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Cambios en la tubería de purín: ¿qué efecto puede tener en su operación?

Conozca qué sucede cuando se realizan cambios en una tubería de lodo en el medio de una operación. Descubra cómo estos cambios afectan la bomba y el rendimiento general de la operación.
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Este articulo incluye:

  • Descripción de la tubería de lodos
  • Pautas para un oleoducto efectivo
  • Qué sucede cuando se cambia el diámetro de una tubería
  • Al considerar los cambios en el diámetro de la tubería
  • Efecto de cambiar la longitud de la tubería
  • Consejos rápidos al cambiar una tubería de lodos
  • Un caso de estudio

Slurry Pipeline Description:

La abrasión de la tubería y la pérdida por erosión asociada es una preocupación importante en cualquier sistema de tubería de lodos. Constantemente se realizan esfuerzos para mejorar la estructura y los materiales de las tuberías para una variedad de industrias. Las tuberías de lodo pueden estar hechas de muchos materiales diferentes, como acero al carbono, acero aleado, acero endurecido, acero inoxidable, tuberías revestidas resistentes a la abrasión y tuberías no ferrosas, HDPE, etc. El material de la tubería generalmente se selecciona según la aplicación. material bombeado y costo.

El uso de tuberías de pulpa no ferrosas está aumentando día a día en todo el mundo.

Por ejemplo:

El polietileno de alta densidad (HDPE) se usa ampliamente para aplicaciones como relaves de minas debido a su peso molecular ultra alto y su resistencia a la abrasión. Tiene una esperanza de vida mucho mejor que las tuberías de acero al carbono sin revestimiento, especialmente cuando se trata de lodos abrasivos o corrosivos. El poliuretano se usa generalmente para tuberías de lodos en planta. Es flexible y resistente al calor y la corrosión. La tubería de polibutileno es una tubería termoplástica flexible y tiene mayor resistencia a la tracción y muy buena resistencia al calor. Además de lo anterior, otros tubos no ferrosos de baja resistencia al desgaste para pulpa son PVC (cloruro de polivinilo), PP (polipropileno), ABS (acrilonitrilo-butadieno-estireno), y Tubería de fibra de vidrio con virutas internas de cerámica.

Tuberías de acero revestidas internamente, los materiales no ferrosos se utilizan generalmente como revestimiento dentro de la tubería de acero para proteger contra la erosión y la corrosión.

Revestimiento in situ de tuberías de acero, una tubería de plástico de un diámetro ligeramente menor que se inserta en la tubería de acero y luego el espacio anular se llena con cemento. Otra forma es tomar una tubería de polietileno de alta densidad de diámetro ligeramente mayor y comprimirla para reducir el diámetro exterior. Luego, esta tubería comprimida se introduce con cuidado dentro de la tubería de acero; al liberar la fuerza de constricción, el tubo interior presiona firmemente contra el interior del tubo de acero.

Pautas para un oleoducto efectivo

  • Las pendientes de la línea horizontal no deben exceder el ángulo de reposo de la suspensión.
  • Deben mantenerse las rutinas de mantenimiento para enjuagar y drenar las tuberías junto con la limpieza manual.
  • Los puntos de desgaste prono se deben identificar.
  • Usa curvas de radio largo.
  • Use una válvula con el tamaño de puerto máximo.
  • Use válvulas de bola de puerto completo.
  • Evite el uso de la válvula de globo (el asiento puede taponarse por deposición sólida).
  • Proporcione la conexión de descarga de las válvulas.
  • Las tuberías de acero revestidas con forro resistente a la abrasión pueden aumentar significativamente la vida útil de las tuberías.
  • Para prolongar la vida útil de una tubería, los métodos de revestimiento se pueden utilizar en una tubería en funcionamiento.
  • El fondo de las tuberías de lechada puede desgastarse rápidamente debido a una mayor exposición continua a la lechada que se bombea. Para reducir el potencial de desgaste concentrado, rote las tuberías periódicamente si es posible.

¿Qué sucede cuando se cambia el diámetro de un ducto?

