Dccvcp-000-Vcpgi-00000-Crtca02-0000-002_criterio de Diseño Hidráulico Corporativo Transporte de Líquidos y Pulpas en Cañería

CORPORACIÓN NACIONAL DEL COBRE DE CHILE CODELCO – CHILE

CRITERIO DE DISEÑO HIDRÁULICO CORPORATIVO TRANSPORTE DE LÍQUIDOS Y PULPAS EN CAÑERÍAS

DCCVCP-000-VCPGI-00000-CRTCA02-0000-002 REVISIÓN 0

SGP-GI-CA-CDI-002

VICEPRESIDENCIA VICEPRESID ENCIA CORPORA CORPOR ATIVA TIVA DE PROYECTOS PROYE CTOS GERENCIA DE INGENIERÍA

VIGENCIA 01 DE MARZO DE 2009

________________________________________________________ ____________________________________________ _____________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ _________________ ________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC

CODELCO CHILE VICEPRESIDENCIA CORPORATIVA DE PROYECTOS

GERENCIA DE INGENIERÍA CRITERIO DE DISEÑO HIDRÁULICO CORPORATIVO TRANSPORTE DE LÍQUIDOS Y PULPAS EN CAÑERÍAS DCCVCP-000-VCPGI-00000-CRTCA02-0000-002-0

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INDICE

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ALCANCE .................................................... ............................................................................... .................................... .................. .................. ...............5 ......5 ASPECTOS GENERALES .................................................. ........................................................... .................. .................. .................. ..........5 .5 SERVICIOS .................................................... ............................................................................... .................................... .................. .................. .............6 ....6 CÓDIGOS Y NORMAS ................................................ ........................................................... .................... .................. .................. ................6 .......6 TRANSPORTE DE FLUIDOS................................ FLUIDOS......................................... .................. ................... ................... .................. ...............9 ......9 5.1 Flujo en Presión.................... Presión ....................................... ...................................... ................................................. .............................. 11 5.2 Sistemas de Bombeo........................ Bombeo.... ....................................... ....................................................... .................................... 17 5.3 Flujo Gravitacional Gravit acional................. .................................. ................................... ................................... .............................. ............. .18 5.4 Drenajes.................. Drenajes .................................... .................................... ............................................................... ............................................. 21 TRANSPORTE DE PULPAS ................................................... .................................................................... .......................... .............22 ....22 6.1 Velocidades Admisibles............................................. Admisibles...................................................... .................. .................. ........... .. 23 6.2 Flujo en Presión de Pulpas................................. Pulpas........................................... ................... .................. .................. ......... 27 6.3 Flujo Gravitacional de Pulpas............................... Pulpas........................................ .................. .................. ................. ........ 33 6.4 Diseño de Cajones........................... Cajones.......................................... ........................ ................... ................... .................. ............ ... 35 CÁLCULO DE TRANSIENTES HIDRAÚLICOS................ HIDRAÚLICOS......................... .................. .................. .................. ...........40 ..40 REQUERIMIENTOS REQUERIMIE NTOS AMBIENTALES.............. AMBIENTALE S................................ .................................... ................................... ....................42 ...42 ANEXO I – Figuras................................................. Figuras......................................................................... ................................................ ........................42 42

___________________________________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ _____________________________________________ __________________________________ ____________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC


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ALCANCE

Este criterio de diseño cubre los requisitos mínimos relacionados con el dimensionamiento de sistemas de cañerías para transporte de líquidos y pulpas, y que se podrán emplear en las instalaciones de proceso de minerales, plantas e instalaciones similares en proyectos de inversión a realizarse bajo la gestión y ejecución de la Vicepresidencia Corporativa de Proyectos de Codelco – Chile. Además, será válido en instalaciones de sistemas de cañerías existentes, en los cuales se ejecuten trabajos como cambios de sus ruteos, cambios de materiales y soportación, cambio en las condiciones de diseño como flujo, presión, temperatura, tipo de fluido, condiciones ambientales y otros. Este documento se sustenta en los lineamientos generales establecidos en el Criterio de Diseño Corporativo de Cañerías, DCC2008-VCP.GI-CRTCA02-0000-001, además de los requerimientos específicos definidos para cada uno de los servicios que deben incorporarse a los sistemas en cada proyecto particular. Las Normas y Estándares aplicables son los mencionados en el “Criterio de Diseño Corporativo de Cañerías” indicado en el párrafo anterior. La conformidad del cumplimiento de este criterio de diseño no releva al diseñador y al fabricante o proveedor de la responsabilidad que le cabe a cada uno en cuanto al dimensionamiento, diseño del sistema respectivo y de suministrar las cañerías con el diseño hidráulico y mecánico apropiado para satisfacer y cumplir con las garantías de funcionamiento en las condiciones de servicio especificadas.

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ASPECTOS GENERALES

En el diseño y trazado de cañerías se deben aplicar las mejores prácticas de la ingeniería, tomando en consideración además los aspectos económicos. Se debe tener presente que se privilegiará la selección de diámetros comerciales, entendiéndose éstos, como los de mayor disponibilidad en el mercado. Desde el punto de vista de la seguridad, las cañerías que transporten productos corrosivos o peligrosos deberán protegerse con camisas cuando pasen sobre áreas de tráfico para evitar accidentes. Cuando estén en contacto directo con el terreno con el fin de evitar contaminación, deberán contar con camisas o ubicadas en trincheras revestidas con membranas impermeables que soporten la acción del producto y confinen los derrames para posterior eliminación. Se deberá contar con sistemas de detección de fugas. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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Por razones de seguridad, los fluidos serán identificados en las cañerías de acuerdo a la especificación corporativa Identificación de Cañerías, DCC2008-VCP-GI-ESPCA02-0000-002. Durante el diseño se debe recordar que la accesibilidad a las válvulas y cualquier equipo o instrumento debe ser posible sin poner en riesgo la seguridad del operador. Las cámaras de válvulas deben tener una dimensión adecuada tal que una persona pueda ingresar a operar las válvulas y pueda mantener el sistema ante un eventual cambio de válvulas o reparación de cañerías. Asimismo, de ser posible, se recomienda que las tapas de las cámaras de válvulas tengan un peso adecuado para que puedan ser levantadas por una persona. La mantenibilidad de las cañerías es un tema importante a considerar en el diseño, por lo que se deberá tener presente distancias mínimas a respetar entre cañerías de distinto tipo de servicio, con ductos eléctricos y diferente tipo de obras. En el desarrollo de memorias de cálculo, especificaciones técnicas y planos de preferencia se usará el sistema de unidades internacional. Usar en forma excepcional el Sistema Inglés Gravitacional (ej.: pié, libra, etc.).

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SERVICIOS

El diseño deberá contemplar las características especiales del tipo fluido a transportar, distinguiéndose los siguientes casos generales: Fluidos  Agua, en sus diferentes tipos (potable, industrial o proceso, de incendio, etc.)  Soluciones  Combustibles  Acido Sulfúrico Pulpas  Pulpas Espumosas  Pulpas No Espumosas

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CÓDIGOS Y NORMAS

Los materiales de cañerías deben estar en conformidad con la última edición de los siguientes códigos y normas. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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Normas Americanas ANSI ANSI A13.1 ANSI B31.1 ANSI B31.3 ANSI B31.4 ANSI B.31.8 ANSI B31.11 ANSI B.1.20.1 ANSI B16.5 ANSI B.16.10 ANSI B16.11 ANSI B16.21 ANSI B16.34 ANSI B73.1

American National Standards Institute (anteriormente ASA y USAS). Schemes for Identification of Piping System Power Piping. Code for Pressure Piping Process Piping. Code for Pressure Piping Liquid Transportation. Gas Transmission Piping Slurry Transportation Piping System Pipe Threads, General Purpose. Steel Pipe Flanges and Flanged Fittings. Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Ferrous Valves. Forged Steel Fittings, Socket-Welding and Threaded. Non Metallic Flat Gaskets for Pipe flanges Valves-Flanged, Threaded, and Welding End. Specification for Horizontal End Suction Centrifugal Pumps for Chemical Process

ASTM A53

American Society of Testing Material Standard Specification for seamless and welded pipe for general services, black and hot-dipped Standard Specification for Piping fittings of wrought carbon steel and alloy steel for moderated and elevated temperatures

A234

API API 5L API STD 1104-88 API 6D

American Petroleum Institute Specification for Line Pipe Welding of Pipelines and Related Facilities Specification for Pipeline Valves

