Capitulo II Planta Concentradora y manejo de materiales

CAPÍTULO II PLANTA CONCENTRADORA Y MANEJO DE MENAS EN SECO Y HÚMEDO

Por: M.Sc. Ing. Nataniel Linares Gutiérrez Docente ESME/FAME – UNJBG TACNA - PERÚ

2010 [email protected]

OBJETIVO Al concluir el estudio del presente capítulo, el estudiante estará en condiciones de definir una Planta Concentradora,, Concentradora representarla a través de diagramas de flujo adecuados y ser capaz de comprender, evaluar y seleccionar los equipos de manipuleo de minerales, tanto de transporte como de almacenamiento; así como estar en condiciones de supervisar las operaciones que estos equipos efectúan dentro de una Planta Concentradora.

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MSc. Ing. Nataniel Linares G

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INTRODUCCION El manipuleo de minerales (mena) en una Planta Concentradora es fundamental, puesto que todas las operaciones unitarias que en ellas se realizan requieren del manejo del mineral ya sea en seco o como pulpa. Este cubre las operaciones de transporte, almacenamiento y lavado de la mena en camino a o durante, las varias etapas de tratamiento en la Planta Concentradora de minerales.

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PLANTA CONCENTRADORA

Una Planta Concentradora es una Unidad Metalúrgica constituida por una serie de equipos y máquinas instaladas de acuerdo a un Lay Out o diagrama de flujo, donde la mena es alimentada y procesada hasta obtener uno o más productos valiosos denominados concentrados y un producto no valioso denominado relave.. Los minerales no sufren ningún cambio químico. relave

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LAY OUT DE PLANTA

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PLANTA CONCENTRADORA

Para el diseño de una Planta de Concentración de Minerales se debe tener en cuenta el comportamiento de la mena frente al proceso de concentración (flotación por espumas, gravimétrica, magnética, etc.), según sea la zona o profundidad de donde provienen y que debe estar ubicada lo más cerca posible de la mina. Ello conlleva a establecer una relación entre la zona de una veta y el proceso de concentración.

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UBICACIÓN DE INSTALACIÓN DE UNA PLANTA CONCENTRADORA Para el diseño y ubicación de una Planta de Concentración de Minerales se debe tener en cuenta : 1. El comportamiento de la mena. 2. Capacidad de la Planta Conc. 3. Agua y energía disponible Mina

4. Terreno apropiado para el montaje. 5. Pendiente del terreno (20º). 6. Distancia mínima a la mina. 7. Área adecuada para la relavera. 8. Dirección y velocidad de los vientos. 9. Nivel de precipitación pluvial. 10. Sismicidad y caída de huaicos. 13/10/2010


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Se ve que generalmente en toda veta o pórfido mineralizado presenta tres zonas características desde la superficie hacia la profundidad de la corteza terrestre. Estas zonas son:

a) Zona de oxidación, b) Zona de transición o mixta, c) Zona de sulfuros.

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DIAGRAMA DE FLUJO El diagrama de flujo es una representación gráfica que muestra satisfactoriamente la secuencia de las operaciones unitarias en una Planta Concentradora, es decir muestra la disposición de las máquinas unidas por líneas que indican el flujo del mineral por las distintas funciones de la planta, hasta los productos finales. Se conocen varias formas de representar un diagrama de flujo. Estos son:

Diagrama de flujo lineal. Diagrama de flujo ideográfico. Diagrama de flujo taquigráfico. Diagrama de flujo pictográfico.

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DIAGRAMA DE FLUJO En cualquiera de estos diagramas de flujo debe notarse claramente tres aspectos básicos.

La reducción de tamaño. La separación de las especies valiosas. El manejo de materiales.

Los diagramas de flujo que más se utilizan en la industria minerominerometalúrgica son:

El diagrama de flujo lineal o el de bloques. El diagrama de flujo pictográfico. 13/10/2010

RAGLAN MILL - CANADÁ


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DIAGRAMA DE FLUJO LINEAL Mineral de mina (mena de Cu

Tolva de gruesos Grizzly o criba fija Chancado primario Cribado Zaranda vibratoria Trituración secundaria

Tolva de finos Molienda Clasificación Acondicionamiento Flotación de desbaste

Flotación de recuperación

Relave final

Clasificación Agua clara

Flotaciónde limpieza

A relleno hidráulico

Espesamiento Clasificación

Gruesos para formación de dique

Finos a cancha de relaves

Flotación de re-limpieza Conc. de Cu Agua clara

Espesamiento Filtrado

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Secado

Conc. Cu. seco a comercialización o fundición


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.N sp an Tr º2

Horn o

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ansp .N

º3

Diagrama de Flujo Pictográfico

ja Fa

Faja Tr

de s ecad o


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Vista de una Planta Concentradora

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Vista de la sección de molienda en una Planta Concentradora

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Vista de la sección de flotación de una Planta Concentradora

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Vista de la sección de filtrado, una relavera en operación y una cerrada

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Vista de la Planta Concentradora Milpo

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TOQUEPALA CONCENTRATOR FLOWSHEET TRIPPER CAR SCREEN ROCK

FINE BIN

ORE FROM MINE

GRIZZLY

ROD MILL (8) SECONDARY

BALL MILL (24)

PRIMARY CRUSHER

CRUSHER (2)

BOTTOM FLAT CYCLON (1) KREBS HYDROCYCLON (23)

SCREEN ROCK WEMCO CELL (24) ROUGHER OK -100 CELL (4)

