Seleccionar una bomba de lodos de servicio pesado requiere más que simplemente encontrar un modelo cuyos rangos de caudal y altura manométrica abarquen el punto de operación requerido. El caudal y la altura manométrica describen la demanda hidráulica, pero la gravedad específica del lodo, la concentración de sólidos, el tamaño de las partículas, la abrasividad, la composición química y los materiales de la sección húmeda determinan cuán exigente es en realidad esa tarea.

Para los ingenieros y los equipos de compras, esto significa que la especificación de una bomba de lodos debe interpretarse como un conjunto interrelacionado de condiciones de operación, en lugar de como una lista de valores independientes.

Una bomba que parece adecuada únicamente en función del caudal y la altura manométrica puede requerir un tamaño, una velocidad de funcionamiento, una configuración de materiales o incluso una disposición de la bomba diferentes una vez se consideran las propiedades de la suspensión. Comprender estas relaciones constituye el primer paso para evaluar una… Bomba de lodos con revestimiento metálico de alta resistencia para una aplicación real.

¿Qué debe incluir una especificación de bomba de lodos para servicio pesado?

Una especificación útil comienza con la tarea requerida y las características del material que se va a bombear.

Como mínimo, el debate técnico deberá establecer normalmente:

• caudal requerido;
• carga de bombeo requerida o información suficiente del sistema para determinarla;
• Gravedad específica de la lechada (SG);
• Concentración de sólidos, claramente expresada en peso o en volumen;
• gravedad específica de los sólidos;
• tamaño de partícula y distribución del tamaño de partícula, cuando corresponda;
• tamaño máximo de partícula;
• pH de la lechada y composición química;
• temperatura de funcionamiento;
• aplicación y patrón de operación previsto; y
• Condiciones de instalación y succión pertinentes.

Estos parámetros cumplen funciones distintas. El caudal y la altura manométrica definen la carga hidráulica básica. Las propiedades de la suspensión influyen en el rendimiento hidráulico, en el desgaste y en la idoneidad de los materiales seleccionados para la parte húmeda de la bomba.

El Instituto Hidráulico define el caudal de una bomba como el volumen que atraviesa la bomba por unidad de tiempo y describe la curva de rendimiento de una bomba como la relación entre el caudal y parámetros tales como la altura manométrica, la potencia, la eficiencia y la NPSH requerida para una configuración y velocidad específicas de la bomba. Asimismo, diferencia la gravedad específica de la mezcla de lodos de la gravedad específica de los propios sólidos.

Esa distinción es importante: dos lodos que transportan el mismo volumen por hora pueden imponer exigencias muy distintas a una bomba.

Caudal: ¿Cuánta lechada debe mover la bomba?

El caudal, que suele expresarse en m³/h o L/s en las especificaciones métricas, indica el rendimiento volumétrico requerido.

En el caso de las suspensiones, un error frecuente consiste en partir de la cantidad de sólidos secos en toneladas por hora y considerar esa cifra como si fuera el caudal requerido por la bomba. Una bomba centrífuga es una máquina volumétrica; por lo tanto, la tasa de producción de sólidos debe relacionarse con la concentración y la densidad de la suspensión antes de poder determinar el volumen de suspensión necesario.

Por ejemplo, dos corrientes de procesamiento pueden transportar cada una la misma tonelada por hora de sólidos secos, pero presentar densidades o concentraciones de sólidos distintas. En consecuencia, sus caudales volumétricos de pulpa requeridos pueden ser diferentes.

Por esta razón, una solicitud de cotización que indique únicamente:

“Capacidad: 200 t/h”

No contiene suficiente información para una selección confiable de la bomba.

El proveedor debe determinar si 200 t/h se refiere a sólidos secos, a la masa total de la lechada o a otra magnitud del proceso, junto con la información sobre la concentración y la densidad necesarias para establecer el caudal real de la lechada.