AWWA AWWA C207

American Water Works Association Steel Pipe Flanges for Waterworks Service Sizes 4 In. Through 144 In. (100 mm Through 3,600 mm) Dimensions for Fabricated Steel Water Pipe Fittings Steel Water Pipe - 6 in. (150 mm) and Larger Underground Installation of Polyvinyl Chloride (PVC) Pressure Pipe and Fittings for Water Standard for Polyvinyl Chloride (PVC) Pressure Pipe and Fabricated Fittings, 4 In. Through 12 In. (100 mm Through 300 mm), for Water Transmission and Distribution Polyvinyl Chloride (PVC) Water Transmission Pipe, Nominal Diameters 14 In. through 36 In. Polyethylene (PE) Pressure Pipe and Fittings, 4 In. (100 mm) Through 63 In. (1,575 mm), for Water Distribution and Transmission

AWWA C208 AWWA C200 AWWA C605 AWWA C900 AWWA C905 AWWA C906

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NFPA FPA 10 NFPA 11 NFPA 13 NFPA 14 NFPA 15 NFPA 16 NFPA 20 NFPA 22 NFPA 24

National Fire Protection Association Standard for Portable Fire Extinguishers Standard for Low Expansion Foam and Combined Agent System Standard for the Installation of Sprinkler Systems Standard for the Installation of Standpipe and Hose Systems. Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection Standard on Deluge Foam-Water Sprinkler and Foam Water Spray System Standard for the Installation of Stationary Fire Pumps for Fire Protection Water Tanks for Private Fire Protection Standard for the Installation of Private Fire Services Mains and their Appurtenances

HIS HI 1.1-1.5 HI 9.1-9.5

Hydraulic Institute Standards Centrifugal Pump Standard Pumps- General Guidelines for Types, Applications, Definitions, Sound Measurements, and Documentation Pump Intake Design Effects of Liquid Viscosity on Rotodynamic (Centrifugal and Vertical) Pump Performance International Organization for Standardization Polyethylene (PE) Pipes For Water Supply

HI 9.8 ANSI/HI 9.6.7

ISO ISO 4427

Norma Alemana DIN (Deutsche Norm) DIN 16963 Pipe Joints & Elements for High Density Polyethylene (HDPE) Pressure Pipeslines. Normas Chilenas (NCh) Nch 19-79 NCh 283 Of.68

NCh 1411/V

Prevención de Riesgos - Identificación de Sistemas de Cañerías Presiones para Diseño y Cálculo de Circuitos Destinados a la Conducción de Fluidos. Agua Potable. Conducción, Regulación y Distribución. Fluidos. Llaves y Válvulas. Terminología y clasificación. Arquitectura y Construcción. Designación Gráfica de Elementos para Instalaciones Sanitarias. Ingeniería Sanitaria. Presentación y Contenido de Proyectos de Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado. Prevención de Riesgos Rotulado de Cargas Peligrosas.

Decretos N° 72 N° 745

Reglamento de Seguridad Minera Condiciones Sanitarias y ambientales Básicas en los Lugares de Trabajo.

NCh 691 Of.78 NCh 699 Of.80 NCh 711-71 NCh1104-78I



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TRANSPORTE DE FLUIDOS A continuación se presentan los criterios hidráulicos generales de diseño a emplear para el dimensionamiento de los sistemas de conducción y distribución de fluidos (agua, soluciones, combustibles y ácido).  Es recomendable que en zonas en donde el recurso agua es escaso, los tendidos de cañerías sean preferentemente sobre terreno o aéreos, con el propósito de detectar las fugas de agua a la brevedad.  Las líneas aéreas deben estar provistas de conexiones de drenaje de manera que puedan ser drenadas completamente. Los drenajes de las líneas deberán estar ubicados en los tramos ciegos y en los puntos bajos. Los equipos deberán ser instalados de tal manera que las cañerías puedan drenar gravitacionalmente y que puedan quedar libres de fluido. Se deberá tomar los resguardos necesarios en aquellas líneas que sean susceptibles de sufrir congelamiento y que no puedan ser drenadas.  Los puntos altos de cada línea principal deberán tener un venteo manual para eliminar el aire atrapado. En zonas alejadas de los puntos de operación, se recomienda emplear ventosas automáticas, considerando un adecuado mantenimiento periódico.  En el caso de sistemas de cañerías que transporten líquidos corrosivos o riesgosos, las cañerías no serán ruteadas por sectores donde una posible fuga pueda causar una reacción con otros materiales o sustancias presentes en el área produciendo gases tóxicos, tales como líneas de ácido sulfúrico en áreas donde es utilizado hidrosulfito de sodio o viceversa, a menos que se provea un contenedor de fuga (contención secundaria) y detectores de fuga sean implementados.  Las redes húmedas para la protección contra incendio, serán diseñadas de acuerdo a la norma NFPA.  De acuerdo a lo señalado en el Criterio de Diseño Corporativo de Cañerías, los sistemas de conducción de combustible serán diseñados de acuerdo con los decretos supremos, las normativas vigentes del SEC, de Codelco e internacional.  No deben ser usadas cañerías de cobre en áreas de proceso donde se manejen soluciones de cianuro.  Fluctuaciones de Flujo - El dimensionamiento de los sistemas deberá contemplar las fluctuaciones de flujo, que generalmente es preparado por la Disciplina de Procesos del proyecto. Los sistemas de impulsión o bombeo se diseñarán de acuerdo a los caudales máximos de dicho balance.



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Para el caso de los sistemas de aguas especiales o auxiliares, tales como las aguas de instrumentación, captadores de polvo, sello de bombas y enfriamiento de equipos, se dimensionarán de acuerdo a los caudales y presión recomendados por los fabricantes de los equipos involucrados, más un 50% de coeficiente de seguridad.

 Velocidad de Flujo Para las cañerías de agua, se recomienda que se dimensionen empleando los siguientes criterios de velocidad según el tipo de servicio: Tabla 5.1 Velocidad de Flujo Velocidad (m/s)

Tipo de servicio

1,2 a 3,0

Servicio general

1,2 a 2,1

Succión de bombas y líneas de drenaje

Velocidades hasta 4,5 m/s son aceptables en cañerías de gran diámetro (>24”). El diseño con velocidades altas debe considerar una soportación adecuada (para el diseño de soportes consultar el documento Estándar Corporativo Soportes de Cañerías, DCC2008VCP.GI-STDA02-0000-001). Para sistemas de conducción de soluciones se recomiendan los siguientes rangos de velocidad.

Tabla 5.2 Velocidad de Flujo Soluciones Tipo de servicio

Velocidad (m/s)

Soluciones Acuosas (Electrolito, PLS y Refino)

2,0 a 3,0

Soluciones de Orgánico (Orgánico, Diluyente)

2,0 máximo

Floculante

0,25-0,5

Reactivos

0,7-1,0

Acido Sulfúrico

0,5 (acero)

1,0 (acero inox)

 Temperatura de Diseño La temperatura de diseño debe ser igual o mayor que la mayor temperatura resultante de: temperatura máxima del proceso radiación solar y temperatura ambiente ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC


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Flujo en Presión El diseño y materiales de construcción de las cañerías deben estar de acuerdo a norma ANSI B31.3. Para diámetros mayores que 24”, se debe usar la norma API-5L. El suministro de agua potable debe ser diseñado de acuerdo a las normas AWWA C200. Las bombas deben considerar las recomendaciones de norma ANSI B73.1 La presión de diseño debe estar de acuerdo con las normas indicadas Las líneas se dimensionarán de modo que la presión, en el extremo más alejado de la red, considerando un flujo pleno en dicho ramal, sea a lo menos igual a la presión mínima exigida en el sistema. Si se calcula la presión en una bomba centrífuga, se debe considerar como presión máxima la obtenida con caudal Q=0 (shutoff head), aplicando un factor de 1.2. En los sistemas de distribución de agua potable, en caso de contar con estanque de regulación, se sugiere que el caudal de diseño sea el caudal máximo horario aguas abajo del estanque. Asimismo, se recomienda que el diseñador considere la modelación hidráulica de los nuevos arranques o sistemas de agua bajo distintas condiciones de operación, sobre todo si los nuevos sistemas están “amarrados” a redes de agua existentes, en cuyo caso la modelación debería incluir necesariamente las redes existentes ubicadas aguas arriba del punto de arranque. Las bombas de incendio deben ser diseñadas de acuerdo a norma NFPA 20. Los sistemas exteriores, de acuerdo a norma NFPA 24.