OK-100 TERTIARY CRUSHER (4) INTERMEDIATE

5 CYCLON's 4NEST KREBS HIDROCYCLONS (20)

REGRIND MILL (8)

COLUMN CELL (8)

ORE PILE

BULK (Cu, Moly) CONCENTRATE THICKENER 140' (1)

THICKENER 100' (2)

TAILING OK-50 CELL (3)

CLEANER AND RECLEANER AGITAIR CELLS (48)

OK-50

ROUGHER FLOTATION (14)

THICKENER 325' (3)

HI-RATE THICKENER (1)

QUEBRADA HONDA TAILINGS DAM

TAIL: FINAL COPPER CONCENTRATE

TO MILLS

1st CLEANER (12) THICKENER 100' (2) 2nd CLEANER (12)

MOLY PLANT

RECLAIM WATER PUMP (5)

3rd CLEANER (8) FILTER (4)

ACONDITIONER TANK 4th CLEANER (6)

LEACH TANKS

DRYER (3)

FILTER (1) DRYER (1)

5th CLEANER (2)

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6th CLEANER (1)

7th CLEANER (1)

ALL THE TAILS GO TO PREVIOUS CIRCUIT

Final Copper Concentrate To Ilo

LEGEND ORE FROM MINE CONCENTRATE BULK COPPER CONCENTRATE MOLY CONCENTRATE TAILS WATER

Final Moly Concentrate (Bags)


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P. C. Cuajone PRIMARY

CRUSHING

CIRCUIT

(12) Apron Feeders 2A y 2B GC-ELLIOT 48"x15" 15HP 2C SVEDALA 48"x15" 20HP

Belt Conveyor #2

629 Ft. x 72"

Belt Tripper #2

Gyratory Crusher ALLIS CHALMERS 60"x89" 800HP

400HP

GC-ELLIOT 72"

30HP

ITERMEDIATE ORE STORAGE 53200 LIVE TOS

Grizzly 25 1/2 x 22' 2C-1

2B-1

2C-2

2A-1

2B-2

2A-2

(2) Apron Feeders 84"x31" 200HP 2C-3

2B-3

2B-4

2C-4

Belt Conveyor #3C 75HP

Belt Conveyor #4C

54"

Belt Conveyor #3B

497 Ft. x

2A-4

Belt Conveyor #3A

54"

54"

40HP

40HP

54" 250HP

413 Ft. x

(03) Belt Magnet

Belt Conveyor #4B

951 Ft. x 54" 250HP

Belt Conveyor #4A

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2A-3

1,021 Ft. x 54" 250HP


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SECONDARY

AND

TERCIARY

CIRCUIT

Planta Conc. Cuajone

Belt Conveyor #4C

3 Secondary Crushers Nordberg MP 1000 1000 HP

951 Ft. x 54"

250HP

Belt Conveyor #4B

3 Double Deck

Tripper Conveyor #7

54" wide

30HP

951 Ft. x 54"

07 Terciary Crusher Belt Feeder 68Ft x 60" 25HP

250HP

Screens 6'x16' 25HP

Belt Conveyor #4A

1,021 Ft. x 54"

250HP

Surge Bins Terciary Crusher

3

2

1

3 Banana Screen Norberg 50HP 10'x21'

8A

8C

8B

1

2

8D

3

8E

4

8F

5

8G

6

7 07 Terciary Crusher Nordberg HP700

3A

3C

3B +1/ 2

+1/ 2

3D +1/ 2

3E +1/ 2

3F +1/ 2

3G +1/ 2

+1/2

+1/2

+1/2 Belt Conveyor #5 176 Ft 54" 30HP

-3/8

-3/8 Belt Comveyor Belt Conveyor #10

1,510 Ft. x 54"

500HP

# 9

-3/8 2,307 Ft. x 54"

-3/8

-3/8

2x700HP

-3/8

Self Cleaning Magnet 54"x60" 7.5HP

#7 Banana Screen 8'X21' 40HP

Belt Tripper #10 GC-ELLIOT 54"

20HP

Belt Conveyor # 6 1,570Ft x 54" 500HP

FIE ORE STORAGE 7000 TOS LIVE CAPACITY PER MILL LIE

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Planta Concentradora Cuajone GRINDING

CIRCUIT

(08) Fine Ore Belt Conveyor # 12 36" 20HP (24) Fine ore Reclaim Belt Feeders 54" x 40' 7.5HP

11-2E-1 11-2E-2

(06) Feeders 54" x 40' 25 HP

11-2D-1 11-2D-2

11-2E-3

11-2D-3

11-2C-1 11-2C-2

11-2C-3

11-2B-1 11-2B-2

11-2B-3

11-2A-1 11-2A-2

11-2A-3

11-1E-1 11-1E-2

11-1E-3

11-1D-1 11-1D-2

11-1D-3

11-1C-1

11-1A-1

11-1B-1

11-1C-2

11-1C-3

(02) Fine Ore Reclaim Conveyor # 12 60HP

11-1A-2

11-1B-2

11-1A-3

11-1B-3

Ball Mill Feed Conveyor # 13 48" 15HP

(02) Cyclone Batery D-33

Ball

Ball Mill 2D

MI l l

2E

Ball Mill 2C

Ball Mill 2B

Ball Mill 2A

Ball Mill 1E

Ball Mill 1D

Ball Mill 1C

13-1A 1A

13-1B 1B

12-1C 12

12-1D 12

12-1E 12

12-2A 12

12-2B 12

12-2C 12

12-2D

12-2E 12

(08) Cyclone Batery Cluster D-26

Ball Mill 1B

Ball Mill 1A

(08) Cyclone Feed Pump 16x14 150HP

(08) Mill Allis Chalmers 16.5'x20' 3000HP c/u

(02) Cyclone Feed Sump 1136.28 Tf3

(08) Cyclone Feed Sump 504 Ft3

TO FLOTATION (02) Mill SVEDALA 20'x33' 9000HP c/u

LEGED

(02) Cyclone Feed Pump (Warman 2018x55 900HP)