El flujo tampoco puede evaluarse de manera independiente del sistema de tuberías. La velocidad requerida en la conducción debe ser suficiente para la tarea específica de transporte de la suspensión, mientras que una velocidad excesiva puede aumentar las pérdidas por fricción y contribuir al desgaste. El comportamiento de sedimentación depende de factores como las características de las partículas, la concentración y la geometría de la tubería; por ello, no existe una velocidad universal de la suspensión adecuada para todas las aplicaciones.

Cabeza: ¿Cuánta energía debe aportar la bomba?

La altura de bombeo se expresa habitualmente en metros de líquido y representa la energía por unidad de peso que la bomba aporta al fluido.

La altura manométrica de funcionamiento requerida se determina en función del sistema, y no se elige simplemente a partir de un catálogo de bombas. Según la instalación, los requisitos del sistema pueden incluir:

• diferencia de elevación estática;
• pérdidas de fricción en tuberías;
• pérdidas por curvas, válvulas y accesorios;
• requisitos de presión del equipo o del proceso; y
• Efectos asociados con la lechada y sus condiciones de transporte.

El punto de funcionamiento se determina por la interacción entre el rendimiento de la bomba y la resistencia del sistema.

Por esta razón, especificar únicamente “carga de 50 m” sin aclarar cómo se determinó dicho requisito puede dejar sin respuesta importantes interrogantes.

También es importante no confundir la altura manométrica con la presión. Para una altura manométrica dada, la presión resultante depende de la densidad del fluido. Por lo tanto, una lechada más densa implica variaciones en la presión y en la potencia, incluso cuando la altura manométrica expresada en metros permanece constante.

Para la evaluación preliminar de los proveedores, el caudal y la altura manométrica son esenciales. Sin embargo, para la selección final de la bomba de lodos, constituyen apenas el punto de partida.

Lodo SG: Por qué la densidad modifica la tarea

La gravedad específica es una comparación adimensional entre la densidad de un material y una densidad de referencia. En aplicaciones con suspensiones, los ingenieros deben distinguir entre:

• SG del líquido portador;
• sólidos secos SG; y
• Lechada o mezcla SG.

La gravedad específica de la lechada depende de las propiedades y las proporciones del líquido y de los sólidos.

Esto es importante porque el aumento de la densidad de la lechada modifica la carga asociada al bombeo de la mezcla. La guía sobre lechadas del Instituto Hidráulico exige específicamente que se tengan en cuenta las propiedades de la mezcla cuando los líquidos contienen sólidos.

La gravedad específica de la lechada (SG) también resulta útil como verificación de la consistencia. Si se dispone de la SG de los sólidos y de la concentración de sólidos, estas pueden compararse con la densidad reportada de la lechada. Las discrepancias significativas podrían indicar que los datos emplean definiciones de concentración o suposiciones operativas distintas.

Al enviar las especificaciones a un proveedor de bombas, evite redactar de manera simple:

“SG = 2,7”

sin especificar si el número se refiere a los sólidos o a la suspensión completa.

Esa pequeña aclaración puede evitar un grave error de selección.

Concentración de sólidos: el porcentaje en peso no es igual al porcentaje en volumen

La concentración de sólidos es una de las especificaciones de la suspensión que más fácilmente se malinterpreta.

Puede expresarse así:

Cw — concentración en peso

o

Cv — concentración en volumen.

No son intercambiables.

Por lo tanto, una especificación que indique “40 % de sólidos” resulta incompleta a menos que se precise la base de referencia. La diferencia adquiere especial relevancia cuando los sólidos minerales presentan una densidad sustancialmente superior a la del líquido portador.

La concentración afecta la densidad de la mezcla de lodos y puede influir en el comportamiento hidráulico, las condiciones de transporte y el desgaste. A medida que aumenta la concentración, las interacciones entre partículas y la reología del lodo también pueden adquirir una importancia creciente.

Para los documentos de contratación, indique la concentración de manera explícita; por ejemplo:

Concentración de sólidos: 40% en peso

en lugar de:

Sólidos: 40%

Esta sencilla convención hace que la información técnica sea mucho más útil.

Tamaño de partícula: Puede ser necesario más de un número

El tamaño máximo de partículas ayuda a determinar si los sólidos pueden atravesar físicamente la bomba seleccionada, pero no describe por completo la suspensión.

