VALVULA DE BOMBA DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

1. OBJETIVOS

Determinar las Características constructivas de este tipo de bomba. Cuantificar la severidad de desgaste tanto en las partes primarias y secundarias de la

misma. Realizar un modelo computarizado de la bomba. Analizar mediante simulación asistida por computadora esfuerzos dentro de los alabes Determinar los ángulos de entrada y salida de los alabes y demás medidas que sean

importantes en la estructura de la bomba.

2. MARCO TEORICO

2.1. INTRODUCCIÓN

Las bombas de desplazamiento positivo se utilizan para manipular sólidos definidos en una gran variedad de aplicaciones. En consecuencia, están sometidas a desgastes por erosión a causa del contacto entre las superficies húmedas de la bomba y las partículas de lodo que se bombea. El desgaste resultante se mide normalmente en términos de pérdida de peso por unidad de superficie, o por reducción del espesor por la acción dinámica de la pulpa.

Al final, es la reducción del espesor lo que determina la vida útil de las piezas de la bomba. Aparte del consumo de energía, la principal preocupación de los usuarios de bombas para pulpas es el desgaste por erosión.

Con el tiempo se produce un cambio de dimensiones y de la rugosidad superficial de las piezas que, en consecuencia, afecta al funcionamiento, rendimiento y fiabilidad. La selección de bombas para pulpas, pensando en minimizar los desgastes, precisa un conocimiento cuidadoso del sistema y de la interacción entre éste y la bomba. La geometría de la bomba y los materiales de construcción influyen en su duración. Este informe analiza la selección óptima de una bomba de pulpas para un servicio determinado.

2.2. CONCEPTO

DEFINICIÓN.- La bomba es una máquina que absorbe energía mecánica que puede provenir de un motor eléctrico, térmico, etc., y la transforma en energía que la transfiere a un fluido como energía hidráulica la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro, a un mismo nivel y/o a diferentes niveles y/o a diferentes velocidades.

CLASIFICACION

Se pueden considerar dos grandes grupos: Dinámicas (Centrífugas, Periféricas y Especiales) y de Desplazamiento Positivo (Reciprocantes y Rotatorias).

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO. Estas bombas guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor, que puede ser un embolo, un diente de engranaje, un aspa, un tornillo, etc., y la carcasa o el cilindro. “El movimiento del desplazamiento positivo” consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara. Por consiguiente, en una máquina de desplazamiento positivo, el elemento que origina el intercambio de energía no tiene necesariamente movimiento alternativo (émbolo), sino que puede tener movimiento rotatorio (rotor).

Sin embargo, en las máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por esto a éstas máquinas también se les denomina Volumétricas.

Conceptos Básicos y Generalidades sobre los Relaves

Toda planta minera cuyo proceso de concentración es Flotación, produce residuossólidos que se denominan relaves y que corresponden a una “Suspensión fina de sólidos en líquido”, constituidos fundamentalmente por el mismo material presente insitu 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. Esto puede ilustrarse si se consideran los siguientes ejemplos:

Una masa de relaves con un gran contenido de agua escurrirá fácilmente, incluso con pendientes pequeñas.

Una masa de relaves con un contenido de agua suficientemente bajo (por ejemplo, relaves filtrados) no escurrirá gravitacionalmente.

Si las partículas sólidas son de muy pequeño tamaño (equivalentes a arcillas), se demorarán un gran tiempo en sedimentar, manteniéndose en suspensión y alcanzando grandes distancias respecto al punto de descarga antes de sedimentar.

Si las partículas sólidas son de gran tamaño (equivalentes a arenas) sedimentarán rápidamente y se acumularán a corta distancia del punto de descarga.

Las alternativas a utilizar en la depositación de un material de relaves, dependerá de las características de los relaves que produce la planta (cantidad suficiente de material tamaño arena), del costo del agua (si es escasa, se justifican inversiones en equipos para optimizar su recuperación) y, de las características del lugar de emplazamiento del depósito de relaves.

