Análisis del comportamiento de una bomba centrífuga de relaves no operativa ante diferentes condiciones de flujo

Abstract

En el proceso de extracción del cobre, principal actividad minera del país, se generan grandes cantidades de desecho (relave) que son almacenadas en grandes depósitos. Para llevar el relave a estos depósito, normalmente se utilizan trenes de bombas centrífugas. En ocasiones, no se requiere tener funcionando todos los equipos de un tren, por lo que se deja algunos no operativos, pero éstos generan una oposición al paso del fluido (Pérdida de energía). La forma de determinar esta pérdida en la actualidad es con diagramas de Knapp hechos con bombas para agua, equipos que tienen una mayor eficiencia que las bombas para agua. De esta forma, la empresa Brass entrega la tarea de Estudiar el comportamiento de una bomba centrífuga para relaves no operativa ante diferentes condiciones de flujo. Con las herramientas y extensiones de Ansys, se modela una bomba centrífuga similar a una típicamente utilizada por la empresa en sus proyectos, especificando las mismas dimensiones y parámetros de salida. Se verifica la funcionalidad de la bomba bajo condiciones de operación normales antes de pasar a estudiarla como bomba no operativa. Luego entregan las condiciones de borde suponiendo que se recibe la presión y caudal de salida de una bomba funcionando normalmente. Esto es realizado de 10 formas diferentes para estudiar lo ocurrido bajo 5 flujos volumétricos diferentes que rodean el de diseño, y para 2 fluidos diferentes, agua y relave. Mediante un método iterativo, se logra determinar en primer lugar la velocidad de giro del rodete guiado por el fluido (torque cero en rodete), y en consecuencia, la pérdida de presión entre la entrada y salida de la bomba no operativa. Los resultados arrojaron que la velocidad del rodete fue siempre mayor en la simulación para relave que en la para agua, al aumentar el flujo, la velocidad crece también, y que las pérdidas de presión fueron mayores en relave también, pero vistos de forma más leve en la pérdida de altura. Esto muestra que el tipo de fluido influye en la pérdida de presión. Por último, al realizar una comparación con un diagrama de Knapp adimensional, se valida que el esquema es útil para su utilización en relaves y que es bastante conservador de acuerdo a lo encontrado en las simulaciones. En ningún punto del esquema lo teórico es menor a lo encontrado, dando a notar que el diagrama está hecho con un factor de seguridad suficiente para no subestimar la pérdida de altura en una bomba centrífuga no operativa para relaves. Respecto a la velocidad de giro de rodete, los resultados de la simulación muestran errores muy bajos de acuerdo con lo esperado teóricamente.