Dependiendo de la aplicación, la información útil puede incluir:

• tamaño máximo de partícula;
• d50;
• d80;
• Distribución del tamaño de partículas;
• forma de la partícula; y
• Dureza de la partícula.

Las partículas minerales gruesas, angulosas y duras pueden generar un entorno de desgaste muy distinto al de sólidos finos y relativamente blandos, incluso cuando ambas suspensiones presentan una densidad y una concentración similares.

El tamaño de las partículas también es relevante al evaluar los conductos del impulsor y el riesgo de obstrucción. Por lo tanto, el tamaño máximo admisible de las partículas no constituye una especificación universal para “bombas de servicio pesado”; depende de la geometría real de la bomba y de la configuración seleccionada.

Nunca suponga que una bomba puede pasar un sólido determinado solo porque se la describe como de servicio pesado. Verifique el modelo seleccionado y las dimensiones de paso en la parte húmeda de la bomba.

La abrasión y la corrosión influyen en la selección de materiales

Una vez que se comprenden las exigencias hidráulicas y las características de los sólidos, la selección de los materiales del lado húmedo pasa a ser un elemento central de la especificación.

Para suspensiones minerales abrasivas, pueden ser adecuados componentes metálicos del extremo húmedo resistentes al desgaste. Sin embargo, la selección de materiales no puede basarse únicamente en la abrasión.

El ingeniero también debería considerar:

• dureza y forma de las partículas;
• condiciones de impacto;
• velocidad de la lechada;
• pH;
• composición química;
• temperatura; y
• si la abrasión y la corrosión ocurren conjuntamente.

El Instituto Hidráulico señala que, cuando una suspensión es tanto corrosiva como abrasiva, es necesario identificar el mecanismo de desgaste predominante y que la selección del material puede implicar un compromiso.

Por esta razón, el pH no debe considerarse un dato opcional en la ficha técnica de una bomba de lodos. Por sí solo no determina la compatibilidad química; sin embargo, junto con la composición química y la temperatura, contribuye a evaluar si un material propuesto para la parte húmeda es adecuado.

Para un análisis más detallado de los materiales metálicos, elastoméricos y de otros componentes, véase ¿Qué materiales se utilizan para los componentes de las bombas de lodos?

Cómo funcionan conjuntamente las principales especificaciones

Ninguna especificación única determina si una bomba de lodos de servicio pesado es adecuada.

Los parámetros deben considerarse como un sistema:

La lección práctica es sencilla: El caudal y la altura manométrica permiten identificar el punto de operación de la bomba; las propiedades de la suspensión ayudan a determinar la configuración adecuada de la bomba para ese punto de funcionamiento.

Ejemplo ilustrativo de ingeniería

Considere la siguiente tarea hipotética de procesamiento de minerales. Estos valores son meramente ilustrativos y no corresponden a datos de rendimiento de los productos de Longteng:

El caudal y la altura manométrica —450 m³/h a 42 m— constituyen la carga hidráulica de partida. Sin embargo, no son suficientes para seleccionar la bomba.

La gravedad específica de la lechada, de 1,45, indica que la mezcla es sustancialmente más densa que el agua; por lo tanto, las exigencias de potencia no pueden deducirse simplemente a partir del consumo de agua sin tener en cuenta la lechada.

La cifra del 38 % de sólidos es útil porque su base se establece explícitamente como por peso . El proveedor debería seguir conociendo la gravedad específica de los sólidos y, preferiblemente, la distribución del tamaño de partículas, para caracterizar la lechada de manera más completa.

Un tamaño máximo de partícula de 12 mm implica que la bomba seleccionada debe permitir el paso adecuado de sólidos, pero el tamaño máximo por sí solo no basta para describir la abrasividad. Información sobre la dureza del mineral, la forma y la distribución de las partículas reforzaría la selección.

El pH casi neutro reduce un riesgo evidente de corrosión, pero el pH por sí solo no garantiza la compatibilidad química. Aún es necesario revisar la composición química completa del líquido y la temperatura de operación.