OVERFLOW UNDERFLOW

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MANIPULEO DE SÓLIDOS EN SECO Y EN HÚMEDO

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MANIPULEO DE SÓLIDOS EN SECO Y EN HÚMEDO En toda Planta Concentradora para que haya continuidad y eficiencia en el proceso, es necesario que cada operación unitaria esté conectada por máquinas o dispositivos tanto de almacenamiento como de transporte, constituyendo así operaciones unitarias conexas o auxiliares, cuya función es la de manipuleo y control del tonelaje de mineral a tratarse. Estas operaciones unitarias auxiliares son generalmente las siguientes: Manipuleo o manejo de sólidos en seco.

Almacenamiento Transporte Control de peso Alimentadores

Manejo de sólidos en húmedo (suspensión de sólidos o pulpa).

Transporte de pulpas por tubería Transporte de pulpas por canaleta Transporte de pulpas por canales Disposición de relaves

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ALMACENAMIENTO DE MINERALES. ♦ Para material grueso y gran tonelaje.

Stockpile o pila de almacenamiento.

♦ Para material grueso y pequeño tonelaje.

Tolva de gruesos.

♦ Para gran y pequeño tonelaje y material fino.

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Tolvas de finos. Silos para concentrados. MSc. Ing. Nataniel Linares G

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PILAS DE ALMACENAMIENTO. ALMACENAMIENTO.

Pila cónica Pila alargada Pila radial Faja transportadora fija. Faja transportadora por sistema de descarga móvil o potro. Faja transportadora reversible. Apiladores radiales o staker.

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CAPACIDAD DE UNA PILA

Si la pila es cónica, la capacidad total está dada por:

3,14tan( β ) R D Q1 = 3000 3

Donde:

β

Q1 = Capacidad de almacenamiento en toneladas métricas. R = Radio de la pila en metros. β = Angulo de reposo del mineral. D = Densidad del mineral en kg/m3.

Si la pila es alargada, la capacidad de la sección central de dicha pila esta dada por:

R 2 LDtan( β ) Q2 = 1000 Por lo que la capacidad total de esta pila estará dada por la suma de Q1 + Q2 Donde: L = Es la longitud de la sección central de la pila en m. R = Es el radio del medio cono final, en m. D = Es la densidad del mineral en kg/m3. 13/10/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares G

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TOLVAS DE ALMACENAMIENTO DE MINERALES. MINERALES. Una tolva es un equipo de almacenamiento de mineral ya sea grueso o fino, la cual se compone de dos partes:

Una sección convergente situada en su parte inferior a la que se conoce como boquilla, la cual puede ser de forma cónica o en forma de cuña, y Una sección vertical superior que es la tolva propiamente dicha, la cual proporciona la mayor parte del volumen de almacenamiento de mineral.

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Problemas de Operación en tolvas de finos Estos equipos tan simples como parecen, ofrecen problemas tales como:

Encampanamiento o arqueo. Formación de tubo o tubeado (hueco de rata). Segregación de partículas.

El campaneo o arqueo produce interrupción del flujo del mineral por el puenteo del mineral a granel sobre la abertura de la boquilla. La formación de tubos restringe al flujo del mineral a un canal vertical que se forma arriba de la abertura de descarga y solo sale el material contenido en este caudal. La segregación de partículas se produce en el momento de cargado de la tolva, donde las partículas más gruesas tienden a moverse hacia la pared de la tolva, dando lugar a grandes variaciones en la descarga de la misma. .

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Diseño y solución de problemas en tolvas Según Jenike, los modelos de flujos en tolvas son dos:

Flujo masivo Flujo de embudo

♦ En el flujo masivo el mineral a granel esta en movimiento en todos los puntos de la tolva, siempre que el mineral sea extraído por la salida. El mineral fluye a lo largo de las paredes de la tolva y de la boquilla son suficientemente empinadas y lisas y no hay transiciones abruptas o zonas de influjo. ♦ El flujo de embudo o de núcleo, ocurre cuando el mineral se desprende de la superficie y descarga a través de un canal vertical el cual se forma dentro del material en la tolva. Este modo de flujo ocurre cuando las paredes de la boquilla son ásperas y el ángulo α de inclinación es grande. 13/10/2010 MSc. Ing. Nataniel Linares G

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Para diseñar una tolva de almacenamiento conexa a un sistema de manipuleo de mineral en una Planta Concentradora es fundamental la determinación de las características de flujo mediante el ensayo de una muestra representativa.

β

β = arctg

Una forma práctica de diseñar y dimensionar una tolva es teniendo los siguientes parámetros: Capacidad de almacenaje, toneladas métricas, t. Densidad aparente del mineral en t/m3. Angulo de reposo del mineral. Angulo de la tolva γ = β + 15° 15°. Volumen inútil de 15 a 30 % del volumen total. Porcentaje de humedad del mineral.

h Rp

h

Rp

h β = arctg Rp

El ángulo de reposo β es el que se forma entre una pila pequeña de mineral y la horizontal y corresponde a cuando el mineral empieza a deslizarse. 13/10/2010


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TOLVAS DE GRUESOS. Objetivo de las tolvas de gruesos Depósito donde se almacena el mineral que viene de la mina para alimentar a las chancadoras o circuito de chancado.

