Ingeniería Conceptual descarga de acido Rev B

SOCIEDAD CONTRACTUAL MINERA EL ABRA
DEPARTAMENTO DE INGENIERIA
ORDEN DE COMPRA N° OA 0379
INGENIERIA CONCEPTUAL
“ESTACION DE DESCARGA DE ACIDO
DESDE CAMIONES”
NOMBRE
CARGO
FIRMA
FECHA
PREPARADO
:
MARIO SCHELMAN B.
INGENIERO A
07/08/2006
REVISÓ
:
HERNAN LOBERA L
INGENIERO
ESPECIALISTA
07/08/2006
APROBÓ
:
MARCOS LIZAMA
ADMINISTRADOR PROY.
07/08/2006
APROBO
REV.
Nº
:
FECHA
DESCRIPCIÓN
Reviso
Administrador de Proyectos
Reviso
Ingeniero Esp.
Aprobo
SCMA
A
07/08/2006
Para comentario
Marcos Lizama
Hernán Lobera
Marcos Lizama
B
16/08/2006
Corrige alternativas
Marcos Lizama
Hernán Lobera
Marcos Lizama
C
www.cad-cae.com
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
INDICE
1.-
INTRODUCCION
2.-
OBJETIVOS
3.-
ANTECEDENTES
4.-
ANALISIS DE LAS ALTERNATIVAS
5.-
ESTIMACION DE COSTOS
6.-
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7.-
ANEXOS
7.1.-
CATALOGO DE MANGUERAS Y FLEXIBLES
7.2.-
DIMENSIONES DEL ESTANQUE DE ACIDO SOBRE CAMION
7.3.-
PLANILLA DE ESTIMACION DE COSTOS
7.4.-
COTIZACIONES DE PROVEEDORES
7.5.-
MEMORIA DE CALCULO
7.6.-
PLANOS
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
1.- INTRODUCCIÓN.
Sociedad Contractual Minera El Abra, mediante Propuesta Privada, resolvió
encomendar a CAD_CAE INGENIERIA LTDA, el Estudio para la Descarga de Acido
Sulfúrico desde camiones a sus estanques de almacenamiento en la Planta de la
Empresa, en la localidad de San José de El Abra, Comuna de Calama.
Desde los inicios de faenas en San José del Abra, hace más de una década, el
abastecimiento de ácido sulfúrico para el proceso del mineral de cobre, ha sido servido
por la empresa ferroviaria F.C.A.B.
Fundamentalmente, el encargo a la Consultora, está dirigido a estudiar las posibilidades
de descarga técnica y económica de ácido sulfúrico desde un transporte nuevo, aljibes
sobre material rodante por carreteras.
Las instalaciones que la Consultoría propone y que la mandante seleccione, deben ser
tales que no haya duplicidad con las instalaciones existentes, con la obligación de que
puedan estar en servicio de forma independiente.
La consultoría se centra en la descarga de ácido sulfúrico desde camiones; en nada se
compromete la Consultoría sobre el transporte propiamente tal, que se entiende, está
regido por la Norma CH2136-OF89
2.- OBJETIVOS.
Consecuente con lo expuesto, el objetivo de la consultoría es el análisis de la situación
actual del abastecimiento de ácido sulfúrico por la vía ferroviaria, y la revisión de los
parámetros básicos de la ingeniería para finalizar con una propuesta que soluciona en
los mejores términos la descarga de ácido sulfúrico desde camiones, parcial o
totalmente para cubrir las demandas de ácido de la Planta de Procesos del mineral.
3.- ANTECEDENTES.
Datos del camión
•
•
•
Peso máximo : 45 Ton
Decreto MOP Nº 158 de 1980
Disposición: eje direccional, 2 ejes de carga dobles, 3 ejes de carga dobles
Bomba centrifuga existente
•
•
•
Cantidad
: 4 c/u
Caudal
: 181 m3 a 18 metros de altura, cada una.