Los cambios del diámetro de la tubería de purín

Para bombear una cantidad específica de fluido a través de una tubería se requiere que la bomba ejerza una cantidad específica de fuerza sobre el fluido, lo que hace que el fluido pase a través de la tubería. A medida que el fluido se fuerza a través de la tubería y aguas abajo de la bomba para lograr la salida deseada, se debe mantener una tasa de flujo específica. Esta tasa de flujo específica se conoce como velocidad del fluido.  

Hipotéticamente hablando, supongamos que un Bomba de lodo

y la tubería se ha configurado para lograr un caudal específico de un fluido de cierta viscosidad. Supongamos también que una parte de la tubería, debido al entorno hostil que debe soportar la tubería, se ha dañado y debe reemplazarse. Cuando reemplace la tubería dañada, si se requiere el mismo caudal, reemplace siempre la tubería con tubería del mismo diámetro; evite usar un diámetro más pequeño. Si se instala una tubería de menor diámetro, se producirá una restricción que provocará un aumento en la fricción de la tubería, lo que a su vez reduce la velocidad del fluido que se bombea; el caudal también se reducirá. En este tipo de situación, se puede superar una reducción en el caudal aumentando la fuerza que ejerce la bomba sobre el fluido que se bombea, pero esto disminuirá la eficiencia de la bomba y aumentará el costo de la operación de bombeo. Esto también puede aumentar el desgaste de la tubería debido al aumento de presión y fricción dentro de la tubería.  

Al reemplazar la tubería existente, es igualmente importante evitar instalar tuberías de mayor diámetro que la tubería que se está reemplazando. La instalación de tuberías de mayor diámetro también puede tener efectos adversos sobre el caudal deseado. Si se instala una tubería de mayor diámetro, una reducción en la tasa de flujo resulta de una disminución en la velocidad y la presión dentro de la tubería. Esta situación también requerirá un aumento de la fuerza ejercida sobre el fluido para lograr el caudal deseado, lo que aumenta el costo de la operación de bombeo. En este escenario, la velocidad y la presión reducidas también pueden aumentar el potencial de obstrucción de tuberías y otros problemas de mantenimiento.

Según la lechada que esté bombeando y el caudal deseado, es importante asegurarse de que la tubería y la manguera tengan el tamaño correcto para su bomba.

Al considerar los cambios en el diámetro de la tubería

Cuando se desea un caudal específico y no se puede evitar un cambio en el diámetro de la tubería en una bomba que ya está en servicio, la velocidad de la bomba debe recalcularse en función de varios factores. Algunos de estos factores incluyen la viscosidad del material que se bombea, la distancia entre la bomba y la fuente de fluido, la distancia entre la bomba y el lugar donde se descargará el fluido y el nuevo diámetro de la tubería. Estas son las mismas consideraciones al seleccionar originalmente el diámetro de la tubería para lograr el caudal y la salida de fluido deseados.  

Un sistema de bombeo bien diseñado optimizará la efectividad de la operación de bombeo, ahorrará miles de dólares evitando el tiempo de inactividad de la bomba y ayudará a asegurar que se logre un rendimiento de bombeo continuo. 

Efecto de cambiar la longitud de la tubería

Cambio de longitud de la tubería de purín

La longitud de la tubería es otra consideración crítica para lograr un caudal y una salida de fluido deseados. El mismo resultado que al reemplazar la tubería con un diámetro de tubería que es mayor que el que se determinó como el más adecuado para el caudal deseado se aplica al aumento de la longitud de la tubería en la descarga de la bomba. Si se instala una tubería de mayor longitud, una reducción en la tasa de flujo resulta de una disminución en la velocidad y la presión dentro de la tubería. Esta situación también requerirá un aumento de la fuerza ejercida sobre el fluido para lograr el caudal deseado, lo que aumenta el costo de la operación de bombeo. En este escenario, la velocidad y la presión reducidas también pueden aumentar el potencial de obstrucción de tuberías debido a la sedimentación de la lechada en la parte inferior de la tubería.

La disminución específica de la velocidad y la presión dependerá de la longitud de tubería que se agregue. Cuando se aumenta la fuerza que se ejerce sobre el fluido para compensar la reducción debida al aumento de la longitud de la tubería, las pérdidas por fricción de la tubería también aumentarán. Esto se debe a que a medida que aumenta la tubería, el área de la superficie también aumenta, lo que a su vez aumenta las pérdidas por fricción. Este es otro factor crítico que debe tenerse en cuenta al aumentar la longitud de la tubería de descarga. Esto puede resultar en una mayor cantidad de energía requerida para operar la bomba, lo que puede conducir a un aumento en los costos de operación de la bomba. 