5.1.1 Pérdidas de Carga en Cañerías Se deberán considerar todas las pérdidas de carga del sistema (), tanto las friccionales ( f ) como las pérdidas de carga singulares ( s ).

  f   s  Pérdidas de Carga Friccionales Las pérdidas de carga friccionales corresponden a una caída de energía por unidad de longitud, producto de la viscosidad del fluido y al roce de éste con las paredes de la cañería. Sus principales variables son la sección de la cañería, rugosidad del material, temperatura, presión, tipo de régimen de flujo (laminar o turbulento), viscosidad del fluido. Para el cálculo de las pérdidas de carga friccionales en cañerías, se recomienda emplear la formula de Darcy-Weisbach y la ecuación de Colebrook & White, o en su defecto emplear la fórmula empírica de Hazen-Williams para fluidos con viscosidad desconocidas.

- Método de Darcy - Weisbasch ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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 f  J  L   V 2 J  D  2  g Donde:

 f : pérdida friccional total (m) L : longitud del tramo de cañería (m) J : pérdida de carga por unidad de longitud (m/m)  : coeficiente de fricción que depende del régimen de flujo del escurrimiento V : velocidad del fluido en la cañería (m/s) D : diámetro interno de la cañería (m) g : aceleración de gravedad (m/s2) En escurrimiento en presión, el tipo de régimen se puede determinar mediante el cálculo del parámetro adimensional denominado número de Reynolds (Re), y siendo  la viscosidad cinemática del fluido (m²/s), se tiene la siguiente expresión.

Re 

V  D 

Con:

: viscosidad cinemática agua, en m 2/s Si:

Re < 2.000 : flujo laminar Re > 4.000 : flujo turbulento 2.000 < Re < 4.000 : flujo intermedio entre laminar y turbulento.

En caso de diseño con fluidos viscosos, usar la corrección indicada por el Instituto de Hidráulica en norma ANSI/HI 9.6.7. El coeficiente de fricción  para flujo en régimen laminar se calcula empleando la relación siguiente:  

64 Re

El coeficiente de fricción  para flujo en régimen turbulento es función del número de Reynolds (Re) y de la rugosidad relativa de la cañería ( ), y se calcula empleando la expresión de Colebrook & White. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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  2,51   2  log10     D 3 , 71  Re    

1

En esta última fórmula, el diámetro (D) y la rugosidad ( ) se expresan en (mm) y el valor de  no se puede despejar directamente en forma explícita salvo mediante iteración, por lo que se recomienda obtener  a partir del ábaco de Moody (Ver Figura 1 del Anexo 1) o a través de un software adecuado. En la siguiente tabla se entrega como referencia un listado de algunos materiales de cañerías con su correspondiente valor del coeficiente de rugosidad ().

Tabla 5.3 Rugosidad de Cañerías ( ) Material - Tubos de acero soldado de calidad normal Acero pulido Acero comercial nuevo Acero pulido por flujo de pulpas Acero con remaches transversales en buen estado Acero con ligera oxidación Acero galvanizado Acero limpiado después de mucho uso Acero escoriado sin incrustaciones Acero con incrustaciones Acero con grandes incrustaciones

Rugosidad ( ) (mm) 0,01 - 0,02 0,01 - 0,15 0,05 0,10 0,10 - 0,30 0,15 0,15 – 0,20 0,25 1,0 1,5 – 3,0

- Tubos de acero lisos Acero laminado nuevo Acero laminado recubierto por asfalto

0,04 - 0,1 0,05

Fierro fundido

0,25 - 0,26

Fierro fundido con incrustaciones Bronce pulido, cobre Plástico (PVC, PE, HDPE) Poliuretano

1,5 – 3,0 0,001 - 0,002 0,0015 0,0015 - 0,0025

Para el cálculo del número de Reynolds se debe tener presente que los valores de viscosidad ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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cinemática del fluido (m 2/s) son variables con la temperatura, existiendo tablas y/o gráficos donde se indican dichos valores. En las figuras que se incluyen en el Anexo 1 se presenta el Ábaco de Moody.

- Método de Hazen - Williams Este método permite estimar directamente la pérdida de carga unitaria J, se emplea principalmente en el cálculo de cañerías de HDPE en presión.

 f  J  L J 

10,668  Q1,852 C 1,852  D 4,869

Donde:

 f : pérdida friccional total (m) L : longitud del tramo de cañería (m) J : pérdida de carga por unidad de longitud (m/m) Q : caudal (m3/s) D : diámetro interior de la tubería (m) C : coeficiente de rugosidad

El parámetro C es una constante, que depende del tipo de cañería y se obtendrá de la literatura en cada caso. A modo de referencia en la tabla siguiente se presentan algunos valores usuales.

Tabla 5.4 Coeficiente de Rugosidad (C) para la fórmula de Hazen-Williams Tipo de Cañería

C

Plástico (HDPE, PE, PVC) Polietileno HDP

140 – 150 120 150

Acero Nuevo, sin revestir Revestido de alquitrán de hulla Remachado Usado

140 - 150 145 - 150 110 100




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Tabla 5.4 Coeficiente de Rugosidad (C) para la fórmula de Hazen-Williams (Continuación) Tipo de Cañería C Hierro galvanizado Hierro colado Nuevo, sin revestir Viejo, sin revestir Revestido de cemento Revestido de esmalte bitumástico Cubierto de alquitrán

120 130 40 - 120 130 - 150 140 - 150 115 -135

Hormigón o revestido en hormigón Cimbras de acero Cimbras de madera

140 120 135

Cobre

130 - 140

No se recomienda el uso de este método para grandes diámetros, ya que se subestima la pérdida de carga1.

 Pérdidas de Carga Singulares: Las pérdidas de carga singulares se generan en todo punto donde exista una singularidad tales como zonas con distinta sección, cambios de dirección, codos, válvulas, entre otros. Estas pérdidas de energía se deben a la aparición de torbellinos con gran agitación del fluido. Para estimar el valor de las pérdidas de carga singulares en cañerías, se recomienda emplear un coeficiente adimensional K, que es propio de cada singularidad, a partir de la siguiente expresión:

 s  K 

V 2 2  g

Donde:  s : pérdida de carga singular (m) K : coeficiente de pérdida propio de cada singularidad (adimensional) V : velocidad media del flujo en la cañería (m/s) g : aceleración de gravedad (m/s2) Se debe prestar atención a la definición del valor de V, es decir, si corresponde a la 1 Hydraulic Design Handbook , Larry W. Mays Ed.1999 ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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velocidad antes o después de la singularidad para el cálculo de la pérdida. El coeficiente K se obtendrá de la literatura para cada singularidad. A modo de referencia, los valores de K de algunas singularidades que se presentan con mayor frecuencia pueden verse en la tabla siguiente.

Tabla 5.5 Coeficiente de Perdida Singular(K) Singularidad

K

Entrada

0,5

Salida

1,0

Uniones

0,1

Tee recta

0,6

Codos 45° Estándar 45° Radio Grande 90° Estándar 90° Ángulo Recto 180° U

0,4 a 0,5 0,2 0,5 a 0,8 1,3 1,5

Válvulas (totalmente abiertas) Compuerta Mariposa Diafragma Ángulo Globo Seguridad (Válvula Check) Retención (de pie)

0,1 a 0,2 0,2 a 0,3 2,3 3,0 6,4 2,0 a 2,5 15,0

5.1.2 Espesor de Pared de Cañería Los espesores de pared de las cañerías deben ser calculados o verificados según la última versión del código de cañerías a presión, de acuerdo la presión y materiales usados, indicados en la respectiva especificación de materiales. Se debe considerar un sobre espesor por corrosión, si así se requiere. Se deberá considerar en el diseño la máxima presión de operación, y tener en cuenta las presiones extremas positivas y negativas en transientes hidráulicos. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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El efecto de la corrosión de los materiales requiere especial atención en el diseño y se recomienda evaluar el potencial corrosivo del fluido a transportar y del medio externo (aire y suelo) donde se encuentra la línea, con el propósito de evaluar distintos tipos de solución, tales como: sobre espesores, tipo de material, revestimientos, protección catódica u otro. El espesor de pared deberá obtenerse en función de lo señalado en el Criterio de Diseño Corporativo de Cañerías.

5.1.3 Otras Consideraciones Se debe revisar la necesidad del diseño del alivio de presiones en las cañerías. Existen 2 formas de resolver las sobre presiones, ya sea mediante válvulas de alivio y otra con discos de ruptura, comúnmente utilizado en pulpas. Para el diseño de válvulas de alivio debe considerarse velocidades recomendadas por el fabricante para evitar problemas de vibración, con el peligro de alcanzar la resonancia cuando se alcanza la frecuencia natural y provocar daño en las instalaciones. El diseño debe estar de acuerdo a las normas B31.1, B31.3

5.2 Sistemas de Bombeo Las características de una bomba se definirán a partir del caudal de diseño, características del fluido, equipos involucrados, geometría de las succiones, condiciones atmosféricas y descargas de las cañerías.

