TRANSPORTADORES HIDRAULICOS ORDENADO

2011

TRANSPORTADORES HIDRAULICOS 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: “nuestro maestros universitarios”.

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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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INDICE I.

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. B. C. D. E. F.

Características de las conducciones………………………………………………………16 Característica de estaciones de bombeo ……………………………………………….17 Característica de válvulas reguladoras de caudal………………………………….17 Ecuación característica generalizada…………………………………………………….17 Estática del sistema hidráulico………………………………………………………………18 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 5.1.2 ANTECEDENTES DE APLICACIÓN INDUSTRIAL…………………………………..39

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5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6

DESCRIPCIÓN GENERAL DEL PROCESO………………………………………………41 VARIABLES DEL SISTEMA………………………………………………………………..…42 REGÍMENES DE FLUJO………………………………………………………………………...43 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 VII. BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………………………………..101

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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

Grupo elevador Canal de desagüé

Vertido de peses y agua

Rejilla

Cabina con su botrino y su bañera

Presa

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Cámara superior Compuerta

presa

compuerta

Cámara inferior

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

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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 SwameeJain 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:

√[ (

] )

Ecuación que denominaremos Ecuación característica

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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 Presión de Trabajo

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TIPOS DE BOMBAS 1) 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 PISTONES Disposición múltiple, nunca solas, Gran eficiencia, gran variedad de caudales y depresiones de trabajo Tipos (según disposición de los pistones): • Axiales • Radiales ASPIRACION

LOS ORIFICIOS DE ASPIRACIÓN E IMPULSIÓN ESTÁN DOTADOS DE VÁLVULAS ANTI RETORNO

IMPULSION

BOMBA DE PISTONES OCCILANTES

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

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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  Válvulas reguladoras: Regulan la presión y el caudal

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Válvulas Distribuidoras Abren, 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 – Anti retorno pilotado (pilotaje externo permite flujo inverso)

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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 – Se emplean en sistemas de baja presión y poco caudal

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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



Pueden incorporar un anti retorno (regulación en un solo sentido)

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

Tipos: – No compensadas – Compensadas

D. ACTUADORES.  Convierten energía hidráulica en mecánica 

Según el movimiento: – Lineales (cilindros)



Simple Efecto



Doble Efecto – Rotativos (motores)

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pág. 35

Motor de Pistones

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pág. 37

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

Longitud recorrida

(año puesta marcha)

Diámetro tubería (pulga)

(Km)

Capacidad (millones ton/año)

CARBÓN: - Ohio, EE. UU. (1957)

174

10

1.3

- Arizona, (1970)

EE.UU.

440

18

4.8

- Arkansas (1979)

EE.UU.

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

Longitud recorrida

(año puesta marcha)

Diámetro tubería (pulga)

(Km)

Capacidad (millones ton/año)

CONCENTRADOS DE FIERRO: -Tansmania, Australia ( 1967)

86

9

2.3

- Nueva (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

Longitud recorrida

Diámetro tubería (pulga)

Capacidad

Zelandia

Material transportado (año puesta marcha)

(Km)

(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

pág. 40

Material transportado

Longitud recorrida

(año puesta marcha)

Diámetro tubería (pulga)

(Km)

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

6y9

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.

pág. 41

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

pág. 42

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

pág. 43

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. = Concentración media en peso de sólidos en la mescla.

pág. 44

= 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.

Figura .4.: Flujo de sólidos en suspensión heterogénea

pág. 45

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.

Figura .5.: Flujo de sólidos con arrastre de fondo

pág. 46

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

pág. 47

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

estudios experimentales

al que

desarrollo

teórico,

permitieron

realizaron

conocer

las

características de funcionamiento del transporte hidráulico de sólidos. Debido a la carencia de una teoría bien desarrollada para

pág. 48

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).

pág. 49

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.

pág. 50

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

pág. 51

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.

pág. 52

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.

pág. 53

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

pág. 54

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

pág. 55

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

pág. 56

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.

5.2.3

SISTEMA DE TRITURADO

pág. 57

A. TRANSPORTADOR ALIMENTADOR

El 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.

pág. 58

C. CINTA TRANSPORTADORA

Cinta 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.

pág. 59

E. SISTEMA EVACUADOR DE TOLVAS

Sistema 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.

pág. 60

G. BOMBEO

Impulsor 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.

pág. 61

Equipo Absorbente Bomba 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. r :distancia medida a partir del eje de la tubería.

pág. 62

: 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. (

– )

ψ

(

=1 )

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.

pág. 63

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

pág. 64

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.

pág. 65

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.

pág. 66

El cereal va recorriendo esa torre descendiendo a una velocidad

de

pocos

centímetros

por

minuto,

girando

continuamente y exponiendo todas sus caras a la acción del aire caliente. Secado Suave Y Enfriamiento La torre de secado está cruzada por canales de chapa en forma de V invertida, que permiten una íntima mezcla entre el aire de secado y la masa a secar Los maderos desmenuzados siguen un lento recorrido descendente, encontrando sucesivas corrientes de aire, y exponiendo todas sus caras a la acción del aire "ávido de agua". De esta manera el proceso es sumamente lento, permitiendo que la humedad del grano se difunda lentamente desde el centro hasta la periferia de cada semilla sin que se produzcan re secamientos ni rajaduras superficiales. Los desmenuzados nunca alcanzan la temperatura del aire de secado, porque la constante evaporación los mantiene frescos. Por esta razón, las secadoras realizan un proceso muy parecido al "secado natural", sin disminución de brillo ni efectos sobre el contenido estructural. La parte inferior de la torre está dedicada al enfriamiento, con cuyo efecto se deja los desmenuzados estabilizados, lo que prácticamente elimina la reabsorción de humedad. Una característica exclusiva de las secadoras es la regulación de la proporción secado-enfriamiento, la que se hace variar según la humedad inicial de los maderos desmenuzados a la entrada de la secadora. Modificando la posición de las compuertas reguladoras se obtiene un mayor aprovechamiento de la unidad, El alto rendimiento que caracteriza a nuestras secadoras se obtiene solamente por el gran volumen que es contenido por estas máquinas. El sistema de construcción de la torre es exclusivo. Consiste en la división