Fabricadas de concreto armado o de madera forradas con planchas de fierro. La boca de recepción de mineral en la parte superior tiene forma cuadrada o rectangular y el fondo es inclinado. La boca de recepción tiene una parrilla de rieles usados que impiden el paso de mineral grueso a los alimentadores y chancadoras. La separación entre riel y riel se llama luz. Si la luz entre los rieles es muy grande la chancadora primaria se atora. 13/10/2010


γ

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Inspección de la parrilla y remoción del mineral de la tolva Estos trozos grandes de mineral que quedan sobre la parrilla denominados bancos, son a veces retirados y plasteados para reducirlos de tamaño o instalar un martillo neumático o hidráulico que cumple la misma función

Periódicamente se debe chequear el estado de los rieles para mantener constante la luz entre ellos.

Si hay mineral pegado en las paredes, picar o desquinchar con barretillas largas desde la parrilla.

El operador también puede ingresar a la tolva para desquinchar pero con correa y soga de seguridad.

Si hay mineral suspendido en la tolva, se puede desatorar utilizando aire a presión.

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ALIMENTADORES DE MINERAL Objetivo

Regular la alimentación del mineral a las fajas transportadoras o a las chancadoras primarias. Demasiada carga: Atoran las fajas, chancadoras Poca carga: deteriora los mecanismos de las chancadoras.

Tipo de alimentadores a) Alimentador tipo cadena Ross

La velocidad de giro de la cadena regula la cantidad de mineral o de carga que debe salir de la tolva de gruesos. La velocidad de la cadena se gradúa por medio de un reductor numerado de 1 al 9. Cuando el mineral está húmedo y barroso la cadena necesita mayor velocidad porque el barro se pega y cae menos mineral. Cuando el mineral está seco, la cadena necesita menor velocidad, el mineral cae más fácilmente.

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b) Alimentador tipo oruga o de placas.

Son alimentadores mecánicos muy resistentes a los golpes de la carga. Por medio de un sistema de transmisióntransmisión-motor, cadenas cadenas--catalinas una banda metálica gira en forma constante realizando una alimentación uniforme y efectiva.

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c) Alimentadores tipo compuerta. Alimentador de control manual La cantidad de carga se regula, regulándose la luz de la compuerta. Los componentes son fabricados de planchas de fierro

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TOLVAS DE FINOS Las tolvas de finos son recipientes de forma cilíndrica con un fondo cónico, las cuales se fabrican con planchas de acero . Objetivo

Son recipientes que almacenan el mineral fino proveniente de la sección chancado secundario o terciario. Permiten una alimentación continua y uniforme a los molinos. Permiten hacer reparaciones mecánicas en la sección chancado sin parar los molinos

γ 13/10/2010


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Otros tipos de alimentadores

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TRANSPORTE DE MINERAL EN SECO El transporte de mineral seco a granel procedente de la mina, de una pila o de una tolva de almacenamiento es una operación unitaria auxiliar decisiva en una Planta Concentradora,, porque ello nos permite efectuar una operación continua, durante Concentradora un tiempo determinado. Los métodos de transporte se seleccionan teniendo en cuenta una serie de factores, tales como: Tamaño y naturaleza del mineral sólido. Distancia del transporte. Capacidad de transporte. Cambio de elevación del transporte. La clasificación de los equipos para el transporte del mineral seco a granel es un tanto arbitraria, sin embargo es les puede clasificar en: Transportadores mecánicos. Transportadores neumáticos. Siendo los primeros los más utilizados en la industria minerominero-metalúrgica. Según el lugar del transporte esta operación se puede llevar a cabo del siguiente modo: ♦ De mina a Planta Concentradora Locomotoras Volquetes Cable carril Fajas o correas transportadoras ♦ Dentro de la Planta Concentradora Fajas transportadoras Elevadores de cangilón 13/10/2010


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EQUIPOS DE TRANSPORTE DE MINERAL DE MINA A PLANTA

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FAJA TRANSPORTADORA Es el equipo de transporte de mineral seco a granel más utilizado en una Planta Concentradora,, el cual Concentradora se compone de una faja o correa sin fin que se mueve sobre dos poleas y una serie de rodillos o polines portadores o de carga y de retorno. Estas fajas transportadoras se fabrican en una amplia gama de tamaños y materiales y se diseñan para trabajar horizontalmente o a cierta considerable inclinación y en sentido ascendente o descendente.

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α

δ


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Partes de la Faja A: La faja, la cual forma la superficie de movimiento y soporte, sobre las cuales son transportados los minerales. B: Los polines, que son los soportes sobre los que viaja y retorna la faja. C: Las poleas, que soportan y mueven las fajas, además de controlar la tensión de éstas. D: Los mecanismos de accionamiento, que imparten la fuerza necesaria a una o más poleas, para mover la faja y su carga (Motor-Reductor). E: La estructura, que soporta y mantiene el alineamiento de los polines, poleas y soporta los mecanismos de accionamiento.

