UNIVERSIDAD NACIONAL DE MOQUEGUA ESCUELA DE INGENIERA DE MINAS

DEWATERING

La deshidratacin y las formas de control de las aguas subterrneas en una parte vital de muchos proyectos mineros.Minas a cielo abierto y subterrneas mayora se extendern por debajo del nivel de las aguas subterrneas y las aguas subterrneas mal controlada pueden afectar la seguridad y eficiencia de las operaciones de la mina.faenas mineras que implementan un programa planificado de deshidratacin se suele ver beneficios de desage de minas, incluyendo:

Condiciones ms eficientes de trabajo: mejor el trfico y diggability, menor tiempo de inactividad debido a las inundaciones en boxes Costos reducidos de voladura: reduccin de los niveles de agua subterrnea antes de trabajo proporcionar barrenos secos, lo que reduce la necesidad de ms costosos explosivos en emulsin Menores costos de transporte de mercancas: el mineral seco y roca estril pesan menos de material hmedo, por lo que la deshidratacin de roca proporciona un ahorro de costes del transporte Mejora de la estabilidad y la seguridad de la pendiente: reduccin de los niveles de agua subterrnea y la reduccin de las presiones intersticiales pueden permitir ngulos de pendiente ms pronunciada a utilizar, mientras se mantiene o factores de seguridad cada vez mayor

Una gama de tcnicas de control de aguas subterrneas puede ser utilizado, dependiendo de la geologa y el tipo de mina:

Dentro de la fosa de bombeo - utiliza para bombear desde las zonas de sumidero dentro de la fosa Deshidratacin Permetro pozos - utilizado para interceptar el flujo de las aguas subterrneas lateral en el hoyo y para reducir los niveles de agua subterrnea en el avance de la minera Pit desages despresurizacin pendiente - desages inclinados u horizontales utilizan para proporcionar vas permeables para permitir que el agua subterrnea atrapado o drenar lentamente detrs de taludes a purgue en el hoyo Muros de corte - muros pantalla utilizan para excluir las aguas subterrneas desde aluvial superficial o la deriva depsitos, o para sellar el flujo preferencial a lo largo de estratos permeables Lechada y la congelacin del suelo artificial - se utiliza para sellar las vas de agua subterrnea preferenciales, o para reducir la permeabilidad del suelo antes de la profundizacin de pozos o desarrollo vial

BOMBEO DE AGUAS.

INTRODUCCION.

El rol del agua en las operaciones mineras es muy decisivo. Para un proyecto minero, el agua puede resultar ser una alternativa de abastecimiento, pero muchas veces se vuelve un problema en el proceso de extraccin.El agua podra actuar como un impedimento en nuestras operaciones, por lo cual se tendr que desaguar la mina, como instrumentos muy importantes tenemos las bombas, con las cuales extraeremos el agua de interior mina. Por lo tanto necesitamos tener un mayor conocimiento de los diferentes tipos de bombas de acuerdo a sus caractersticas, ya sea caudal, HP, eficiencia. Y de esta forma podremos determinar la maquinara correcta para el trabajo.

Para satisfacer las demandas de agua, la actividad minera muchas veces acude al agua subterrnea, contrariamente debido al exceso de agua subterrnea en algunas minas se acude a drenaje para facilitar el minado, comnmente esto es extrado por bombeo.

Por accin del bombeo y desage de minas, se producen variaciones de los niveles freticos, lo cual facilita tener mas eficiencia en el proceso de minado, tan asi que las bombas en minera se hacen estudios muy importantes, durante el funcionamiento de la bomba, la energa mecnica, (recibida por un motor), se convierte en energa potencial y cintica, y en un grado insignificante calorfica, del flujo lquido.

En sistemas de bombeo, el equilibrio hidrulico es obtenido a partir de un balance de energa, donde son contabilizadas la energia cinetica, energia potencial y perdidas de energia. Las prdidas de energia se deben principalmente a turbulencia y friccin. Estas han sido ampliamente estudiadas y contabilizadas en la perdida de carga total del sistema. Los mtodos de Darcy Weisbach y Hazn Willians son los mas aplicados para el clculo de perdida de carga en tuberas.

El funcionamiento en si de la bomba ser el de un convertidor de energia, o sea, transformara la energia mecnica en energia cinetica, generando presin y velocidad en el fluido. Existen muchos tipos de bombas para diferentes aplicaciones. Los factores mas importantes, que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son: presin ultima, presin de proceso, velocidad de bombeo, tipo de fluido a bombear (la eficiencia de cada bomba varia segn el tipo de fluido).