pág. 67

absoluta de la torre de distintas secciones que hasta el presente ha permitido un control efectivo de la bajada en forma uniforme

eliminando

la

posibilidad

de

sobre

secado,

recalentamiento y hasta tostado de granos, como suele suceder en sistemas convencionales.

5.2.4

BENEFICIOS DEL TRANSPORTE HIDRÁULICO DE MADERA

 Bajo costo unitario de transporte una vez ya instalado el transportador  Escasa mano de obra exigida por el sistema;  Baja depreciación anual en comparación con los ferrocarriles o carreteras de nueva construcción. Incluso un lignoducto subterráneo sería menos costoso que una carretera o línea férrea nuevas.  Reducción a un mínimo de los inventarios de madera para pasta en el bosque y en tránsito.  Funcionamiento continúo de las fábricas  Transporte de toda clase de especies madereras aprovechables sin pérdidas por hundimiento. Menor necesidad

de

una

costosa

explotación

forestal

selectiva.  Aprovechamiento de rollizos de pequeño diámetro (raberones y ramas) que hoy apenas si se aprovechan.

pág. 68

 Independencia de muchas condiciones meteorológicas o del terreno. Esto reviste importancia particular en las latitudes septentrionales.  Eliminación de los costos de almacenamiento  Posible utilización del agua de transporte en la fábrica para otros fines económicos  Posibilidad de compartir entre dos o más compañías los costos y el volumen de madera desmenuzada transportado por el sistema del lignoducto.  Posible utilización del sistema para el transporte de una gran variedad de otros materiales (minerales, menas, etc.) también presentes en los bosques. Hoy día existe ya una tecnología para ello.  Mayor rendimiento y mejor calidad del producto gracias a la entrega continúa de madera verde a la fábrica.  Posible transporte de corteza, acículas, cepas y raíces para su utilización en las fábricas. (En la U.R.S.S. ya se está estudiando esta posibilidad.)  Mayores posibilidades de elección del emplazamiento de nuevas fábricas, incluso en centros urbanos próximos a mercados.  Entrega de madera mucho más rápida a las fábricas con una elaboración bastante más acelerada en éstas, como resultado del ciclo continuo de fabricación.  Posibilidad de realizar en el mismo lignoducto ciertas fases de la elaboración (tratamiento mecánico o químico). 5.2.5

FLUJO DE HIDROMEZCLA ESTRUCTURAL

Se ha demostrado la existencia en el flujo de agua de los regímenes: laminar, transitorio y turbulento. La corriente laminar es estrictamente ordenada, el líquido fluye por capas sin mezclarse, se describe por la ley de rozamiento de Newton y se determina completamente por esta. En el caso del flujo de

pág. 69

hidromezclas se conocen los regímenes: estructural, transitorio y turbulento durante el hidrotransporte de la madera desmenuzada: 5.2.6

HIDRÁULICA DEL TRANSPORTE DE SEDIMENTOS

El trabajo geológico de las corrientes fluviales consiste en tres actividades

interrelacionadas:

erosión,

transporte

y

sedimentación. La erosión originada por la corriente es la progresiva remoción de materia mineral del fondo y de las orillas del cauce, ya sea excavado éste en el substrato rocoso o en el manto residual transportado. El transporte consiste en el movimiento de las partículas erosionadas mediante su arrastre por el fondo, en la masa de agua o disolución. La sedimentación es la acumulación progresiva de las partículas transportadas sobre el lecho del río, sobre el lecho de inundación o en el fondo de una masa de agua en reposo en la que desemboca un curso de agua. Naturalmente, la erosión no puede tener lugar sin que exista algo de transporte y las partículas transportadas han de acabar

depositándose.

Por

tanto,

erosión,

transporte

y

sedimentación son simplemente tres fases de una actividad única. Las corrientes fluviales erosionan de varias maneras que dependen de la naturaleza de los materiales del cauce y de los materiales que arrastre la corriente. Por sí sola, la fuerza del agua en movimiento, chocando con el fondo y ejerciendo sobre él una acción de arrastre, puede erosionar los materiales aluviales mal consolidados, tales como arena, grava fina y arcilla. Donde las partículas de roca transportadas por la corriente golpean contra las paredes del cauce formadas por rocas, arrancan pedazos de las mismas. La rodadura de los guijarros y cantos sobre el lecho del río los machaca y rompe en granos más pequeños, estableciendo una gran variedad de tamaños de granos. Estos procesos de desgaste mecánico se reúnen bajo la denominación de corrosión o abrasión, que es el principal medio de erosión en un lecho rocoso demasiado resistente para ser afectado por simple acción hidráulica. Finalmente, los procesos químicos de

pág. 70

meteorización de las rocas -reacciones ácidas y disoluciones son efectivos para la remoción de la roca del cauce del río y se designan bajo el nombre de corrosión. La capacidad de carga aumenta con la velocidad de la corriente, ya que cuanto más rápida es ésta, más intensa es la turbulencia y, por lo tanto, mayor es la fuerza de arrastre sobre el fondo. Si la velocidad de una corriente se duplica en la fase de crecida, la capacidad de transporte de la carga de fondo se incrementa de ocho a dieciséis veces. Es, pues, de destacar que la mayoría de los cambios notables que tienen lugar en el cauce de una corriente, como el desplazamiento lateral, suceden en el periodo de crecida, siendo muy poco importantes las modificaciones que acontecen durante las épocas de caudal bajo. 5.2.7