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Partes de la Faja

Polines de carga

Polines de impacto

Polines de retorno 13/10/2010


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Partes de la Faja y Empalmes

Guiadores en los polines de carga

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Guiadores en los polines de retorno


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CARGA DE MINERAL A LA FAJA TRANSPORTADORA La faja está sometida al mayor esfuerzo en el lugar de carga del mineral, esto indica que la modalidad del proceso de cargado determina en cierta forma la duración de la faja. Por lo tanto, los lugares de carga deben ser dispuestos muy cuidadosamente, bajo observación de los siguientes puntos de vista.

Forma correcta

La entrega del mineral debe ocurrir a la velocidad de la faja y paralelamente a ésta. La caída debe ser tan corta como sea posible. Instalar polines amortiguadores en el lugar de carga Procurar una caída deslizada mediante deslizadores adaptados. Polines dispuestos en forma de guirnaldas han dado buenos resultados.

Forma correcta 13/10/2010


Forma incorrecta 47

Identificación y localización de los problemas operativos

Revisar empalmes de las fajas: Grapas completas y enteras. Chequear la alineación y centrado de las fajas. Tensión adecuada de las fajas Poleas y polines limpios, sin cargas acumuladas. Revisar los templadores, deben estar operativos. Chequear la temperatura de las chumaceras de las poleas, cojinetes de los motores. Chequear la lubricación de las chumaceras. Chequear que los polines guías trabajen libremente

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¿Cuándo se plantan las fajas tranportadoras? La faja no está templada adecuadamente. La mayoría de los polines no funcionan. Se suelta o se rompe la cadena, o la faja de transmisión de la polea del motor. Poleas de cabeza o de cola están mojadas o con grasa. Hay carga acumulada debajo de polea de cola Descentrado de la faja La cuchilla raspadora está abierta o malograda La faja se sobrecarga


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Solución de problemas en fajas ¿Qué hacer cuando se plantan las fajas?

Parar el motor

Si hay carga debajo de la polea de cola, limpiar

¿Por qué se ladean las fajas?

Descargar la faja

Arrancar la faja

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Acumulación de mineral en las poleas Mineral muy húmedo Mal centrado de los polines Alimentación del mineral hacia a un lado de la faja


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ELECTROIMANES Objetivo de los electroimanes Atrapar piezas metálicas que vienen con el mineral antes que ingresen a las chancadoras

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Tipo de Electroimanes a) Polea magnética

Es una polea de cabeza que tiene una fuerza electromagnética considerable que atrapa los fierros a través de la faja.

b) Electroimán suspendido

Electroimán suspendido sobre la faja a una altura suficiente como para permitir el paso de la carga.

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Transportador de cangilones Estos son equipos que se suelen usar cuando el espacio disponible no permite la instalación de una faja transportadora y el transporte es vertical. Proporcionan velocidades bajas de manejo tanto en el transporte horizontal como en la elevación del mineral. Consiste de una serie de recipientes en formas de cubos unidos a dos cadenas sin fin las cuales son accionadas por dos ruedas dentadas, donde la que esta situada en la parte superior esta conectada a un motor 13/10/2010


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MANIPULEO DE MINERALES EN HUMEDO.. PULPA. PULPA. Pulpa = MINERAL + AGUA La cual posee sus propias características como ser:

Densidad, Porcentaje de sólidos p/p y p/v, Dilución, Viscosidad, Flujo, etc.

Entonces el manejo de pulpa en una Planta Concentradora comienza en las operaciones de molienda, clasificación, concentración, espesamiento y filtrado, también el manejo de disposición de los relaves. Balanza Marcy 13/10/2010


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CARACTERIZACIÓN DE LA PULPA PULPA. Pulpa en Mineralurgia o Procesamiento de Minerales, es la mezcla de una porción definida de sólidos con una granulometría casi uniforme y una porción de agua en cantidad también definida. Las características de la pulpa son:

Densidad de pulpa (Dp (Dp)) Porcentaje de sólidos en peso (Cw (Cw). ). Porcentaje de sólidos en volumen (Cv (Cv). ). Dilución (D)

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Peso de un litro de pulpa (P (Pp): En g/l

1.

SG s − 1 K = SG s

Pp = 1000 + Kw s

2.

K = Constante de sólidos (mena). ws = Masa de sólido contenido en un litro de pulpa.

DENSIDAD DE PULPA, o Gravedad Específica de Pulpa, se define como la masa de una unidad de volumen. Se designa por Dp y se expresa en g/cm3 o Kg/dm3, t/m3 . g/cm

Dp =

Pp Vp

Vp = Volumen de pulpa. 13/10/2010


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3.

PORCENTAJE DE SÓLIDOS POR PESO .

Pp − 1000 ws Cw = x100 = x100 Pp KPp 4.

PORCENTAJE DE SÓLIDOS POR VOLUMEN . Pp − 1 Vs Cv = x100 = x100 Vp SG s − 1

5.

DILUCION . D=

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Peso.de.agua 100 − Cw = Peso.de. min eral. sec o Cw MSc. Ing. Nataniel Linares G

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CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUJOS DE PULPA Generalmente en una Planta Concentradora, en sus circuitos de molienda y concentración, se suele caracterizar los flujos de pulpas utilizando los siguientes términos:

El tonelaje de mineral seco. El porcentaje de sólidos en seco. Densidad del sólido seco. Distribución granulométrica, y Composición química.

En consecuencia, esta información permite evaluar lo siguiente:

El caudal de pulpa, Q, en m3/min o m3/h. El porcentaje de sólidos en volumen, Cv. La densidad de pulpa, g/cm3 o t/m3. Caudal de agua, m3/h. Contenido fino en cada flujo. El tonelaje de pulpa, Tp, en t/h.

