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2011
MONOGRAFIA DEL CURSO DE MAQUINARIA
INDUSTRIAL I
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AGRADECIMIENTO
A nuestros guías que son nuestros maestros
por inculcarnos y encaminarnos en el camino
del saber y de la investigación.
A nuestros compañeros, en especial a
nuestros compañeros del curso de
MAQUINARIA INDUSTRIAL I, quienes de una
manera u otra nos acompañan en nuestra
formación académica y moral.
A nuestra casa de estudios y muy en especial a
nuestra facultad de ingeniería Mecánica
eléctrica por permitirnos estar presente en el
desarrollo curricular, que nos servirá de mucho
posteriormente en el campo profesional y
laboral
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DEDICATORIA
A nuestro señor padre DIOS todo poderoso,
creador de todo el conocimiento científico,
quien nos da la salud , las fuerzas , paciencia y
perseverancia para seguir adelante en nuestra
formación académica y espiritual.
A nuestros padres y hermanos, por el amor
demostrado en cada uno de los días de nuestra
existencia. Por el apoyo incondicional y
desinteresado.
A quienes hacen posible concebir nuestra
profesión, más que una ciencia, como un arte:
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DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de este
trabajo, nos corresponden exclusivamente; y el
patrimonio intelectual del mismo al docente:
TELLO RODRÍGUEZ JORGE ROLANDO y a
la FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA DE LA UNIVERSIDAD
NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO.
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INDICEI. INTRODUCCIÓN ... ¡Error! Marcador no definido. II. OBJETIVOS ... ¡Error! Marcador no definido. III. COMPONENTE TEORICO………¡Error! Marcador no definido.
IV. GENERALIDADES ... 10
4.1 HISTORIA………...10
4.2 ENERGÍA ELÉCTRICA BIOMASA...11
4.3 EN TRANSPORTE DE SÓLIDOS...13
A. Transporte de Solidos en Suspension...13
B. En Transporte de Pescado…...………..………..………...…….14
C. En Transporte Hidráulico en la Minería……..………..16
D. En Transporte Hidráulico de la Madera Desmenuzada Por Medio de Lignoductos…….………...16
4.4 BASE TEÓRICA……….…...….16
4.4.1 ECUACIONES QUE RIGEN ESTE TRANSPORTE………16
A. Características de las conducciones………16
B. Característica de estaciones de bombeo ……….17
C. Característica de válvulas reguladoras de caudal……….17
D. Ecuación característica generalizada……….17
E. Estática del sistema hidráulico………18
F. Dinámica del sistema hidráulico………18
4.4.2 VELOCIDAD LÍMITE………19
4.4.3 REGIMEN DE TRANSPORTE………..20
4.5 MAQUINAS QUE SE UTILIZAN………...20
A. BOMBAS,………..…20
B. APLICACIÓN DE LAS BOMBAS PARA TRANSPORTADORES HIDRÁULICOS…....23
C. ACCESORIOS QUE SE UTILIZAN……….………..…….28
D. ACTUADORES……...………34
V. APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA……….38
5.1 TRASPORTADORES HIDRÁULICOS EN LA MINERÍA………..38
5.1.1 PORQUE USAR EL TRANSPORTE HIDRÁULICO EN LA MINERÍA ..…...….38
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5.1.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO………41
5.1.4 VARIABLES DEL SISTEMA………..…42
5.1.5 REGÍMENES DE FLUJO………...43
5.1.6 ESTUDIOS EMPÍRICOS DEL TRANSPORTE HIDRÁULICO DE SÓLIDOS…….48
5.2 EL TRANSPORTE HIDRÁULICO DE LA MADERA………..53
5.2.1 DESMENUZADA POR MEDIO DE LIGNODUCTOS …...53
5.2.2 TRANSPORTE DE LA MADERA EN LA SELVA PERUANA………...56
5.2.3 SISTEMA DE TRITURADO………...…57
5.2.4 BENEFICIOS DEL TRANSPORTE HIDRÁULICO DE MADERA...………..68
5.2.5 FLUJO DE HIDROMEZCLA ESTRUCTURAL………..69
5.2.6 HIDRÁULICA DEL TRANSPORTE DE SEDIMENTOS………..70
5.2.7 SEDIMENTOS………71
5.2.8 TIPO DE BOMBAS UTILIZADAS………..73
5.3 SISTEMAS DE BOMBEO Y RECEPCIÓN EN EMPRESAS PESQUERAS…………...…78
5.3.1 MÉTODOS DE TRANSPORTE ………..……78
5.3.2 EQUIPOS DE BOMBEO MÁS CONOCIDOS EN EL PERÚ………81
5.3.3 EQUIPOS DE DESCARGA UTILIZADOS HASTA LAS POZAS DE ALMACENAMIENTO……….90
5.3.4 CHATA DE DESCARGA………91
5.3.5 TUBERIA DE TRANSPORTE DE PESCADO………...92
5.3.6 DESAGUADORES ROTATIVOS………..93
5.3.7 TRANSPORTADORES DE MALLA………...94
5.3.8 DESAGUADORES VIBRATORIOS………95
5.3.9 TOLVAS DE PESAJE………..95
5.3.10 CHUTE DISTRIBUIDOR A POZAS………...96
5.4 ESQUEMA DE CURSO NATURAL O POR GRAVEDAD DEL TRANPOSRTE HIDRAULICO………...………..98
VI. CONCLUSIÓN………...………...100
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I. INTRODUCCIÓN
En este trabajo monográfico se quiere alcanzar mediante la recopilación de
información de trabajos realizados sobre transportadores hidráulicos, en esta monografía se trata de dar algunas pautas para una adecuada información en el transporte hidráulico ya sea de:
Transporte hidráulico de sólidos, Transporte hidráulico de café de café, Transporte hidráulico de pescado, etc.
En el agua de bombeo, la cual pasa a ser un tema importante a tratar de acuerdo a los límites permisibles contenidos en este elemento, así como las diferentes aplicaciones que se puede hacer a partir de esta pequeña información.
A nivel mundial el transporte de líquidos y gases a través de conductos tubulares cerrados es muy común como consecuencia de los adelantos de la tecnología industrial
Desde el siglo XIX se han aplicado métodos de transporte de sólidos en conductos tubulares, a distancias cada vez mayor.
II. OBJETIVOS
En este trabajo monográfico se va a tratar de Estudiar los métodos y Conocer las diferentes formas de transporte hidráulico y optar por su utilización y mejoramiento de su sistema.
III. COMPONENTE TEORICO
El transporte hidráulico de materiales, a través de tuberias, constituye una operación ampliamente utilizada desde hace varios años en numerosas industrias y especialmente en el campo de la minería.
El agua es el fluido más común para transportar materiales, y si la instalación opera en forma continua, el proceso es capaz de transportar grandes cantidades de materiales
El movimiento de materiales finos dentro de una faena minera, como ser, el transporte de mineral desde la planta de molienda a la planta de flotación, los
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flujos en el interior de la planta de flotación, el transporte de concentrados desde la concentradora a la fundición o el transporte de relaves desde la concentradora al tranque de relaves, constituye un factor determinante dentro del esquema de operación de una industria minera.
Este problema se ve agravado en Chile, por la localización cordillerana de nuestros principales yacimientos, obligando a construir los sistemas para efectuar el transporte antes señalado sobre una topografía desventajosa y capacitarlos para soportar factores climáticos adversos.