SEDIMENTOS

Se da el nombre genérico de sedimentos a las partículas procedentes de rocas o suelos y que son acarreadas por las aguas y por los vientos. Todos estos materiales, después de cierto acarreo, finalmente son depositados a lo largo de los propios cauces, en lagos o lagunas, en el mar y en las partes bajas de la cuenca, principalmente en la planicie, lo que da origen a la formación de ésta y a su levantamiento. Fuentes de los sedimentos La fuente principal la constituyen los suelos y rocas que se encuentran en la cuenca, y el agua y el viento son, en nuestro medio, los principales agentes de erosión y de transporte. Por otro lado, dada la actividad del hombre en el medio que lo rodea, las fuentes del sedimento pueden clasificarse en naturales y artificiales.  Naturales

Erosión de la superficie del terreno. El suelo, capa delgada y frágil, experimenta la acción del viento y la lluvia. El viento arrastra y levanta partículas (transporte eólico) que llegan a

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depositarse en las llanuras, o caen directamente en las corrientes. Las gotas de lluvia o granizos, al impactar contra el terreno, mueven o arrancan partículas de suelos y rocas. El escurrimiento

superficial

desprende

y acarrea

también

partículas de las capas superficiales del terreno. La cantidad de material acarreado es tanto mayor cuanto más frecuentes y violentas son las lluvias o los vientos, y menos densa es la cobertura vegetal del suelo  Artificiales

Destrucción

de

la

vegetación.

El

hombre

destruye

irracionalmente bosques y praderas para el cultivo, o para el desarrollo urbano o industrial. Sin duda, estas actividades son las que más sedimentos producen, ya que de esa manera se priva al suelo de su manto protector. Obras de ingeniería. La construcción de caminos, vías férreas, presas, plantas industriales, ciudades, etc, para desarrollar una región, hace que grandes volúmenes de materiales sean removidos y queden más sueltos que en su estado natural, se modifican las pendientes del terreno, y otros materiales quedan expuestos sin protección, lo que facilita su transporte hacia las corrientes y cuerpos de agua. Explotación de minas y canteras. Todas estas actividades rompen y fracturan rocas y suelos, y producen al final grandes cantidades de materiales en forma de partículas pequeñas o polvo. Desechos

urbanos

e

industriales.

Son

los

materiales

arrastrados por el drenaje y que son arrojados directamente a ríos y lagos.  Las rocas sedimentarias

Rocas construidas con fragmentos diminutos de otras, como minuciosos rompecabezas; rocas que aparecen cuando el agua se evapora, o a partir de restos de seres vivos. Son testimonios pétreos de la actividad externa en el planeta.

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5.2.8

TIPO DE BOMBAS UTILIZADAS.

1. Bombas De Cavidad Progresiva

Descripción Versatilidad de aplicaciones, alta eficiencia y facilidad de mantenimiento. La bomba Moyno le ofrece una combinación de beneficios y características sin igual en el campo de las bombas de desplazamiento positivo. Principio de funcionamiento Un rotor metálico helicoidal gira excéntricamente dentro del estator de doble hélice moldeado en un elastómero duro. En este movimiento se forman cavidades herméticas que desplazan al fluido en forma suave y continua. Ventajas Flujo suave y sin pulsaciones. Control de flujo preciso. Ideal para dosificaciones. Excelente capacidad de auto cebado: hasta 8.5m. Bajo NPSH requerido. Trabajo en ambos sentidos de rotación. Mantenimiento simple y económico. Construcción sencilla y robusta en distintos materiales según la aplicación. Características Caudales hasta 284 l/s (4500 gpm ). Presiones hasta 2100 psi (145 bar). Temperaturas del fluido hasta 176°C (350°F). Viscosidad del fluido mayor a 1'000,000 cP. Caudal proporcional a la velocidad. Manejo de sólidos de hasta 7 cm ( 2.8") de diámetro Aplicaciones Bombeo de alimentos y bebidas. Industria farmacéutica. Agroindustria. Tratamiento de aguas y lodos residuales. Industria petroquímica, minera, de la construcción, cerámica.

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Bombeo de pulpa de papel. Químicas y pinturas. Industria pesquera. 2. Bombas De Engranajes

Descripción Las bombas ROPER cuentan con dos engranajes externos los cuales giran en forma sincronizada permitiendo que el líquido bombeado circule entre los dientes de los engranajes. Su diseño y construcción para trabajo pesado permiten cubrir una variedad de aplicaciones. Características Caudales hasta 95 l/s (1500 gpm ). Presiones hasta 300 psi (20 bar). Temperaturas hasta 260°C (500°F). Viscosidades hasta 1'000,000 SSU. Aplicaciones Como componente de unidades hidráulicas. Alimentación de quemadores. Bombeo de aceites y combustibles derivados del petróleo, asfalto, melazas, mieles, tintas. Procesos químicos, ácidos, solventes, etc. Sistemas de lubricación, inyección de aditivos. 3. Bombas de desplazamiento positivo con control preciso del caudal bombeado. Aplicaciones Tratamiento de agua potable, equipos cloradores. Tratamiento de aguas residuales, control de pH, control de conductividad en agua de torres de enfriamiento. Inyección de productos químicos para agua y petróleo de calderas. Dosificación de productos diversos tales como colorantes y saborizantes. Inyección de lubricantes para cadenas transportadoras. En minería para floculantes y reactivos de flotación. En plantas