1. OBJETIVOS PRINCIPALES:

En minera, el bombeo de aguas se hace con los siguientes objetivos fundamentales:

Para desaguar la mina Para suministrar agua a la planta de beneficio y para el uso domstico. Para recuperar las aguas, conservando el recurso y minimizando el impacto ambiental.

La mayora de bombas son elctricas, hay bombas pequeas neumticas para usos especiales. Las bombas de mayor uso en minera son las de tipo centrifuga y las de pistones. Cada uno de estos tipos tienen su propia aplicacin. Las bombas de pistones se usan para bajos volmenes de agua y grandes presiones, mientras que las centrifugas para pequeos y grandes volmenes de agua al igual que para pequeas y grandes presiones.

2. BOMBAS CENTRFUGAS.

De acuerdo a sus caractersticas, se agrupan en varios tipos:

i. De acuerdo al nmero de etapas: En la bomba de una sola etapa, la accin es desarrollada por un solo impulsor; mientras que en una bomba de mltiples etapas es desarrollada por dos o ms impulsores.ii. De acuerdo a la posicin del eje: Una bomba horizontal, normalmente, tiene el eje en posicin horizontal, mientras que una bomba vertical tiene el eje en posicin vertical.iii. De acuerdo a la succin: Una bomba de succin simple tiene la primera etapa equipada con impulsador de succin y el lquido entra por un solo lado. Una bomba de succin doble tiene la primera etapa con un impulsador de doble succin y el lquido entra en le impulsador por ambos lados.

3. BOMBA DE PISTONES.

Tambien llamada de embolo rotatorio. Una bomba simple contiene un pistn, una bomba dplex 2 pistones, una bomba triplex 3 pistones y una bomba multiplex contiene ms de 3 pistones.Las bombas de pistones pueden ser horizontales o verticales.La mayora de las bombas de pistones est diseada para que el mbolo, cilindro y empaquetaduras estn en contacto con el lquido a ser bombeado.

4. SELECCIN DE BOMBA

La seleccin de una bomba requiere informacin bsica, tales como la cantidad de agua y la cabeza total dinmica.

i. Cantidad de agua. sta debe tener cierta certeza de estimacin y se debe considerar un margen para eventualidades. En algunas minas, la cantidad vara con las estaciones. Tambin conforme progresan las aberturas, la cantidad de agua se incrementa. ii. Cabeza total dinmica. La cabeza total dinmica es la suma de la cabeza esttica, ms la prdida por friccin de la tubera, accesorios, velocidad, menos la cabeza de succin.

La bomba de pistn hidrulica parte a KOMATSU (KOMATSU) HPV35/55/90/160 (PC60/120/200/300-3/5/PC400

No.Nombre de parteCantidad/unidadesObservacionesNo.Nombre de parteCantidad/unidadesObservaciones

1Frentedel eje impulsor18Gua de la bola 8

Parte posteriordel eje impulsor19Bloque de cilindro (barril)2

2Ayuda210Chapista de la vlvula1

3Placa chapoteante211Vlvula PlateL1

4Placa del criado212Pistn servo2

5Zapato del pistn1813Bomba de carga1

6Espaciador414Vlvula principal1

7Criado415Vlvula accesoria1

Tabla 6.1: Factores de friccin (f), para tubos de fierro limpios.

5. POZA DE SUCCIN

La poza de succin tiene las funciones de almacenar el agua de mina en los casos de corte de energa o falla de la bomba y proveer el tiempo necesario para que las partculas en suspensin precipiten.

6. MOTORES DE LA BOMBALos motores modernos, mayormente, son motores de induccin a-c. En el motor de induccin de corriente alterna, la energa se suministra al dispositivo de rotacin por medio de la induccin electromagntica.

VENTILACION: Para las instalaciones subterrneas de bombeo, es importante considerar la ventilacin. Esta se usa para disipar el calor causado por los motores, transformadores y en algunas minas el agua despide gases txicos que de deben ser diluidos y expulsados. La energa elctrica que se suministra en el motor menos la energa necesaria para elevar el agua se trasforma en calor y se calcula : ( 56.92 x P) ( 0.011 x F x L)Donde: E: Es el calor ( BTU) por minuto P: Es la fuerza del motor F: Flujo de agua, galones por minuto Ls : Cabeza esttica, pies

El calor de be ser disipado por el aire de ventilacin o transferido al agua de la mina que es bombeada a superficie

Tabla 6.2: Perdidas por friccin en accesorios, pies en tubos rectos.

