio de Filtrado
Plataformas de edificio Cobertura edificio
Soporte estructural de Filtro Chute de descarga
Cajón 500-BX-012 Tanque 500-BX-013 Cajón 200-BX-008 Tanque 400-TK-001
Faja transportadora Recepción 42x14.S
Faja transportadora Alimentación 42x30
Filtro Prensa Holding Tank
Puente Grua 6.6M - lOTM Bomba 200-PP-006 Bomba 500-PP-019 Bomba 200-PP-09 Bomba Grundfos Bomba 200-PP-008
Compresor GA-37 con Tanque Pulmón
Sistema Tuberias de Filtro Sistema Tuberias de Tan ues
Cuadro Nº 5.2 Resumen de costos
CANT
28000 Kg
8000 Kg
550 m2 6000 Kg 4500 Kg
2000 Kg
1600 Kg 1400 Kg 1000 Kg
14.S m
30 m 80000 Kg
9000 Kg 8000 Kg
gl gl gl gl gl gl gl gl
2.40 1.00
2.40 1.00
19.62 5.44
2.40 1.00
2.40 1.00
2.40 1.00
2.40 1.00
2.40 1.00
2.40 1.00
3,600.00 400.00
3,000.00 400.00
0.30 0.60 0.60 15,000.00 7,500.00 8,500.00 6,500.00 8,500.00 39,100.00
20,000.00 10,000.00
15,000.00 5,000.00
67,200.00 28,000.00 19,200.00 8,000.00
10,791.00 2,992.00
14,400.00 6,000.00
10,800.00 4,500.00 4,800.00 2,000.00 3,840.00 1,600.00
3,360.00 1,400.00
2,400.00 1,000.00
52,200.00 5,800.00
90,000.00 12,000.00
24,000.00 25,000.00 5,400.00 28,000.00 4,800.00
15,000.00 1,000.00
7,500.00 1,000.00
8,500.00 1,000.00
6,500.00 1,000.00
8,500.00 1,000.00
39,100.00 2,500.00
DESCRIPCION CANT UN COSTO MONTO TOTAL
Tablero de Arrancadores 18,000.00 4,000.00 18,000.00 4,000.00
Tuberias Cables Electricos - 10,000.00 - 10,000.00
Mandos locales 5,000.00 2,000.00 5,000.00 2,000.00
Sistema a tierra 7,500.00 5,500.00 7,500.00 5,500.00
Iluminación 18,000.00 5,000.00 18,000.00 5,000.00
TOTAL OBRAS EllCTRICAS 48,500.00 26,500.00
Fuente: CEMPROTECH -AREA DE COSTOS Y PRESUPUESTOS
5.3 COSTO DE EJECUCIÓN
Las obras civiles lo llevo a cabo el departamento de Ingeniería Civil de la empresa CEMPROTECH S.A.C. En esta etapa supervise que las cimentaciones estén de acuerdo
a lo especificado en los planos y estén de acuerdo con los planos de estructuras metálicas del proyecto.
La empresa ejecutora del proyecto considera el 8% de utilidad sobre el costo del proyecto (sin contar con los gastos generales), se estima un 24% del costo del proyecto para los gastos generales, en los gastos generales del proyecto se considera los costes de consumibles, alquiler de equipos, sueldo del personal, seguros y permisos necesarios para la ejecución del proyecto.
De la figura Nº 5.1 a la figura NºS.4 se muestran las partidas del proyecto y su