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pesqueras para inyección antioxidante de harina, anti salmonellas. Cloración de agua de piscinas. 4. Bombas De Alta Presión

Descripción Bombas centrífugas horizontales y verticales de etapas múltiples construidas en acero inoxidable 304 ó 316L. Ofrecen soluciones en múltiples aplicaciones industriales y en sistemas de distribución de agua potable a viviendas y edificios. Ventajas Partes hidráulicas en acero inoxidable resistentes a la corrosión. Facilidad de instalación: Bombas verticales “InLine” y horizontales. Sello mecánico estándar con caras en carburo de silicio y tugsteno. Características Caudales hasta 20 l/s (318gpm). Presiones hasta 340 psi (23 bar). Temperatura de trabajo hasta 120°C (248°F). Aplicaciones Alimentación de agua a calderas. Sistema de agua de presión constante. Irrigación. Sistemas de lavado a alta presión, estaciones de servicio Equipos contraincendios. Sistemas de ósmosis inversa. Tratamiento de agua (filtrado, desmineralización). Bombeo de líquidos agresivos como agua de mar, agua clorada. Recirculación de agua desionizada. 5. Bombas Termoplásticas

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Descripción Bombas construidas en materiales termoplásticos ideales para el bombeo de líquidos sumamente agresivos o que requieren estar fuera de contacto metálico para evitar su contaminación. Ventajas No se contamina al producto. No hay contacto del fluido con partes metálicas. Sello mecánico externo. Más livianas y más resistentes a la abrasión que las bombas de acero inoxidable. Características -Caudales hasta 90 l/s (1450 gpm). -Alturas hasta 120 psi (8.5 bar). -Temperaturas hasta 135°C (275°F). Materiales Disponibles como fabricación standard en Teflón, polipropileno, polietileno, PVC, PVDF, CPVC, ECTFE de acuerdo al líquido a bombearse. Aplicaciones Procesos químicos. Industria farmacéutica. Papeleras e industrias textiles. Tratamiento de aguas residuales. Procesos de filtrado.

6. Bombas Centrífugas, Lobulares Y Tipo Pistón Circunferencial Externo

Descripción Especiales para procesos alimenticios o procesos con fluidos corrosivos y contaminantes. Fabricadas en acero inoxidable AISI 316 con pulido sanitario.

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Características. -Caudales hasta 64 l/s (935 gpm). -Presiones hasta 500 psi. Temperaturas hasta 232°C (450°F). Ventajas Permite una limpieza en sitio sin desconectar las tuberías. (CIP) Desmontaje fácil y rápido. Variedad de sellos según la aplicación. Conexiones disponibles con abrazaderas (clamp), uniones roscadas o bridas. Cumple con las normas sanitarias de la International Association of Milk, Food and Enviromental Sanitarians, US Public Health Service y el Dairy Industry Comitee. Diseñadas y fabricadas bajo estandares sanitarios de U.S.D.A. y 3A. Aplicaciones Industria alimenticia: saborizantes, aceites, grasas, pasta de tomate, cremas, vegetales trozados, mermeladas, mayonesa, chocolate, levadura, etc. Industria de cosméticos: cremas y lociones,

tintes

y

alcoholes,

aceites,

etc.

Industria

farmacéutica: pastas, jarabes, extractos, emulsiones, etc. Bebidas: leche, cerveza, aguardientes, concentrados de fruta, jugos, etc. Otros químicos: solventes, combustibles y lubricantes, jabones, detergentes, pinturas, etc 7. Bombas Para Proceso Descripción Bombas Centrífugas horizontales, verticales, multietapicas, de doble succión, tipo vortex, pistón elíptico, bombas segun API 610 8ava edición: Materiales especiales de construcción: Aceros inoxidables, duplex, hastelloy, zirconium, titanium, Nihard y otras aleaciones requeridas.

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Características Caudales hasta 25.000 m3/Hr. (6.945 l/s). Alturas hasta 2000 m (2900 psi). Temperaturas de trabajo desde -160°C hasta 900°C. Accionamiento mediante motores eléctricos, motor de combustión interna, turbinas, etc. Aplicaciones Bombeo de petróleo crudo, gas licuado e hidrocarburos en general. Industria petroquímica, procesos en refinerías, operaciones en oleoductos. Plantas químicas. Minería y procesos mineros. Industria siderúrgica. Ingenios azucareros. Tratamiento de aguas.

5.3

SISTEMAS DE BOMBEO Y RECEPCIÓN EN EMPRESAS PESQUERAS Años atrás el Perú estuvo ubicado como primer productor en el mundo en cuanto a la producción de harina de pescado, y debido

a

que

no

se

preponderante fue depredación

han

renovado tecnologías este lugar

decayendo, ya

indiscriminada

del

que

recurso

la

contaminación y

contribuyo

a

este

decaimiento. En el ámbito nacional se han realizado los diferentes arreglos de equipos para la recepción un tanto obsoletos y es ahora cuando se está tratando de dar un mayor énfasis para el cambio respectivo, con el fin de elaborar una harina de buena calidad. 5.3.1

MÉTODOS DE TRANSPORTE

En los principios de la pesquería el proceso de transporte del pescado a la planta se hacía artesanal,

lo

cual

consistía

de forma en

manual y/o

introducir el pescado

capturado por la lancha dentro de redes, las cuales llevadas ya

eran

sea por lanchones, camiones, etc. a la planta

para su procesamiento. La figura 1.1 muestra la inquietud que existía años atrás.