7. MATERIAL DE LAS BOMBAS.

Las partes de la bomba que estn en contacto con el agua a bombear, deben ser resistentes a la corrosin y abrasin. En lo referente a la corrosin, las partes pueden ser construidas de acero, bronce y aleaciones de cromo nquel o una combinacin de ellos. Cuando el agua de la mina presenta serios problemas para el bombeo, la solucin ms prctica es tratar el agua en la poza antes de ser bombeado.

Se ha observado que los problemas de abrasin en las bombas aumentaron notablemente cuando el sistema de transporte se cambio de rieles a llantas, debido a que los vehculos sobre llantas giran constantemente las aguas de las cunetas, favoreciendo la presencia de partculas slidas en el agua de la mina.

8. Motor: El HP del motor puede ser calculado por la siguiente frmula:

Donde :Pm: HP al freno del motorF: flujo del agua, galones por minutoH: cabeza dinmica total, piesG: gravedad especifica del lquido al bombearse, en caso del agua a 60 F la Gravedad es 1E: eficiencia de la bombaAdems, la fuerza necesaria para bombear una columna de agua en un tiempo dado puede ser calculada con la siguiente formula:

Donde:Pt: Fuerza necesaria para bombear 1000 galones de agua por hora, Kw horaG: Gravedad especifica del aguaH: cabeza dinmica total, piesEp: eficiencia de la bombaEm: eficiencia de motor

9. POZA DE SUCCION.

La poza de succin tiene las funciones de almacenar el agua de mina en los casos de corte de energa o falla de la bomba y proveer el tiempo necesario para que las partculas en suspensin se precipiten.

La capacidad de la poza se determina de acuerdo a las condiciones locales, algunas minas disean para almacenar cuatro horas, otras para dos. En todo caso, la poza ser diseada para manejar cualquier entrada inusitada de agua.Para determinar el tiempo apropiado de precipitacin de los slidos en suspensin, se deben de hacer pruebas de laboratorio. En general, una aproximacin muy utilizada es tener un rea superficial de un pie cuadrado por cada galn bombeado, lo que da una velocidad de precipitacin de 1.6 pulgadas por minuto. En el diseo de las pozas de succion es mejor que el agua entre por el fondo de la poza. La remocinlas partculas abrasivas del agua de la mina aumenta en importancia conforme aumenta la cabeza,

10. CONDUCCION DEL AGUA A TRAVES DE TUBOS.Los tubos deben tener un dimetro suficiente para que la velocidad del agua sea aproximadamente 15 pies/seg. Un dimetro pequeo aumenta el consumo de energa. Mientras que un dimetro grande ocasiona problemas de golpes hidrulicos ( wter hammer). En la tubera se debera instalar una valvula chek entre la bomba y la valvula de cierre de flujo, para proteger la bomba y empaquetadoras de las presiones fuertes repentinas y prevenir que la bomba funcione en reserva. La valvula de cierre permite la inspeccin de la valvula check.La prdida de cabeza en tubo recto de dimetro constante se debe a dos factores: Perdida de cabeza debido al a forma de entrada h. Perdida de cabeza debido a la friccion de la tubera y accesorios h.La pedida N 1 esta dada por la siguiente formula:

Donde:h: perdida de cabeza, en piesm: varia de 0.93 a 0v: velocidad, pies por segundog: pies/ seg2

La forma de entrada mas utilizada es la (b). de las siguientes figuras y el valor menos utilizado de m es 0.5 y la gravedad es 32.2 pies/seg2

a) m= 0.93b) m = 0.49 c) m= 0

La velocidad considerando el flujo en galones por minuto:

Donde:h : Perdida de cabeza , piesf : Coeficiente que depende de la rugosidad del interior del tubo y la velocidadl : Longitud de la tubera, en piesd : Diametro interior, piesV2/2g: Cabeza de velocidad debido a la velocidad promedio.G: Flujo, galones por minutoEn la practica, se toma como valor de f = 0.02, debido a que la rugosidad del tubo aumenta con la edad de la tubera, f se debe multiplicar por 2,3,4 dependiendo de las condiciones locales.

11. ALTURAS DE CARGAS ESTTICAS

Cabeza total dinmica (CTD)Es la suma de la cabeza esttica de bombeo, mas la perdida de friccin de la tubera, accesorios, menos la cabeza de succin.