Por otra parte, en nuestro país la ubicación de los yacimientos crea condiciones de pendientes y balances hidrológicos favorables que hacen pensar de inmediato en el transporte mediante un sistema hidráulico, consistente en el movimiento gravitacional y/o forzado de suspensiones sólido – líquido ya sea en tuberías o canales.
La explicación del creciente interés por esta alternativa para transportar materiales de tamaño reducido, es principalmente de índole económico, y son dos factores los más destacados:
Bajo costo y economía de escala, y
Puesta en marcha de la explotación de yacimientos mineros, cuya localización hace que tal actividad no sea económica por medio del transporte tradicional
Algunos antecedentes indican que los costos de transportes son más bajos, dentro de ciertos límites de producción, y le siguen el transporte por ferrocarril, por camión y por correas transportadoras.
Si se toma como patrón de medida el costo de transporte interoceánico (c.t.i.) de materiales finos, en barcos de alto tonelaje, se tienen los siguientes índices, que demuestran lo favorable que es el transporte hidráulico de sólidos por tubería.
• Por tubería o canales 3 a 20 veces c.t.i. • Por barco fluvial 4 a 8 veces c.t.i.
• Por tren 8 a 30 veces c.t.i. • Por camión 80 a 100 veces c.t.i.
Estos datos son válidos para distancias cercanas a mayores a 161 Kilómetros.
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Las ventajas más significativas que presenta el transporte hidráulico de sólidos son:
Simplicidad de la instalación
Facilidad para vencer obstáculos naturales o artificiales. No hay impedimentos, el transporte puede ser en dirección horizontal, vertical o inclinada
No requiere de gran despliegue de maniobras de instalación ni de operación. El factor operacional es ventajoso, por cuanto es bajo el número de operarios requeridos para hacer funcionar el sistema.
Proporciona un flujo continuo de sólidos y fácil implementación de control automático
Bajo consumo de energía
Posibilidad de transportar varios productos
No se produce daño ni se altera el medio ambiente.
Permitir la elección de la vía más corta entre dos puntos al atacar cualquier tipo de pendientes, para las tuberías en presión, y evitar la construcción de las complejas obras civiles necesarias para implementar un camino o una vía férrea.
Eliminar la influencia de factores climáticos como temporales, rodados de nieve, neblina, etc.
Poder alcanzar ritmos de transportes imposibles de realizar con otro tipo de sistema.
Los transportadores hidráulicos llena materiales a lo largo de las tuberías o canales teniendo en el agua el fluido principal en estos transportadores la pulpa (material transportado y agua) es movida por la presión creada por una diferencia natural en el nivel o por medio de aparatos mecánicos (bombas o elevadores hidráulicos) a trabes de canales o tuberías y bajo sistemas d e gravedad.
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IV. GENERALIDADES 4.1 HISTORIA
Remontémonos a nuestro estudiosos gracia a quienes se le debe el desarrollo conceptual de las aplicaciones hidráulicas y para ilustración citaremos solamente algunos científicos entre ellos tenemos.
a. Sir Isaac Newton , quien entre muchas contribuciones a la ciencia desarrollo la primera ley o la ley de la inercia, la segunda ley o la ley de la interacción y la fuerza y la tercera ley o de acción y reacción.
b. Daniel Bernoulli, científico de gran renombre en diferentes artes, aporto grandes avances en la investigación de la hidrodinámica. Específicamente el Principio de Bernoulli muy conocido en el ámbito de la ingeniería.
c. Leonard Euler, conceptos sobre las presiones en los canales, efectuó estudios sobre la mecánica de los fluidos, aplico el concepto de cavitación, y también desarrollo el principio de la maquina centrifuga, para citar solamente una pequeñísima parte de sus aportes a la ciencia, ya que según sabemos escribió más de 500 libros y artículos.
d. Giovanni Batista Venturi:, se especializó en la dinámica de los fluidos, y su trabajo estaba profundamente orientado al estudio de la hidráulica, y para nosotros los ingenieros nos es muy conocido por el famoso invento llamado el tubo de Venturi.
e. Blas Pascal, hizo grandes aportes en el estudio de la geometría, desarrollo teorías sobre probabilidad, y para lo que nos atañe en este artículo, efectuó grandes estudios relacionados con los fluidos, y los conceptos de presión y vacío.
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4.2 ENERGÍA ELÉCTRICA BIOMASA
En el 2003 TIWAG Kufstein Kufstein, Tirol, Austria Para el almacenamiento de la biomasa se dispone de cinco transportadores hidráulicos. Cada uno tiene una superficie de 7 a 15 m² y se utiliza para corteza de árboles, aserrín, astillas de madera, residuos agrícolas, etc.
Al final de cada transportador hidráulico hay un transportador transversal que mezcla todos los residuos en una proporción igual y los transporta hasta la caldera. La combustión ocurre en una parrilla. El aire de combustión que entra a la caldera alcanza una temperatura de hasta 180°C.
Esto permite una combustión más eficiente. Para reducir las emisiones de óxido nítrico la planta utiliza una nueva tecnología denominada Proceso de SNCR. Para la purificación de los gases de escape la planta utiliza filtros eléctricos y separadores de gases.
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En diciembre del 2007 Bioenergía Pfalzgrafenweiler, Baden-Württemberg, Alemania para garantizar un funcionamiento seguro y continuo de la planta se ha elegido la siguiente configuración: Un transportador hidráulico con un sistema automático de control. Eso permite un funcionamiento seguro todo el año y sin interrupciones.
Un sistema de combustión con una parrilla enfriada; eso permite la utilización de distintos combustibles sólidos de biomasa. Un sistema de combustión adecuado permite la combustión más eficiente de la biomasa con un índice de confiabilidad muy elevado.
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4.3 EN TRANSPORTE DE SÓLIDOS.
A. TRANSPORTE DE SOLIDOS EN SUSPENSION:
Cuando se transportan sólidos suspendidos en un fluidos (suspensión, pueden ser clasificados de acuerdo a la forma que son arrastradas las partículas solidas,
En homogéneos cuando los sólidos son uniformes
Heterogéneos o mesclas multicomponentes cuando otras formas de masa están contenidas en dicho fluido.
En las mezclas heterogéneas las partículas se mueven con el flujo por medio de dos procesos diferentes.
En suspensión si las partículas son pequeñas y la velocidad del flujo es alta.
por saltos (esto es moviéndose a lo largo de una serie de brincos cortos intermitentes) si las partículas son grandes o la velocidad del flujo es baja
En los materiales que forman las mezclas heterogéneas y siguen un régimen sin deposito que es una condición de flujo forzado, ninguna de las partículas Puede quedar estacionaria sobre la tubería y todas se mueven conjuntamente con el flujo , con un cierto retraso que depende de su tamaño según elie condolois y edmond E chapus.
El flujo de fluidos a través de conductos cerrados involucra perdidas de energía, debidas principalmente a la naturaleza de las paredes de los tubos (rugosidad) en el caso de secciones rectas de tuberías. En accesorios como codos de 90ª, mas bien se producen perturbaciones de la corriente que origina remolinos y vórtices que intensifican las perdidas.
a. MEZCLAS MULTICOMPONENTES
La especificación de las medidas de diferentes masa y pesos puede hacerse, ya sea analizando los valores para la mezcla total o las cantidades de masa y peso para cada clases por fracción de masa.
b. PRESION ESTATICA LOCAL: es un fluido en movimiento como en un fluido estacionario, la presión estática local es el esfuerzo de compresión en el punto considerado. Es igual a la presión normal de la superficie
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estacionaria paralela a la corriente cuando una corriente pasa sobre un solido liso, plano estacionario, la presión normal ejercida sobre este solido es, en cada punto la presión estática local del fluido en dicho punto. Porque en la vecindad inmediata de la superficie la corriente solo puede ser paralela a la superficie.