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1.

Tonelaje de pulpa en el flujo considerado, Tp,, dado por: Tp

Ts Tp = x100 Cw 2.

Tp − Ts

ρw

Tw = T p − Ts

El caudal de pulpa en el flujo considerado, está dado por:

Qp = 4.

Flujo 1 Alimento (Feed)

El caudal de agua que forma parte de la pulpa en el flujo considerado, está dado por:

Qw = 3.

Flujo 2 Rebose o finos

Ts

ρs

+ Qw

El porcentaje de sólidos en volumen, está dado por:

Ts

Cv = 13/10/2010

ρs Qp

Gruesos

Flujo 3

La densidad de pulpa en el flujo considerado, está dada por:

Dp =

x100 MSc. Ing. Nataniel Linares G

Tp Qp

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TRANSPORTE DE PULPA POR TUBERÍA

El transporte hidráulico de sólidos, a través de tuberías, constituye una operación unitaria auxiliar ampliamente utilizada en procesamiento de minerales, especialmente en Plantas concentradoras.

El agua es el fluido más común para transportar sólidos, y si la instalación opera en forma continua, el proceso es capaz de transportar grandes cantidades de sólidos

El movimiento de minerales finos dentro de una Planta Concentradora, como ser, el transporte de mineral desde la sección de molienda a la sección de flotación, los flujos en el interior de la planta de flotación, el transporte de concentrados desde la concentradora a la fundición o el transporte de relaves desde la concentradora al tranque de relaves, constituye un factor determinante dentro del esquema de operación de una industria minera.

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VENTAJAS DEL TRANSPORTE HIDRÁULICO DE SÓLIDOS

La alternativa para transportar minerales de tamaño reducido, es principalmente de índole económico, y son dos factores los más destacados: Bajo costo y economía de escala, y Puesta en marcha de la explotación de yacimientos mineros, cuya localización hace que tal actividad no sea económica por medio del transporte tradicional

Las ventajas mas significativas que presenta el transporte hidráulico de sólidos son:

Simplicidad de la instalación Facilidad para vencer obstáculos naturales o artificiales. No hay impedimentos, el transporte puede ser en dirección horizontal, vertical o inclinada No requiere de gran despliegue de maniobras de instalación ni de operación. El factor operacional es ventajoso, por cuanto es bajo el número de operarios requeridos para hacer funcionar el sistema. Proporciona un flujo continuo de sólidos y fácil implementación de control automático Bajo consumo de energía Posibilidad de transportar varios productos No se produce daño ni se altera el medio ambiente. Permitir la elección de la vía más corta entre dos puntos al atacar cualquier tipo de pendientes, para las tuberías en presión, y evitar la construcción de las complejas obras civiles necesarias para implementar un camino o una vía férrea. Eliminar la influencia de factores climáticos como temporales, rodados de nieve, neblina, etc. Poder alcanzar ritmos de transportes imposibles de realizar con otro tipo de sistema.

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CONDICIONES PARA EL TRANSPORTE HIDRÁULICO Para que el transporte de mezclas sólidosólido-líquido a través de tubería sea técnicamente factible, se deben cumplir las siguientes condiciones:

El sólido debe poder mezclarse y separarse fácilmente. No deben existir riesgos, como por ejemplo taponamiento de la tubería debido a interacciones entre las partículas, trayendo como consecuencia aglomeración de ellas. El sólido a transportar no debe reaccionar ni con el fluido transportante ni con la tubería. El desgaste y ruptura que sufren las partículas durante el transporte no deben tener efectos adversos para el proceso posterior de ellas. La cantidad de fluido transportante debe ser adecuada.

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FACTORES QUE GOBIERNAN EL TRANSPORTE DE PULPA

Los principales factores que gobiernan el transporte de pulpa o partículas sólidas en suspensión son:

Flujo a transportarse, Diámetro de la tubería El tamaño promedio de la partícula de mineral, Velocidad de flujo, Concentración de sólidos por peso y por volumen en la pulpa y Las pérdidas de presión (altura o carga) por fricción.

Para el líquido transportante, se debe considerar su densidad, viscosidad, presión de vapor y efectos corrosivos.

Para los sólidos a transportarse debe considerarse su gravedad específica o densidad, densidad de pulpa, viscosidad de la pulpa, rango de tamaños de las partículas y los efectos abrasivos de estos sólidos.

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CLASIFICACIÓN DE PULPAS

Según el tamaño de las partículas sólidas en suspensión las pulpas pueden clasificarse en dos tipos principales, a saber:

Pulpas homogéneas Pulpas heterogéneas

Pulpas homogéneas son aquellas en las que las partículas sólidas están distribuidas de manera uniforme en el agua. Estas partículas están constituidas por materiales muy finos, inferiores a 50 micrones, en concentraciones; así por ejemplo, pulpas de arcillas, pizarras, aguas negras, pulpas de alimentación a hornos de cemento. Este tipo de pulpas se denominan, pulpas no sedimentarias.

Pulpas heterogéneas son aquellas que están constituidas por sólidos de tamaño superiores a 50 micrones y se caracterizan por presentar gradientes de concentración a lo largo de un eje vertical de la sección transversal en las tuberías horizontales; además aquí el agua mantiene su individualidad, es decir, agua y partículas sólidas se comportan independientemente, de ahí que también se les denomina pulpas sedimentarias.