Carga esttica de bombeo ( CEB )Llamado tambin Presin esttica, est dada por la diferencia de elevacin entre el espejo de agua de succin y la descarga.

PITONES.

1. TIPOS DE PITON:1.1. Smooth bore bore o Tubo

Un tipo de boquilla ( para lneas de mano o corrientes maestro) que utiliza una serie de puntas apiladas de diferentes tamaos de orificio.

1.2 Fog Fog o Neblina

Pitn triple efecto con palanca profesional. Pitn de aluminio, triple efecto (corte, chorro y neblina) con palanca y conexin storz para uso industrial. Para mangueras de 1 2 2.

1.3 Pitn de caudal regulable Comn en pitones de neblina Recientemente apareci un piton de tubo tubo con caudal regulable ( desarrollado por Elkart). No es un piton de tubo por definicin debido al mecanismo interior.

2. PITON DE TUBO.

2.2 Ventajas. Mayor caudal Menor presin de trabajo 50 PSI Menor fuerza de reaccin ( comparado con el mismo caudal que en un piton de neblina) Facil mantencin2.3 Desventajas. Solo permite un tipo de chorro Puede ocasionar daos a la estructura.

3. PITON DE NEBLINA.

3.2 Ventajas: Diferentes chorros desde neblina hasta chorro compacto Menor efecto negativo sobre estructuras ( menos daos ).3.3 Desventajas: Necesita mayor presin de trabajo 100 PSI A un mismo caudal mayor la fuerza de reaccin que un piton de tubo. Se puede obstruir o con mas facilidad Mayor mantencin

4. Velocidad de salida en tubos sin pitn:Cuando la relacin l/d es menor que 4000, se tiene la velocidad de salida:

Donde:V : Velocidad de salida, pies por segundog : Gravedad, 32.2 pies/seg2h : Cabeza, piesf : Coeficiente, 0.02l : Longitud de manguera o tubera, piesd : Dimetro de la manguera o tubera, pies Cuando la relacin l/d es mayor que 4000, se tiene la velocidad de salida:

5. Velocidad de salida de un tubo con piton:

Donde:V : Velocidad de salida del piton, pies por segundom : 0.5c : Coeficiente de velocidad para el piton, 0.98D : Diametro del piton , piesh : Cabeza, pies ( frecuentemente la cabeza lo provee una motobomba)g : Gravedad, 32.2 pies/ seg2f : Coeficiente, 0.02l : Longitud de manguera o tubera, piesd : Diametro de la manguera o tubera, pies

BOMBAS EN OPERACIONES MINERAS.Hoy en da las bombas se han convertido en un elemento vital en las operaciones mineras para el transporte de fluidos, el cual engloba diversos productos empezando por un elemento vital como es el agua hasta lquidos con caractersticas y propiedades especiales que requieren tambin de equipamiento adecuado para su manejo en recepcin, transporte, procesamiento, y dosificacin en los diversos procesos con equipos que aseguren su optimo desempeo y larga vida til.Los usuarios de bombas en operaciones mineras son muy exigentes en sus requerimientos pues las condiciones a las que se enfrentan son tambin de mucha exigencia por el ambiente, ubicacin de la operacin, altos costos por paradas, el impacto ambiental y a la comunidad que pueda ocasionar la mala operacin y uso de los equipos que se cuentan. Dividiremos en 3 niveles las aplicaciones de las bombas en la minera:

EXTRACCIN DEL MINERAL Y TRUCK SHOOPEn esta parte del proceso se debe de mover gran cantidad de agua ya sea para drenar las escorrentas generadas por las filtraciones en minas subterrneas o desplazar pequeos charcos generados por las lluvias en minas de cielo abierto por lo que podemos usar las BOMBAS DE PROCESO PEERLESS de turbina vertical (VTP), Carcaza partida AE o de eje horizontal ANSI, la utilizacin de una de estas opciones va a depender de factores crticos como son espacio, tipo de succin, facilidad de mantenimiento, NPSH y lo principal robustez y confiabilidad del equipo que genere beneficios como el ahorro en tiempos por parada y mantenimiento. Las bombas de proceso son equipos diseados para las altas exigencias que demanda el sector minero y su aplicacin se extiende a manejo de agua, solucin barren, solucin cianurada, solucin rica, productos qumicos y cidos, combustibles como el diesel #2 o gasolina y todo producto y aplicacin donde las prdidas y mantenimiento sean un factor diferencial del equipo. En esta parte del proceso no debe de escapar mencionar la operacin en los talleres de mantenimiento dela maquinaria pesada que realizara los trabajos de extraccin por lo que con las bombas de engranajes VIKING PUMP puede manejar los lubricantes que usan estos gigantescos equipos y con las bombas neumticas SANDPIPER se puede transferir y recepcionar los fluidos de acuerdo a los requerimientos por parte de la mina los lubricantes y combustibles.PROCESAMIENTO DEL MINERALES .Esta parte del proceso se da cuando los minerales deben ser tratados en un circuito para obtener el producto final o el concentrado para ser exportado y comercializado. En mineras de oro y plata se pueden usar las bombas de proceso PEERLESS serie ANSI, Carcaza partida serie AE o VTP para enviar la solucin cianurada y solucin rica al proceso de filtracin merril crowe u otro de recuperacin. En minas de cobre, zinc y polimetlico comnmente se usan las bombas de slurry (lodo) con % de slidos de hasta el 50% con lo que hay que usar bombas revestidas internamente con caucho nitrilico componentes de contacto y desgaste duras para alargar la vida de la bomba. Lo ms importante en este proceso de recuperacin de mineral sea oro, plata, zinc, etc. es el suministro de qumicos que generen las propiedades requeridas en los procesos de flotacin, cianuracin, lixiviacin, etc., para ello se cuenta con bombas dosificadoras de acuerdo a las caractersticas del producto con lo que podemos usar las bombas PULSAFEEDER electromagnticas y mecnicas o bombas de tornillo NETZSCH que suministran de modo controlado los productos qumicos como cido sulfrico, MIBC, Xantato, Sulfato de cobre, cianuro, hipoclorito de sodio y calcio, perxido de hidrogeno, polmero floculante, etc. En la recepcin y trasvase de todo lquido qumico con propiedades cidas, bsicas y nocivas para la salud humana pueden ser manejadas con bombas centrifugas PEERLESS serie ANSI con materiales desde el hierro dctil, acero y acero inoxidable, mientras que en bombas especiales se puede usar las bombas neumticas de doble diafragma operadas por aire SANDPIPER, en materiales se cuenta con cuerpo en polipropileno y KYNAR, acero inoxidable, ambas opciones con los diafragmas en buna, santoprene, tefln, etc. segn aplicacin y compatibilidad con los productos qumicos.

TRATAMIENTO DE LOS RESIDUOS LQUIDOS.Toda operacin minera genera y trata los residuos o derivados del proceso de recuperacin del mineral de modo que no ocasione un impacto ambiental que derive en sanciones y hasta el cierre de sus operaciones, para esto es importante contar con equipamiento confiable que atene al mnimo las emisiones lquidas que distorsionen el equilibrio ambiental y de la comunidad aledaa a la operacinPara el bombeo de agua de recirculacin en las represas de relaves mineros se pueden usar las bombas de proceso PEERLESS en turbina vertical VTP y carcaza partida serie AE que generan altos caudales y presiones con buenos NPSH segn lo requiera la aplicacin, tambin el bombeo de agua para regar los terrenos donde ya se haya dejado de explotar por la baja ley de mineral o los PADS que ya cumplieron su ciclo y deben de ser reubicados. Para el tratamiento de agua que es derivada a los ros aledaos, frecuentemente se usan bombas de tornillo NETZSCH para dosificacin de polmero floculante que tiene la propiedad de hacer que sedimenten los slidos y el agua a derivar sea lo menos turbia posible, o sea utilizada para consumo de comunidades aledaas (se dosifica hipoclorito de sodio o calcio con bomba dosificador PULSAFEEDER inyectando una porcin de cloro).

PROBLEMA N 01:Se desea disear un sistema de bombeo cuyas caractersticas son: Tubera = 6 pulg. (Succin y descarga). Seleccionar una bomba centrifuga (HP) con una caudal de 900 GPM y consumo de energa (kw-hora), en la siguiente figura se especifica los datos; la tubera; las conexiones y la vlvula. En la tubera hay 1 codo de 90, 2 codos de 45 una vlvula compuerta y una vlvula check.a) DIAGRAMA:

b) DATOS: Q = 900 gpm Tubera = 6 pulg. Carga dinmica = 410 pies. Perdidas por friccin en accesorios ( Tubera = 6 pulg.): 1 codos de 90 = 1 x 16 =16 pies. 2 codos de 45 = 2 x 7= 14 pies. Una vlvula compuerta = 4 pies. Una vlvula check. = 40 pies.