En la practica esta presión se mide haciendo un pequeño agujero perpendicular a la superficie, teniendo cuidado a evitar cualquier rebaba saliente en los bordes, y conectando la abertura así practicada a un indicador d expresión, este agujero se denomina orificio piezometrico.
B. EN TRANSPORTE DE PESCADO
Ascensor de peses
Vertido de peses y agua
Grupo elevador
Canal de desagüé
Rejilla
Presa Cabina con su botrino y su bañera
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En los principios de la pesquería el proceso de transporte del pescado a la planta se hacía de forma manual y/o artesanal, lo cual consistía en introducir el pescado capturado por la lancha dentro de redes, las cuales eran llevadas ya sea por lanchones, camiones, etc. a la planta para su procesamiento.
En la siguiente figura podemos observar la inquietud que existía años atrás Cámara superior
Compuerta
compuerta
Cámara inferior presa
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C. En transporte Hidráulico en la minería.
En el trasporte de sólidos por medio de transportadores hidráulicos (bombas hidráulicas).
D. En transporte hidráulico de la madera desmenuzada por medio de lignoductos.
4.4 BASE TEÓRICA
4.4.1 ECUACIONES QUE RIGEN ESTE TRANSPORTE
A. Características de las conducciones.
Ecuación de Darcy- Weisbach para una conducción (entre los nodos i y j):
Donde el coeficiente de fricción viene definido por la ecuación de Swamee- Jain para valores de Reynolds 70000 < Re< 108
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B. Característica de estaciones de bombeo.
La ecuación característica de las estaciones de bombeo viene dada por la ecuación de segundo orden,
* +
Donde los parámetros , presión estática de las bombas, y K h, coeficiente de pérdida interno, son intrínsecos al grupo de bombeo, y n indica el número de bombas presentes en la estación. La ecuación define a un sistema de bombeo en paralelo, el cual está capacitado para regular el caudal aportado en función del número de grupos de bombeo conectados.
C. Característica de válvulas reguladoras de caudal.
La ecuación característica de una válvula reguladora de caudal puede ser descrita como una función hiperbólica, de la siguiente forma
Donde ; es el parámetro de concavidad de la hipérbola y «el porcentaje de apertura.
D. Ecuación característica generalizada.
A partir de las ecuaciones básicas antes definidas, y mediante el empleo de la ley de continuidad, se puede establecer, para una línea genérica //', la siguiente ecuación que define el caudal circulante por la línea:
√[
( ) ]
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E. Estática del sistema hidráulico.Un problema de transporte estático viene representado mediante un grafo cuyos nodos corresponden a puntos de salida o llegada de un determinado recurso y cuyos arcos representan flujos entre los diferentes nodos (Griñó y Cembrano, 1991; Tabak y Kuo, 1971).En los nodos se debe cumplir la ecuación básica de equilibrio nodal,
∑
Donde es el caudal circulante en la conducción entre i-j, y es el
consumo o aportación en el nodo i'. Teniendo en cuenta el conjunto de elementos que se puede dar cita en la línea, y aplicando la ley de conservación de la energía, obtenemos para el nodo i
∑ √[ ( )
]
y en los arcos debe cumplirse la ley de balance energético entre nodo de salida y nodo de llegada
F. Dinámica del sistema hidráulico
La dinámica natural de una red hidráulica viene representada por el llenado y vaciado de los depósitos acumuladores de la red, de esta forma, a partir de la discretización de la ecuación diferencial de la variación de niveles de los depósitos se establece el modelo dinámico de la red, en el cual intervienen los estados de depósitos, la estructura de demanda temporal y los parámetros temporales de control.
Cuando se trata de problemas dinámicos, el grafo se complica al ponerse en juego una nueva dimensión, el tiempo. Por lo tanto se trata de interconectar las soluciones estáticas de una red hidráulica entre dos intervalos temporales contiguos k y k+1.
1) Niveles o volúmenes de todos los depósitos h(i,K) en el instante inicial del período estático, donde i es el índice de depósito.
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2) Valor de la demanda en todos los puntos de consumo de la red d(c,k), donde c es el índice de los puntos de consumo.
3) Estado de los parámetros de control de las estaciones de bombeo u(b,k), donde b es el índice de la estación de bombeo.
4) Estado de las válvulas presentes en la red v(v,k), donde v es el índice de la válvula.
Conocidos los valores de los parámetros antes expuestos, se determina la solución estática de la red en el instante k. Dicha solución expondrá el conjunto de presiones en nodos no acumulativos y caudales circulantes por todas las líneas presentes en el sistema.
La dinámica de los depósitos está relacionada con la variación de nivel o variación del volumen de agua almacenado en un intervalo temporal considerado. La ecuación dinámica viene dada por la ecuación diferencial, para el depósito i:
( ) ( ) ( )
Donde q(í, i) es el valor del caudal neto en el depósito i de superficie Sup(i): ( ) ( ) ( )
Discretizando la ecuación diferencial mediante diferencias en retraso podemos establecer:
4.4.2 VELOCIDAD LÍMITE:
como su nombre lo indica la velocidad limite es la mínima velocidad de flujo para que no exista riesgo de deposito o obstrucción de la tubería, la definición mas usada y de fácil determinación experimental es aquella que identifica como la velocidad a la cual los sólidos gruesos permanecen detenidos por periodos importantes en el fondo de la tubería (formación de dunas móviles o lecho fijo de fondo ) La velocidad límite en el transporte hidráulico de sólidos depende fundamental mente de las siguientes variables:
Granulometría de las partículas solidas Densidad relativa de las partículas solidas
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Diámetro de la tubería
Concentración de sólidos en la mezcla Inclinación de la tubería
Si la velocidad de flujo de la mezcla cae por debajo de esta velocidad límite de depósito, más y más material podría ser depositado en el lecho hasta que el tubo es finalmente bloqueado.
4.4.3 REGIMEN DE TRANSPORTE
Para la correcta conducción del fluido es suficiente con mantener una corriente turbulenta, sin que haya de tener en cuenta la influencia de la gravedad.las partículas se depositan solamente si la mezcla circula en régimen laminar o se encuentran en reposo.
4.5 MAQUINAS QUE SE UTILIZAN A. BOMBAS
Son las que se emplean para impulsar el fluido (generador de caudal), aportándole presión, y vencer la resistencia de la carga
Transforman energía mecánica en energía hidráulica Simetría con los actuadores o motores hidráulicos CLASIFICACIÓN SEGÚN DESPLAZAMIENTO DEL FLUIDO:
a. Hidrostáticas o “De desplazamiento positivo”
Bombas Oscilantes – trabajan absorbiendo fuerza lineal Bombas Rotativas – Trabajan mediante esfuerzo rotativo
b. Hidrodinámicas
Transfieren fluido considerando como resistencia solo el peso y el rozamiento
Características
Caudal Teórico y Caudal Real, Rendimiento Volumétrico Rendimiento Mecánico, Rendimiento Total
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TIPOS DE BOMBAS1) BOMBAS DE ENGRANAJES
Presiones de hasta 3600 psi (250 bar) Tipos
• Externos • Internos
2) BOMBAS DE LÓBULOS
Los lóbulos son accionados por un sistema de engranajes Semejante a la de engranajes, pero con mayor desplazamiento.