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VELOCIDAD DE TRANSPORTE Y VELOCIDAD CRÍTICA

La selección adecuada del diámetro de la tubería es importante en el diseño de un sistema de bombeo se manejan dos términos y son:

“Velocidad límite de sedimentación", VL. Velocidad de transporte , Vt

Si la velocidad de transporte es menor que VL, las partículas sedimentarán, entonces para que haya transporte debe cumplirse que: Vt ≥ VL

o

Vt = Vc + 0,3

Cuando se trata de suspensión de partículas gruesas, la velocidad límite de sedimentación se puede determinar por la fórmula aproximada de Durand y Condolios,, la cual se expresa por: Condolios

V L = FL 13/10/2010

SGs − SGl 2 gD SGl


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Donde:

VL = Velocidad límite de sedimentación; m/s. FL = Factor de tamaño y concentración de las partículas sólidas, adimensional. adimensional. D = Diámetro de la tubería; m SGl = Peso específico del medio de transporte. SGs = Peso específico de los sólidos. g = Aceleración de la gravedad; m/s².

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De otro lado, la velocidad media de transporte de la pulpa está dada por:

VT = V =

QP AT

Donde: • VT = Es la velocidad media de transporte de la pulpa, en m/s. • Qp = Es el caudal de la pulpa en m3/s. • AT = Área transversal (sección) de la tubería en el punto considerado en m².

Para agilizar la determinación del diámetro de la tubería se puede utilizar la siguiente fórmula:

0,0153 Ps 0,4 C D 0,1 ΦT = Cv 0,53 SGs 0,4 ( SGs − 1) 0,2

Así mismo, el caudal de pulpa (Qm) se puede determinar haciendo uso de la siguiente expresión:

Qm =

18,34727TD D p Cw

Donde:

Ps = Peso de sólido seco en t/h. CD = Coeficiente de arrastre = 0,44. SGs = Gravedad específica del sólido seco. Cv = Porcentaje de sólidos por volumen. Cw = Porcentaje de sólidos por peso. Dp = Gravedad específica de la pulpa, en Kg/dm3. TD = Tonelaje manejado por día.

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PÉRDIDAS POR FRICCIÓN EN TUBERÍAS

Está en función del factor de fricción "f", el cual lo podemos denominar también como el coeficiente de oposición al flujo o transporte de pulpa. Este coeficiente de fricción permite determinar la pérdida de cabeza por fricción, el cual depende directamente de la velocidad de transporte, diámetro o sección de la tubería, calidad, material y estado de la tubería de conducción. Según Williams y Hazen esta pérdida por fricción está dada por:

Lv 2 Hf = f ΦT 2g

Lv 2 Hf = f D ΦT 2g p

m de fluído o pulpa

m columna de agua

Donde:

Hf = Caída de presión, en m de fluido. f = Factor de fricción de Darcy, Darcy, adimensional. adimensional. L = Longitud de la tubería, en m. ΦT = Diámetro de la tubería, en m. v = Velocidad de flujo, m/s. Dp = Gravedad específica de la pulpa. g = Aceleración de la gravedad, m/s2.

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La caída de presión por efecto de la fricción, "Hf", puede determinarse utilizando la fórmula de Williams y Hazen, Hazen, dada por:

 100  H f = 0,2083   C 

Donde: Q Hf ΦT C

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= = = =

1,85

 Q 1,85   4 , 8655  Φ  T 

Es el flujo o el caudal en GPM (USA). Pérdidas por fricción por 100 pies de tubería. Diámetro de la tubería en plg plg.. 140 para tubería de acero nuevo. 100 para tubería usada.


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EQUIPO DE BOMBEO - BOMBAS

Frecuentemente en toda Planta Concentradora se tiene que bombear pulpas a distancias cortas tal como de la descarga del molino a un hidrociclón o del rebose de los hidrociclones a un cajón distribuidor o de un banco de flotación a otro, etc. así como también, los relaves o colas tienen que bombearse hasta la cancha de relaves o al interior de la mina cuando el relave previamente clasificado se le utiliza como relleno hidráulico. El equipo o máquina empleada para este propósito es la bomba.. bomba

Estas generalmente pertenecen a dos categorías:

Bombas de desplazamiento positivo. Bombas centrífugas.

Bomba horizontal

Bomba vertical 13/10/2010


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SELECCIÓN DE LA BOMBA

Para la selección de una bomba centrífuga se debe tener en cuenta lo siguiente:

Funcionamiento de la bomba. Altura dinámica total (TDH). Leyes de semejanza.

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Hfi = Pérdida por fricción en la tubería de admisión o succión. Hfd = Pérdida por fricción en la tubería de descarga. Hf = Hfi + Hfd + Pérdidas en los accesorios. He = Pérdida debido a la velocidad de descarga, está dada: por: He = ve2/2g Donde: ve = Velocidad media de transporte en el punto de descarga de la tubería, m/s. g = Aceleración de la gravedad = 9,81 m/s².


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FUNCIONAMIENTO

En una bomba, la energía mecánica disponible se transforma en energía de presión por la acción del impulsor, donde por efecto de la fuerza centrífuga, el fluido se descarga a la velocidad y altura requerida. Esto nos conlleva a que, en la selección de una bomba para transporte de sólidos, hay que buscar el equilibrio entre dos objetivos esenciales:

El máximo rendimiento. El mínimo desgaste.

En consecuencia, el rendimiento de una bomba es afectado en forma crítica por el componente denominado rodete o impulsor, en el que el desgaste depende de la velocidad de giro que este lleva, la cual es directamente proporcional a la presión que la bomba debe suministrar en la descarga.