SOLUCION:

1. Velocidad del flujo. Aplicando:

Donde:Q= 900 galones por minuto.d = 6 pulg. =0.5 pies = 10.198 pies por minuto

De la tabla 6.1, para esta velocidad y dimetro, f= 0.020 y tomando un factor de 1.5 para un futuro deterioro de la tubera:f = 0.020 x 1.5 = 0.0302. Prdida de cabeza debido a la friccin de la tubera y accesorios, h.Entonces: la carga esttica total = 10+ 400 = 410 pies.

= 40 pies por 410 pies de tubera3. Consumo de energa Resistencia de la tubera y accesorios:Longitud total 400/sen45 + 10 + 15 + 50 + 30 = 670 piesDe la tabla 6.2, para tubos de 6 pulgadas de dimetro:1 codos de 90 (1 x 16) 16 pies2 codos de 45 (2 x 7) 14 pies1 vlvula compuerta (4) 4 pies1 vlvula check (40) 40 piesTotal 744 pies

Prdida total por friccin:40 x 744/410 = 72 piesEntonces, cabeza dinmica total:H = 410 + 72 = 482 piesConsiderando 5% por contingenciasH = 482 x 1.05 = 506 pies

Asumiendo una eficiencia de bomba de 65% y una eficiencia de motor de 90%, se tiene:Aplicando.

Donde: Pm = HP de la bomba al freno.F = flujo del agua, galones por minuto.H = cabeza dinmica total, pies.G = gravedad especifica, = 1 en caso del agua.Eb = eficiencia de la bomba.Reemplazando:

= 177.9 HP 180 HP de la bombaConsumo de energa en kw-hora: Aplicando:

Reemplazando: = 2.72kw-hora.

PROBLEMA N 02.1. Seleccionar una bomba, dimetro de la tubera y calcular el consumo de energa en kw-hora para las siguientes condiciones: Cabeza esttica (succin y descarga) 1000 pies. Flujo mximo de agua 300 galones por minuto. La bomba esta ubicada a 20 pies del pique. La cabeza de succin no excede los 10 pies. La bomba est ubicada a 20 pies del sumidero o poza. La longitud de la tubera de descarga es de 30 pies de longitud.En la tubera hay 3 codos de 90, una vlvula compuerta, una vlvula check y una vlvula angular.

Solucin: Dimetro de la tubera: Asumiendo una tubera de 4 pulgadas de dimetro

Aplicando:

Donde:G= 300 galones por minuto.(flujo)D = 0.3333 pies = 7.65 pies por minuto

De la tabla 6.1, para esta velocidad y dimetro, f = 0.023 y tomando un factor de 1.5 para un futuro deterioro de la tubera:

f = 0.023 x 1.5 = 0.0345Entonces:Donde:

h= perdida de cabeza, piesf = coeficiente que depende de la rugosidad del interior del tubo y la velocidadI = longitud de la tubera, piesD = dimetro interior del tubo, piesV2/2g = cabeza de velocidad debido a la velocidad promediog= gravedad 32.2 pies/segundo2

= 94 pies por 1000 pies de tubera

Dimetro de la tubera: Asumiendo una tubera de 5 pulgadas de dimetro

Aplicando:

Donde:G= 300 galones por minuto.(flujo)D = 0.4166 pies = 4.89 pies por minuto

De la tabla 6.1, para esta velocidad y dimetro, f = 0.023 y tomando un factor de 1.5 para un futuro deterioro de la tubera:f = 0.023 x 1.5 = 0.0345Entonces:

= 31 por 1000 pies de tubera

CONCLUSIONES:

Seleccionando una tubera de 5 pulgadas de dimetro, ahorramos 63 pies de cabeza por cada 1000 pies de tubera, respecto al de 4 pulgadas.

2. Consumo de energa:

Resistencia de la tubera y accesorios: Longitud Total : 1000 + 20 + 20 +30 + 10 = 1080 piesDe la Tabla 6.2 para tubos de 5 pulgadas de dimetro:

3 codos de 90 ( 3 x 13 ) = 39 pies 1 Vlvula compuerta ( 1 x 3 ) = 3 pies 1 vlvula check ( 1 x 34 ) = 34 pies 1 vlvula angular ( 1 x 72 ) = 72 pies _____1228 piesPerdida total por friccin de la tubera de 5 : 31 x 1228 / 1000 = 38.06 piesEntonces la cabeza dinmica total : H = 1000 + 38.06 = 1038.06 pies Considerando 5% por contingencias :H = 1038.06 x 1.05 = 1089.96 piesAsumiendo una eficiencia de bomba de 65% y una eficiencia de motor de 90% se tiene:

Donde :Pm : HP de la bomba al frenoF : Flujo de agua, galones por minutoH : Cabeza dinmica totalG : Gravedad Especifica = 1E : Eficiencia de la bomba

= 127.03 HP de la bomba.