El efecto contrario ocurre al disminuir la longitud de la tubería de descarga. La velocidad y la presión del fluido pueden aumentar, lo que también puede aumentar la pérdida por fricción de la tubería. En este escenario, el funcionamiento de la bomba debe reducirse, lo que incluye reducir la fuerza ejercida sobre el fluido para devolver el funcionamiento a los parámetros operativos que son consistentes con los requisitos de la aplicación.

    Consejos rápidos al cambiar una tubería de lodos

    • Es necesario volver a calcular los parámetros de funcionamiento de la bomba siempre que se modifiquen los cambios en el diámetro y la longitud de la tubería.
    • La distancia más corta desde el origen del material hasta el destino del material es la más efectiva.
    • Los aumentos en el diámetro y / o la distancia de la tubería reducen la velocidad y la presión del fluido.
    • Las disminuciones en el diámetro y / o la distancia de la tubería aumentan la velocidad y la presión del fluido.
    • Los aumentos en la velocidad y la presión del fluido dan como resultado una mayor pérdida por fricción de la tubería.
    • Los aumentos en la velocidad y la presión del fluido aumentarán el desgaste debido a la abrasión al bombear lechada abrasiva.
    • Los aumentos en el diámetro y la longitud de la tubería pueden aumentar la energía requerida para compensar la pérdida de velocidad y presión del fluido, lo que resulta en un aumento en el costo de operación.
    • Al seleccionar el tamaño de la tubería, el tamaño de la tubería se refiere al diámetro interno (ID).
    • Al seleccionar el tamaño de la manguera, el tamaño de la manguera se refiere al diámetro exterior (DE).

    Efecto de cambiar una tubería existente

    A veces, una tubería puede necesitar cambiar durante una operación. Si esto sucede, pueden ocurrir los siguientes cambios:

    1. Cambio en el diámetro de la tubería
    2. Cambio en la longitud de la tubería
    3. Cambio en la elevación de la tubería
    4. Cambio en accesorios de tubería, válvulas, etc.
    5. Cambio en los materiales de la tubería

    Anteriormente, los dos efectos que explicamos anteriormente, es decir, el cambio de diámetro y el cambio de longitud, también se aplicarán aquí. Además, se explorarán algunas otras formas en las que se puede alterar una tubería, como el efecto del cambio de elevación, los cambios en los accesorios y las válvulas y los cambios en el material de la tubería.

    Si la elevación de la tubería aumenta, se necesitará una carga o presión adicional para compensar eso.
    Cuando un flujo de líquido cambia su dirección, hay resistencia. Además, el líquido intentará fluir alrededor del borde exterior del accesorio. Esto reduce el área efectiva del accesorio. Por lo tanto, la velocidad del líquido aumentará y la pérdida por fricción o la caída de presión también aumentará. Por lo tanto, cualquier cambio en los accesorios de tubería afectará la caída de presión o la pérdida de fricción del sistema.

    También se producirá un efecto similar en las válvulas, debido a su paso no lineal y no uniforme. Como resultado, también se producirá una caída de presión o pérdida por fricción en caso de cualquier cambio en las válvulas. Además, las válvulas son propensas al golpe de ariete, que son ondas de choque de alta presión que se producen cuando un líquido se ve repentinamente forzado a detenerse en una tubería, ya sea debido a las válvulas o al cese de la operación de la bomba.

    Los cambios realizados en los materiales de la tubería cambiarán el factor de fricción de la tubería. Esto también afectará el resultado de los cálculos de caída de presión o pérdida de fricción.

    Consejos rápidos sobre medición de mangueras y tuberías

    Cómo se mide un diámetro de manguera de lodos:
    Las mangueras de lodo y los conjuntos de manguera de lodo se miden por la medida de su diámetro interior. En aplicaciones y material de bombeo altamente abrasivo, la manguera de lodo puede tener un revestimiento interior que podría alterar el diámetro interior de la manguera, que debe calcularse correctamente para que la manguera se ajuste perfectamente a su tubería.