Altura manométrica : 18 mts., de catálogo
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Planta de acido
•
•
Consumo
Capacidad
: 100 ton/h
: 5.400 m3/ estanques
Descarga por carro
Cantidad de carros
: 48 Ton
: 28 c/u
Trenes
•
•
La demanda de ácido sulfúrico de la Planta de Procesos asciende a 2.400 ton/día, que se
obtienen de una batería de 3 estanques de almacenamiento de 5.400 m3 cada uno, lo que
significa un stock superior a 28.000 toneladas, o, el estanque de regulación del fluido
otorga una seguridad de suministro superior a 11 días, a partir de un origen a carga
completa de los estanques de almacenamiento.
Para el transporte por ferrocarril, está habilitada una estación de descarga, constituida
por dos líneas paralelas con capacidad total de 30 carros, los que transportan hasta 50
toneladas cada uno.
La estación de descarga tiene habilitada una red de bocatomas directas desde cada carro,
desde los cuales el ácido es extraído a contrapresión por un grupo de dos bombas
eléctricas de 30 HP cada una. La succión del ácido desde los aljibes ferroviarios es por
la boca de entrada situada en la generatriz superior del manto de los estanques.
Las mismas bombas impulsan el líquido hasta los estanques ya anunciados. Para un
escenario de 19 carros, el tiempo de descarga propiamente tal, se midió en 1 hora y 20
minutos. El tiempo de operación del tren de carga, conexión y desconexión de los
chorizos o mangueras, se estima en 2 horas, de lo que se deduce que un tren de 30
carros, 15 carros por línea, se descarga en un máximo de 3 horas. Otra conclusión es
que la demanda diaria de la Planta de Procesos se abastece con dos trenes diarios con 30
carros cada uno, y un tiempo en la estación que suma 6 horas.
Contra la descripción que precede, los nuevos antecedentes para postular una descarga
alternativa a la ferroviaria, es lo que establece la Norma Chilena para el transporte en
camiones por carretera pública, sea para el ácido sulfúrico propiamente tal, como para la
carga en general, o peso por eje.
La compatibilización de ambas Normas y Reglamentos, define o caracteriza a los
camiones para el transporte de ácido sulfúrico, de dónde se determina que la máxima
carga que puede transportar un grupo tracto-camión y acoplado, es de 30 toneladas de
ácido sulfúrico.
A partir de la carga máxima por equipo rodante, 30 toneladas, se deduce que para una
demanda de 2.400 toneladas días, se precisa descargar a diario la cantidad de 80
camiones;
si se considera que el tiempo de trabajo diario a plena luz solar, es de 10 horas, la
demanda se cumple si se descargan 8 camiones por hora y 10 horas de trabajo al día;
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
como consecuencia, cualquier propuesta que se postule, debe considerar la descarga
simultánea de 4 camiones en cancha, de 30 toneladas de carga cada uno.
Los camiones se descargarán a las instalaciones existentes, siendo la responsabilidad de
la consultoría proponer al mandante las soluciones que se visualizan, tanto en ingeniería
como en economía.
Verificación del tiempo de descarga de un aljibe de 16 m3.
La descarga de un estanque se rige por la expresión
v (m/seg ) = raiz(2*g*h)
para g = 9,81 m/seg y h = 0,71 m ( = radio estanque ) + 1.49 m (descarga );
v = 6,57 (m/seg)
Para diámetro de la descarga,
D = 0,075 ( m )
Caudal de descarga,
Q = 0,029 ( m3/seg )
Tiempo de descarga de un volumen de 16 m3
T = 552 ( seg )
aproximado a 10 minutos
Tiempo confirmado en HIDRAULICS TABLES, Hazen & Williams, 1911
Tiempo asignado a cada camión, operación de descarga, desde que entra hasta que sale
de la losa de descarga:
Tc = 30 minutos = 1800 ( seg )
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
4.- ANALISIS DE LAS ALTERNATIVAS PROPUESTAS.
4.1.- ALTERNATIVA N°1 : Conexión directa al colector central existente en eje de
estación ferroviaria.
Figura 1 : Disposición general Alternativa N°1
Se diseña una plataforma de estacionamiento de camiones para la descarga. De
dimensiones 18 mts de largo y 18,640 mts de ancho, es una losa de hormigón armado, H
30, de 20 cm de espesor. Con pendiente del 0.5%.