Este ejemplo ilustra por qué una especificación no puede reducirse a “450 m³/h a 42 m”. La carga hidráulica delimita la selección de la bomba; los datos del lodo determinan si dicha selección es técnicamente adecuada.

Curvas de rendimiento en agua y servicio real con lodos

Otro punto importante al revisar las especificaciones es que las curvas publicadas de las bombas centrífugas suelen basarse en el rendimiento con agua.

Una curva de rendimiento suele mostrar cómo varían la altura manométrica, la eficiencia, la potencia y la NPSH requerida en función del caudal, para una configuración determinada de la bomba y una velocidad de operación específica.

Las propiedades de la suspensión pueden modificar el rendimiento real de la bomba. El efecto depende de las características de la suspensión, incluidas la concentración de sólidos y las propiedades de las partículas. Por ello, es necesario aplicar correcciones adecuadas durante el dimensionamiento detallado, en lugar de suponer que la bomba funcionará exactamente como lo hace con agua limpia.

Esta distinción es especialmente importante al comparar cotizaciones. Dos proveedores pueden parecer ofrecer rangos nominales de caudal y de altura manométrica similares, pero una comparación significativa requiere conocer el punto de operación seleccionado, la velocidad, la configuración del impulsor, las correcciones previstas para la suspensión, la potencia requerida y la configuración del material.

¿Qué deben verificar los compradores antes de comparar cotizaciones de bombas?

Una comparación de adquisiciones debe ir más allá de los nombres de los modelos y de las capacidades máximas de catálogo.

Antes de comparar las ofertas comerciales, verifique que cada proveedor esté trabajando con los mismos datos de deberes.

Las preguntas útiles incluyen:

✅¿Qué caudal y altura manométrica se utilizaron para la selección?

✅¿La concentración de sólidos se expresa en peso o en volumen?

✅¿Están claramente diferenciados el SG de la lechada y el SG de los sólidos?

✅¿Qué información sobre el tamaño de partículas se consideró?

✅¿Qué materiales de la etapa húmeda se proponen y por qué?

✅¿Cuál es la velocidad de operación propuesta?

✅¿Qué base de potencia y margen se están utilizando?

✅¿Qué disposición de sello del eje se propone?

✅¿Qué suposiciones siguen sin confirmarse?

Este enfoque facilita la comparación de las cotizaciones sobre una base técnica y reduce el riesgo de que, aparentemente similares, se hayan seleccionado bombas basándose en suposiciones distintas.

Para las funciones específicas de los relaves, Cómo elegir una bomba de lodos para aplicaciones en relaves proporciona consideraciones adicionales relacionadas con el transporte de relaves.

Para los proyectos de minería y procesamiento de minerales en sentido amplio, revisar el verdadero… Aplicaciones de lodos mineros También ayuda a determinar si la bomba está destinada a un servicio de transferencia, proceso, subflujo, relaves u otro tipo de aplicación.

Lo robusto no implica una especificación universal

“De alta resistencia” describe una intención de diseño, no un rango operativo universal.

Los distintos tamaños de bomba, configuraciones del impulsor, velocidades y materiales de la parte húmeda pueden presentar capacidades de servicio admisibles muy diferentes. Nunca debe aplicarse de manera automática el caudal máximo, la altura manométrica, el tamaño de partículas o la potencia del motor de un modelo a otro.

El enfoque adecuado consiste en definir primero el requisito del sistema y, a continuación, evaluar la configuración de la bomba a la luz de dicho requisito.

Esto también explica por qué sustituir una bomba desgastada únicamente ajustando el diámetro de descarga puede ser arriesgado. Dos bombas con la misma dimensión nominal de conexión pueden presentar características hidráulicas, capacidades de paso de sólidos, velocidades de operación y requerimientos de potencia diferentes.

La especificación debe ajustarse al deber, y no al revés.

Implicaciones de mantenimiento y del ciclo de vida de las decisiones de especificación

Las decisiones de especificación también influyen en el mantenimiento.