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Otro

método

de transporte es el equipo conformado por un

ventilador de alta potencia o bomba de vacío, el pescado seco, es transportado por succión

y depositado en un camión el

cual transporta el pescado a la planta, con este método es posible transportar el pescado solamente hasta una zona cercana a la toma para el procesamiento de la planta. El

método

Hidro-Neumático de

transporte

por

succionamiento, por medio de bombas de vacío, el pescado es depositado en un tanque. Por consiguiente esta operación de succión facilita el transporte, el pescado en el tanque deberá estar mezclado simultáneamente con la succión, así se forma un agua de sello al final de la succión. Esta mezcla de pescado y agua es descargada en un tanque cerrado y recibe la presión de un compresor,

el cual entrega la energía para pasar el

pescado a otro tanque igualmente cerrado (segunda etapa de transporte), para poder realizar estos dos pasos se debe tener un set de válvula en la entrada de la sección y a la salida de la sección. El aire comprimido entonces empuja el pescado desde el tanque al procesamiento de la planta. Cada vez que el tanque es llenado, la operación debe ser interrumpida para empezar otra vez. Por lo tanto es necesario tener dos tanques para una operación continua.

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Para el transporte hidráulico de pescado, se pueden utilizar dos tipos de instalación para el equipo absorbente. En caso de existir un muelle, el equipo se instalará en la parte superior de este y si no lo hubiera, se utilizará una embarcación flotante (chata). Esta embarcación estará mar adentro, a una distancia de la orilla de la playa, que puede variar entre 100 a 1000 m, dependiendo de las características de la playa. Las características del equipo a usarse en una fábrica pesquera dependerán de las características de tipo

de

proceso, etc.)

Y

de

la

Planta (Capacidad,

las características de los

pescados que se procesan.

pág. 80

5.3.2

EQUIPOS DE BOMBEO MÁS CONOCIDOS EN EL PERÚ.

Los diferentes sistemas de bombeo que más se conocen en el Perú son tres, los cuales se mencionan a continuación: o EQUIPO ABSORBENTE CON BOMBA CENTRIFUGA o EQUIPO ABSORBENTE CON BOMBA DE CAVIDAD POSITIVA o EQUIPO ABSORBENTE POR PRESIÓN DE VACÍO. o EQUIPO ABSORBENTE DE PISTONES

A. EQUIPO ABSORBENTE CON BOMBA CENTRIFUGA

Este sistema de bombeo de pescado, descarga desde la bodega de la embarcación en forma continua, y presenta muchas ventajas sobre otros métodos convencionales, esta operación continua y controlada, presenta una enorme versatilidad requerida para adaptar la descarga a un amplio rango de factores variables, tales como la diferencia en la instalación y procesamiento de capacidad de planta, tal como puede observarse en la figura 1.4. El sistema está diseñado para instalación sobre muelle desde donde descarga a través de una tubería hasta el punto de inicio del procesamiento de planta. En caso que esta instalación no pueda ser realizada sobre un muelle, el equipo puede instalarse sobre una embarcación flotante descargando a través de una tubería sumergida en el mar, así comienza a bombear el pescado hasta el mismo punto de destino para inicio de proceso. Esta es la forma más común en nuestro medio para el bombeo de pescado a la planta. La unidad comprende varios elementos que trabajan en coordinación y automáticamente. Esta unidad consiste de un Tanque Separador el cual absorbe o succiona el pescado desde la bodega de la embarcación que lleva la materia prima para la planta, este tanque está totalmente cerrado. Presión

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negativa es generada en este tanque por medio de un sistema de vacío. El Separador tiene en la parte superior una tubería flexible la cual es introducida dentro de la bodega de la embarcación para succionar el pescado.

En la parte inferior del separador

se fija una válvula mariposa la cual regula el flujo de agua La operación de las tres bombas centrifugas, las cuales están incluidas dentro de la unidad, pueden ser hechas por motores independientes, o a través de un sistema de ejes y poleas, usando un único motor.

Equipo absorbente con bomba centrifuga

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS. o Posee una alta capacidad de succión, la bomba puede ir sobre el nivel de agua en la plataforma de la chata. o Se pueden instalar tanto en la Chata como en el Muelle cercano a la planta pesquera. o La embarcación receptora de la materia prima tiene poca vibración. o La calidad de pescado bombeada esta apta para la producción de harina, aunque el destrozo producido por la fuerza centrifuga es mayor que en el otro tipo de equipos de bombeo. o Es de fácil Operación, la mayoría de descargas son de este tipo en el ambiente pesquero del Perú, está al nivel de manejo de un motorista de chata. o Por lo simple y

sencillo de las bombas dentro del

equipo absorbente es de fácil Mantenimiento y de menor costo que otros tipos de equipos. o Por el tipo de bomba centrifuga con impulsor helicoidal puede pasar pescado grande. o La potencia absorbida por la unidad es de 265 HP, que por estar sobre una Chata puede ser proporcionada por

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un motor Marino Diesel o también por un motor eléctrico previa instalación eléctrica a través del mar. o El comportamiento del equipo frente a la presencia de palos, pernos o cabos que se presentan en el agua de mar y/o maniobras durante el momento de la captura de materia prima es bastante Bueno. B. EQUIPO ABSORBENTE CON BOMBA DE CAVIDAD PROGRESIVA.