 Altura Neta de Succión Positiva (NPSH): Para evitar el fenómeno de cavitación, la altura neta de succión disponible por la bomba (NPSHd), que se determinará a partir de las condiciones geométricas hasta la succión, condiciones atmosféricas y características del fluido, debe ser mayor a la altura neta de succión requerida NPSHr,. Se recomienda dejar un margen mínimo de 10% o una diferencia de 1,0 m. con respecto a la disponible. La NPSHr corresponde a la altura de carga requerida por una bomba y es la mínima energía que debe tener el fluido en la admisión del rodete, con el fin de evitar la cavitación  Caudal de Diseño: El caudal de diseño de una bomba corresponde al caudal indicado en los Diagramas de Flujo del proyecto, los que debieran incluir el factor de utilización de la Planta y las fluctuaciones de flujo o factor de diseño definido por la Disciplina de Procesos.  Altura Dinámica Total de Elevación (TDH): Para evaluar la altura dinámica total de elevación de una bomba (TDH), se calculará la presión de descarga de la bomba. Se recomienda aplicar un coeficiente de seguridad a lo calculado, el que puedes ser un 5% de la altura total, o un 10% de la altura estática con un máximo de 5 m.c.l., o un 20% de las pérdidas de carga con un máximo de 7 m.c.l. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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 Potencia del motor: El dimensionamiento del motor de una bomba se efectuará considerando la siguiente expresión de la potencia:

P 

  Q  TDH 75  Eb  Em

Donde: P : potencia motor (HP) Q : caudal de agua a impulsar (m3/s)  : densidad del fluido (kg/m3) TDH: altura dinámica total de elevación (m) Eb : eficiencia bomba (tanto por uno) Em : eficiencia motor y transmisión (tanto por uno) Se recomienda un factor de seguridad en el cálculo de la potencia del motor de 10%. Todas las plantas elevadoras de servicio continuo deberían contar al menos un grupo motobomba de reserva (stand-by), en consecuencia las estaciones de bombeo continuo tendrán como mínimo dos equipos motobombas, alternándose la operación de las unidades. El grupo motobomba de reserva será igual al resto, o al más crítico, de los equipos de la planta elevadora.

5.3

Flujo Gravitacional Se denomina transporte gravitacional en acueducto o escurrimiento libre a aquellos flujos que operan con presión atmosférica. A continuación se presentan los criterios hidráulicos generales de diseño a emplear para el dimensionamiento de los sistemas de conducción y distribución de fluidos (agua, soluciones, combustibles y ácido sulfúrico), en condiciones de escurrimiento libre.

 Pendiente Mínima: Se define como pendiente mínima aquella que permita el escurrimiento del fluido con la mínima velocidad de manera de evitar la sedimentación de material en suspensión que pueda transportar el flujo. Para el caso del agua, se recomienda una pendiente tal que la velocidad mínima de escurrimiento sea mayor a 0,6 m/s.  Altura del Escurrimiento: El diseño de sistemas de transporte a superficie libre ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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(cañerías o tuberías en acueducto, o canaletas) debe contemplar que la altura de escurrimiento “h” del fluido esté comprendida entre el 30% y el 60% del diámetro de la cañería “D” o del ancho basal del canal “b”. Además en canaletas se debe contar con una altura libre de seguridad o revancha de la canaleta “R”, detallada en punto 5.3.4.

R

Sólo en condiciones eventuales de muy baja ocurrencia el rango de altura relativa de escurrimiento podría aumentar llegando incluso a la capacidad máxima de la sección. La altura normal de escurrimiento se determinará para un régimen lejano a la crisis, se verificará que se trabaje con números de Froude (Fr), inferiores a 0,8 en régimen subcrítico (río) o superiores a 1,2 en régimen supercrítico (torrente). Fr 

V g  A / L

Donde: Fr : número de Froude V : velocidad de escurrimiento (m/s) g : aceleración de gravedad (m/s²) A : área o sección de escurrimiento (m²) L : ancho superficial del escurrimiento (m)

 Altura Normal de Escurrimiento: La altura normal de escurrimiento se estimará a través de la fórmula de Manning. Q 

i n

ARh

2/3

Donde: Q : caudal (m³/s) i : pendiente de la conducción (m/m) A : área o sección de escurrimiento (m²) ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



Rh : radio hidráulico del escurrimiento (m) y P : perímetro mojado del escurrimiento (m) n : coeficiente de rugosidad de Manning

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Rh = A / P

El coeficiente de rugosidad toma diversos valores de acuerdo al material de la conducción y sus características de antigüedad. A modo de referencia se muestra en la siguiente tabla algunos rangos de valores usualmente asociados a cada tipo de material.

Tabla 5.6 Coeficiente de Manning (n) Material

n

HDPE

0,009 - 0,011

Goma

0,011 - 0,012

Acero

0,010 - 0,012

Hormigón

0,011 - 0,014

El análisis hidráulico se podrá efectuar empleando programas computacionales tipo HECRAS o similar, calculando el eje hidráulico en la conducción y efectuando un análisis detallado de las singularidades para la condición de diseño, y una comprobación de capacidad para la condición eventual. Las singularidades, que generan alteraciones al escurrimiento, se analizarán caso a caso mediante balances de energía, determinando su influencia hacia aguas arriba y aguas abajo, determinando las condiciones del flujo para el punto de partida al cálculo del eje hidráulico.

 Revancha o Altura Libre en Canaleta (R): El cálculo deberá efectuarse con respecto al caudal máximo y se recomienda dejar una revancha entre el borde de una canaleta y la altura de escurrimiento, en tramos sin singularidades, de una (1) altura de velocidad (V2/2g). _ Revancha por Curvatura: Por efecto de la fuerza centrífuga en las curvas se produce una sobre-elevación en los bordes del canal, por lo que es necesario agregar una revancha adicional. Esta sobre altura se calcula como: h



b      2g  r  v2

Donde: v : velocidad de escurrimiento (m/s) b : ancho superficial (m) ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC


r

5.4


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: radio de curvatura (m)

Drenajes Los sistemas de drenaje de superficie serán diseñados para drenar adecuadamente todas las aguas y/o fluidos que puedan causar daño a las instalaciones, propiedad y áreas adyacentes. Los criterios y especificaciones aplicables a sistemas de drenaje en minería subterránea no son parte del alcance de este documento, y que estarán contenidas en otro documento corporativo.

5.4.1 Cañerías de Drenaje Las cañerías de drenaje se usarán cuando se requiera implementar un sistema de drenaje, esto es, una red de cañerías para captar y evacuar aguas provenientes de napas o filtraciones. El diseño debe considerar la norma NCh 1104 Of.98, Ingeniería Sanitaria: Presentación y Contenido de Proyectos de Sistemas de Agua Potable y Alcantarillado. El diámetro mínimo de las cañerías será de 150 mm (6"). La selección del material de cañerías se basará en criterios de disponibilidad, economía y eficiencia de uso.

5.4.2 Alcantarillas de Drenaje para Aguas Lluvias Se considera alcantarillas bajo las carreteras en todos aquellos casos en que los cursos de drenajes son interrumpidos. En estos casos, se construirán alcantarillas en hormigón, tubo corrugado o acero, dependiendo del caudal, del arrastre de sólidos y de la pendiente del cauce. El diámetro mínimo será de 375 mm (15"), salvo lo indicado para caminos. La pendiente mínima será del 1% en donde sea posible (de acuerdo a criterio de diseño de alcantarillas del Manual de Carreteras del Ministerio de Obras Públicas) El alineamiento de las alcantarillas se hará en la dirección del flujo del escurrimiento y tan perpendicular a los caminos como sea posible. Aguas arriba y abajo de las alcantarillas se considerará la construcción de muros ala y estribos de contención. Aguas abajo se proveerán de una adecuada canalización y en casos extremos se considerará la colocación de un disipador de energía. Aguas arriba y en aquellos casos en que esto sea necesario, se instalarán barreras de escombros con sus correspondientes accesos para limpieza. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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(Para mayores antecedentes de diseño de alcantarillas referirse al Manual de Carreteras del Ministerio de Obras Públicas).

6 



TRANSPORTE DE PULPAS Las líneas de pulpa deberán ser diseñadas de acuerdo a norma ASME B31.11 y con un mínimo de cambios de dirección para reducir la abrasión y la posibilidad de obstrucción o embancamiento de la línea o canaleta. Puntos bajos en líneas de pulpa deberán ser en lo posible evitados. Sin embargo, cuando no sean evitables, dichos puntos bajos serán provistos de un drenaje. Cuando sea requerido, se instalarán venteos en los puntos altos de los trazados.