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No suelen emplearse en sistemas oleo hidráulicos • Coste alto
• Presión y velocidad inferiores a las bombas de engranajes
3) BOMBAS DE PALETAS
Relativamente pequeñas en función de la potencia que desarrollan Gran tolerancia al contaminante
Tipos:
Equilibradas – aro circular No equilibradas – Aro elíptico
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4) BOMBAS DE PISTONESDisposición múltiple, nunca solas, Gran eficiencia, gran variedad de caudales y depresiones de trabajo
Tipos (según disposición de los pistones): • Axiales
• Radiales
B. APLICACIÓN DE LAS BOMBAS PARA TRANSPORTADORES HIDRÁULICOS Electrobombas Motobombas Autocebantes Centrifuga Sumergible Equipo de Pescado Semi axial Bomba turbina
APLICACIÓN DE LAS BOMBAS CENTRIFUGO- HELICOIDALES Primero veamos:
CONCEPTO BASICO DEL IMPULSOR CENTRÍFUGO HELICOIDAL.
La dirección del flujo en bombas convencionales sufre un abrupto cambio de dirección de 90º al entrar al impulsor
LOS ORIFICIOS DE ASPIRACIÓN E IMPULSIÓN ESTÁN DOTADOS DE VÁLVULAS ANTI RETORNO ASPIRACION
IMPULSION
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En las bombas con impulsor centrífugo helicoidales el flujo describe un suave movimiento parabólico.
Las bombas con impulsor de pasaje abierto HIDROSTAL, permiten la libre salida de materiales fibrosos y textiles.
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En bombas convencionales los canales de impulsión son a menudo causa atascamiento con fibras y textiles.
Ahora las aplicaciones:
1) PLANTAS INDUSTRIALES :bombeo de líquidos con componentes sólidos , transporte de fluidos susceptibles a la emulsión ,líquidos con contenido de cristales , productos biológicos en germinación y otras aplicaciones
2) PRODUCTOS DE DESECHO
Sistemas de bombeo con bombas inatascables sumergibles e inmersibles la alternativa HIDROSTAL, bombas con el sistema patentado de pre- rotación PREROSTAL, para bombeo de fluidos con gran diferencia de densidad como son los residuos de plantas de producción con restos de fibras , aceites minerales , plásticos y petróleo
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3) SISITEMAS DE AGUAS SERVIDAS: bombeo de aguas servidas de origen municipal e industrial donde se requiere una operación continua con mismo mantenimiento. aquí el sistema PEROSTAL consigue aun en situaciones difíciles que incluyan residuos de densidad mixta, conservar limpias las fosas de aguas negras, así como adaptarse automáticamente a situaciones de gran variación de flujo manteniéndola velocidad de giro constante.4) PESCA Y SISTEMA DE BOMBEO PARA PECES
HIDROSTAL ha desarrollado sistemas de bombeo altamente eficientes en el transporte de materias delicadas como el pescado en embarcaciones o plantas de procesamiento. En hidroeléctricas donde se requiere bombear peces fuera de las bocalomas respetando los requerimientos ecológicos, las bombas hidrostal han sido seleccionadas
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como el sistema mas adecuado en pruebas comparativas con otros medios de transporte.
5) PROSESAMEINTO INDUSTRIAL: bombas para el transporte e fluidos con componentes de fibras largas, sólidos abrasivos, fluidos con gases y líquidos viscoso o densos, asi mismo sistema de bombeo para sólidos de gran dimensión.
6) TRANSPORTE DE PASTA Y PULPA DE DIVERSA DENSIDAD:
Bombeo de pulpa de papel de mediana consistencia (MC) en industrias papeleras, masas con contenido de gases y líquidos viscosos. Las bombas centrifugo helicoidales se aplican también en la industria de cuero, pasta alimenticias, pinturas químicos etc.
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Cualidades de los impulsores centrifugo helicoidales:
Capacidad de bombear líquidos y sólidos en suspensión de diversas densidades.
C. ACCESORIOS QUE SE UTILIZAN
1) Válvulas
Son las que gobiernan los ductos hidráulicos Tipos:
Válvulas distribuidoras o direccionales: Distribuyen el aceite
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Válvulas DistribuidorasAbren, cierran y dirigen el fluido en un sentido u otro a través de las distintas conexiones
• Identificables por:
Número de pasos
Número de entradas y salidas Número de posiciones
• Accionamiento manual, eléctrico, neumático e hidráulico • Tipos
Unidireccionales
o Anti retorno (o de cierre)
De vías múltiples
Válvulas Distribuidoras Unidireccionales Permiten el flujo en un solo sentido
Presión mínima en función del taraje del muelle
Rara vez presentan averías, aunque sí fugas por desgaste • Tipos
– Anti retorno
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Válvulas Anti retorno Pilotado– Anti retorno pilotado (pilotaje externo permite flujo inverso).Válvulas Distribuidoras de Vías Múltiples Pueden ser:
• De corredera
– Canalizan la dirección y sentido del fluido – Gobiernan los actuadores
• Rotativas
– Alimentan otras válvulas
– Pueden ser de 2, 3 ó 4 direcciones
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Válvulas Reguladoras de Presión• Regulan la presión del circuito – Limitan o reducen
• Suelen ser válvulas 2 vías, infinidad de posiciones entre estados NA y NC
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• Tipos:
– Válvulas de alivio o de seguridad – Válvulas reductoras
– Válvulas repartidoras secuenciales – Válvulas de descarga
Válvulas Reguladoras de Caudal
Delimitan el volumen de líquido por unidad de tiempo que circula por el sistema
Múltiples aplicaciones en regulación de velocidad de los actuadores
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Tipos:
– No compensadas – Compensadas
D. ACTUADORES.
Convierten energía hidráulica en mecánica
Según el movimiento: – Lineales (cilindros)
Simple Efecto
Doble Efecto
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V. APLICACIÓN EN LA INDUSTRIA.
5.1 TRASPORTADORES HIDRÁULICOS EN LA MINERÍA
El transporte hidráulico de sólidos, a través de cañerías, constituye una operación ampliamente utilizada desde hace varios años en numerosas industrias y especialmente en el campo de la minería. El agua es el fluido más común para transportar sólidos, y si la instalación opera en forma continua, el proceso es capaz de transportar grandes cantidades de sólidos El movimiento de materiales finos dentro de una faena minera, como ser, el transporte de mineral desde la planta de molienda a la planta de flotación, los flujos en el interior de la planta de flotación, el transporte de concentrados desde la concentradora a la fundición o el transporte de relaves desde la concentradora al tranque de relaves, constituye un factor determinante dentro del esquema de operación de una industria minera
5.1.1 PORQUE USAR EL TRANSPORTE HIDRÁULICO EN LA MINERÍA.
La explicación del creciente interés por esta alternativa para transportar materiales de tamaño reducido, es principalmente de índole económico, y son dos factores los más destacados:
Bajo costo y economía de escala
Puesta en marcha de la explotación de yacimientos mineros,
cuya localización hace que tal actividad no sea económica por medio del transporte tradicional
Las ventajas más significativas que presenta el transporte hidráulico de sólidos son:
a. Simplicidad de la instalación.
b. Puede aprovechase la fuerza de gravedad o por medio de sistemas de bombeo.
c. Facilidad para vencer obstáculos naturales o artificiales. No hay impedimentos, el transporte puede ser en dirección horizontal, vertical o inclinada
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d. No requiere de gran despliegue de maniobras de instalación ni de operación. El factor operacional es ventajoso, por cuanto es bajo el número de operarios requeridos para hacer funcionar el sistema.e. Proporciona un flujo continuo de sólidos y fácil implementación de control automático
f. Bajo consumo de energía
g. Posibilidad de transportar varios productos
h. No se produce daño ni se altera el medio ambiente.
i. Permitir la elección de la vía más corta entre dos puntos al atacar cualquier tipo de pendientes, para las tuberías en presión, y evitar la construcción de las complejas obras civiles necesarias para implementar un camino o una vía férrea.
j. Eliminar la influencia de factores climáticos como temporales, rodados de nieve, neblina, etc.
k. Poder alcanzar ritmos de transportes imposibles de realizar con otro tipo de sistema.