El equipo absorbente de pescado de cavidad progresiva es un sistema de bombeo coordinado para la descarga de pescado de las bodegas de embarcaciones a planta. El

equipo

consta

de

los

siguientes

componentes

principales los cuales se complementan con las figuras 1.5 y 1.6 A. Bomba de cavidad progresiva 1K800, fabricación MOYNO B. B. Bomba centrifuga de agua. C. Bomba centrifuga de ceba. D. Separador de aire E. Conjunto de inyectores F. Unidad Hidráulica.

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Fig. 1.6. Bomba de cavidad Positiva MOYNO

pág. 85

VENTAJAS Y DESVENTAJAS. o Posee una media capacidad de succión, motivo por el cual la bomba deberá estar por debajo del nivel de agua de mar, esto genera un gasto para su montaje. o Generalmente se instalan en el fondo de la chata o La chata tiende a vibrar mucho, por lo cual se requiere de un buen sistema amortiguador de vibraciones, así como también el refuerzo respectivo del fondo y mamparos de la embarcación. o La calidad del pescado transportado es apta para la producción de harina, el porcentaje de

destrozo del

pescado esta alrededor del 5%, debido a la cavidad progresiva que presenta en su longitud, el destrozo resulta menor. o Debido al equipo en mención es medianamente de compleja operación, ya que tiene mandos eléctricos, mandos por PLC además de sistemas de alerta para operación. o Su mantenimiento es más complejo, se necesita de personal calificado para la correspondiente reparación y/o calibración el costo de este mantenimiento por ende es mayor. o A diferencia con el equipo de bomba centrífuga pasa pescado mediano. o La potencia total absorbida por esta unidad es de 280 HP. o Este equipo no tolera la presencia de elementos extraños al fluido de agua mas pescado, al momento de presentarse algún fierro, palo o cabo se genera un atoro, por lo cual se considera un comportamiento regular ante estos inconvenientes, se tiene que tener sumo cuidado en su operación.

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C. EQUIPO ABSORBENTE POR PRESIÓN DE VACÍO.

Este equipo consiste en trasladar el pescado desde la embarcación hasta el punto de inicio del procesamiento del pescado, para esto utiliza la ayuda de la presión de succión, generada por una bomba de vacío la cual toma la potencia de un motor petrolero el cual esta a bordo de chata para este fin. Actualmente se procura tener un flujo constante de pescado durante la descarga para lo cual se cuenta con dos tanques receptores, los cuales están sometidos a una presión positiva y a una presión negativa de succión, ambos tanques están conectados entre sí tanto a la entrada de pescado como a la salida de pescado, y la bomba de vacío realiza la función de crear la presión negativa (succión) por lo cual ingresa pescado al tanque, inmediatamente por medio de un controlador se ordena a una válvula que apertura el ingreso de presión positiva al mismo tanque con lo cual se genera la descarga del pescado, el mismo proceso pero en forma alternada sucede

pág. 87

con el otro tanque, con lo cual se logra un flujo constante que estará gobernado por un programador. En la figura 1.7.

se puede apreciar que el tanque tiene

conexión por la parte superior la cual produce vacío, provocando que el pescado ingrese al tanque, además se tiene una válvula de ingreso, la cual se abre mecánicamente para la introducción del pescado y la válvula de salida se cierra para no perder el vacío, después de llenado el tanque indicado mediante un Sensor, se da lugar al ingreso de presión positiva la cual provocará que la válvula de ingreso al tanque se cierre y la válvula de salida se aperture para que el pescado sea expulsado por la tubería al desaguador estático y/o rotativo, el que la válvula de ingreso se cierre es para que el pescado dentro del tanque no retorne al lugar de donde fue extraído.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS. o Posee una mediana capacidad de succión. o Se instalan en el fondo de la chata

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o La calidad del pescado es apta tanto para harina como conserva, debido a que el bombeo se hace por diferencia de presiones y casi no se tiene contacto entre mecanismo del equipo con el pescado salvo los tanques y tubería de transporte. El porcentaje de rotura se reduce a un mínimo es el sistema ideal en transporte de pescado para consumo humano. o La Operación y el mantenimiento es más complejo, se necesita que el personal operativo este entrenado en el manejo de este equipo. o El costo del Mantenimiento es mayor ya que esta tecnología no está bien desarrollada en nuestro medio, es por eso que las partes a reemplazar y al traerlas del extranjero se elevan en tiempo y costo. o Permite transportar un mayor tamaño de pescado en comparación con las dos alternativas anteriores. o Para un descarga de 250 Ton/hr de pescado se necesita tener un flujo de agua de mar de alrededor de 250 Ton/hr, con lo cual se estaría obteniendo que la proporción de agua versus pescado

es de 50%

pescado y 50% de agua, por lo cual se puede deducir que se tiene que tratar mediana cantidad de agua. o La potencia necesaria para este equipo es mayor que las otras dos alternativas. o El comportamiento ante la presencia de palos, fierros, pernos y cabos durante la operación de descarga queda

relegado

a

un

segundo

plano,

y

su

comportamiento es considerado como excelente. D. EQUIPO ABSORBENTE DE PISTONES Este equipo consta de tres pistones grandes los cuales son los que hacen el trabajo de

succionar y enviar el pescado al

procesamiento de la planta, es una forma sencilla de operación ya que su principio de operación está basado en el

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desplazamiento positivo. Mantiene una baja relación de agua – pescado, el destrozo de pescado es bajo en comparación con una bomba centrifuga, presenta un

diseño robusto para una descarga rápida de

pescado ya sea, jurel, caballa, anchoveta, sardina y otras especies marinas. Debido a su diseño como se muestra en la figura 1.8. este tipo de pistones de gran volumen y por lo tanto de alta fuerza es necesario que sea movido por aceite hidráulico, el cual se estará mezclando con el pescado y lo estará contaminando, es por esto que no se tiene una gran acogida con este sistema.