    Cómo se mide un diámetro de tubería:
    Las tuberías de menos de 12 pulgadas se miden por su diámetro interno. Además, estas tuberías también podrían contener un revestimiento interno para ayudar a proteger contra materiales abrasivos o corrosivos que deben tenerse en cuenta al instalarse en una manguera de lodo.

    Además, una canalización que supera una entrada 12. El diámetro interior se mide por su diámetro exterior. Por lo tanto, para tuberías que excedan un diámetro de 12 de pulgada, esto debe tenerse en cuenta al tratar de encajar con una manguera o tubería de lodo existente. Para calcular el diámetro interior de las tuberías que exceden 12 pulgadas, el operador debe conocer el diámetro exterior de la tubería, el cronograma (espesor) y si el sistema está revestido. Conocer estos factores le permitirá al operador seleccionar cuidadosamente la medida exacta del diámetro interior de la tubería para que coincida perfectamente con el sistema existente.

    EDDY Bombas de lodo

    Un caso de estudio:

    Supongamos que tenemos un viejo sistema de tubería de purín; necesitamos cambiar lo siguiente:

    1. Diámetro de la tubería debido a la exigencia de mayor flujo
    2. Longitud de la tubería debido a la reubicación de los equipos
    3. Materiales de tubería debido al desgaste de la tubería existente

    Ahora, antes de detallar lo que estos cambios podrían hacer a un sistema de bomba y tubería existente, revisaremos matemáticamente cómo los fluidos interactúan con las diferentes configuraciones de tubería.

    1) La relación fundamental entre el flujo de fluido y el diámetro de la tubería es:

    Flujo = Diámetro interno de la tubería x velocidad del fluido

    2) La relación fundamental entre la pérdida de fricción de la tubería o la caída de presión y el diámetro de la tubería y la longitud de la tubería es:

    Factor de fricción del tubo x Longitud del tubo x Velocidad del fluido 2
    Caída de presión = ————————————————————————————-
    Diámetro interno de la tubería x fuerza gravitacional

    3) La relación fundamental de energía requerida con respecto a la tasa de flujo de fluido y la presión es:

    Velocidad de flujo x presión
    Potencia de la bomba HP = ————————————
    Factor de conversión x Eficiencia

    Ahora, si queremos obtener un mayor flujo manteniendo la misma velocidad:

    1. De acuerdo con la relación 1st, necesitamos aumentar el diámetro interno de la tubería.
    2. Si el diámetro de la tubería aumenta, la caída de presión o la pérdida de fricción de la tubería serán menores, lo que aumentará el flujo.
    3. Sin embargo, si se aumenta el flujo, la potencia de la bomba tendrá que aumentar para coincidir con la velocidad anterior de la tubería de menor diámetro.

    Ahora, si necesitamos aumentar la longitud de la tubería mientras mantenemos otros parámetros iguales:

    1. De acuerdo con la relación 2nd, la caída de presión o la pérdida de fricción de la tubería aumentarán.
    2. Si la caída de presión aumenta, la potencia de la bomba deberá aumentar para tener en cuenta la mayor pérdida de fricción.

    Ahora, si necesitamos cambiar los materiales de la tubería mientras mantenemos otros parámetros iguales:

    1. El factor de fricción de la tubería cambiará, dependiendo del material. Además, la caída de presión o la pérdida de fricción de la tubería también cambiarán, si los otros parámetros permanecen sin cambios.
    2. Si la caída de presión cambia, también lo hará la cantidad de energía necesaria para mover efectivamente el material a través de la tubería.

    Entonces, en nuestro caso anterior, cambiar una operación a mitad de canal puede ser una decisión costosa, que afecta a:
    • Costo del proyecto:
    Ingeniería de diseño, materiales, fabricación / fabricación, construcción / instalación y puesta en marcha.
    • Costo de operacion:
    Costos de energía: electricidad, combustible, etc., costos de mano de obra: operador, mano de obra, etc., y el mayor costo de los servicios públicos: agua, gases, aceite, grasa, etc.
    • Costo de mantenimiento:
    Mano de obra - mano de obra, etc., Materiales - repuestos, grasa, aceite, etc., y los servicios asociados.

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