Preferentemente, la pulpa deberá ser transportada en línea recta desde un equipo a otro evitando el uso de curvas o codos, además la distancia debería ser lo más corta posible.



Se recomienda dejar pendientes que permitan el vaciado de las cañerías cuando estén fuera de servicio, de manera de permitir el drenaje donde el tamaño de los sólidos y su concentración puedan causar embancamiento o sedimentación como resultado de alguna parada. La inclinación de las líneas deberá tener un valor mínimo de 1 % y máximo 2 % y deberá ser indicada expresamente en los P&IDs.



Se recomienda que en el diseño del trazado, el flujo no tenga obstrucciones, tales como bridas de orificio y válvulas, evitando dentro de lo posible, el uso de válvulas de estrangulamiento o de retención. Tampoco deben utilizarse válvulas de tipo compuerta o de tipo globo.



Las cañerías de pulpa deberán ser montadas y soportadas de manera de facilitar su desmantelamiento. En la succión y descarga de bombas, unión a equipos y estanques, así como para los tramos rectos de cañerías se recomienda emplear unión de acople rápido tipo Victaulic a objeto de facilitar la mantención y permitir la rotación de las cañerías. Se considerarán conexiones en los puntos bajos, a fin de evacuar la pulpa.



Las líneas de succión de bombas deben ser de la menor longitud posible y no utilizar curvas o codos. Debe evitarse el uso de válvulas en la succión.



En el caso de plantas, donde se requieran cambios de dirección (fittings), y cuando sea posible, se usarán cañerías dobladas (curvas) en vez de codos. El radio mínimo de las cañerías dobladas será de 5 veces el diámetro de la cañería. En lo posible se usarán mangueras y curvas revestidas interiormente con goma para los cambios de dirección. Curvas tres (3) veces el diámetro nominal podrán ser usadas solamente en casos específicos.



En trazados de cañerías de extensa longitud se adoptarán curvaturas amplias, según ASME, con el propósito de disminuir la abrasión de éstas.




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

Se deberá proveer conexiones para el lavado de cañerías (flushing) en todas las líneas de succión de las bombas que lo requieran y en todos aquellos puntos del sistema en que exista posibilidad de obstrucción, y se indicarán en los Diagramas de Proceso e Instrumentación. En lo posible, se dejará también una conexión para aire comprimido.



En lo posible, los largos de cañerías entre fittings deberán ser estandarizados.



Lechada de cal: En este caso, la línea matriz de debe formar un loop que devuelva al menos 3 veces la tasa de consumo hacia el estanque de suministro, de modo de mantener el flujo y una velocidad adecuada en el loop en todo momento. De acuerdo a lo anterior, el cabezal tendrá la misma dimensión que la línea de retorno

6.1

Velocidades Admisibles Las velocidades de diseño en un sistema de transporte hidráulico de pulpas, de acuerdo a la bibliografía disponible (que se basa principalmente en la experiencia y en antecedentes recopilados en diferentes instalaciones), deberá estar limitada por una velocidad mínima que debe ser mayor o igual a la velocidad requerida para que no se produzca depositación de las partículas sólidas (velocidad límite de depósito), y por una velocidad máxima, definida para evitar abrasión o desgastes excesivos, cavitación o problemas de golpe de ariete al interior de la conducción. En la siguiente tabla se muestran las velocidades mínimas y máximas recomendadas para el flujo de pulpas, aún cuando, dependiendo del diseño adoptado y en acuerdo con el Mandante, la velocidad de diseño podrá estar fuera de los rangos indicados en la tabla.

Tabla 6.1 Rango de Velocidades recomendadas para diferentes tipos de Pulpa

6.1.1

Tipo de Pulpa

Velocidad Mínima (m/s)

Velocidad Máxima (m/s)

Concentrado Lamas Arenas (alta concentración) Relave Mineral Molido Fino Mineral Molido Grueso

1,2 1,5 2,0 2,0 2,0 2,5

Soluciones de Cal

> 2,0

2,5 5,0 3,5 4,0 4,0 3,5 4,0

Velocidades Depositación (VL) En la literatura especializada existe un gran número de fórmulas empíricas que permiten




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estimar la velocidad límite de depositación, donde las más aplicadas a nivel nacional corresponden a las de Wasp, Mc. Elvain y Cave, Errázuriz, y Durand modificada por J. Rayo. En términos generales, se recomienda usar: -

Para pulpas con finos de concentrados d50<200 m, aplicar la fórmula de Wasp Para pulpas más gruesas como productos de molienda y relaves, con concentraciones entre 40% y 60% en peso usar fórmulas de Durand modificada por J. Rayo.

 Fórmula de WASP

 d  VL  FL  2 g  D  ( S  1)   50   D  0 ,5

1

6

Donde: VL : velocidad límite de depositación (m/s) FL : parámetro función del tamaño y concentración de sólidos, de acuerdo a McElvain y Cave. FL´ : factor de corrección (fórmula de Wasp) 0 , 213 Cv   ´ F L  3,322     100  Cv : concentración de sólidos en volumen, en % g : aceleración de gravedad (m/s2) D : diámetro de la cañería (m) S = densidad de las partículas / densidad del fluido (adimensional) d 50 : tamaño de abertura de malla que deja pasar el 50% en peso de una muestra (m)

 Fórmula de Durand modificada por J. Rayo Para calcular la velocidad límite de depósito de sólidos en cañerías (flujo gravitacional o en presión) se recomienda emplear de acuerdo a la granulometría de la pulpa alguna de las siguientes expresiones de Durand, modificadas por el Ing. Juan Rayo, y que utilizan gráfico de Mc. Elvain y Cave que se muestra en la Figura 2 del Anexo 1.

- Para sólidos de granulometría fina y espectro granulométrico angosto (en cañerías de pequeño diámetro < 6”). ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



VL

 1,1  FL 

2 g  D

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 S  10 , 6

- Para sólidos de granulometría gruesa y espectro granulométrico ancho (en cañerías de pequeño diámetro > 6”)

 d  VL  FL  2 g  D  S  1   80   d 50 

0 ,1

- Para sólidos de granulometría fina y espectro granulométrico angosto (en cañerías de gran diámetro, 8” a 24”) VL

Donde: VL FL g D S d 50, d 80

 1, 25  FL  4 2 g  D  S  1

: velocidad límite de depósito (m/s) : parámetro función del tamaño y concentración de sólidos. : aceleración de gravedad (m/s²) : diámetro interior de la tubería (m) : densidad de las partículas / densidad del fluido (adimensional) : tamaño de abertura de malla que deja pasar el 50% y el 80% en peso de una muestra (m)

Nota: Esta última corrección del parámetro FL no es dimensionalmente homogénea

 Además, para calcular la velocidad límite de depósito de sólidos en canaletas con flujo gravitacional, se recomienda emplear la siguiente expresión de Durand, modificada por el Ing. Juan Rayo, y que utiliza gráfico de Mc. Elvain y Cave que se muestra en la Figura 2 del Anexo 1. VL

Donde: VL FL g h

 1, 25  FL  4 2 g  h  S  1

: velocidad límite (m/s) : parámetro función del tamaño y de la concentración de sólidos (se obtiene del Gráfico de Mac-Elvain y Cave, para sólidos con distribución de tamaños no uniforme) : aceleración de gravedad (m/s²) : altura normal de escurrimiento (m), según la expresión de Manning



S

6.1.2


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: densidad de las partículas / densidad del fluido (adimensional)

Desgaste en Líneas de Transporte de Pulpas

Los mecanismos de desgaste son principalmente:

 Abrasión Mecánica: Producida por el choque de las partículas con la pared de la cañería, produciendo principalmente el desgaste de los revestimientos. La tasa de abrasión depende de las siguientes variables, tales como: granulometría de los sólidos, dureza de los sólidos, velocidad de flujo, características geométricas y mecánicas de la línea, concentración de sólidos de la pulpa, densidad relativa de los sólidos, factor de forma de los sólidos. La siguiente tabla muestra, a modo de referencia, la tasa de abrasión dependiendo de la velocidad de flujo:

Tabla 6.2 Tasa de Abrasión según Velocidad

V (m/s) 2,0 2,5 3,0 8,0 10,0

Tasa de abrasión (mm/ año) (*) Hormigón Acero HDP Goma 2,0 3,0 5,0 50,0 80,0

1,0 1,5 2,5 30,0 40,0

0,7 1,0 1,8 20,0 30,0

0,4 0,6 1,0 7,0 15,0

Poliuretano 0,05 0,06 0,08 0,7 1,2

(*): los valores corresponden a un mineral con una granulometría 50-55% sobre malla 200 y concentración en peso 50 %

 Corrosión Electroquímica: Producida por la diferencia de potencial electroquímico entre pulpa y ducto. Su ocurrencia puede ser debida a presencia de oxígeno u otros gases en el flujo, influencia catalítica de los reactivos, pH ácido, etc. Los métodos de prevención de este tipo de desgaste son: -

Protección catódica para evitar la variación del potencial electroquímico



-

6.2


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Mantener un pH alto en la pulpa, del orden de 11 a 12, por lo que se recomienda agregar cal antes de la molienda.