Consumo de energa en Kw hora para bombear 1000 galonesAplicando:

Reemplazando: = 5.86 Kw para bombear 1000 galones

PROBLEMA N 03.En el sistema mostrado en la figura hay una bomba que suministra a la corriente una potencia de 40 HP. Calcular el gasto en cada tubera. Considerar f = 0.02 en todas las tuberas. (Para los efectos del problema considerar para la bomba una eficiencia de 100 %). ( Ver Excel Prob. N 03)

FORMULA DE HAZEN Y WILLIANS.La frmula de Hazen y Williams tienen origen emprico. Se usa ampliamente en los clculos de tuberas para abastecimiento de agua. Su uso esta limitado al agua en flujo turbulento, para tuberas de dimetro mayor a 2 y velocidades que no excedan de 3 m/s.La ecuacin de Hazen Williams usualmente se expresa:

Donde:Q : Gasto en litros por segundoCh: Coeficiente de Hazen WilliamsD : Diametro en pulgadasS : Pendiente de la lnea de energa en metros por Km

Para una tubera dada, la longitud, el dimetro y el coeficiente de resistencia son constantes, luego

Siendo : Los valores de la constante Ch de Hazen Williams han sido determiandos experimentalmente. Son funcin de la naturaleza de las paredes.Tabla de Coeficientes de Hazen y Williams.NATURALEZA DE LAS PAREDESCh

Extremadamente lisas y rectas140

Lisas130

Madera lisa, cemento pulido120

Acero ribeteado110

Fierro fundido viejo95

Fierro viejo en mal estado60 80

Fuertemente corrodo40 - 50

PROBLEMA N 04: Determinar el gasto que fluye en cada uno de los ramales de sistema.50 mVlvula20 m(1)(2)10 m(3)10 m

La elevacin del punto P es 10 m1Inicialmente la vlvula est completamente abierta.L1 = 5.2 kmD1 = 16 Ch1 = 100 (acero usado)L2 = 1.25 kmD2 = 10Ch2 = 120 ( cemento Pulido)L3 = 1.5 km D3 = 10Ch3 = 120 (cemento Pulido )Si se aumenta la presin en el punto P hasta 20 m de columna de agua (cerrando la vlvula ubicada en el ramal 2), determinar el nuevo valor de gasto en cada tubera y al perdida de carga en la vlvula.SOLUCION: (Ver el Excel Probl. N 04)

PROBLEMA N05:Una localidad se abastece de un pozo cuyas caractersticas se indican a continuacin: nivel esttico 5.50 m, nivel de bombeo 31.00 m, profundidad 38.00 m, caudal 2.5 l/s, cota terreno 173.44 m, altura del estanque 19 m desde la superficie del terreno, periodo defuncionamiento 16 horas, como se muestra en la figura, la tubera utilizada en toda la obra es acero galvanizado (C=110).Se pide calcular las prdidas de carga de la tubera y la potencia de la bomba

Datos:Nivelesttico:5.50m

Niveldebombeo:31.00mProfundidad:38.00m

Caudal:2.5l/s

Cotaterreno:173.44m

Altura del estanque 19 m desde la superficie del terreno El bombeo es continuo durante16 horas (Ver solucin en el Excel)

DATOS TECNICOS DE TIPOS DE BOMBAS CENTRIFUGAS.1.- CPH : Bombas centrifugas de cmara partida de una y dos etapas con las bridas de aspiracin e impulsin fundidas en su cuerpo inferior para permitir un fcil acceso y desmontaje de las partes mviles evitando la desconexin de las tuberas.

2.- RNI : Bombas adecuadas para elevacin y trasiego de lquidos en : minas, industrias , riegos, instalaciones de calefaccin y aire acondicionado, municipios y equipos contra incendios.