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ALTURA DINAMICA TOTAL (TDH)

La presión suministrada (altura o cabeza) por una bomba en el punto de descarga se denomina "altura dinámica total" y se expresa en metros columna de pulpa (mcP (mcP)) o en metros columna de agua (mcA (mcA). ). Dentro de una Planta Concentradora encontramos generalmente dos tipos de usos de las bombas, a saber:

Sistema de bombeo con descarga libre. Sistema de bombeo para alimentación a un hidrociclón. hidrociclón.

Altura dinámica total para un sistema de bombeo con descarga libre. libre.

Para poder determinar y seleccionar tamaño correcto de la bomba, se requiere mínimamente de la siguiente información: 1.

2.

3.

Determinación de la velocidad límite de sedimentación y las pérdidas principales por fricción a un determinado caudal. Determinación de la altura estática desde la línea central de la bomba, hasta el depósito o dispositivo de descarga. Determinación de las curvas características de la bomba a diferentes velocidades.

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la altura dinámica total (TDH = Hm) está dada por:

H m = H 2 − H1 + H f + H i + H e vi 2 Hi = K 2g

K = 0,5

(mcP) ve 2 He = 2g

Donde: H1 = Altura estática de succión o admisión, en m. H2 =Altura estática de descarga, en m. Hi = Pérdida de admisión desde el tanque o sumidero de bombeo a la tubería de aspiración. vi = Velocidad de ingreso de la pulpa, en m/s. He = Pérdida de salida o descarga de la tubería. ve = Velocidad media en la tubería de descarga.

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PÉRDIDAS EN ACCESORIOS

v12 HL = K 2g

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Ampliación gradual


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PÉRDIDAS DE ENTRADA DEL TANQUE A LA TUBERÍA Resistencia en válvulas, codos y junturas v 22 Q HL = K → v2 = 2g A2

Le = Longitud equivalente K = Coeficiente de resistencia 13/10/2010

Le = K

D fr


K=

Le * fr D 76

Altura dinámica total para el sistema de bombeo para alimentación a un hidrociclón. hidrociclón.

De igual modo, en este caso, se puede utilizar los mismos conceptos y requerimientos del sistema anterior.

En este caso, la altura dinámica total se puede determinar empleando la siguiente expresión:

Hm = H2 - H1 + Hi + Hf + He + Hp ; mcP Donde: Donde: Hp = Altura o caída de presión en el hidrociclón,, está dada por: hidrociclón

H p = Pd

10 Dp

mcP

Donde:

Pd = Presión requerida en el hidrociclón (kg/cm²). Dp = Gravedad específica de la pulpa. 13/10/2010


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Gráfico para determinar el valor de R.

La altura dinámica total "Hw "Hw"" en mCA se determina utilizando la relación siguiente:

Hw =

Hm R

Donde: Hm = Es la altura dinámica total en metros columna de pulpa (mCP (mCP). ). Hw = Altura dinámica total en metros columna de agua (mCA (mCA). ). R = Factor de conversión.

Este factor R de corrección o conversión, se puede estimar utilizando, la siguiente fórmula:

4   D50   R = 1 − 0,000385[ SGs − 1]1 + Cw ln    22 ,7  SGs   Donde: SGs

Cw

D50

= Es la gravedad específica de los sólidos secos. = Es el porcentaje de sólidos por peso de la alimentación. = Es el tamaño de partículas en micrones, cuyo 50% en peso debe ser retenido y el 50%.ser pasante.

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ALTURA NETA POSITIVA DE SUCCION (Hnpsh).

Es otro factor importante que se debe considerar en la selección de una bomba, especialmente en el caso de Plantas Concentradoras instaladas a gran altura sobre el nivel del mar.

Este factor se puede determinar utilizando la siguiente fórmula que se deduce del esquema de la figura adjunta.

Esta es:

H npsh =

P1

H1

P1 − Pv ± H1 − Hf s Dp

Donde: P1 = Presión atmosférica, en mCA. mCA. Pv = Presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo, en mCA. mCA. Dp = Gravedad específica de la pulpa. H1 = Altura estática; (+) para aspiración positiva, ((-) para aspiración negativa, en mCP. mCP.

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POTENCIA REQUERIDA POR LA BOMBA

El valor en HP o Kw es un parámetro de selección de una bomba, por lo tanto, la potencia requerida por la bomba se puede determinar utilizando las siguientes fórmulas:

En el sistema métrico o SI.

La potencia requerida esta dado por:

P=

En el sistema inglés. inglés.

La potencia requerida esta dada por:

P=

QxH w xDP 3960 xη

Donde:

QHw D 1,02e w p

Donde: Q = Es el caudal en l/s. Hw = Altura dinámica total en m (mCA (mCA)) Dp = Gravedad específica de la pulpa en t/m3. ew = Eficiencia de la bomba como fracción decimal.

P = Potencia requerida por la bomba en HP. Q = Es el flujo o caudal en GPM (USA). Hw = Altura dinámica total en pies. Dp = Gravedad específica del fluido o pulpa. η = Eficiencia de la bomba expresada como fracción decimal.

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GRACIAS POR SU ATENCIÓN

METALURGISTAS BASADRINOS INTERCAMBIANDO CONOCIMIENTOS Y TOMANDO DECISIONES SOBRE CONTROL DE OPERACIONES Y OPTIMIZACIÓN DE LA PLANTA CONCENTRADORA 13/10/2010


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Capitulo II Planta Concentradora y manejo de materiales

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