Flujo en Presión de Pulpas En este punto se presentan los criterios generales de diseño para sistemas de impulsión de pulpas. Las bombas utilizadas para este tipo de fluido son de características distintas a las bombas para agua pura, dada la alta densidad, viscosidad y abrasión de la pulpa. Las bombas usualmente empleadas son: - Bombas Centrífugas - Bombas de Desplazamiento Positivo

6.2.1 Pulpas No Espumosas La altura geométrica de descarga se considerará entre el punto más alto de la descarga y el eje de la bomba. La altura geométrica de succión se considerará entre el nivel mínimo de la pulpa en el estanque y el eje de la bomba. El dimensionamiento de los sistemas de conducción deberá considerar los caudales de balance con las fluctuaciones que indique la Disciplina de Procesos. Se adoptan los siguientes criterios:

 Velocidad de Flujo (VF) : Se recomienda que las líneas de pulpa sean dimensionadas al menos con una velocidad de flujo 10% superior a la velocidad límite de depósito calculada, Las velocidades máximas de flujo no deberán sobrepasar 4,0 m/s, salvo casos particulares, en que esta condición no puede ser cumplida por una fluctuación del flujo eventual.  Pérdidas de Carga: Las pérdidas de carga se calcularán de acuerdo a la fórmula clásica de Darcy para fluido puro (indicado en pto. 5.1.1 de esta ET) y considerando la viscosidad de la pulpa transportada.  Coeficiente de Rugosidad: A modo de referencia se presentan los siguientes coeficientes de rugosidad en función del tipo de material de la tubería. Tabla 6.3 Coeficientes de Rugosidad ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



Material

 (mm)

Acero Nuevo

0,050

Acero Usado

0,05 a 1,00

Goma Nueva

0,090 a 0,011

Goma Desgastada

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0,11 0,010 DN 200 mm 0,050 DN > 200 mm

HDPE

Para el caso de una cañería medianamente incrustada, se podrá considerar un coeficiente de rugosidad de pared de 0,5 mm.

 Temperatura de Diseño (TD): La temperatura de diseño (TD) será la máxima temperatura de operación definida por los requerimientos de proceso  Viscosidad: Para una primera etapa de diseño,(Factibilidad), se podrá considerar una viscosidad variable en función del % de sólidos en peso (Cp) de las pulpas. Tabla 6.4 Viscosidad según Concentración de Sólidos Cp (%)

Viscosidad (m²/s x 10-6)

< 25

3

25 - 45

3-5

45 - 55

5-8

55 - 70

8 - 100

Para etapas de diseño más avanzada y de detalle se deberá conocer el comportamiento reológico de la pulpa. La viscosidad influye en el comportamiento físico de la pulpa y su valor debe ser el más exacto posible. Además es necesario conocer su granulometría (d50, d85), concentración en peso para el mineral, y todos los parámetros que permitan un adecuado diseño de las obras de conducción. El aumento de la concentración de sólidos puede hacer que cambie el comportamiento reológico de la pulpa. Considerando reologías que no dependen del tiempo, las más comunes en pulpas son las con comportamiento Plástico de Bingham, lo cual requiere.

 Altura Neta de Succión Positiva (NPSH) ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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Es importante considerar este factor en la selección de la bomba. Para evitar problemas de cavitación, se debe considerar en la selección de la capacidad de la bomba la altura neta positiva de aspiración o NPSH (Net Positive Suction Head). La NPSHr correspondiente a la requerida por una bomba centrífuga es la energía mínima que debe tener el fluido en la admisión del rodete, con el fin de evitar la cavitación. Para calcular la NPSHd disponible para una instalación de bombeo se puede aplicar la fórmula siguiente: NPSHd =

Donde: Pa :

Pa - Pv 

- Zs -

 (f  s)

presión atmosférica (kg/m2). Para considerar el efecto de altura en la presión, se puede usar la fórmula aproximada:

Pa  10,33  e

 H  10330     1, 3 

, con H: altura en msnm

presión de vapor del líquido a la temperatura de bombeo (kg/m2) peso específico de la pulpa (kg/m3) altura estática de aspiración (m.c.p) (+) para aspiración positiva (-) para aspiración negativa  (f  s ): sumatoria de las pérdidas friccionales y singulares; por fricción en la cañería de succión y pérdidas singulares de entrada, válvulas, y otras (m.c.p)

Pv :  : Zs :

El NPSHd disponible deberá ser mayor al NPSHr requerida por la bomba para el caudal de operación deseado para evitar el fenómeno de cavitación.

 Cálculo de Altura de Impulsión (TDH) La altura de impulsión de catálogo debería ser corregida mediante un factor de corrección Hr para operar con pulpas. El factor Hr podrá ser determinado a partir de la Figura 3 del Anexo 1, donde se deduce gráficamente la relación (Hr) de la altura de pulpa (Hw) con respecto a la altura de agua (Hs) para cualquier pulpa, de acuerdo a una relación del tipo Hr = f(d50, Cw, S). La altura de impulsión de catálogo debe ser corregida mediante la siguiente expresión. Hw =

Hs Hr . Cs

Donde: ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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Hw : altura impulsión corregida para pulpa (m.c.a.) Hs : altura impulsión requerida (m.c.p.) Hr : factor de corrección por efecto de sólidos en la pulpa, f(d50, Cp, S) d50 : diámetro medio de las partículas a transportar (mm) S : densidad de las partículas / densidad del fluido (adimensional) Cp : concentración de sólidos en peso Cs : coeficiente de seguridad (0,95 para pulpa no espumosa (relaves) y 0,7 para pulpa espumosa (concentrados) ) Se recomienda seleccionar bombas de pulpa convencionales centrífugas horizontales con revestimiento de goma, poliuretano o similar para las piezas de desgastes, dependiendo del tipo de la pulpa a impulsar. La selección de bombas para pulpa no espumosa deberá efectuarse de modo que el caudal máximo, incluyendo la fluctuación, no supere el 75% del rango de flujos del catálogo de la bomba. Para pulpa espumosa el caudal máximo no deberá superar el 60% del rango de catálogo de la bomba. Para las bombas de molienda se recomienda calcular la corrección por efecto de sólidos aplicando un coeficiente de seguridad sobre el factor HR de 0,95 y sobre el factor ER de 0,85. Para las demás bombas de pulpa es posible aplicar en la altura dinámica total (TDH) y en la potencia, los coeficientes de seguridad que se señalan en la tabla que se muestra a continuación. Se recomienda que los cálculos efectuados sean contrastados con el método anterior. Adoptar el valor más conservador.

Tabla 6.5 Coeficientes de Seguridad TDH Pulpas

Coef.Seguridad TDH

Potencia Calculada

Pulpas no espumosas Concentrado de Cobre Moly Concentrados de Cobre Concentrados de Moly

1,1 1,3 1,3 1,6

1,2 1,3 1,3 1,6

Nota: - La potencia se calcula con el TDH sin corregir. - Para etapas de diseño de detalle se deberían definir valores más conservadores La potencia nominal del motor, para un Factor de Servicio de 1, será como mínimo la potencia del motor, un factor de pérdida de energía por eficiencia de transmisión de un 8%. Además, se deberá verificar que la velocidad periférica del rodete no sup ere los 25 m/s, para evitar el desgaste acelerado del rodete mismo y de la carcasa. ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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6.2.2 Bombas para Pulpas Espumosas Para el diseño de bombas horizontales de espuma, se debe usar el procedimiento indicado en el boletín técnico Warman N°28 y que se detalla a continuación: i)

Determine el tipo de espuma de acuerdo al el factor de volumen de espuma (FVF): Espuma débil seleccione FVF= 1,1 a 1,25. Espuma robusta seleccione FVF=1,5 a 1,6. Espumas medias seleccione FVF= 1,25 a 1,5.

ii)

Use el caudal de diseño, pero también revise la selección con el caudal máximo. Qs= Caudal (l/s).

