Modernas bombas con pistón permiten a los mineros superar obstáculos relacionados con el bombeo de pulpas
Debido a consideraciones económicas y medioambientales, los sistemas de eliminación de relaves de hoy operan con cada vez más altas concentraciones de sólidos. Sistemas altamente concentrados ofrecen grandes beneficios, pero ponen altas exigencias a los equipos mecánicos. En estas aplicaciones, bombas de diafragmas accionadas hidráulicamente ofrecen ventajas decisivas, de acuerdo a Feluwa Pumpen GmbH, que ha estado fabricando estas bombas en Mürlenbach, Alemania, desde principios de los 70’s. Su última versión, la bomba de diafragma-pistón con doble manguera, mantiene los principios exitosos del diseño original; la diferencia es que la cámara del diafragma (manguera) está retorcida para descargar la pulpa.
Hablando en la conferencia Mineral Processing, de E&MJ, que tuvo lugar en Octubre del 2011 en Lake Tahoe, Nevada, EEUU, Hein Krimpenfort, gerente de ventas internacionales de Feluwa, explicó por qué es el tipo más adecuado de bomba para la eliminación de relaves. “Un diafragma con doble-manguera-pistón puede entregar caudales de hasta 4.400 gpm y presiones de hasta 4.640 psi, y puede resistir temperaturas de hasta 400°F, y viscosidades de hasta 3.000 centipoise,” dijo Krimpenfort. “Un pistón bombea aceite hidráulico contra un diafragma de goma. Tiene muy pocas partes de desgaste, solamente las válvulas de succión y de descarga.”
Feluwa ha modificado sus bombas para hacerlas aún mejores. “En el corazón de su bomba hay dos diafragmas con manguera que están dispuestas una dentro de la otra envolviendo la pulpa,” dijo Krimpenfort. “Al mismo tiempo, crean un doble sellado hermético desde el extremo motriz hidráulico de la unidad. Ambos diafragmas de manguera son accionados por el pistón por medio de líquido hidráulico. En la etapa de la carrera del pistón, están sujetas a acción pulsante, similar al sistema de circulación del cuerpo humano. La forma cilíndrica del diafragma favorece el comportamiento del fluido y no deja que decanten los sólidos.”
Una de las ventajas notables de este diseño es su ruta de flujo lineal. Esta característica hace a la bomba especialmente propicia para encargarse de pulpas abrasivas y agresivas, incluso a un alto nivel de viscosidad, explicó Krimpenfort. A diferencia de las bombas de diafragma tradicionales, los diafragmas de manguera no requieren una abrazadera que permita a los sólidos asentarse, lo que tiene como resultado la falla prematura del diafragma.
Cuando una bomba de pistón empuja pulpa hacia arriba a velocidades bajas el caudal se puede asentar. En una mezcla homogénea las partículas pequeñas llevaran a las partículas más grandes fuera de la bomba. En una mezcla heterogénea, las partículas pequeñas serán evacuadas de la bomba, pero la gravedad empuja a las partículas más grandes de vuelta a la bomba formando una capa de sedimento sobre la válvula de succión. En lugar de bombear hacia arriba, Feluwa bombea hacia abajo, aprovechando la gravedad en lugar de combatirla.
“Si la bomba no tiene suficiente presión de aceite, el pistón dañará el diafragma,” dijo Krimpenfort. “Si hay demasiado aceite, entonces el diafragma estallará. Una bomba grande como esta requiere equipos auxiliares. Tenemos un sistema muy sencillo que usa una válvula de compensación de fuga mecánica con válvulas con carga de resortes. Si no hay suficiente líquido hidráulico, por alguna razón, el sistema usa un disco de control por medio de un mando para compensar en la carrera de retroceso.
Todas nuestras bombas están equipadas con un sistema de monitoreo de diafragma. Tenemos un diafragma interno uno externo, y en medio de los dos tenemos una capa de agua,” dijo Krimpenfort. “Si hay una fuga ya sea en la manguera interior o en la exterior, la presión de descarga automáticamente será transferida a esa capa de agua. La capa de agua está conectada a un interruptor de presión.”
La bomba puede operar, aún con un diafragma con fugas. El diafragma secundario protege a las partes en movimiento de la pulpa abrasiva. “El mina podría seguir haciendo funcionar las bombas por 2.000 a 3.000 horas hasta que se pueda planificar su mantención,” dijo Krimpenfort.
Una Válvula de Retención con Bolas
Con una vida útil de 10.000 a 12.000 horas, a la manguera no se considera una pieza de desgaste. Las válvulas de retención son elementos con alto nivel de desgaste. Estas válvulas tienen dos tipos de diseño, válvulas de bola o válvulas cónicas. Normalmente están montadas en una caja. Feluwa prefiere la válvula de bola debido a su simplicidad. “La bola, la guía y el asiento, tienen tres piezas de desgaste,” dijo Krimpenfort. “Una válvula cónica puede tener hasta 12 piezas de desgaste.”
Al bombear pulpa a 3.000 psi, la redondez de las bolas tiene un significativo impacto en el rendimiento. Por ejemplo, una caja con una bola que tiene una ovalización de 0,04 mm probablemente durará solamente 40 horas. Si se aumenta la tolerancia a 0,01 mm, la vida útil de la válvula aumenta a 3.000 horas. “Es por eso que fabricamos nuestras propias bolas,” dijo Krimpenfort. “A 60 carreras por minuto, la vida útil de la bomba es de 3.500 horas o más en aplicaciones en roca dura. En carbón, la duración se acerca a las 8.000 horas.”
Feluwa ha desarrollado una metodología especial para minimizar el tiempo muerto. “La caja completa gira hacia afuera,” dijo Krimpefort. “En algunas configuraciones, se debe desconectar el distribuidor de succión para llegar a las piezas de la válvula. Esta válvula se puede reemplazar en 20 minutos sin ninguna herramienta especial.”
Monitoreo de Condiciones
El monitoreo de condiciones se realiza a la antigua, escuchando. Los operadores pueden oír el aumento de velocidad o de energía cuando ocurre una fuga. El sistema de monitoreo del rendimiento de la válvula se basa en el principio que dice que la fuga creará cavitación y la cavitación crea ruido. “Conocemos la banda de frecuencia y tenemos un sensor en cada válvula para detectar la cavitación,” dijo Krimpenfort.
Opcionalmente, Feluwa ofrece un amortiguador de pulsaciones, que ajusta automáticamente la presión de carga. Usando sensores y PLCs, el sistema automáticamente inyecta nitrógeno en el sistema (o lo purga de él).
La sincronización de la bomba también es una consideración importante .Si las bombas descargan en una sola línea y ocurre que funcionan sincronizadas, lo que significa que todas pulsan al mismo tiempo, podría ocasionarse un problema. Feluwa puede controlar las bombas electrónicamente para mantenerlas desincronizadas a propósito. El sistema de monitoreo de la bomba también detecta otros problemas o tendencias que podrían producir problemas. El sistema es accesible vía Internet.
