nestor.rueda No hay comentarios

Curiosamente en las múltiples minas que he visitado he encontrado la misma situación: el diámetro de las tuberías de bombeo NO es óptimo y esto se traduce costos elevados de bombeo!!

Pero cuál es ese número mágico que nos hará quedar como reyes con la gerencia? Lo veremos a continuación.

La velocidad óptima de bombeo:

En múltiples fuentes (manuales de ingeniería, “engineeringtoolbox.com”, etc) y por experiencia propia, la velocidad óptima de bombeo de agua limpia se encuentra entre 1.5 y 2.5 m/s. Algunas de las consideraciones para limitar esta velocidad son:

  • Eficiencia energética
  • Cavitación
  • Abrasión
  • Ruido
  • Vibraciones
  • Etc.

La relación entre potencia y caudal:

La potencia es proporcional al caudal al cuadrado. Es decir, por cada litro extra que bombeo a través de la tubería estoy duplicando su impacto en la potencia. Por ejemplo si duplico el caudal, estoy incrementando cuatro veces la potencia!!

Con estos dos factores en mente ya podemos deducir el diámetro óptimo para transportar un caudal dado. Si:

  1. Q = A * v
  2. A = ( pi/4 ) * d^2

Reemplazando 2) en 1) y despejando para d tenemos:

d = raíz( ( 4 * Q ) / ( pi * v) )

Esta relación se puede implementar fácilmente en Excel para ensayar con múltiples variaciones de velocidad y caudal. Recuerda que si tu Excel está en español la raiz se escribe simplemente raiz, pero si está en Holandés… ok, probablemente no esté en Holandés.

Si ensayamos con un modelo simple de bombeo para un flujo de 60 l/s y una velocidad de 2 m/s y utilizando la anterior relación tenemos un diámetro óptimo de 195.4 mm o lo que es equivalente a una tubería de 8″. Concuerda con lo que estás usando actualmente en tu mina?

Verificamos con PumpSim?

Para poder simular este modelo en PumpSim, es necesario además, adicionar dos tanques y un flujo fijo.

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Esquema Básico PumpSim

Una vez nuestro modelo está simulando correctamente, PumpSim nos ayuda a encontrar el diámetro óptimo de la tubería. Para ello simplemente damos click en recomendar tuberías y oh, sorpresa! Como por arte de magia es un valor muy cercano al encontrado por nuestro modelo.

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Herramienta de Optimización

Si analizamos la curva de optimización vemos que cuando duplicamos el diámetro, el consumo de energía disminuye 4 veces!!

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Resultados de la Optimización

Obviamente este cambio de diámetro depende del costo de la tubería. Si el costo de la tubería es menor que el costo de la energía que se require para bombear el fluido, no tendría justificación cambiar el diámetro. Sin embargo, en la mayoría de casos este cambio es más que justificable para los tipos de tuberías encontradas en minería.

La mayoría de fluidos tienen un rango de velocidades recomendadas y este valor es bastante crítico en el caso del relleno hidráulico. Este ahorro se hace aún más evidente con el incremento de la densidad del fluido (p.e. relleno hidráulico) pues la potencia depende de la presión que a su vez depende de la densidad! Es importante informarse adecuadamente antes de realizar algún cambio.

PumpSim nos facilita además evaluar múltiples escenarios y no se limita solo a minería subterránea, también puede ser utilizado en minería en superficie y cualquier tipo de proceso que requiera de bombeo.

Con este breve artículo ya cuentas con una buena fuente para justificar el incremento de diámetro de tus tuberías. Solo recuerda mencionarle a la gerencia donde lo aprendiste 🙂

Quieres conocer más acerca de PumpSim? Te gustaría obtener un demo? Quieres optimizar tus redes de bombeo? Contáctanos!

Acerca del autor: Néstor y su empresa son distribuidores de VentSim, PumpSim y Terramin. También ofrece sus servicios de capacitación y consultoría en ventilación y bombeo de minas junto con empresas líderes de Europa y Sur América.