Cómo evaluar la YLCSD800 para una tubería de descarga de gran longitud
Una draga de succión con cortador YLCSD800 es adecuada para una tubería de descarga larga solo si su bomba puede suministrar el caudal de pulpa requerido frente a la resistencia total de todo el recorrido. La distancia de descarga indicada por sí sola no permite determinarlo: una misma longitud de tubería puede imponer cargas muy distintas si cambian el diámetro, la elevación, los sedimentos y la concentración de operación. Comience por definir las condiciones de producción y, a continuación, compare la curva del sistema resultante con el rendimiento de la bomba disponible para la configuración propuesta.
Defina las condiciones de trabajo antes de comparar la capacidad de la bomba
Determine primero la tasa de producción de sólidos requerida y las horas de trabajo previstas. Convierta el objetivo de producción en un caudal de pulpa utilizando un intervalo realista de concentraciones de sólidos en la tubería y la densidad del material. Especifique si la cifra de producción se refiere al volumen in situ, al volumen de sólidos entregados o a la masa seca; estas medidas no son intercambiables. Tenga en cuenta el contenido de agua y la diferencia entre el volumen del terreno sin alterar y el del material excavado.
Establezca tanto un caso de operación normal como uno exigente. Este último podría combinar el recorrido más largo, la mayor elevación de descarga y el material más grueso previsto durante la campaña. Seleccionar una bomba basándose únicamente en el caudal de agua limpia o en una tubería inicial corta puede dejar una altura insuficiente cuando se amplíe la línea.
Solicite la curva real de la bomba de dragado, la potencia disponible en el eje y el intervalo de velocidades de operación para la configuración YLCSD800 considerada. No dé por sentado un tamaño específico de bomba, una potencia nominal del motor ni una distancia máxima de descarga basándose en la designación del modelo. El punto de operación propuesto debe estar dentro de los intervalos de funcionamiento permitidos de la bomba y el accionamiento, teniendo en cuenta los cambios en los sedimentos y el estado de la tubería.
Elabore el perfil de la tubería, no se limite a indicar su longitud
Trace las secciones flotantes, sumergidas y terrestres, e incluya el diámetro interior de la tubería, el material, el espesor de pared, los codos, las válvulas y la configuración de descarga. Utilice el diámetro interior en los cálculos hidráulicos: los revestimientos resistentes al desgaste, los acoplamientos o los cambios de tamaño de la tubería pueden modificar la resistencia y la velocidad local. La longitud total incluye las extensiones y desvíos temporales, no solo la distancia en línea recta hasta la zona de descarga.
En una descarga abierta a la atmósfera, el componente de elevación estática es la diferencia entre la superficie del agua pertinente en el lugar de dragado y el nivel final de descarga. Los puntos intermedios más altos no suman simplemente toda su elevación a esa diferencia, pero sí son importantes para la acumulación de aire, los límites de presión y el comportamiento durante el rearranque. Si la salida está sumergida o conectada a un sistema receptor presurizado, es necesario incluir la presión de salida en el cálculo.
Calcule las pérdidas por fricción en cada tramo de tubería y añada las pérdidas de los accesorios y de la salida. A continuación, grafique la altura total requerida en función del caudal y compárela con la curva de la bomba mediante un método adecuado para la pulpa real. La intersección indica el caudal de operación previsto; el caudal máximo y la altura máxima indicados en una ficha técnica no se alcanzan simultáneamente.
Los sedimentos cambian el resultado
La arena, la grava, el limo y la arcilla no imponen las mismas condiciones de operación a la tubería. Las partículas gruesas que sedimentan requieren una velocidad suficiente para mantener el flujo; un caudal demasiado bajo puede provocar depósitos y obstrucciones. Los materiales finos pueden comportarse de otra manera, y la arcilla cohesiva puede formar grumos o modificar las propiedades de flujo de la pulpa. Por ello, la distribución del tamaño de las partículas, la gravedad específica y la proporción de material de tamaño excesivo son más útiles que una descripción sencilla como «suelo arenoso».
Una concentración de sólidos más alta reduce la cantidad de agua transportada por unidad de sólidos, pero también puede aumentar la resistencia, el desgaste y el riesgo de un transporte inestable. Por el contrario, añadir agua puede mejorar el transporte y reducir al mismo tiempo la producción de sólidos para un caudal total determinado. Evalúe conjuntamente la producción y el rendimiento hidráulico, en lugar de tratar la concentración o el caudal de la bomba como objetivos independientes.
El diámetro de la tubería plantea un equilibrio similar. Un diámetro interior mayor puede reducir la fricción para un caudal determinado, pero también disminuye la velocidad y puede aumentar el riesgo de sedimentación. Un diámetro menor aumenta la velocidad, pero puede exigir más presión y acelerar el desgaste. Seleccione un diámetro que mantenga una velocidad de transporte aceptable dentro del intervalo de caudales previsto, incluso cuando el cortador trabaje en terrenos variables.
