Los operadores de planta, proveedores de bombas e investigadores siguen buscando mayor eficiencia y confiabilidad en las aplicaciones de transporte de pulpa
Por Russell A. Carter, Editor General

En la industria minera, el tiempo es dinero—y también lo es el agua. Y una detención no programada en una gran pérdida de dinero. Cuando se trata del transporte por tubería de fluidos y otros materiales involucrados en aplicaciones mineras, tales como pulpas, líquidos viscosos, reactivos o concentrados, mientras más tiempo pueda trabajar una bomba es mejor. Y mientras menos agua necesite agregar, bombear o eliminar un operador de planta durante un proceso también es mejor porque generalmente se traduce en menores costos operacionales. En consecuencia, la búsqueda de tecnología de bombeo cada vez más rentables una constante fuente de interés para los mineros, un paisaje fértil para los investigadores y un sector de negocios financieramente atractivo para los consultores, las compañías de ingeniería y empresas relacionadas.

Promoviendo el Peristaltismo
En la gama de aplicaciones de bombeo relacionadas a la minería, el transporte de pulpa probablemente podría ser el proceso de resolución de problemas más universal de todos. A parte de generalmente ser difíciles de bombear, las pulpas y los materiales líquido-sólidos espesos también pueden ser abrasivos, corrosivos, o ambas cosas, originando altos costos de operación y mantención. Los equipos elegidos para bombear pulpas desde hace tiempo son las bombas del tipo centrífugas, pero la tecnología en constante evolución ha producido un rival para el reino centrífugo: la bomba peristáltica o de manguera. Con pocas partes móviles que se rompen o desgastan, fácil mantención y capacidad para una amplia gama de materiales bombeables, estas mecánicamente sencillas bombas han encontrado su propio camino en la creciente variedad de usos mineros.

Outotec Australia recientemente describió cómo un grupo de bombas peristálticas Larox Flowsys, conjuntamente con los filtros Outotec Larox CC, ayudó a una mina de zinc Australiana a sobrepasar sus expectativas en su puesta en servicio.

La mina de zinc Angas, ubicada en Australia Meridional, es 100% de propiedad de, y está siendo operada por, Terramin Australia Ltd. En su primer año de operación, la mina de bajo costo, con un recurso de 2,4 millones de tm. y situada a apenas 60 km de Adelaide, produjo cerca de 23.000 tm. de concentrado de plomo y zinc de alta ley para fines de su segundo trimestre.

Con posterioridad a su puesta en servicio en Julio del 2008, la faena se puso en plena producción con seis meses de anticipación, en Enero del 2009. De acuerdo a una actualización informativa publicada recientemente por Outotec Australia, la mina sobrepasó las expectativas para su puesta en marcha, en parte al usar filtros Outotec Larox CC (antiguamente filtros de disco de acción capilar Larox Ceramec), que están extrayendo el agua eficientemente a concentrado de plomo y zinc con leyes mayores a lo esperado.

Además de los filtros, el otro importante ingrediente en el avanzado sistema de filtrado y secado de la mina es un par de bombas de alimentación peristálticas Larox Flowsys. Estas bombas emplean un diseño de rodillo excéntrico montado en un cojinete que comprime cada manguera una vez durante un ciclo de operación de 360°. Esta característica, de acuerdo a Larox Flowsys, reduce las compresiones de la manguera requeridas en un 50% comparado con bombas peristálticas que usan dos zapatas deslizantes para la compresión. Con estas bombas, se pueden detectar fácilmente las fugas en la manguera, los contadores de revoluciones pueden mantener un registro de la vida útil de la manguera de la bomba (reduciendo así las detenciones no programadas) y los niveles de ruido por procesamiento se pueden mantener al mínimo.

Después del espesamiento de la pulpa, las bombas alimentan los relativamente abrasivos concentrados de plomo (P80, 50 µm) y zinc (P80, 71 µm) hasta sus respectivo circuito de filtrado. Allí, los concentrados cubren los segmentos del disco cerámico durante la inmersión en baños de pulpa y la extracción de agua comienza inmediatamente por medio de acción capilar.  El filtrado extraído pasa a través de la estructura micro-porosa en cada disco antes de ser eliminado por una pequeña bomba de vacío de 2.2-kW. El sedimento de filtrado que permanece es limpiado raspando continuamente mientras los discos giran. Los filtrados extraídos son muy altos en claridad mientras que los sedimentos de filtrado secados cumplen los límites de humedad de transportación (TMLs) requeridos para sus leyes de mineral.