iii)

El caudal de espuma es: Q f  FVF  Q s , en l/s

iv)

Calcule la Altura de carga de pulpa (Hs), con Qf, para una concentración de sólidos en pulpa y sin considerar la espuma. Mantenga los diámetros de descarga y velocidades menores que 2,0 – 2,5 m/s y la altura estática baja, de modo de mantener alturas menores a 30 m.

v)

La altura de agua Hw se calcula como : H w



H s HR f

, donde HRf se obtiene de fig. 4 (ver Anexo)

vi)

Seleccione la bomba de espuma de modo que el punto de operación quede al lado izquierdo de la curva de puntos de mayor eficiencia y además que el NSPH requerido sea menor que 3,5m. Si tiene dudas, vaya al tamaño superior de bomba. Agregue la curva de espuma del sistema a la curva seleccionada.

vii)

Calcule la eficiencia de la espuma como: E f  E w  ER f En el punto de operación de espuma seleccione la velocidad de la bomba Nf (r/min) y la eficiencia del agua Ew (%).ERf se obtiene de fig. 5 (Anexo 1)

viii)

Calcule la densidad de la espuma S f



S m FVF

donde Sm es la densidad de la pulpa sin considerar la espuma. Nótese que Sf ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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puede ser menor que 1. ix)

Calcule la potencia de espuma Q f  S f  H f  0,98 P f  E f

x) xi) xii)

Revise la potencia cuando bombea agua a velocidad Nf Seleccione el tamaño del motor con un 20% de margen para considerar las pérdidas en el motor y fluctuaciones en el flujo. HRf, Sm, St y FVF son adimensionales.

Fig. 6.1 Esquema para Selección de una Bomba de Espuma 6.3

Flujo Gravitacional de Pulpas El diseño de flujos gravitacionales debe evitar por una parte el problema de depósito de fondo




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y embanques y por otra parte los desbordes por su posible impacto ambiental. A continuación se resumen los criterios generales a emplear para el dimensionamiento de los sistemas de conducción gravitacional de pulpas. 







El dimensionamiento de los sistemas de conducción deberá contemplar la fluctuación de flujo, en los porcentajes positivos y negativos que indique la Disciplina de Procesos. Los sistemas gravitacionales de conducción de pulpa deberán evitar al máximo el escurrimiento a sección completa en cañerías y en especial la formación de sifones. Las líneas deberán instalarse con pendientes en la dirección del flujo, y las pendientes deben mostrarse en los planos. El diseño del sistema de transporte hidráulico de pulpa a superficie libre deberá considerar las siguientes restricciones en la altura de escurrimiento: Pulpas Espumosas (concentrados): para cañería 0,2 < h / D < 0,5 para canaleta rectangular 0,2 < h / b < 0,5 Pulpas No Espumosas (pulpa mineral, colas flotación, lavados pisos): para tubería 0,3 < h / D < 0,6 para canaleta rectangular 0,3 < h / b < 0,6 Donde: D : diámetro de la cañería (m) h : altura de escurrimiento (m) b : ancho de la canaleta (m) R : revancha de la canaleta (m



R

Altura Normal de Escurrimiento

Para el cálculo de la altura normal de escurrimiento se considerará la fórmula clásica de Manning para agua pura, con algunas restricciones que se indican más adelante.

Q 

i n

ARh

2/3

Donde:



Q n i A Rh Pm


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: caudal de pulpa (m³/s) : coeficiente de rugosidad de Manning : pendiente de la conducción (m/m) : área o sección de escurrimiento (m²) : radio hidráulico (m) y Rh=A/ Pm : Perimetro mojado (m)

Las líneas deberán instalarse con pendientes en la dirección del flujo, y las pendientes deben mostrarse en los planos. El coeficiente de rugosidad de Manning (n), de acuerdo al material de la conducción se encuentra en los siguientes rangos de valores recomendados en la bibliografía:

Tabla 6.6 Coeficiente de Manning (n) Material

n 0,011 0,012 0,012 0,016

HDPE Goma Acero Hormigón

La altura normal de escurrimiento se determinará para un régimen lejano a la crisis, es decir para 0,8 > Froude (Fr) > 1,2 Fr 

V g  A / L

Donde: Fr : número de Froude V : velocidad de escurrimiento (m/s) g : aceleración de gravedad (m/s²) A : sección de escurrimiento (m²) L : ancho superficial del escurrimiento (m) A medida que se avance en las etapas de desarrollo del proyecto, el diseño debe aumentar su precisión y para determinar las alturas y velocidades de escurrimiento, se deberá evaluar el eje hidráulico de la conducción empleando programas computacionales tipo HEC-RAS o similar. Se deberá realizar un análisis detallado de las singularidades para la condición de diseño, además de realizar una comprobación de capacidad para la condición eventual. Las singularidades, que generan alteraciones al escurrimiento, se analizarán caso a caso mediante balances de energía, determinando su influencia hacia aguas arriba y aguas abajo, determinando las condiciones del flujo para el punto de ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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partida al cálculo del eje hidráulico. 



Velocidad de flujo (VF): Se recomienda que las líneas de pulpa sean dimensionadas a fin de mantener una velocidad de operación de al menos 10% superior a la velocidad límite de depósito calculada. Revancha o Altura Libre de Canaleta (R) Para una rápida estimación o aproximación se puede evaluar la revancha o altura libre de la canaleta entre el borde de la canaleta y la altura de escurrimiento como: - En tramos sin singularidad dejar 1,0 altura de velocidad para el caso de pulpas no espumosas y 1,5 altura de velocidad para pulpas espumosas. - En las zonas con singularidades dejar 2,0 alturas de velocidad para pulpas no espumosas y 3,0 alturas de velocidad para pulpas espumosas. - El cálculo deberá efectuarse con respecto al caudal máximo y se recomienda considerar la instalación de cubiertas, para evitar salpicaduras especialmente en tramos con singularidades, evitando salida de material que pueda afectar el medio ambiente. - El cálculo debe considerar revancha por curvatura donde sea requerido en el trazado, usando el método indicado en punto 5.3

6.4

Diseño de Cajones El diseño de cajones de pulpa debe evitar principalmente los embanques por una mala distribución y/o estimación de la velocidad de sedimentación y por otro lado los rebalses o sobreestimación de la altura neta de succión NPSH, producidos por variaciones bruscas y frecuentes de altura sobre el eje de la bomba, por lo cual se entrega una serie de recomendaciones a considerar en los diseños.

6.4.1

Cajones Bombas

El diseño de cajones de bombas debe considerar las siguientes recomendaciones: 

Considerar revanchas adecuadas, no menores que 30 cm, de modo de evitar salpicaduras.



La altura de líquido sobre la bomba debe garantizar una sumergencia adecuada, de modo que la bomba trabaje en todo momento con un NPSH (carga positiva neta en la succión) mayor al requerido por la bomba y que no se produzca aspiración de aire por vórtices.




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Cálculo Sumergencia: Se recomienda el uso de la formula indicada por el Instituto de Hidráulica2 :



S D

 1,0  2,3 F D

Donde: S: sumergencia, en m D: diámetro interno, en m N° de Froude: F D 

V gD

V: velocidad en la succión de la bomba, en m/s G: aceleración de gravedad

 Deben considerarse tiempos de residencia adecuados a la pulpa, considerando como mínimo los siguientes tiempos de residencia, medidos con respecto a los flujos máximos de diseño, contemplando, además, la mayor altura posible del cajón. Tiempo de Residencia Mínimos (Tr) - Pulpa no espumosa >1 Minutos - Pulpa espumosa >2 Minutos

 La velocidad de salida debe ser mayor que la velocidad de sedimentación, de modo de no producir embanques.  En caso de flujos espumosos debe agregarse el factor de espuma a los cálculos.  Considerar drenaje adecuado del cajón, de modo de que sea autolimpiante (de fácil salida de sólidos depositados) 6.4.2

Cajones de Traspaso y/o Distribuidores

2 ANSI/ HI 9.8 -1998 “Pump Intake Design” ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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El diseño de cajones de traspaso de pulpa debe considerar las siguientes recomendaciones:

 Los cajones deben ser dimensionados de modo de asegurar la distribución adecuada de la pulpa.  Para asegurar la independencia hidráulica entre el flujo entrante y saliente del cajón de traspaso, se recomienda una altura libre entre el nivel definido por el Bernoulli crítico de la sección de descarga y el radier de la sección de alimentación de 0,5 metros.  El ancho del cajón de traspaso deberá tener a lo menos una dimensión de 2,5 veces el ancho de la sección de alimentación o descarga del cajón, para evitar el que los chorros de pulpa choquen con las paredes de ésta.  La longitud del cajón de traspaso deberá ser mayor o igual al doble de la distancia horizontal de la trayectoria descrita por la parábola de caída de la pulpa de alimentación al cajón (flujo máximo).  Se recomienda diseñar el cajón con la mayor altura posible para prever los rebalses debidos a la formación de espuma en la pulpa.  La altura libre de la sección de salida deberá ser al menos un 20% mayor al Bernoulli crítico definido para flujo máximo.  Se deberá evitar el embanque de los cajones por sedimentación generalizada de los sólidos. En el caso de varios compartimientos, la velocidad de ascenso de la pulpa debe ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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ser mayor en un 25% a la velocidad de sedimentación de la par tícula de mayor tamaño (d95). Se debe diseñar un buen drenaje del cajón.