12. REGLAMENTO DE SEGURIDAD Y SALUD OCUPACIONAL EN MINERIA.CAPTULO VDRENAJE.

Artculo 241.- El diseo del sistema de drenaje debe estar sustentado en un estudio detallado hidrogeolgico e hidrolgico y para su manejo se deber cumplir con losiguiente:

a) Las aguas de filtracin, perforacin, riego y relleno hidrulico utilizadas en labores subterrneas deben tener canales de drenaje o cunetas, de manera que tanto elpiso de las galeras de trnsito como el de los frentes de trabajo se conserven razonablemente secos.

b) Las cunetas de desage se construirn con preferencia cerca de uno de los lmites laterales de las galeras y debern mantenerse constantemente limpias.

c) Cuando se tenga indicios de la cercana de una masa de agua subterrnea se deber realizar un taladro piloto de por lo menos diez (10) metros de profundidadantes de avanzar con las labores de trabajo.

d) En los piques cuyo fondo est cubierto por agua, es obligatorio considerar:1. En la parte baja de la direccin de la jaula, un espacio libre de acuerdo al diseo.2. En la parte baja de la direccin del camino, un espacio libre de acuerdo al diseo, conformado por tres (03) pisos, de los cuales el ltimo piso deber recibir el drenaje del agua y desechos del compartimiento de la jaula a fi n de bombear y realizar la limpieza sin interrumpir el servicio.

Artculo 242.- En las minas donde no exista drenaje por gravedad y que, adems, la exagerada avenida de agua en determinados sectores haga presumir el peligro de inundaciones graves, se tomar las siguientes precauciones:

a) Se disear un sistema seguro de bombeo.

b) La estacin de bombeo se disear e instalar con capacidad excedente a la requerida para el normal flujo de agua y en equipos dobles o triples, en forma tal queel funcionamiento de cualquiera de dichos equipos baste para evacuar la totalidad de las aguas.

c) Se construir compuertas de presin en las inmediaciones de la estacin de bombeo, en todas las vas de acceso peligroso y cerca de los lugares de dondeemane el agua.

d) Cada bomba debe ser provista de motor independiente, los cuales se conectarn con fuentes de energa de circuitos independientes, que puedan funcionar alternativamente; debindose, en lo posible, tener un equipo auxiliar de generacin elctrica.

e) En las zonas en que puedan sobrevenir golpes de agua se colocar en lugares estratgicos diques o compuertas de presin capaces de evitar que el agua seextienda a otras zonas.

f) Las explotaciones mineras dispondrn de las instalaciones necesarias para captar la avenida de agua de, por lo menos, cuarenta y ocho (48) horas de flujo continuo.

13. CONCLUSIONES.

La creacin de vaco es la funcin primordial de una bomba. La principal aplicacin de las bombas centrifugas es para el traslado de lquidos poco viscosos y lquidos que contengan slidos en suspensin. En una bomba siempre hay prdidas, por lo cual afecta su eficiencia, siendo una de las mas eficientes la bomba centrifuga. La energa o cabeza que se le aplica al lquido por medio de una bomba centrifuga es por medio de fuerza centrfuga. Las bombas ms utilizadas son las centrifugas, por sus altas velocidades que pueden alcanzar. Los factores mas importantes que permiten escoger un sistema de bombeo adecuado son : presin ultima, presin de proceso, velocidad de bombeo, tipo de fluido a bombear ( la eficiencia de cada bomba varia segn el tipo de fluido) Las bombas centrifugas son buenas para el bombeo de lodo (lama) que se tiene en interior mina, tambin es bueno para bombear relave. Si la bomba se instala en lugares mas altos que el nivel de agua, entonces se puede utilizar la bomba centrifuga autocebante que contiene una vlvula check no deja escapar el agua. Si se desea bombear grandes cantidades de agua se puede usar una bomba axial El piton con regulador de caudal NO provee el flujo escogido simplemente con seleccionar el caudal deseado, es decir , seleccionando 150 GPM en el piton no necesariamente tendremos ese flujo.

14. BIBLIOGRAFIA. BOMBAS su seleccin y aplicacin T.G. Hicks Compaa editorial Continental S.A. LIBRO SERVICIOS AUXILIARES MINEROS Autor : Dr. Anibal Mallqui Tapia http://avdiaz.files.wordpress.com/2008/10/tipos-de-bombas.pdf Datos Tcnicos de Hidrulica Bombas Gua General para el clculo, instalacin y mantenimiento de bombas hidroneumticas Reglamento de Seguridad y Salud Ocupacional : DS 055 : EM

SERVICIOS AUXILIARES - 2015Pgina 3