Outotec Australia indica que el filtro Larox CC ha experimentado un gran desarrollo para establecerse como el de mayor rendimiento. Cuando las leyes del plomo subieron más de lo esperado al poco tiempo de la instalación, los filtros fueron modernizados rápidamente, entregando a Angas un 30% de crecimiento en capacidad de filtración, permitiéndole manejar mayores concentrados de plomo cuando la ley del mineral es alta. Como resultado de este mejoramiento, el filtro de plomo puede manejar sin problemas mineral de plomo con mayor ley de cabeza y aumentar la producción, aún produciendo sedimento de filtrado bajo el TML requerido.

Menos Agua, Menores Costos
Watson-Marlow, otro fabricante de bombas peristálticas, destaca su línea de bombas de espesadoras de flujo bajo Bredel SPX para trabajo pesado. Como lo indica la compañía, las bombas de manguera peristálticas de este tipo prácticamente no requieren mantención y no tienen impulsores, revestimientos ni sellos mecánicos que reemplazar, ni válvulas de retención que se obstruyan, ni rotores o estatores que se desgasten. Además, pueden ser consideradas dispositivos de ahorro de agua, porque no sólo pueden manejar material con muy alto contenido de sólidos, no necesitan agua de sellado, eliminando así los requerimientos de procesar aguas residuales o entregar agua de servicio de la bomba.

De acuerdo a Watson-Marlow, cada uno de los modelos de bomba peristáltica es una bomba medidora inherente con repetibilidad del 99.5%. Muchos modelos incluyen accionamientos digitales unitarios con control Profibus ó SCADA en cajas de enjuague NEMA 4X. Estas bombas de cebado autónomo permiten caudales que van desde 0,1 microlitro hasta 350 gpm, y son extremadamente durables, resistiendo presiones de hasta 232 psi. No hay juntas universales, válvulas, esquinas muertas o prensaestopas que impidan el flujo, y son reversibles para desagüe inverso.

Como ejemplo del mundo real sobre cómo estas bombas pueden brindar soluciones eficientes para problemas específicos, Watson-Marlow citó a una gran compañía minera de cobre y oro en el Sudoeste de los EEUU que tenía que reemplazar frecuentemente en bombas centrífugas de hierro cromado usadas para pulpa de relaves difíciles. Los impulsores de la bomba centrífuga se estaban desgastando cada dos semanas, ocasionando un importante tiempo muerto y costosas reparaciones. La mina consideró varias diferentes tecnologías para bomba, seleccionando finalmente las bombas de manguera del modelo Marlow Bredel SPX100. En esta aplicación, las bombas de manguera transportan pulpa de relaves 2.200 pies hasta una planta separada. Sin sellos para drenar y la capacidad de bombear relaves con una alta concentración de sólidos (80%) la mina usa mucho menos agua con las bombas SPX, brindando considerables ahorros tanto en costos de mantención como en uso de agua.

La Manguera es el Elemento Central
Verder Group con sede en los Países Bajos es otro conocido proveedor de bombas peristálticas. Tal como informara E&MJ no hace mucho, la compañía fue capaz de resolver un problema crítico de bombeo al instalar sus bombas peristálticas Verderflex en la mina de cobre-níquel Voisey’s Bay de Vale Inco en Newfoundland, Canadá.

En Voisey’s Bay, los caudales de la pulpa del níquel de alta ley, del cobre y del concentrado de cobre-níquel producidos son abrasivos un 68%–72% de sólidos según el peso. Por lo tanto, las bombas centrífugas originales de la mina sufrieron sellos erosionados, válvulas obstruidas y desgaste del rotor y el estator, originando tiempo muerto, altos costos por desgaste de partes y dificultad para cumplir las velocidades de caudal de entre 40 y 90 gpm requeridas para lograr el objetivo de producción de la planta de 7.000-tm/d.

Las bombas peristálticas con manguera de Verder son características de toda la clase de bombas, sin sellos, válvulas, prensaestopas o partes en movimiento en contacto directo con la pulpa, que es contenida en una manguera robusta pero flexible. El elemento central del diseño Verderflex, según Verder, es la manguera, que está especialmente diseñada y fabricada para máxima resistencia contra químicos ásperos y pulpas abrasivas, mientras que refuerzos de tela dentro de la manguera permiten presiones de descarga de hasta 16 bar/230 psi. La manguera es comprimida externamente por un rotor, forzando hacia adelante al material contenido mientras genera un fuerte vació que tira la pulpa adicional hacia la manguera. La acción de bombeo con bajo esfuerzo cortante brinda un pasada de flujo sin problemas y sin contraflujo, o que mantiene a la pulpa en constante suspensión.