 Se deberá considerar una profundidad del cajón bajo el nivel del radier de la sección de descarga, con la finalidad de contar con un colchón amortiguador de pulpa.  La revancha o altura libre en el cajón de traspaso deberá ser al menos de 2 alturas de velocidad para pulpas no espumosas y 3 para pulpas espumosas, medidas con respecto del caudal máximo sobre el nivel de pulpa definido en la sección de alimentación al cajón de traspaso, con una altura no menor a 30 cm.  Para el caso en que el ducto de salida sea cañería, se deberá disponer de cañerías de venteo.  Metodología de Cálculo a) Tiempo de residencia: Es el tiempo que determina el volumen del cajón y debe ser determinado por Procesos, en ningún caso menor que 1 min. A saber: T r



V Q

, considerando:

V: volumen útil, en m 3 Q: caudal en m3/s b) Cálculo de trayectoria de los Chorros Para dimensionar el cajón de modo que el chorro no erosione las paredes, usar la siguiente expresión para determinar la parábola de caída del flujo: y 

1 2

 g 

x 2 y 2

c) Vertederos de emergencia El vertedero de emergencia se diseña para evacuar eventuales sobreflujos de un modo controlado. La altura de carga en el vertedero de emergencia, será calculará con la ecuación: 2

hv

 Q  3     2 l  m g  




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Donde: hv: altura de carga} Q: flujo máximo (m 3/s) l: longitud vertedero (m) m: coeficiente de descarga (0.4 para pared delgada) g: aceleración de gravedad La altura libre o revancha (Rv) sobre este vertedero debe ser de al menos 10 cm. R hv hr

El cajón del vertedero evacuará el flujo hacia el suelo. Debe considerarse una revancha (hr), de al menos 0,5 m, de modo de independizar el flujo del cajón principal.

d) Cálculo de Tapones El cálculo de la pérdida de carga en los tapones (  H) se estimará de acuerdo a la siguiente expresión para orificios:  H 

 Q    2 g  C  S 

2

1

En que: H Pérdida de carga en los tapones (m) Q: Flujo de pulpa (m3/s) S: Sección de orificio (m²) C: Coeficiente de gasto en tapones= 0,61 ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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e) Verificación de velocidad de sedimentación La velocidad de sedimentación se verificará con la publicación “Arrastre de Sedimentos”, E. Ayala, U. de Chile u otra suficientemente respaldada. La velocidad antes calculada debe ser afectada por la concentración de sólidos en la pulpa, de granulometría extendida. De la misma publicación, se puede aplicar la Ecuación de Vanoni (1962).

7

CÁLCULO DE TRANSIENTES HIDRÁULICOS En sistemas de cañerías en presión, los fenómenos de transientes hidráulicos denominados como golpe de ariete provocan cambios de presión en el sistema, que en ciertas ocasiones pueden ser excesivamente elevados y causar daños a éste. El fenómeno aparecerá cuando, por cualquier causa, en una cañería se produzcan variaciones de velocidad y, por consiguiente, en la presión, como por ejemplo:

- Cierre y apertura de válvulas - Arranque de equipos (ej. bombas, turbinas) - Detención de equipos (ej. bombas, turbinas) - Funcionamiento inestable de equipos (ej. bombas, turbinas) - Llenado inicial de cañerías - Sistemas de protección contra incendios Por lo general, las sobrepresiones se producen por ejemplo en las operaciones de disminución de caudal aguas abajo debido al cierre de válvula o detención de una bomba. Por el contrario, las subpresiones se producen por ejemplo en las operaciones de aumento de caudal de aguas abajo, tales como abertura de válvulas o activación de una bomba. Se deberán instalar dispositivos adecuados para controlar el golpe de ariete en caso que las presiones máximas y mínimas al interior de la cañería no estén dentro de los rangos aceptables por ésta. Salvo en casos especiales y justificados, se evitará el uso de dispositivos para limitar las sobrepresiones producidas por transientes hidráulico, tomando los mayores esfuerzos en las cañerías, con un aumento de espesor de la pared de ésta. Se usarán dispositivos que limiten las subpresiones en las líneas de impulsión, en aquellos casos susceptibles de separación de la columna de líquido. Se debe tener especial consideración que la bomba permita el flujo en reversa en caso de golpe de ariete, para evitar el daño del equipo. Para el cálculo del golpe de ariete se emplearán relaciones que permitan determinar, con la precisión adecuada dependiendo del nivel de ingeniería correspondiente al proyecto, las ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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sobre presiones y sub presiones a que se verá sometido el sistema de cañerías a diseñar. Esto es, se podrán emplear desde (p. ejemplo Joukowsky) en las primeras etapas de diseño, Ingeniería Conceptual o de Pre-Factibilidad, y se deberán emplear métodos más precisos o modelos de simulación en las etapas de Ingeniería Básica o Factibilidad para un diseño definitivo, tales como “AFT Impulse”. Para el cálculo del golpe de ariete preliminares (Factibilidad), se acepta aplicar fórmulas simplificadas como la relación de Joukowsky, que consideran un cierre rápido de válvulas.. Las ecuaciones son las siguientes : f) Sobrepresión: H max

 H e 

aV 0

H max

 H e 

aV 0

g

 

g) Subpresión:

g

 

Donde: He: altura geométrica, en m : pérdidas de carga, en m a: velocidad de propagación de la onda de presión a

1420 1

Di k e E

E: módulo de elasticidad, usar: - Acero - HDPE

2,1 x 10E10 kgf/m² 8,0 x 10E7 kgf/m²

K : modulo de elasticidad volumétrica del agua en kgf/m 2 Di : diámetro interno, en m E : espesor cañería, en m Vo : velocidad media de régimen inicial en la tubería, en m/s G : aceleración de gravedad=9,81 m/s2 ____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



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Revisar el tiempo de traslado de la onda y compararlo con el tiempo de cierre de la válvula: t c



2 L

a

L: longitud de la impulsión a: velocidad de propagación de la onda de presión Si tc es menor que el tiempo de cierre de la válvula, se considera tiempo cierre rápido, y generará sobre presión.

8

REQUERIMIENTOS AMBIENTALES

En el caso de sistemas de cañerías que transporten líquidos corrosivos o riesgosos, las cañerías no serán ruteadas por sectores donde una posible fuga pueda causar una reacción con otros materiales o sustancias presentes en el área produciendo gases tóxicos, tales como líneas de ácido sulfúrico en áreas donde es utilizado hidrosulfito de sodio o viceversa, a menos que se provea un contenedor de fuga (contención secundaria) y detectores de fuga sean implementados.

ANEXO I - Figuras

Figura 1 Figura 2 Figura 3 Figura 4

Ábaco de Moody Gráfico de Mc Elvain y Cave Factores de corrección para altura y rendimiento en pulpa Cuadros de Selección HRf y ERf




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ANEXO 1




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Figura 1 Abaco de Moody

_____________________________ ______________________________ _____________________________ ______________________________ ______ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-CA-CDI-002 en el Escritorio de la VC



Figura 2 Gráfico de Mc. Elvain y Cave

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Figura 2 Gráfico de Mc. Elvain y Cave

____________________________________________________________________________________________________________________________ Este Documento es propiedad de CODELCO CHILE. Fecha Impresión Se prohíbe su reproducción, y exhibición, sin el consentimiento de CODELCO CHILE. 26/03/2009 El documento, una vez impreso, se considera una copia NO CONTROLADA y puede estar obsoleta. Consulte la revisión vigente del documento SGP-GI-ME-ESP-003 en el Escritorio de la VC


Figura 3


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Factores de Corrección para Altura y Rendimiento en Pulpa


Dccvcp-000-Vcpgi-00000-Crtca02-0000-002_criterio de Diseño Hidráulico Corporativo Transporte de Líquidos y Pulpas en Cañería

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