Si la excavación está destinada a recuperar minerales en lugar de eliminarlos, también conviene analizar la ruta de procesamiento. Unadraga de cadena de cangilones para oro y diamantes combina la excavación con cangilones con la concentración por gravedad; entre sus aplicaciones indicadas figuran el oro, el diamante, el circonio y el mineral de hierro. Esa configuración responde a unas condiciones de trabajo distintas de las que se consideran al evaluar la capacidad de una draga de succión con cortador para bombear pulpa a través de una tubería larga, por lo que sus cifras de capacidad y recuperación no deben utilizarse como datos de rendimiento de la tubería.
Determine si se necesita una bomba de refuerzo
Una bomba de refuerzo es una opción cuando la bomba principal no puede mantener el caudal y la velocidad de transporte requeridos con la altura calculada del sistema, o cuando el margen de operación disponible es demasiado reducido para absorber cambios previsibles en las condiciones de trabajo. Para tomar esta decisión se necesitan las curvas combinadas de las bombas y la resistencia de toda la tubería, incluidos los tramos anteriores y posteriores a la bomba de refuerzo.
La ubicación es importante. La bomba de refuerzo necesita una presión de entrada adecuada en todas las condiciones de caudal previstas, mientras que la presión en su descarga y en el resto de la tubería debe mantenerse dentro de los valores nominales de presión de la tubería, las uniones, las válvulas y los equipos. Una ubicación que parezca conveniente en un plano del recorrido puede resultar inadecuada al tener en cuenta el perfil de elevación y las condiciones de aspiración. Antes de fijar la ubicación, confirme el acceso, la alimentación eléctrica, el anclaje, el espacio para el mantenimiento y la posibilidad de aislarla.
Considere también la secuencia de operación, además del bombeo en régimen permanente. Poner en marcha una tubería llena de sedimentos, detenerse inesperadamente o volver a arrancar tras una demora puede plantear condiciones distintas de las de la producción normal. Acuerde los procedimientos de lavado, la coordinación de las bombas y los planes de contingencia ante una obstrucción o un corte del suministro eléctrico. Añadir una bomba de refuerzo no elimina la necesidad de mantener la velocidad de transporte en toda la tubería.
Tenga en cuenta los cambios en las condiciones del emplazamiento
El recorrido puede alargarse a medida que se llena la zona de recuperación, o el punto de descarga puede trasladarse a una celda más elevada. Calcule las configuraciones inicial y final, así como cualquier configuración intermedia con una combinación desfavorable de longitud y elevación. Los cambios en el nivel del agua junto a la draga también afectan a la altura estática y a las condiciones de aspiración.
El movimiento de las tuberías flotantes, los cruces sumergidos y las transiciones a tierra requieren márgenes prácticos en el diseño. Los cambios bruscos de dirección pueden aumentar las pérdidas locales y someter las uniones a esfuerzos. Los puntos altos requieren un sistema de gestión del aire adecuado para el servicio con pulpa; al planificar el drenaje y la limpieza, también se deben tener en cuenta los puntos bajos. Revise el perfil de presión a lo largo del recorrido, no solo la presión medida en la bomba de dragado.
El desgaste de la tubería afecta a la economía y la fiabilidad de un recorrido largo, especialmente en los codos y otras zonas donde cambia la dirección del flujo. Identifique puntos accesibles para la inspección y la sustitución. Seleccione los componentes con la presión nominal adecuada para las presiones de operación y transitorias previstas, y tenga en cuenta las especificaciones de presión de las uniones y los accesorios, además de las de los tramos rectos de tubería.
Valide la selección mediante mediciones de operación
Antes de confirmar la configuración final, reúna en un único expediente de cálculo el perfil topográfico, los resultados de los ensayos de sedimentos, la base de producción, el trazado de la tubería y las curvas propuestas de las bombas. Registre las hipótesis relativas a la concentración, el tamaño de las partículas y las condiciones de operación simultánea. Un resultado solo es tan fiable como las condiciones de trabajo que representa.
Durante la puesta en marcha, compare el caudal medido, la velocidad de la bomba, la potencia y las presiones en puntos adecuados con el punto de operación previsto. Si hay instrumentos disponibles, controle también la densidad de la pulpa. Una producción baja con presión alta puede indicar una obstrucción o una pulpa más densa; un caudal bajo con una presión inesperadamente baja puede deberse a la entrada de aire, al desgaste de la bomba o a otras condiciones de la tubería. Ninguno de estos síntomas permite identificar por sí solo la causa.
Vuelva a realizar los cálculos cuando cambien de forma significativa el recorrido, el material o la elevación de descarga. Así, la evaluación seguirá reflejando las condiciones de trabajo reales de la draga y permitirá detectar con antelación cuándo es necesario revisar una ampliación, un cambio de tubería o la instalación de una bomba de refuerzo.
