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DISEO DE SISTEMAS DE EVACUACION DE AGUA DE MINAS SUBTERRNEAS DE
LA MINA CERRO
GRANDE
Las aguas subterrneas penetran en las labores mineras desde las
rocas acuferas atravesadas por
las labores mineras, por las grietas y oquedades existentes en
las rocas adyacentes, desde las
cavidades crsticas llenas de agua, o desde labores antiguas
generalmente anegadas.
La evacuacin de agua en una operacin minera subterrnea es
necesario para extraer mineral de
los depsitos con acumulacin continua de agua y porque hay
depsitos considerablemente ms
bajos que el nivel fretico del agua.
Por lo tanto debemos establecer un sistema de evacuacin de agua
de mina subterrnea para
prevenir la inundacin de las labores mineras por aguas
subterrneas lo cual se puede hacer de 2
maneras: por drenaje y por bombeo.
La acumulacin continua de agua en las operaciones subterrneas es
resuelta diseando un
sistema de bombeo.
Hoy la mayora de bombas son accionadas por motores elctricos.
Algunos de pequea utilidad
utilizan bombas accionadas por aire comprimido, gasolina o
diesel.
Los dos tipos de bombas ms frecuentemente utilizadas en minas
subterrneas son las bombas
centrfugas (cinticas) (altos o bajos volmenes contra bajas
cabezas o altos volmenes contra
altas cabezas) y las de mbolo o pistn (de desplazamiento
positivo) (para bajos volmenes de
agua y altas cabezas)
BOMBAS
Las bombas son usadas ampliamente en toda la industria minera
para desaguar operaciones de
minas profundas. El control de aguas subterrneas puede aliviar
numerosos problemas produccin
y proveer un ambiente de trabajo seguro.
PRINCIPIOS BSICOS DE UNA BOMBA CENTRFUGA
Las bombas centrfugas son probablemente el tipo ms popular de
bombas en minera. Los
componentes bsicos de una bomba centrfuga como los ilustrados en
la fig. 12.1.10 son una
entrada( inlet), el eje de rotacin del impulsor (shaft), los
labes curvados de impulsor (impeller),
cubierta (casing),la conexin de descarga y la descarga
(outlet)
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Una bomba centrfuga es un mecanismo simple siendo el impulsor la
nica parte en movimiento el
cual va unido al eje del motor. Asumiendo que la tubera de
succin y la cubierta de la bomba
(volute) sonllenadas de agua al nivel del ojo (cebado), cuando
el impulsor rota, un vaco parcial es
creado que permite que la presin atmosfrica impulse ms agua
dentro de la cubierta de labomba. El agua, el cual ingres a la
abertura abierta en el ojo del impulsor, es puesto en rotacin
por los impulsores y crea fuerzas centrfugas resultando en
presiones en el permetro exterior del
impulsor. El agua se desplaza a la parte exterior del impulsor a
alta velocidad y presin dentro de
una cubierta expandida y es descargada.
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Una bomba centrfuga de etapa simple, que es n impulsor simple,
usualmente opera contra baja a
moderada cabezas. Para cabezas ms grandes como aproximadamente
250 pies (75 m), bombas
multietapas son generalmente usadas. Una bomba centrfuga
multietapas consiste de dos o ms
etapas y es esencialmente una bomba de alta cabeza. La bomba de
etapa simple es normalmente
usada para altos volmenes y relativamente bajas cabezas.
CLCULO DE LA CABEZA DINMICA
La informacin esencial necesitada para seleccionar
apropiadamente una bomba es el caudal
requerido en gpm (L/s) y la cabeza dinmica total en pies (m). El
caudal es dependiente
principalmente de los factores operacionales tales como la tasa
de flujo anticipado dentro de una
mina subterrnea. La determinacin de la cabeza dinmica total
requiere consideraciones de la
elevacin de succin, la diferencia de elevacin entre la bomba y
el punto de descarga, friccin a
lo largo de tuberas y accesorios, y la velocidad de la
cabeza.
