Transporte de pulpas mineras por tubera

TRANSPORTE DE PULPAS MINERAS POR TUBERASIng. Edwin Enver Choque Sinarahua - CIP 116047 Ingeniero Mecnico de Fluidos UNMSM Ingeniero Hidrulico - AUSENCO PER S.A.C. e-mail : edwin.choque@ausenco.com

INTRODUCCINEl transporte tradicional del mineral desde la mina hacia el puerto de embarque, ha sido por medio de camiones que lo trasportan por carretera o tambin mediante ferrocarril. Estos medios de transporte tienen las desventajas de altos costos de instalacin y mantenimiento, con riesgos de contaminacin ambiental. Frente a esto se presenta como alternativa el transporte de pulpa minera por tubera, con menores costos de operacin y con un traslado ambientalmente ms seguro.

OBJETIVOMostrar las consideraciones para el diseo de sistemas de transporte de pulpas por tubera.

TERMINOLOGAPulpa: mezcla de lquido y partculas de slido, donde las fases slida y lquida no reaccionan qumicamente.Concentracin en peso (Cw%): Relacin entre el peso de los slidos y el peso de la pulpa.Concentracin en volumen (Cv%): Relacin entre el volumen de los slidos y el volumen de la pulpa.Reologa: Estudio de los principios fsicos que regulan el movimiento de los fluidos.Gravedad especfica (S.G.) : relacin de la densidad de un elemento con respecto a la densidad del agua a la temperatura medida.

TERMINOLOGA (continuacin)tmsph: tonelada mtrica seca por hora.tmspd: tonelada mtrica seca por da.Concentrado: metal obtenido de la planta concentradora.Relaves: desechos de procesos mineros.Mineraducto: sistema de tuberas que transporta mineral.

DESCARGA DE RELAVES MUESTRA DE PULPAPROPIEDADES DEL MATERIALDistribucin Granulomtrica de Partculas

ReologaMediante ensayos de laboratorio se puede determinar los parmetros reolgicos de la pulpa. Hallar el esfuerzo de fluencia y la viscosidad de la muestra.

Agua Miel

Gravedad EspecficaAlgunos valores tpicos de gravedad especfica para slidos de minerales que se explotan en el Per.Cobre : 2.7 a 3.1Zinc: 4.0

TRANSPORTE DE PULPASSeleccin de concentracin de transporteDe acuerdo a los valores de reologa se determina la concentracin en peso mxima de transporte.Debido a que la curva del esfuerzo de fluencia versus la concentracin en peso es exponencial, se debe tener cuidado al momento de seleccionar el valor mximo ya que una pequea variacin puede generar un gran aumento en el valor del esfuerzo de fluencia.

Clculo de caudal de transporte

Q = tmsph * 1 .+ (1-Cw%) SG Cw% Donde:Q: caudal en m3/horatmsph: tonelada mtrica seca por horaSG: gravedad especfica de los slidosCw%: concentracin en peso de la pulpa

Seleccin de dimetroPara poder transportar la pulpa por determinado dimetro de tubera se debe analizar la velocidad de operacin, la cual debe cumplir con: Ser mayor a la velocidad de sedimentacin de las partculas. Ser mayor a la velocidad de transicin, en el caso se haya optado por rgimen turbulento. No debe ser alta para evitar abrasin. No debe generar altas prdidas de carga.

Seleccin de material de tuberaLa seleccin del material depende de las presiones de operacin del sistema, se puede utilizar:HDPE, polietileno de alta densidad para sistemas de baja presin. Acero para sistemas de alta presin.

Seleccin de revestimiento interno para tuberas de aceroCuando se utiliza tuberas de acero y dependiendo del tipo de pulpa a transportar (abrasiva) se puede optar por: Estimar un sobre espesor de acero, Incluir un revestimiento interno para proteger la tubera de acero, este puede ser de HDPE, goma o poliuretano.

Velocidad de sedimentacinEs la velocidad donde los slidos en suspensin de la pulpa empiezan a sedimentarse. Existen varios mtodos para hallar esta velocidad que dependen de las caractersticas del material (fino o grueso).

Velocidad de transicinVelocidad que indica el rgimen de transporte. Para pulpas sedimentables se recomienda operar por encima de esta velocidad para garantizar flujo turbulento, mientras que para pulpas no sedimentables se puede utilizar rgimen laminar.

Seleccin de tipo de bombaPara el transporte de pulpas se tienen dos opciones de equipos de bombeo:Bombas centrfugas, que manejan flujos altos pero bajas alturas dinmicas totales (ADTs).Bombas de desplazamiento positivo, que manejan ADTs altas pero bajos flujos.

Modelos para hallar prdidas de cargaExisten varios modelos para hallar las prdidas de carga:WASPThomas & WilsonHanksSlatterSon modelos que manejan diferentes parmetros.

SERVICIO DE INGENIERALa secuencia para el diseo de un sistema de transporte debe ser la siguiente:Obtencin de muestras de la pulpa a transportar, es muy importante debido a que define los parmetros de diseo.Definicin de la ruta, trazo y pendientes permisibles segn resultados de ensayos de laboratorio.Seleccin de modelo hidrulico a utilizar para hallar velocidades y prdidas de carga.Seleccin de tubera (material, dimetro, revestimiento) y seleccin de bombas.

Documentos de diseo hidrulicoReporte de laboratorioCriterios de diseoMemoria de clculo Reporte hidrulicoAnlisis de transienteDiagrama de flujo de procesosFilosofa de operacin y controlDiagramas de tubera e instrumentacin

MINERADUCTOS EN OPERACINEn el Per el nico mineraducto en operacin es el concentraducto de Antamina que es polimetlico, pero que mayormente transporta cobre y zinc.Este mineraducto cuenta con 302 km de tubera de acero con dimetros entre 8 y 10 pulgadas, cuenta con una sola estacin de bombeo con 03 bombas de desplazamiento positivo.

Minas-RioMineraducto de Fierro 522 km, 24/26 inch, 24 mtpy, 2 pump stations.

Samarco 2nd PipelineConcentraducto de Fierro398 km, 14/16 inch, 8.0 mtpy, 2 pump stations

AlumbreraConcentraducto de cobre312 km, 6 inch,0.9 mtpy

AntaminaConcentraducto multiproducto302 km, 8-10 inch, 1.5 mtpy, 1 pump station

Mine Site (PS)VS 4Terminal Station (TS)VS 3VS 2VS 1