5.1.2 ANTECEDENTES DE APLICACIÓN INDUSTRIAL.
La primera patente relacionada con el transporte hidráulico de sólidos, de tipo industrial, data del año 1891, y se relaciona con el transporte de carbón mediante bombeo de una suspensión preparada con agua como fluido transportador. El rango de aplicación del transporte hidráulico de sólidos en la industria minera es muy amplio, tanto para el cobre como para toda la minería metálica La importancia de las instalaciones de transporte hidráulico de sólidos dependerá de la magnitud y ubicación de las faenas. La tabla 1 muestra los sistemas más interesantes que existen en la actualidad.
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Material transportado(año puesta marcha)
Longitud recorrida (Km) Diámetro tubería (pulga) Capacidad (millones ton/año) CARBÓN:
- Ohio, EE. UU. (1957) 174 10 1.3
- Arizona, EE.UU. (1970) 440 18 4.8 - Arkansas EE.UU. (1979) 1668 38 25.0 - Utah, EE.UU. (1981) 290 24 10.0 - Francia 10 15 1.5 - Polonia 203 10 - - Rusia 61 12 1.6 - Canadá 805 24 12.0 Material transportado
(año puesta marcha)
Longitud recorrida (Km) Diámetro tubería (pulga) Capacidad (millones ton/año) CONCENTRADOS DE FIERRO: -Tansmania, Australia ( 1967) 86 9 2.3 - Nueva Zelandia (1971) 10 8 y 12 2.0 - México (1974) 48 8 1.8 - México (1976) 32 8 2.1 - México (1976) 27 10 1.5 - Brasil (1977) 400 20 13 - África 266 16 4.0 - India 58 20 y 22 10 Material transportado
(año puesta marcha)
Longitud recorrida (Km) Diámetro tubería (pulga) Capacidad (millones ton/año) CONCENTRADOS DE COBRE - Bouganville , Indonesia (1972) 27 6 1.0 - EE.UU. ( 1974) 17 4 0.4 - Japón 64 8 1.0 - Alumbrera, Argentina (1997) 240-300 7 1.1 - Isacruz , Perú (1996) 25 3,5 0.4
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Material transportado(año puesta marcha)
Longitud recorrida (Km) Diámetro tubería (pulga) Capacidad (millones ton/año)
CALIZAS FOSFATOS Y OTROS
- Inglaterra (1964) 92 10 1.7
- Colombia (1971) 27 7 1.5
- Brasil 114 10 2.2
- Trinidad 10 8 0.6
- África del Sur 35 6 y 9 1.1
- EE.UU.
5.1.3 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO.
Para que el transporte de mezclas sólido-líquido a través de cañerías sea técnicamente factible, se deben cumplir las siguientes condiciones:
El sólido debe poder mezclarse y separarse fácilmente.
No deben existir riesgos, como por ejemplo taponamiento de la cañería debido a interacciones entre las partículas, trayendo como consecuencia aglomeración de ellas.
El sólido a transportar no debe reaccionar ni con el fluido transportante ni con la tubería.
El desgaste y ruptura que sufren las partículas durante el transporte no deben tener efectos adversos para el proceso posterior de ellas.
La cantidad de fluido transportante debe ser adecuada.
Dependiendo de la topografía, y específicamente al desnivel entre el punto de alimentación y el de descarga de la tubería, se pueden utilizar dos tipos de fuerza impulsora para mover la mezcla, con lo cual el transporte hidráulico de sólidos por cañerías sr clasifica en transporte gravitacional y transporte por bombeo. Estos dos tipos se muestran en la figura 1 y 2.
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Figura1.Transporte gravitacional de suspensiones.Figura 2.Transporte por bombeo de suspensiones 5.1.4 VARIABLES DEL SISTEMA.
El flujo de mezclas sólido-líquido por cañerías depende de una gran cantidad de variables y parámetros, no estando aún evaluada con exactitud la influencia de algunas de ellas estas variables se pueden sintetizar de la siguiente manera:
a. Dependiente del sólido a transportar - granulometría
- densidad - forma - dureza
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b. Dependiente del fluido transportarte.- densidad - viscosidad
c. Dependiente de la instalación
- diámetro interno de la cañería - longitud
- desnivel
- rugosidad interna
- ángulos de inclinación de la tubería
- singularidades (estrechamiento, codos, etc.) d. Dependientes de la mezcla
- concentración de sólidos en volumen y en peso - densidad de la mezcla
e. Dependientes del sistema
- tonelaje de sólidos a transportar - velocidad de flujo
- perdida de carga 5.1.5 REGÍMENES DE FLUJO.
La turbulencia es uno de los factores más importantes que permiten la suspensión de los sólidos. Sin embargo, en algunos casos particulares puede presentarse el régimen de flujo laminar si la concentración de partículas sólidas es muy grande (sobre un 70% - 80% en peso) y por lo tanto la viscosidad de la pulpa es alta. Por otra parte, es necesario clasificar los flujos de mezclas bifásicas de acuerdo a la forma que son arrastradas las partículas sólidas, presentándose cuatro formas de transporte claramente diferenciables:
A. FLUJO DE SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN HOMOGÉNEA.
Como su nombre lo indica, las partículas sólidas de la mezcla son transportadas en suspensión, sin presentar gradientes, ni de concentración ni de granulometría, en un plano perpendicular al flujo y vertical. Además las partículas sólidas no presentan ningún deslizamiento con respecto al fluido, es decir, tanto el sólido como el
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líquido tienen la misma velocidad de flujo con lo cual el comportamiento hidráulico de la mezcla es muy similar a la de un fluido puro, como ser, perfil turbulento de velocidades de flujo con simetría de revolución en el caso de tubería o canal y curvas de velocidad clásica en el caso de canales. (Ver Figura. .3)
TUBERIA O CANAL
FLUJO DE SOLIDOS EN SUSPENSION HOMOGENEA Figura.3
Donde:
= Altura relativa sobre el fondo de la tubería. =Diámetro interno de la tubería.
= Altura de escurrimiento del canal.
= Concentración local en peso de sólidos en la mescla.
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= Tamaño medio local de partículas solidas = Tamaño medio de los sólidos en la mescla.
= Velocidad media de la mezcla.
= Velocidad puntual de la mezcla.