Para conseguir estructuras estables con los relaves, deben determinarse sus características, similares a lo que se hace con los suelos (granulometría, densidad relativa, razón de vacíos, relaciones de fase, etc.). Estas determinaciones permiten también evaluar el cumplimiento de las disposiciones legales contenidas en el D.S.Nª248 (2006) “Reglamento para la Aprobación de Proyectos de Diseño, Construcción,Operación y Cierre de Depósitos de Relaves”, del Ministerio de Minería.

3. DESARROLLO DEL LABORATORIO

3.1 Mediciones de la válvula de desplazamiento positivo

La bomba como podemos apreciar en las figuras es de tipo desplazamiento positivo hecha de hierro fundido revestido de un material resistente para evitar el desgaste y corrosión.

A continuación en los planos esta detallado las medidas de la bomba.

3.2 Características de la bomba:

Parte hidráulica

-Cuerpo hidráulico-Bridas roscadas y tapas-Valvulas-Asientos de las válvulas-Cuerpos e insertos-Vastago de empuje.-Vastagos de piston-Cuerpo de piston e inserto-Grampas de unión.-Cuerpo Hidraulico.

El cuerpo hidráulico

Es un cuerpo de acero que contiene en su interior y exterior partes maquinadas , para el alojamiento de: asiento de válvula , guía de válvula ,anillo empaquetador de los manifold , de alta (descarga) y de baja (succión).En su parte exterior tiene bridas abulonadas en los cuales se insertan las tapas roscadas. Esto facilita el cambio de los elementos sin mucha dificultad.Bridas roscadas y TapasSon cuerpos maquinados con roscas en el interior (bridas) y en el exterior (tapas)

VálvulasEstas válvulas (de succión y descarga) trabajan posibilitando la entrada del fluido hacia el cuerpo hidráulico y camisas donde la compresión de la etapa posterior permite la apertura de la válvula de descarga o impulsión para ser enviada al pozo a través de la línea de superficie, y el sondeo. Las válvulas poseen los insertos, que son de un material sintético (uretano).

Asiento de VálvulasEstos tienen una conicidad en el interior semejante al de la válvula, lo que permite un sello total cuando esto se requiera. En la parte exterior, el maquinado permite que el asientoSea “clavado” al cuerpo hidráulico logrando así un ajustePerfecto. Por lo que para su reemplazo, se deberá utilizar un extractor hidráulico.

Vastago de Empuje

El vástago de empuje está unido a la biela, transmite el movimiento del motor de la bomba, ya sea eléctrico o mecánico (Diesel), al vástago de pistón. Este movimiento es lineal permitiendo al desplazarse en ambas direcciones produce la succión del fluido y luego al hacerlo en sentido contrario realiza el pistón la impulsión del fluido o descarga.

3.3. Medición de velocidad y caudal.

Caudal.

Q = v x A

Velocidad Crítica aproximada de la pulpa en estudio. Extremo Hidráulico de la Bomba de lodo

Extremo hidráulico es hecho de acero de alineación. Los extremos de los tres tipos de bomba son intercambiables. Según las necesidades de los clientes, la superficie del extremo puede ser níquel galvanizado para mejorar la resistencia a la abrasión.

Cilindro de Pistón

La manga de cilindro es hecho de hierro fundido.La dureza superficial de cilindro puede llegar a HRC60-65. Por eso, cilindro de pistón es resistente a la corrosión.

4. CONCLUSIÓN

Se observó la fractura que presenta la válvula debido a los esfuerzos de tracción y de corte que presento debido a las sobrepresiones.

Se cuantifico la severidad del desgaste y se tomó medidas del ángulo de salida y entrada del asiento del pistón y vástago.

Los pasos anteriores son únicamente una guía técnica general para minimizar los desgastes que se producen como consecuencia de las características de diseño particulares. Sin embargo, las restricciones de tipo económico determinadas no solo por el desgaste consecuencia del diseño, sino por los materiales de construcción, rendimiento, costos de energía y costos de inversión son los que, finalmente, determinarán la mejor selección de la bomba. En particular, para conseguir un resultado óptimo, la elección de los materiales del rodete y forros tiene que casar con el tipo de servicio.

Se verifico las características de la válvula cónica.

Q 3.79 ft3/seg

v 10.58 ft/segD1 10.734565 pulg