La elevacin dinmica del agua en el lado de la succin es
calculada como la presin requerida
necesitada para elevar el agua de la superficie del agua a la
altura de la lnea central de la bomba
y para vencer la resistencia friccional en la toma de la tubera
y los accesorios.
Tabla 12.1.7 Elevacin de succin prctica (70% de la elevacin de
sifn terico)
Elevacin 50F 10C 70F 21C 90F 32C
pies m pies m pies m pies m
0 0 23.8 7.2 23.2 7.1 22.6 6.9
1000 305 22.9 7.0 22.4 6.8 21.8 6.6
2000 610 22.0 6.7 21.5 6.6 20.9 6.4
4000 1220 20.4 6.2 19.9 6.1 19.3 5.9
6000 1830 18.9 5.8 18.3 5.6 17.8 5.4
8000 2440 17.5 5.3 16.9 5.2 16.4 5.0
A una elevacin de 8000 pies (2440msnm) y a temperatura de agua
en ese sitio de 21C, por
tablas se considerar una elevacin de succion estatica de
16.9pies
TRAMO I
Solucin
La velocidad de cabeza en pies, es usualmente pequea y puede
frecuentemente ser
ignorada. Esta velocidad de cabeza puede ser calculada usando la
relacin siguiente:
Hv =
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Hv = = 1.6 pies
La prdida de friccin de la tubera es una funcin del dimetro,
longitud, tipo dematerial de la tubera y el caual. La ecuacin de
Hazen Williams es frecuentemente usada para
calcular la prdida por friccin:
Hf100 = (12.1.9)
Donde
Hf100es la prdida por friccin por cada 100 pies de tubera;
K es la constante de conversin 1045 con unidades inglesas y 1.22
X 1012 con unidades SI
Q es el caudal en gpm (L/s)
C es el coeficiente de retardacin = 120 para cubierta de acero y
150 para PVCD es el dimetro interno de la tubera en pulgadas.
La prdida de friccin en los accesorios es usualmente aproximado
por la longitud de la tubera
equivalente
Tabla 12.1.8 Longitud equivalente de tubera, pies
Tamao nominal de la tubera, pulg, (mm)
1 (25) 2 (50) 3 (75) 4 (100) 6 (150)
Cido de 90 2.7 5.5 8.0 11.0 16.0
Codo de 45 1.3 2.5 4.0 5.0 8.0
Tee 6.0 12.0 17.0 22.0 33.0Vlvula de globo, abierta 13.0 29.0
45.0 60.0 110.0
Vlvula de compuerta, abierta 0.6 1.3 2.0 2.5 4.5
Vlvula check 8.0 19.0 32.0 43.0 100.0
Para tubera de 4 pulgadas.
2 codos de 45 2 X 5 = 10
1 vlvula de compuerta 1 X 2.5 = 2.5
1 Tee 1 X 22 = 22.0
1 vlvula check = 43.0
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77.5pies (accesorios)
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Se dividir al pique en dos tramos, Desde abajo hacia arriba,
Desde el nivel inferior donde se
encuentra la estacin de bomba y la galera de coleccin de agua
hasta los 200m (TRAMO I),
donde se encuentra un pozo que luego bombeara hasta la
superficie (TRAMO II)
La friccin de la cabeza de la tubera es calculada para el TRAMO
I = 751.3 pie pies (229 m)
Longitud equivalente total (long.tuberia para tramoI +
accesorios)
= 751.3 + 77.5 = 828.8 pie
Hf100 =
Hf100 = 1045 * (400 / 125 ) ^ 1.852 / (4^ 4.87) = 10.53 pie
Prdida de friccin de la cabeza = (751.3 /100)* 10.53 = 79.11
pie
As la
Cabeza dinamica total = Hv(velocidad) + Hf (friccion) +
Hestaticasuccion + Hestaticadescarga =
Cabeza dinmica total = 1.6 pie + 79.11 pie + 16.9 pie + 751.4
pie = 849.01
CALCULO DE BHP DE BOMBA
BHP = = 168 hp = motor de 200 hp