B. FLUJO DE SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN HETEROGÉNEA.
En este caso los sólidos aun se mantienen en suspensión pero las partículas más pesadas tienden a caer formando un gradiente vertical de concentraciones y granulometrías pero sin chocar en forma notoria contra el fondo de la tubería. Sin embargo a los sólidos aun puede asignárseles la velocidad del fluido pero con un pequeño grado de deslizamiento en las cercanías de las paredes. (Ver figura 4). Este régimen de flujo es bastante usual en el transporte hidráulico de relaves con alto grado de molienda.
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C. FLUJO DE SÓLIDOS CON DEPÓSITOS DE FONDO.
Si el flujo es débil, las partículas más pesadas de la fase sólida se depositan sobre el fondo de la tubería o canal, ya sea en forma intermitente o definitiva, presentándose un lecho fijo de sólidos o un tren de dunas a baja velocidad ambas situaciones a la vez por la parte inferior del ducto y una nube de partículas arrastradas y/o suspendidas por encima de estas. (Ver figura .6).En este caso el gradiente de concentraciones y tamaños de partículas se hace más pronunciado y se puede observar una nube de partículas desplazándose a una velocidad menor que la del fluido por el fondo de la tubería y otra nube de partículas más finas suspendidas y a igual velocidad que el fluido por encima de ella. Este régimen de flujo se presenta en una gran cantidad de las instalaciones de transporte de relaves, diseñados con velocidades bajas para lograr una mínima abrasión, y tiene como inconvenientes que el arrastre de fondo de las partículas gruesas provoca un desgaste muy pronunciado en la parte de la tubería.
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D. FLUJO DE SÓLIDOS CON DEPÓSITOS DE FONDO.
Si el flujo es débil, las partículas más pesadas de la fase sólida se depositan sobre el fondo de la tubería o canal, ya sea en forma intermitente o definitiva, presentándose un lecho fijo de sólidos o un tren de dunas a baja velocidad ambas situaciones a la vez por la parte inferior del ducto y una nube de partículas arrastradas y/o suspendidas por encima de estas. (Ver figura .6).El flujo con depósito estable de fondo se presenta generalmente en condiciones de concentración y tamaño de sólidos relativamente bajas, en cambio, las dunas móviles son usuales en espectros granulométricos anchos y concentraciones importantes. El movimiento de las dunas en tuberías ocurre en el mismo sentido que el flujo de la mezcla (cabe hacer notar que en el flujo de mezclas por canaletas el sentido puede ser inverso) y su velocidad es muy baja comparada con la velocidad media de flujo. El mecanismo de movimiento de dichas dunas es el siguiente: las partículas ubicadas en la cara aguas arriba de la duna están sometidas a una velocidad del flujo mayor que la velocidad media (por reducción del área de flujo) lo que las impulsa a subir la cresta de las dunas, donde su energía cinética se disipa en los remolinos de flujo aguas abajo de la duna, y ellas vuelven a quedar depositadas hasta que la duna pasa completamente encima de ellas. Como este proceso de depositación de sólidos provoca una disminución de la sección de flujo, con el consiguiente aumento de la velocidad media para mantener la relación de continuidad, la capacidad portante del fluido se ve reforzado lo que permite mantener la fase sólida en movimiento.
Sin embargo, como este proceso de reducción de área en conjunto con la formación de remolinos provocados por dunas incide en un muy fuerte aumento de la disipación de energía del sistema y si éste no dispone de la suficiente energía necesaria
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ya sea por bombeo o diferencia de nivel, el proceso de depositación de sólidos se acentuará causándose en un corto período de tiempo una obstrucción total de la tubería. Aunque la formación de un lecho fijo estable en el fondo de una tubería, con el espesor más pequeño posible, es deseable bajo el punto de vista de proteger de la erosión el fondo de la tubería, el riesgo de obstrucción de la misma, junto con la imposibilidad de refluidizar el depósito por medios hidráulicos, hace muy poco aconsejable trabajar en este régimen de flujo.
F.6.: Flujo de sólidos con deposito de Fondo.
5.1.6 ESTUDIOS EMPÍRICOS DEL TRANSPORTE HIDRÁULICO DE SÓLIDOS.
En forma paralela al desarrollo teórico, realizaron estudios experimentales que permitieron conocer las características de funcionamiento del transporte hidráulico de sólidos. Debido a la carencia de una teoría bien desarrollada para
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el transporte hidráulico de sólidos, los primeros análisis experimentales, fundamentalmente para flujo en tuberías a presión, se caracterizaron por su aleatoriedad en la fijación de las variables de estudio. Es así, como algunos investigadores le dieron importancia a la concentración de la mezcla, al efecto del diámetro de la tubería, influencia de la densidad del sólido, etc. sin embargo, la mayoría de ellos permitieron explapolaciones de sus resultados, en la obtención de modelos matemáticos que permitieron la predicción del comportamiento global de un sistema de transporte hidráulico de sólidos. Como resultado de esto, se puede encontrar en la bibliografía una enorme cantidad de modelos empíricos para transporte hidráulico de sólidos, así mismo, también se puede encontrar defensores de algunos modelos, correctores e incluso opositores. No obstante, los resultados experimentales son una excelente herramienta de diseño a nivel industrial. Los estudios aludidos se centraron en el análisis de los tres parámetros más importantes del transporte hidráulico de sólidos desde el punto de vista industrial:
Velocidades límites de depósito
Pérdidas de carga en mezclas sólido-líquido o coeficiente de manning.
tasas de desgaste.
A. VELOCIDAD LÍMITE DE DEPÓSITO (VL)
Como su nombre lo indica, la velocidad límite es la mínima velocidad de flujo para que no exista riesgo de depósito y obstrucción de la tubería. La definiciónmás usada y de fácil determinación experimental es aquella que identifica como la velocidad a la cual los sólidos gruesos permanecen detenidos por periodos importantes en el fondo de la tubería (formación de dunas móviles y/o lecho fijo de fondo).
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La velocidad límite de transporte hidráulico de sólidos depende fundamentalmente de las siguientes variables.
Granulometría de las partículas sólidas Densidad relativa de las partículas sólidas
Diámetro de la tubería o altura de escurrimiento en una canaleta
Concentración de sólidos en la mezcla
Inclinación de la tubería o pendiente de la canaleta En menor grado depende de:
Factor de forma de las partículas solidas Temperatura de la mezcla
Influencia de a granulometría
Un aumento parejo del tamaño de los sólidos provoca un aumento de la velocidad de sedimentación y en la velocidad límite este aumento es menor.
Influencia de la densidad relativa de los sólidos
La velocidad es nula para partículas boyantes y ella crecerá con el aumento de la densidad relativa entre el sólido y el líquido transportarte.
Influencia del diámetro de la tubería
La capacidad portante de un fluido a velocidad dada decrece con el aumento del diámetro de la tubería. Esto puede traducirse en que la velocidad límite crece con el diámetro de la tubería.
Para tuberías de gran diámetro:
Esta relación es una de las más importantes en el diseño y operación de sistemas de transporte hidráulico de sólidos por tuberías pues se puede actuar relativamente con facilidad en efectuar modificaciones en la tubería misma.
