Las industrias de minería, canteras y construcción presentan algunas de las aplicaciones más desafiantes para las bombas.
El rango de fluidos de proceso que se manejan varía considerablemente entre estos procesos, desde agua limpia hasta lodos pesados, y desde fluidos alcalinos, neutros en pH hasta altamente corrosivos. Además de tener que atender los requerimientos del proceso, los productos también deben cumplir con las restricciones ambientales y normativas que varían según las regiones.
Este artículo analiza cómo la variación en los tipos de fluidos de proceso puede determinar el diseño de la bomba y de los materiales.
Agua, productos químicos y lodo
Aunque las industrias de minería, canteras y construcción pueden parecer muy distintas entre sí, comparten varias similitudes en los fluidos de proceso que se manejan. Todas incluyen una fase de extracción del producto, seguida por su traslado a través de las distintas partes del proceso, hasta el manejo, tratamiento y disposición de los residuos. Una forma de distinguir entre los diversos diseños de bomba utilizados es clasificar los fluidos en "corrientes" de proceso. Estas son:
• Lodo – fluidos (normalmente agua) que transportan sólidos medianos a grandes. Si el fluido portador también tiene propiedades corrosivas,
esto afecta la selección de materiales.
• Agua sucia – fluidos con pequeñas cantidades de sólidos finos.
• Agua de proceso – fluido claro.
• Otros fluidos de proceso – a menudo con distintos grados de corrosividad.
Los tipos de bomba para cada una de estas corrientes pueden variar en su diseño hidráulico y/o en sus materiales de fabricación.
La gama de bombas y materiales de clase mundial de Sulzer ofrece soluciones amplias para estas aplicaciones exigentes.
Procesamiento de minerales y metales
Los fluidos en la minería y el procesamiento de metales atraviesan varias etapas. Aunque hay variaciones según el producto final, la secuencia más común incluye: extracción del mineral, conminución, separación, espesamiento, transporte del concentrado hacia procesos de refinación y acabado, y disposición segura de los residuos.
Extracción – Para garantizar la seguridad en la minería, el agua residual o subterránea debe extraerse continuamente.
Esta puede provenir de un nivel freático elevado, lluvias, inundaciones localizadas o deshielos. En minas profundas, también puede haber vías subterráneas o bolsas de agua en el cuerpo mineral. Los fluidos de desagüe suelen estar contaminados con < 50 g/l de sólidos finos abrasivos y pueden ser corrosivos según las condiciones del suelo. Si el contenido de sólidos es mayor, se clasifica como lodo, dependiendo del tamaño, concentración, densidad y dureza de los sólidos.
Conminución – El mineral inicia como grandes rocas y pasa por etapas para reducir su tamaño y liberar el metal deseado.
La trituración y cribado iniciales son procesos en seco. El agua se añade en los molinos de molienda, donde las partículas se reducen lo suficiente para separar el metal por flotación, gravedad, separación magnética, etc. El concentrado pasa a refinación y los residuos, que son el mayor volumen del proceso, deben manejarse de forma segura.
Durante la refinación, se manejan fluidos corrosivos, por lo que el diseño de equipos se enfoca más en la resistencia a la corrosión que en la erosión.
Canteras
Las canteras son minas a cielo abierto más pequeñas. El desagüe es similar al de la minería. El producto puede ser inerte (arena, piedra, grava) o mineral (como caolín). En minería hidráulica, el producto se bombea como lodo fuera del pozo para procesamiento.
Esto implica que piedras o rocas pueden ingresar al equipo de bombeo, por lo que el diseño hidráulico y de materiales debe considerarlo. Se requieren bombas con capacidad para sólidos grandes, a menudo instaladas dentro del pozo con succión.
Canteras profundas requieren estaciones de bombeo intermedias o bombas en línea.
Túneles
Los grandes proyectos de túneles implican mover grandes volúmenes de roca, tierra y agua. La selección y mantenimiento de bombas impacta directamente en los costos y plazos. El manejo del agua incluye remoción de exceso y alimentación de agua para equipos, supresión de polvo, etc. El sitio debe estabilizarse inicialmente para evitar inundaciones. La cantidad de agua puede variar según la ubicación y condiciones climáticas. Las máquinas perforadoras requieren suministro constante de agua de enfriamiento, la cual debe recuperarse, extraerse y tratarse.
Los material taladrado también se fluidifica (slurrified) para su remoción, lo cual requiere bombas para sólidos grandes y alta abrasión.
Factores de diseño y selección de materiales
Bombas para lodos – usualmente centrífugas de succión frontal o eje vertical. Deben ser resistentes a la abrasión, con impulsores grandes de baja velocidad, alta eficiencia hidráulica y fácil mantenimiento. En bombeo a larga distancia se requieren bombas
de alta presión en etapas.
Bombas para espuma – deben manejar caudales mayores por presencia de aire. Deben autoventilarse para evitar bloqueos.
Pueden ser horizontales o de eje vertical con tanque.
Bombas para grava – similares a las de lodo, pero con paso amplio para sólidos grandes y bajo NPSH, ya que operan con succión.
Bombas de agua de proceso – estándar ISO/DIN/ANSI, succión frontal, alta eficiencia y confiabilidad.
Bombas para químicos – similares a las anteriores, pero con materiales especiales resistentes a químicos.
Desagüe – Se pueden utilizar diversas tecnologías en aplicaciones de desagüe, y las bombas pueden instalarse de forma fija o móvil.
Las instalaciones móviles normalmente emplean bombas sumergibles o autocebantes montadas en skids, mientras que las instalaciones fijas pueden contar con bombas centrífugas de succión horizontal, multietapas, de eje vertical o tipo turbina.
Sulzer es un fabricante global de bombas con una sólida herencia en ingeniería y una amplia red de servicio a nivel mundial que respalda tanto sus equipos nuevos como el suministro de repuestos a nivel local.
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Tecnología de materiales
Para lodos abrasivos se usan aleaciones de hierro blanco o elastómeros. Si el fluido también es corrosivo, debe lograrse un equilibrio entre desgaste erosivo y corrosivo. La selección depende de un análisis detallado de los sólidos.
Para bombas de proceso químico se usan aceros inoxidables, aleaciones dúplex o superdúplex. En algunos casos, bombas no metálicas son adecuadas. Para agua, se usan fundiciones o inoxidables convencionales.
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