Una bomba seleccionada únicamente para cumplir con un caudal y una altura manométrica nominales puede funcionar, pero una mala adaptación entre la velocidad de rotación, las características de la suspensión y los materiales de la parte húmeda puede provocar un desgaste o un mantenimiento innecesarios.

Para servicios abrasivos, la condición de piezas de la bomba de lodos Por lo tanto, elementos como el impulsor, la camisa y otros componentes de la parte húmeda deben considerarse dentro de la planificación del ciclo de vida, en lugar de abordarse únicamente tras la ocurrencia de una falla.

Los equipos de adquisiciones deben considerar las piezas de desgaste reemplazables, el acceso para inspecciones, las prácticas de mantenimiento previstas y la planificación de repuestos, junto con la selección inicial de la bomba.

El precio de compra más bajo no representa necesariamente el costo de ciclo de vida más bajo si la configuración propuesta está mal adaptada a la lechada.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son las especificaciones más importantes de una bomba de lodos para servicio pesado?

👉Comience con el caudal y la altura manométrica requeridos, luego defina la gravedad específica de la lechada, la concentración de sólidos y su base, la gravedad específica de los sólidos, el tamaño de partícula, el pH, la temperatura y la aplicación. La selección detallada también puede requerir información sobre la distribución del tamaño de partícula, la dureza, la composición química, las condiciones de succión y los datos de tuberías.

¿Puedo seleccionar una bomba de lodos utilizando únicamente el caudal y la altura manométrica?

👉El caudal y la altura manométrica permiten identificar posibles tamaños de bomba y sus regiones de operación, pero no son suficientes para la selección final de la bomba de lodos. También es necesario evaluar la densidad del lodo, su concentración, las características de las partículas y los requisitos del material.

¿Es la gravedad específica de la lechada igual a la gravedad específica de los sólidos?

👉No. La gravedad específica de los sólidos describe la densidad de las partículas sólidas en relación con el agua, mientras que la gravedad específica de la suspensión describe la densidad de la mezcla completa de sólidos y líquido.

¿La concentración de sólidos debe especificarse en peso o en volumen?

👉Cualquiera de los dos puede ser útil, pero siempre debe indicarse la base. Esambiguo escribir únicamente “40 % de sólidos”. Especificar “40 % en peso” o “40 % en volumen”.

¿Cómo selecciono los materiales del extremo húmedo para una lechada abrasiva?

👉Tenga en cuenta el tamaño de las partículas, la dureza, la forma, la concentración, las condiciones de impacto, la química de la suspensión, el pH y la temperatura. Cuando coexisten la abrasión y la corrosión, la selección del material debe considerar su efecto combinado, en lugar de tomar en cuenta únicamente uno de estos mecanismos.

¿Qué información debo proporcionar al solicitar un presupuesto para una bomba de lodos?

👉Proporcione el caudal y la altura manométrica requeridos, la gravedad específica de la suspensión, la gravedad específica de los sólidos, la concentración de sólidos con su base de cálculo, el tamaño máximo de partícula y, preferiblemente, la distribución del tamaño de partícula, el pH, la temperatura, la aplicación, el régimen de operación y los detalles relevantes de la instalación. Esto brinda al proveedor una base mucho más sólida para la selección técnica.

Solicitar una revisión de selección de bombas

Si está evaluando una bomba de lodos de servicio pesado para aplicaciones en minería, procesamiento de minerales, gestión de relaves o manejo de lodos industriales, recopile los datos operativos reales antes de solicitar una recomendación de modelo.

Envíe el caudal requerido, la altura manométrica requerida, la gravedad específica de la pulpa, la concentración de sólidos y si se expresa en peso o en volumen, la gravedad específica de los sólidos, el tamaño máximo de partícula, el pH, la temperatura y la aplicación. Cuando esté disponible, proporcione también la distribución del tamaño de partícula, la composición química de la pulpa, las condiciones de succión y la información sobre la tubería.

A continuación, Longteng puede evaluar la tarea en función de las configuraciones de bombas disponibles e identificar la información adicional que sea necesaria antes de realizar la selección final.