¿Cómo diseñar una bomba de lodos?


Tiempo de lanzamiento:

2025-04-10

Las bombas centrífugas de lodos son componentes críticos en las instalaciones de procesamiento de minerales, que se distinguen de las bombas tradicionales por sus características únicas. Esta publicación explora estas distinciones y los principios de diseño de las bombas de lodos.

¿Cómo diseñar una bomba de lodos?

Las bombas centrífugas de lodos son componentes críticos en las instalaciones de procesamiento de minerales, que se distinguen de las bombas tradicionales por sus características únicas. Esta publicación explora estas distinciones y los principios de diseño detrás de bombas de lodos .

 

Criterios de diseño

 

Las bombas de lodos están diseñadas para satisfacer necesidades operativas específicas:

 

  • Manejo de lodos de alta densidad : Deben bombear eficazmente lodos abrasivos con alta densidad, todo ello garantizando una vida útil razonable.

  • Pasando sólidos más grandes : Las bombas de lodos deben ser capaces de manejar sólidos más grandes.

Estos requisitos dan como resultado bombas que generalmente son más grandes y menos eficientes que las bombas convencionales.

 

Resistencia al desgaste y materiales

 

Dado que los componentes en contacto con lodos abrasivos son propensos al desgaste, es crucial minimizarlo. Esto se puede lograr mediante un diseño cuidadoso, una selección adecuada de materiales y una operación adecuada de la bomba. Las bombas de lodos se pueden entregar sin revestimiento o completamente revestidas con materiales resistentes al desgaste, pero en todos los casos, es necesaria una carcasa de bomba de paredes gruesas.

 

Para acomodar partículas sólidas más grandes, las bombas de lodos cuentan con una carcasa del impulsor con grandes holguras, lo que reduce las velocidades internas y el desgaste. Los impulsores en las bombas de lodos suelen ser más grandes que los de las bombas estándar para reducir la velocidad del impulsor sin dejar de lograr la altura requerida. Para aplicaciones con alto desgaste, se prefieren los impulsores cerrados.

 

Para reducir aún más el desgaste y permitir el paso de partículas más grandes, las bombas de lodos tienen menos álabes más gruesos en comparación con las bombas de agua. Si bien los impulsores de las bombas de agua suelen tener entre cinco y nueve álabes, las bombas de lodos suelen tener de cuatro a cinco, y las versiones de servicio pesado tienen álabes aún más cortos y gruesos. Este diseño da como resultado una curva más plana y puede reducir la eficiencia hasta en un 10 % en comparación con las bombas de agua de la misma potencia.

 Bomba de lodos vertical

Bomba de lodos vertical

Consideraciones para la reducción de potencia

 

El punto de operación de una bomba de lodos está influenciado no solo por la curva de la bomba y el sistema en el que opera, sino también por las características del lodo que se bombea. Como resultado, la altura y la eficiencia de la bomba pueden diferir del rendimiento esperado, lo que lleva a una reducción en la potencia nominal. Para garantizar la selección adecuada de la bomba, los diseñadores deben anticipar esta reducción de potencia y elegir una bomba de lodos con las especificaciones y la potencia del motor necesarias para las condiciones de operación esperadas.

 

Las principales causas de la reducción de la potencia nominal al manipular sólidos incluyen:

 

  • Pérdida de energía : Debido al deslizamiento entre el agua y las partículas sólidas durante la aceleración y la desaceleración del lodo.

  • Aumento de la fricción : Las concentraciones de lodos más altas provocan mayores pérdidas por fricción.

  • Problemas de transferencia de energía : Las partículas suspendidas no pueden almacenar ni transferir energía de presión de manera efectiva.

  • Fricción mecánica : Las variaciones en el espacio entre el impulsor y la pared lateral aumentan el consumo de energía y reducen la eficiencia.

 

La reducción de potencia se cuantifica mediante dos razones: Relación de altura de presión (HR) y Relación de eficiencia (ER) , donde:

 

  • HR = Altura máxima de lodo / Altura máxima de agua

  • ER = Eficiencia de lodo / Eficiencia de agua

 

Estas razones están influenciadas por factores tales como:

  • Gravedad específica de los sólidos

  • Concentración de volumen

  • Relación entre el tamaño de partícula y el diámetro del impulsor (d50 / D)

  • Uso de reductores de velocidad

 

Reducción de velocidad y componentes

 

Muchas bombas de lodos funcionan a velocidades más bajas y requieren un reductor de velocidad. Las bombas más pequeñas (menos de 350 hp) utilizan una transmisión por correa como reductor, mientras que las bombas más grandes utilizan una caja de engranajes. Para condiciones de flujo variable, se utiliza una transmisión de velocidad variable (como un convertidor de frecuencia) para ajustar la velocidad de la bomba.

 

Las bombas de lodos también cuentan con ejes y cojinetes más grandes en comparación con las bombas convencionales. Esto se debe a la mayor fuerza requerida para bombear lodos de alta densidad, así como a la necesidad de acomodar el desgaste y las cargas de choque de las partículas grandes.

 Bomba de lodos horizontal

Bomba de lodos horizontal

Selección de materiales

 

Las piezas de desgaste de las bombas de lodos a menudo están hechas de materiales como carburo y elastómeros. El carburo es duradero contra el desgaste, mientras que los elastómeros ayudan a absorber la energía de las partículas que impactan.

 

Para aplicaciones de circuitos de molinos, donde el lodo contiene partículas grandes, afiladas y a menudo corrosivas, se utilizan comúnmente impulsores de metal duro. En otras aplicaciones de procesamiento, como la gestión de relaves, se utilizan con frecuencia bujes tanto de metal como de elastómero.

 

¿Cuánta fuga es aceptable?


El lugar más probable de fugas en cualquier bomba centrífuga es en el punto de contacto entre la entrada del eje y la cámara del impulsor. Si debe o no preocuparse por las fugas depende del lodo que se esté manejando.

 

El sello más básico (y el menos costoso para el fabricante) es un sellador de cuerda flexible y absorbente llamado sello de prensaestopas. Cuanto más apretado esté el empaque, menos fugas, pero más resistencia crea. Para mantener un equilibrio a largo plazo de estas dos características opuestas, el sello de prensaestopas debe reempacarse periódicamente.

 

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Una mejora en esto es el uso de un sello de impulsor secundario que hace girar el eje para reducir la presión en su entrada; esto funciona bien cuando la bomba está en pleno funcionamiento, a pesar del ligero aumento de la resistencia.

 

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