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Influencia de la concentración de la mezcla
Se ha determinado experimentalmente que la velocidad límite puede crecer, ser constante o decrecer con la concentración de sólidos en la mezcla, de trabajo. Son embargo, esta dependencia es poco significativa a nivel industrial, con dispersiones de velocidades límites menores que un 10 % y se puede decir que en general tiende a cumplirse la tendencia de la siguiente figura
Inclinación de la tubería o pendiente del canal
Para un fluido puro, no existe ninguna influencia hidrodinámica de la inclinación de la tubería sin embargo, en mezclas sólido-líquido ella influye en la formación anticipada de dunas sobre el fondo de la tubería. Esta dependencia para el flujo a tubería a presión se puede apreciar la siguiente figura
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B. PÉRDIDA DE CARGA EN TUBERÍA (JM).
La resistencia al flujo en una mezcla sólido líquido que fluye por una tubería puede ser considerablemente mayor que la resistencia en el caso de un líquido puro .La experiencia , tanto a nivel de laboratorio como industrial, indica que la pérdida de carga de la pulpa tiene siguiente figura.
Este comportamiento puede explicarse de la siguiente manera:
El aumento de concentración, para una velocidad dada, implica un aumento en la energía gastada en mantener las partículas sólidas en suspensión.
El aumento de velocidad homogeniza la suspensión y la mezcla tiende a comportarse como un líquido puro.
Al producirse depositación, el choque de las partículas contra la pared provoca una disipación muy fuerte de energía, y la pérdida de carga aumenta considerablemente aunque la velocidad de flujo disminuya.
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C. DESGASTE DE LA TUBERÍAS
El desgaste que sufren inevitablemente las instalaciones de transporte hidráulico de sólidos tiene dos causa principales.
o La abrasión mecánica debido al choque continúo de las partículas sólidas contra la pared.
o La corrosión electroquímica debido a la diferencia de potencial electroquímico entre la pulpa y el ducto.
5.2 EL TRANSPORTE HIDRÁULICO DE LA MADERA 5.2.1 DESMENUZADA POR MEDIO DE LIGNODUCTOS
El Instituto de Investigaciones sobre la Pasta y el Papel, del Canadá, es un precursor en los estudios de las posibilidades técnicas de transportar madera desmenuzada suspendida en una corriente de agua a largas distancias, por medio de conductos (lignoducto) desde el bosque hasta las fábricas.
Estos trabajos se comenzaron en 1957. En tal ocasión se transportaron partículas de madera preparadas ex profeso a través de un conducto de 5 centímetros de diámetro que antes se había utilizado para otras experiencias.
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Al principio, este tema no despertó gran interés en la industria de la pasta y el papel. Su principio parecía alejarse radicalmente de las prácticas usuales de enviar la madera en forma de trozas por medio de sistemas fluviales o transportados por camiones o ferrocarriles. Por otra parte, sólo interesaba a las fábricas de pasta química un aprovisionamiento de madera desmenuzada. Los mayores productores de papel de periódicos del Canadá seguían tratando sus trozas mediante piedras de moler para obtener madera triturada, que es el mayor componente del papel de periódicos. Sin embargo se pensó en tal ocasión que los molinos de disco, o refinadores, alcanzarían un uso generalizado y que muchas fábricas preferirían surtirse de madera ya desmenuzada en lugar de trozas.
Un conducto de tubería de aluminio de 20,32 centímetros de diámetro y 160 metros de longitud. A través de este lignoducto se enviaron fragmentos ordinarios de madera, desde una fábrica cercana, a velocidades variables, mezclados con proporciones de agua también diversas. Las velocidades adoptadas oscilaban entre 1,2 y 3 metros por segundo y la proporción de madera suspendida llegaba hasta un 48 por ciento por volumen. A esta elevada concentración de partículas de madera, un lignoducto de 20 centímetros de diámetro sería capaz de transportar, aproximadamente, 800 toneladas de madera absolutamente seca por día.
La publicación a principios de 1960 de un informe preliminar sobre estas investigaciones estimuló otros estudios experimentales en los Estados Unidos y en la U.R.S.S. El interés por el transporte de madera desmenuzada mediante lignoductos creció en muchos países y hoy día interesa prácticamente a todo el mundo.
Por otra parte, se demostró que las partículas de madera suspendidas en agua podían pasar a través de una bomba centrífuga ordinaria sin que ésta sufriera daños, y que en realidad los desperfectos sufridos por la madera destinada a la fabricación de
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pasta o de papel eran del todo insignificantes si se consideraba su desplazamiento a lo largo de centenares de kilómetros en el lignoducto.
En el verano de 1964 se estableció en Marathon (Ontario) una instalación experimental en gran escala en conjunción con una de las fábricas canadienses de pasta de madera. Diez compañías suministradoras de equipo proporcionaron las tuberías, bombas, empalmes, dispositivos mezcladores y otros materiales auxiliares para la instalación experimental. Otras diez compañías facilitaron sumas en metálico para sufragar el costo efectivo de las operaciones y los honorarios del equipo investigador. Entre estas empresas figuraban dos de las principales compañías ferroviarias canadienses, una empresa constructora y de proyectos de ingeniería, una compañía de conductos tubulares y seis fábricas de pasta y papel, de las cuales cinco eran canadienses y una estadounidense. Esta organización cooperativa permitió la realización de un proyecto que habría exigido una suma muy cercana a 1 millón de dólares si una sola compañía hubiera tratado de realizarla por cuenta propia.
En la instalación de Marathon se utilizó tubería de aluminio de 15,24 centímetros de diámetro y tubería de acero de 20,3 y 25,4 centímetros de diámetro. Con estas tuberías se hicieron tramos en forma de U para formar conductos virtualmente horizontales de 610 metros de longitud. En los extremos de la U, la tubería se curvó con un radio de 16 metros. Se dispusieron asimismo dos secciones inclinadas a 10° y 20° para reproducir el declive que es de esperar en el empleo comercial de tales lignoductos. En cinco puntos distintos se dispusieron secciones transparentes, hechas de resina epoxídica, en las cuales podían registrarse, gracias a la fotografía ultrarrápida, las condiciones de fluencia de la mezcla.
Por medio de un lanzanieves se alimentaba el depósito de mezcla con partículas de madera de tipo ordinario, acumuladas en grandes montones; esto se hacía por medio de un transportador-medidor; la
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madera desmenuzada descendía entonces por la bomba hasta un extremo del lignoducto. En el extremo opuesto se iban amontonando en el suelo al salir, separándose así del agua. Grandes cantidades de estos fragmentos de madera se desfibraban después por el procedimiento kraft en las grandes lejiadoras discontinuas de la fábrica, para comparar el producto con el obtenido por otras partículas no transportadas por el lignoducto.
Se estudiaron en especial las condiciones en que el lignoducto podría obstruirse y las técnicas para eliminar estos atascos cuando se formaran. El programa daría asimismo la determinación periódica del pH del agua
Aunque no es posible por ahora dar los resultados detallados de estos amplios trabajos experimentales, puede sin embargo advertirse que fueron tan satisfactorios que muchas compañías del Canadá y de otros países están considerando seriamente la conveniencia de instalar lignoductos comerciales. Sin embargo, debe admitirse que el lignoducto no representa la solución de todos los problemas de explotación maderera para la industria de la celulosa y el papel. Sólo podrá adoptarse cuando el conjunto de circunstancias sea favorable
5.2.2 TRANSPORTE DE LA MADERA EN LA SELVA PERUANA.
Como en la selva peruana el transporte es muy reducido y transportar la madera por medio terrestre resulta muy costoso, algunos extractores de esta materia de la foresta peruana como lo es la madera. Transportan este producto por medio de las aguas del rio amazonas donde este medio actúa como un transportador hidráulico ya que por medio de el transportan a grandes o mediana distancias este producto.