En Voisey’s Bay, cada una de las líneas de concentrado se instaló inicialmente con una línea de succión de 10 pies, reducida posteriormente a 7 pies de tubo de diámetro de 4”. Las líneas de descarga son tuberías revestidas de caucho de 3” con un diámetro interno de 2,5”; la línea usada para movilizar el concentrado de cobre de alta ley tiene 60 pies de largo, que para el concentrado mezclado es de 90 pies, y la línea de concentrado de níquel de alta ley es de 100 pies. Para mantener una ruta de flujo sin obstáculos y pulsación de control a lo largo de estas largas líneas se instaló un domo de aire de 21 galones en el lado de la descarga con una alimentación constante de aire de 1 bar.  

La vida útil de la bomba en trabajo continuo ha ido desde las 3.200 horas para la línea de níquel de alta ley hasta más de 4.000 horas para el cobre de alta ley y líneas de concentrado mezclado. Habitualmente se instala una nueva manguera a las 4.000 horas, un procedimiento que tarda entre 1 y 1-1/2 horas.

Examinando el Diseño de Tuberías de Pulpa
A una escala mayor, la investigación sobre modos más eficientes de transportar pulpa continua en varios frentes. Recientemente, la organización investigadora Australiana CSIRO informó sobre un programa que involucra importantes esfuerzos de investigación en el transporte de pulpa de alta concentración y, a través de esto, la optimización de diseños para el transporte de sólidos en varias áreas.  

En un reciente edición del boletín informativo de CSIRO, llamado Process,  la autora Rebecca Thyer explica cómo el Dr. Jie Wu, de su organización, está liderando un proyecto interno sobre transporte por tubería, porque movilizar minerales, concentrados y residuos en forma de pulpa es una parte tan esencial de los procesos industriales.

En un esfuerzo para reducir el consumo tanto de agua como de energía, y mejorar la confiabilidad del transporte de pulpa, los investigadores han adquirido un entendimiento fundamental del diseño de flujo de pulpa—especialmente para pulpas altamente concentradas—por medio de dos proyectos anteriores.

Aunque una meta es usar menos agua en el proceso de transporte, hacer esto crea pulpas más espesas, como pasta, lo que a su vez crea otros problemas, de acuerdo al Dr. Wu. Por una parte, se puede movilizar más producto a menores velocidades; pero por la otra, las tuberías y la infraestructura asociada tienen que ser diseñadas para manejar los flujos más espesos.

Para abordar estos problemas, los investigadores usarán y perfeccionarán métodos representados en Pipetools, un programa de software desarrollado en proyectos anteriores que brinda un pronóstico más preciso del comportamiento de las suspensiones concentradas, comparado con las herramientas existentes.

Wu dijo que hay enormes errores—de hasta un 600%—asociados a los diseños convencionales de caudales con alta concentración, lo que deriva en fallas de transporte en la tubería o en la incapacidad para bombear las cantidades deseadas de sólidos. “Siendo capaces de hacer pronósticos más exactos ayudaremos a la industria a optimizar el diseño y a lograr una resultado mucho mejor,” dijo.

Además de ampliar Pipetools, el nuevo proyecto se propone ayudar a los patrocinadores de la industria a aplicar esta tecnología y a su vez a reducir el uso de energía, el uso del agua y los costos capitales de diseño, mientras las tuberías son operadas con mayor confiabilidad.

Wu dijo que se continuará haciendo investigación sobre las suspensiones de distribución-tamaño amplio y alta concentración mediante tuberías horizontales e inclinadas con consumos de energía comparable con las técnicas de transportación convencionales.

También se investigará el levantamiento vertical. “Los beneficios anticipados de las tuberías verticales para pulpa como una tecnología futura para transporte en minas subterráneas incluyen menos personal en terreno, menos mantención, costos de capital y de funcionamiento potencialmente menores, y será inherentemente más seguro,” dijo Wu.

La investigación se centrará en el desarrollo de diseños óptimos para transportar sólidos por medio de tuberías verticales a un menor costo de energía y con alta confiabilidad. La mezcla de mineral chancado con los fluidos portadores será usada para lograr un transporte estable, seguro y a baja velocidad.

Un tecnología CSIRO será probada en casos de diseños elegidos por el patrocinador, para demostrar la reducción en el consumo de energía contra los métodos convencionales de transporte mecánico.

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