5.3.3

EQUIPOS DE DESCARGA ALMACENAMIENTO.

UTILIZADOS

HASTA

LAS

POZAS DE

Los equipos necesarios desde la chata hasta el almacenamiento en las pozas, generalmente varían de acuerdo a cada empresa,

pág. 90

pero se ha visto que la disposición que se menciona en este acápite es hasta el momento la más aconsejable, ya que se da un buen trato a la materia prima además de que el costo de adquisición de estos equipos están en un valor promedio accible al empresario pesquero, y con estos equipos se puede lograr una mejor calidad en la harina de pescado. 5.3.4

CHATA DE DESCARGA.

Generalmente se tienen 02 equipos de bombeo de pescado que pueden estar comprendidos con una bomba de cavidad progresiva, ya que esta es la que menor cantidad de agua necesita para el transporte de pescado, ambos equipos incluyen: • Bomba de cavidad progresiva

• Tanque separador para realizar el vacío y absorber el pescado hasta la succión de la bomba Moyno. •

Bomba de Ceba, necesaria para crear vacío en el tanque

separador, mediante un inyector y flujo de agua. • Bomba de agua, para incluir agua a la bodega del barco y así poder succionar el pescado de la misma, también sirve para el lavado de las bodegas del barco. • Unidad Hidráulica, necesaria para inyectar aceite a presión al motor hidráulico que esta acoplado a la bomba Moyno. •

Motor a Combustión necesario para generar la potencia

necesaria para dar movimiento a todo el sistema. • En la figura 3.3. se puede apreciar parte de los componentes que intervienen en la chata de descarga, se puede apreciar el proceso en si esquematizado del funcionamiento de la succión del pescado desde la embarcación.

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5.3.5

TUBERIA DE TRANSPORTE DE PESCADO.

Generalmente comprendido por todo el tramo de varillones de tubería ya sea en fierro negro o en HDPE (polipropileno), la diferencia estará en el tiempo de vida, ya que una tubería de acero está destinada para una duración aproximada de 05 a 08 años sin ningún tipo de problema, en cambio la tubería de HDPE está garantizada para un tiempo de vida de por lo menos 20 a 25 años, en ambos casos la instalación debe realizarse por personas especializadas en estos temas, ya que se puede perder toda la inversión al hundirse en el mar y/o vararse. En la figura 3.4. se puede apreciar la diferencia en el aspecto entre la tubería de fierro y la de HDPE (polipropileno), en una tubería de fierro la unión entre tubo y tubo se hace por soldadores no muy calificados esto dentro del sector pesquero, en cambio en las uniones de tubería de HDPE se hace con un equipo especial para la junta además de que el operador debe estar altamente capacitado para este tipo de trabajos.

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Fig. 3.4. Tuberías de pescado fierro y HDPE

5.3.6

DESAGUADORES ROTATIVOS

Conformado por tambores rotativos, los cuales exponen una malla de acero inoxidable, con agujeros de ¼” x 1” oblongos, y presentan una aleta helicoidal a todo lo largo del tambor, que realiza el avance de la materia prima hasta los transportadores de malla, colando a través de las aberturas el agua de bombeo, la cual se deriva a una poza de sanguaza, y de allí mediante una bomba centrífuga hasta los equipos Trommel.

pág. 93

5.3.7

TRANSPORTADORES DE MALLA.

Este transportador es movido por un moto reductor el cual está ubicado en la parte delantera y superior del equipo, conectado a través de un sistema de transmisión compuesto por piñones y cadena, lo cual dará una velocidad de transporte estimada de 1 m/seg. Que está dentro de los parámetros normales para este tipo de equipo.Es recomendable colocar una transmisión con algún sistema de bloqueo para evitar el retorno de materia prima, en el momento de un corte de energía por parte de la suministradora de electricidad, se han dado casos dentro de la industria pesquera que en plena descarga de materia prima con los transportadores de malla totalmente cargados y ante una falla en el suministro eléctrico da lugar a un problema en cuanto al suministro de materia prima para la planta, acarreando esto un problema para el correspondiente pago a las embarcaciones por la pesca no pesada por las tolvas de pesaje.

Fig. 3.6. Transportadores de mallas

pág. 94

5.3.8

DESAGUADORES VIBRATORIOS

Estos pueden ser usados entre ambos transportadores de malla, ya que generalmente son dos unidades, esto con el fin de desaguar la mayor cantidad de agua, el zarandeo es proporcionado por el giro de un eje excéntrico además de unas poleas con contrapeso, originando con esto el movimiento oscilatorio que se necesita para poder realizar el proceso de zarandeo de la materia prima y con esto se reduce el porcentaje de agua contenido durante el proceso de bombeo.

Desaguador Vibratorio

5.3.9

TOLVAS DE PESAJE:

El transportador de malla entrega en forma constante un flujo de materia prima que esta de alrededor de 200 – 240 Ton/hr de pescado, la cual es recibida por la pre tolva acumulando carga por un tiempo determinado por el programador, mientras la tolva está pesando, ya que aquí se encuentran las celdas de pesaje que están inter-conectadas con el sistema electrónico de pesaje.