Los sistemas transportadores tubulares comprenden también el transporte hidráulico, en el cual carga a granel se desplaza en mescla con agua por los tubos. Esta mezcla de la carga con agua
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se llama pasta o lodos. El desplazamiento de lodos se efectúa por presión creada por la diferencia de niveles o por instalaciones mecánicas. El transporte mas difundido es el que se emplea en la extracción de minerales en ulterior enriquecimiento húmedo así como en los trabajos de desmonte.
En el transporte hidráulico se emplean distintos esquemas de desplazamiento.
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A. TRANSPORTADOR ALIMENTADOREl transportador alimentador de gran volumen para la carga continua de material en el pre-triturador, permite la alimentación simultánea con varios aparatos de carga.
B. PRE-TRITURADORA
Pre-trituradora de marcha lenta para la trituración de cualquier tipo de restos de madera de desecho. Especialmente robusto e insensible a los cuerpos extraños, se caracteriza por la gran capacidad de rendimiento con un bajo coste de mantenimiento y una alta estabilidad del valor.
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C. CINTA TRANSPORTADORACinta transportadora con separador de metal integrado para la separación de madera y metal.
D. POS-TRITURADORA
Pos-trituradora en forma de alimentador de restos de material de reciclado por mesa deslizante.
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E. SISTEMA EVACUADOR DE TOLVASSistema evacuador de tolvas a depósitos por alimentadores de empuje para la extracción continua de virutas.
F. EXTRACCIÓN DE MATERIAL
El transporte al almacén de intemperie, opcionalmente a través de transportador de cadena de paletas o cintas transportadoras. La figura muestra una cinta transportadora de inclinación regulable y giratoria, la cual sirve para un aprovechamiento óptimo de ahorro de costes en superficies de almacenamiento.
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G. BOMBEOImpulsor Centrífugo-Helicoidal
El impulsor centrífugo helicoidal de pasaje abierto combina las características de los impulsores de aleta, para el bombeo de la hidromezcla, con la eficiencia de los impulsores centrífugos usados en el bombeo de agua con sólidos suspendidos. La primera sección del impulsor centrífugo helicoidal es de tipo tornillo y actúa produciendo un efecto de desplazamiento positivo en el fluido.
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Equipo AbsorbenteBomba Centrifugo-Helicoidales de Alta eficiencia. Diseñado para el transporte de sólidos en suspensión en liquido desde la bodega de las embarcaciones hasta la planta procesadora con las conocidas ventajas del impulsor centrífugo-helicoidal
Alto caudal.
Tubería directa a la planta de procesamiento. Flujo continuo.
H. LIGNODUCTO
Estructura del flujo con elevada concentración de Sólido.
Como es conocido, el movimiento del agua y otros líquidos más viscosos como son los aceites lubricantes a bajas velocidades, pues transcurren en régimen laminar, el cual se subordina a la ley de Newton.
( ) Donde:
: Esfuerzo de Resistencia al movimiento. : coeficiente dinámico de viscosidad.
: Gradiente de velocidad.
La distribución de la velocidad en la sección del conducto se describe mediante una parábola.
= [
(
)
Donde:
: Radio del tubo.
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: Velocidad máxima (r = 0).
La complejidad en el movimiento de la hidromezcla, consiste en el complejo mecanismo de turbulencia, el que no es conocido hasta ahora, y también a un incompleto estudio de la suspensión de partículas en el líquido. Para los líquidos homogéneos existen una serie de teorías que explican el régimen turbulento, una de ellas es la de Prandtl - Karman. La ley de distribución de velocidad en la sección del flujo según la teoría semi- empírica de Prandtl - Karman.
( – )
= 1
ψ ( )
ψ : Constante de Karman.
: distancia medida desde la superficie de la tubería. : velocidad dinámica.
Autores de diferentes trabajos, han revelado que la presencia de grandes cantidades de partículas, pueden cambiar el régimen de flujo del líquido; cuando ellas se mueven con velocidades prácticamente iguales a la velocidad del líquido; disminuyendo la resistencia al movimiento. Durante el desplazamiento de la hidromezcla por la tubería, las partículas sólidas se trituran y se multiplican; aumentando la cantidad de pequeñas partículas suspensas en el medio. La presencia de partículas sólidas en el flujo líquido, varía sustancialmente el cuadro de la distribución de las velocidades en la sección transversal de la tubería. Es conocido que la distribución de la velocidad en la sección del flujo, cuando se mueve un líquido homogéneo en un tubo circular, horizontal, con una rugosidad uniforme, es simétrica para cualquier diámetro.
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La distribución de la concentración de partículas sólidas por la altura del flujo se encuentra en una relación directa con la distribución de la velocidad en la sección del flujo. Por esto la distribución de la concentración del sólido en la sección del flujo de la hidromezcla tiene sus particularidades en función del tamaño hidráulico de las partículas, concentración de la hidromezcla y la velocidad media del flujo.
Cuando en el flujo se desplazan solamente pequeñas partículas y la concentración es pequeña, las partículas se distribuyen por la sección del conducto, presentándose una estructura similar a la de un flujo de líquido homogéneo, y el eje geométrico prácticamente coincide con el eje dinámico de la corriente.
Todas las tuberías deberán incluir:
Válvulas de corte en las líneas de aspiración y descarga con diámetro de paso igual al diámtero interior de las tuberías (de bola preferiblemente). No se recomienda el uso de válvulas de regulación (agu ja, diafragma ó compuerta).
Uniones ó bridas en las tuberías de descarga y aspiración.
Un filtro en aspiración cuando el producto no sea un lodo. Dimensionarlo de forma que para el máximo
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caudal, la sección de paso no provoque una colmatación rápida.
Soportar convenientemente las tuberías.
Elegir los materiales de forma que no exista corrosión galvánica ni por ataque químico.
No es recomendable soldar tubos de empalme ó tubería a los cuerpos de válvula.
I. DESCARGA Y SECADO
Secadoras continuas de sólidos transportados “tempera”
Las Secadoras son de construcción enteramente metálica, en chapa de acero galvanizada de espesores extra reforzados, con estructura de perfiles de acero laminado, cuya elección responde a un cálculo resistente realizado por especialistas. Las distintas partes están unidas por tornillos y/o tuercas, facilitando su montaje y eventual desarme. La construcción especial de sus canales de chapa fuertemente fijados a las paredes de la secadora les da su característica solidez estructural que permite soportar presiones.
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La capacidad de carga de una secadora es su punto clave. De ella depende la cantidad de material en proceso de secado y por lo tanto la suavidad del mismo.
Las secadoras poseen la torre de secado de mayor volumen. La carga se realiza en forma continua en la parte superior. Para asegurar que la máquina trabaje llena se ha previsto una sección de depósito en la parte superior que evita las fugas de aire. Esta sección se suministra con un sistema de alarma acústica y visual para el caso en que el nivel de cereal llegue a una altura establecida, en cuyo caso se detiene automáticamente el mecanismo descargador, el cual se reengancha al recuperarse el nivel de materia. Para evitar atoramientos se dispone de una salida de seguridad del exceso de materia. En la parte inferior un sistema descargador de compuertas basculantes, permite regular a voluntad la cantidad de madera desmenuzada que sale de las secadoras y, por lo tanto, regula también la permanencia de la madera desmenuzada en contacto con el aire de secado.