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Pérdida de la fricción de la tubería de lodos explicada

Obtenga más información sobre la pérdida por fricción de la tubería; por qué es tan importante con respecto al caudal y por qué es tan importante al diseñar una tubería para una aplicación de pulpa.
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Este articulo incluye:

  • Razones de la caída de presión de la bomba de lodos
  • Cálculo de la pérdida de fricción de la tubería
  • Ecuaciones de pérdida de fricción
  • Elección de tamaños de tubería
  • ¿Qué hace que la bomba EDDY sea la mejor opción para bombear sólidos?

Cuando se bombea un fluido o lodo a través de una tubería, el fluido comienza a perder impulso debido a una disminución en la velocidad del fluido. Esta disminución de la velocidad se denomina pérdida por fricción de la tubería. La pérdida por fricción de la tubería se produce debido a la fricción entre el fluido que se bombea y las paredes internas de la tubería. Para una analogía que ayude a explicar la pérdida por fricción de la tubería, piense en un río. A medida que fluye un río, el agua que fluye a lo largo de la orilla del río fluye a un ritmo más lento que el agua en el medio. Esto se debe a que el agua entra en contacto con el material que compone la ribera, lo que provoca un arrastre. Este mismo efecto ocurre dentro de la tubería cuando se bombea un material a través de un sistema de tubería. La pérdida por fricción de la tubería también se puede describir como una resistencia que afecta el caudal del fluido que se bombea. Esta resistencia afecta adversamente la eficiencia de la bomba y no solo ocurre cuando el fluido entra en contacto con el interior de la tubería; También es causado por los accesorios y curvas que se instalan en la tubería que pueden afectar negativamente a la velocidad de línea crítica que se necesita para reducir las pérdidas de eficiencia Las pérdidas por fricción de la tubería se producen independientemente del fluido que se bombee, pero se producen en mayor medida al bombear lodos.

Una gran oportunidad para reducir los efectos de las pérdidas por fricción de las tuberías es cuando se diseña una tubería para una bomba. Cuanto mayor sea la tasa de flujo requerida y más pequeña la tubería, se producirán mayores pérdidas de eficiencia debido a la resistencia y la fricción de la tubería. Este mismo pensamiento es válido para las tuberías que incluyen más válvulas, accesorios y codos. Para evitar los efectos negativos de la pérdida por fricción de la tubería, se pueden realizar cálculos para determinar qué pérdidas por fricción de la tubería se realizarían con un fluido dado (viscosidades más altas tienen pérdidas más altas) a bombear, el caudal deseado, la longitud y el diámetro de la tubería, incluidas las válvulas. , accesorios y codos.

Razones para la caída de presión de la mezcla

A medida que el fluido o la suspensión fluye a través de una tubería, puede producirse una caída de presión debido a la resistencia al flujo. También podría haber una pérdida de presión o ganancia debido al cambio de elevación desde el principio y el final de la tubería. Esta resistencia a la presión es el resultado de una serie de problemas:

  • Fricción entre la lechada o fluido y la pared de la tubería.
  • Fricción entre capas y sólidos de la misma suspensión.
  • La fricción también se puede perder a medida que la lechada pasa a través de cualquier accesorio de tubería, como codos, válvulas u otros componentes de la tubería.
  • Si la tubería no está completamente horizontal, puede ocurrir una pérdida de presión debido a la elevación de la tubería.
  • Ganancia de presión debido a cualquier cabezal de fluido que se agrega por una bomba

Algunas cosas a considerar para reducir la pérdida por fricción de la tubería

  • Reduzca la longitud de la tubería.
  • Aumente el diámetro de la tubería.
  • Reducir la rugosidad de la superficie del interior de la tubería.
  • Reducir el número de válvulas y codos.

 

Cálculo de la pérdida de fricción de la tubería

Existen numerosos métodos para calcular las pérdidas por fricción de la tubería de pulpa, algunos métodos son más complicados que otros; cada tipo de lechada puede diferir en cuanto a densidad, tamaño de partícula y viscosidad. 

Por esta razón, puede ser un desafío predecir con precisión las pérdidas por fricción al calcular las lechadas. La mayoría de los métodos más simples funcionan mejor cuando se trata de tuberías más cortas, mientras que las tuberías más largas requieren una planificación, cálculos y pruebas adecuadas más meticulosas para obtener tasas de flujo óptimas.

Bombeo de bauxita con suspensión pesadaUna gran parte de las aplicaciones de bombeo de sólidos se produce en el dragado, las operaciones de minería y las plantas de procesamiento que típicamente emplean el uso de tuberías más cortas, no más de unos pocos cientos de pies con una cabeza estática relativamente baja. En la mayoría de estas aplicaciones, es típico utilizar métodos simplificados para predecir la pérdida por fricción que pueden funcionar dentro del 5% del requerimiento esperado de la bomba de lodos.