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5.3.10 CHUTE DISTRIBUIDOR A POZAS.

Después que la materia prima es pesada a través de la tolva de pesaje, esta es distribuida a las diferentes pozas de pescado mediante un pantalón distribuidor que generalmente está construido en plancha de fierro y/o acero inoxidable, este distribuidor está conformado por un conjunto de brazos que envían el pescado a cada poza correspondiente con el estado de la materia prima.

pág. 96

pág. 97

5.4 ESQUEMA DE CURSO NATURAL TRANPOSRTE HIDRAULICO:

O

POR

GRAVEDAD

DEL

Es aquel en el que los lodos se desplazan por los canalones con pequeña inclinación de (0.02-0.06) según el movimiento a.) EL ESQUEMA POR PRESIÓN (figura a.) en el cual los lodos se aspiran con la draga de succión 3 desde el recipiente 1 por la tubería 4 se entrega al tamiz deshidratador 6. Desde el cual el material pasa por la tolva de recepción 7 y el agua corre hacia el sedimentador 8. Con la bomba 5 el agua vuelve al recipiente 1. Por la tuberia2

b.) EL ES QUEMA MIXTO (figura b) es en el cual los lodos , dentro de los tamices del taller se desplazan por gravedad

por el canalos 10 y

viuenen a parar al dispositivo de recepción 12 del elevador hidráulico de eyector 13. A la tobera eyectora del elevador hidráulico , valiéndose de la bomba de alta presion11 , se suministra el agua que junto con los lodos pasa por el difusor de la tubería 9.

pág. 98

LAS VENTAJAS DEL TRANSPORTE HIDRAULICO 

Residen en la posibilidad de desplazar a grandes distancia sin transbordos, por una línea compleja con ascensiones bajo cualquier Angulo y por la vertical,



El

considerable flujo de material, sin la necesidad de equipo

mecánico en la línea de la tubería.. 

la sencillez de la explotación y la posibilidad de automatización completa



la posibilidad de simultanear el transporte con ciertos procesos tecnológicos.

LA LIMITACIÓN DEL TRANSPORTE HIDRAULICO 

La limitación por la naturaleza y características de los materiales a desplazar según su tamaño,



el intensivo desgaste

de las tuberías y de las piezas de los

mecanismos que entran en contacto con los lodos y 

el elevado

consumo de energía disminuyen la esfera de

aplicación de este tipo de transporte METODOLOGÍA DE DISEÑO OPTIMIZADA ECONÓMICAMENTE PARA EL HIDROTRANSPORTE DE SÓLIDOS POR TUBERIAS

En este artículo

se

presenta una nueva metodología optimizada

económicamente para el diseño del transporte hidráulico de sólidos por tuberías a presión. Se analizan las diferentes ecuaciones para el cálculo de la velocidad crítica de depósito

y

las ecuaciones

para el cálculo

de las pérdidas de energía de una mezcla agua-sólidos, representada en el gradiente hidráulico en

una tubería a presión; con la respectiva

comparación con datos experimentales

reportados por varios

investigadores. Para proponer la metodología optimizada se selecciona las ecuaciones

que proporcionen menor error en

la predicción,

comparado con los datos experimentales. Para el análisis económico se establece una expresión exponencial del costo

en función del

diámetro de los tubos, junto con una expresión para evaluar el costo de la energía en función de la potencia requerida para el transporte. Se

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logra nuevas ecuaciones para el cálculo del diámetro y concentraciones óptimas, que permite hacer análisis del sistema de transporte a costo mínimo

VI. CONCLUSIÓN Se han presentado las principales características de los equipos de bombeo existentes en nuestro medio y como se puede observar el equipo de bombeo que se puede tomar en consideración es el Equipo Absorbente con bomba de Cavidad Progresiva, ya que este sistema desde el punto de vista técnico presenta una ventaja en cuanto a la menor proporción de agua que se necesita para el bombeo del pescado, otro punto a favor es la potencia consumida que se presenta, como la más cercana al equipo absorbente con bomba centrifuga, debido a que estos equipos están en la mayoría de plantas en el Perú y se facilita la adecuación al sistema de bombeo de cavidad progresiva ya que la potencia consumida casi son las mismas y se pueden utilizar los mismos motores Diesel y/o Eléctricos. Así mismo desde el punto de vista económico esta alternativa se presenta como una oferta económica intermedia entre las tres, esto hace también que los equipos de recuperación de aceite se reduzcan en sus capacidades y por lo tanto el sistema en general será de menor costo. Otro punto de vista a favor es el medioambiental ya que al ser menor el agua de bombeo para el transporte de materia prima entonces será menor el ensuciamiento de nuestro mar. Es por estas razones las que determinan que el equipo absorbente de cavidad progresiva sea el más idóneo para nuestro medio. Estos equipos facilitan la transportación a lugares remotos dentro de la planta y llegan a donde ningún equipo transportador mecánico llega, y lo mejor que puede ser controlado por un solo operador lo que permite el ahorro y la simplicidad de las operaciones cotidiana de transportación.

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VII.

BIBLIOGRAFÍA. Transportadores Hidráulicos -Mireilly Duran Immer Jhon R. Manejo de materiales, Barcelona España Hispano Europea. Internet: Monografias.com; Google.com. Borjas Franco. Plantas y manejo de materiales II. Carabobo, Venezuela. Agosto 1996 U.N.A manejo de materiales. Hidrostal- Soluciones y Tecnologias. Borjas Franco. Plantas y manejo de materiales II. Carabobo, Venezuela. Agosto 1996 U.N.A manejo de materiales.

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