Con bombeo de lodosA menudo, las características de la suspensión pueden cambiar repentinamente, lo que requiere más o menos energía del motor de la bomba. Por esta razón, a menudo se recomienda seleccione el motor de la bomba inicial con una reserva de energía suficiente de hasta 20% por encima de los cálculos iniciales. Esta potencia adicional puede hacer o deshacer una operación que trata con lodos o sólidos más duros de lo que se esperaba originalmente. Aunque es más costoso, un motor más grande puede ayudar a prevenir atascos en la tubería y otros problemas graves de mantenimiento cuando se bombean sólidos u otros materiales.

Ecuaciones de pérdida de fricción

Las pérdidas por fricción se calculan en función de tres tipos, a saber, cuando se bombea:
(1) líquidos
(2) Lodos homogéneos de sólidos finos no sedimentantes
(3) lodos heterogéneos de sólidos más grandes (sedimentación).

Al bombear, las pérdidas por fricción de la tubería se calculan normalmente de manera diferente según si el material es:
1) Líquido (No hay sólidos presentes)
2) Lodos homogéneos (tamaños de partícula uniformes) de partículas finas no sedimentantes
3) Lodos heterogéneos (diversos en tamaños de partícula) de sólidos de sedimentación más grandes

Las pérdidas por fricción del líquido se calculan mediante los métodos de Darcy o Hazen-Williams, mientras que las pérdidas de lodo homogéneas sin sedimentación se calculan mediante el método de lodo de Bingham. Los lodos de sedimentación requieren métodos de cálculo y pruebas más rigurosos.

Cálculo de Darcy: Q = -KA dh / dl

Dónde:
Q = tasa de flujo de agua (volumen por tiempo)
K = conductividad hidráulica
A = área de sección transversal de la columna
dh / dl = gradiente hidráulico, es decir, el cambio en la cabeza a lo largo del interés.

Ecuación de Hazen-Williams:  V = k C (D / 4)0.63 S0.54 donde S = hf / L

Dónde:
V = velocidad
k = un factor de conversión para el sistema de unidades (k = 1.318 para unidades habituales de los EE. UU., k = 0.849 para unidades SI)
C = un coeficiente de rugosidad
R = el radio hidráulico
S = la pendiente de la línea de energía (pérdida de carga por longitud de tubería o hf / L)

¿Qué hace que la bomba EDDY sea la mejor opción para bombear sólidos?

La bomba EDDY es una excelente opción en moviendo sólidos pesados Y otros materiales a través de largas tuberías. La bomba EDDY crea un flujo turbulento que ayuda a mantener los materiales pesados ​​en suspensión y moviéndose hacia abajo en la tubería. El rotor de la bomba EDDY actúa como un mezclador en materiales tixotrópicos y proporciona un efecto de adelgazamiento por cizallamiento. La capacidad de la bomba EDDY para bombear material sólido concentrado es perfecta para mover materiales viscosos con menos de 5% de líquido libre; Una tarea imposible para las bombas centrífugas.

Con la bomba EDDY, bombeará menos agua y más sólidos, lo que puede generar enormes ahorros de costos. Para mover la misma cantidad de material que las bombas tradicionales, la bomba EDDY será de menor tamaño, más liviana, consumirá menos energía y costará menos que los equipos convencionales. Además, no hay una configuración crítica, lo que elimina el gasto de equilibrio y alineación en el que incurren otras bombas.

Bomba EDDY cuenta con ingenieros dedicados para el modelado y análisis de bombas basados ​​en cualquier material que deba ser bombeado o dragado. Podemos pasar del concepto al modelado para bombear una unidad de prueba impresa 3D dentro de las horas 48. Se han realizado grandes inversiones en hardware y software para ayudar al equipo de investigación de la bomba EDDY.

Nuestro amplio conocimiento de la dinámica de fluidos en relación con las bombas combinadas con nuestra experiencia en ingeniería estructural nos permite proporcionar bombas y equipos de dragado completamente optimizados con tuberías y mangueras adyacentes. Nuestro equipo de investigación y desarrollo utiliza el software de dinámica de fluidos computacional (CFD) para calcular con precisión la uniformidad del flujo en todo el sistema.

En EDDY Pump, nos esforzamos constantemente por mejorar e innovar las nuevas tecnologías para incorporarlas en nuestros equipos de bombeo y dragado.

 

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Por qué las bombas EDDY son mejores: aspectos destacados

Este video muestra cómo la bomba EDDY transporta materiales con alto contenido de lodo y abrasivos. El equipo de bomba de dragado destacado incluye Remote Subdredge Operado, Operado por buceador Bomba y una Bomba de dragado del accesorio del excavador.



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