La estación de descarga así dimensionada da cabida a 4 camiones con sus aljibes,
posicionados en paralelo, que generan carga en la aspiración de la estación de bombeo
cuando los estanques están a plena carga.
Habiendo carga en la aspiración, la bomba puede descargar una unidad, y
simultáneamente los 4 camiones que se incluyen en el diseño. La potencia de la bomba,
según catálogo, es suficiente para el esfuerzo.
El control de la descarga es ocular con mando radial a la sala de Comando de Bombas.
El tiempo de descarga por camión, cuando sólo esta conectada una unidad, es menor
que 9 minutos; la aspiración será más favorable cuando haya más de un aljibe acoplado
al sistema de bombas.
Cada ubicación de camión tiene descarga directa de 4” de diámetro, conectada a un
manifold de 8” de diámetro el que se conecta al colector existente en el extremo Sur de
la estación para descarga ferroviaria.
La losa tiene un recubrimiento impermeable que permite el escurrimiento de los
líquidos que por cualquier motivo escapan al piping que se diseña.
Para cada posición de camión en la losa de descarga, y fuera de la proyección vertical
del equipo, habrá un chicote metálico aislado con tenaza en el extremo libre, y
conectado ( los 4 ), a una tierra especialmente diseñada.
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Figura 2 : Muestra las 4 Bombas existente que se utilizara para la descarga de
camiones
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
4.2.- ALTERNATIVA N°2 : Conexión directa al colector central existente en eje de
estación ferroviaria. Camiones posicionados en dos filas de dos camiones.
Figura 3 : Disposición general Alternativa N°2
Se diseña una plataforma de estacionamiento de camiones para la descarga. De
dimensiones 36 mts de largo y 9 mts de ancho, es una losa de hormigón armado, H 30,
de 20 cm de espesor. Con pendiente del 05%.
La estación de descarga así dimensionada da cabida a 4 camiones con sus aljibes,
posicionados dos filas de dos camiones cada una, que generan carga en la aspiración de
la estación de bombeo cuando los estanques están a plena carga.
Habiendo carga en la aspiración, la bomba puede descargar una unidad, y
simultáneamente los 4 camiones que se incluyen en el diseño. La potencia de la
bombas, según catálogo, es suficiente para el esfuerzo.
El control de la descarga es ocular con mando radial a la sala de Comando de Bombas.
El tiempo de descarga por camión, cuando sólo esta conectada una unidad, es menor
que 9 minutos; la aspiración será más favorable cuando haya más de un aljibe acoplado
al sistema de bombas.
Cada ubicación de camión tiene descarga directa de 4” de diámetro, conectada a un
manifold de 8” de diámetro el que se conecta al colector existente en el extremo Sur de
la estación para descarga ferroviaria.
La losa tiene un recubrimiento impermeable que permite el escurrimiento de los
líquidos que por cualquier motivo escapan al piping que se diseña.
Para cada posición de camión en la losa de descarga, y fuera de la proyección vertical
del equipo, habrá un chicote metálico aislado con tenaza en el extremo libre, y
conectado ( los 4 ), a una tierra especialmente diseñada.
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
4.3.- ALTERNATIVA N°3 : Conexión indirecta al colector central existente en eje de
estación ferroviaria
Figura 4 : Disposición general Alternativa N°3
La solución que se estudia y propone es similar a las anteriormente descritas, con la
salvedad de que el manifold que recibe conexión desde 4 posiciones en la losa de
descarga, es ahora un estanque de 65 m3 de volumen, diámetro 7 metros y altura útil 1,7
metros.
El estanque está situado al interior de una piscina para la recolección de ácido sulfúrico
en el evento que todos los camiones ( 4 ) estacionados en la losa, con toda su carga,
colapsen simultáneamente y tiren al piso los 64 m3 de carga máxima.
La piscina está formada en el suelo, de 8 metros en su base cuadrada, con muros
formados en el suelo de pendiente 45º ; toda la piscina será revestida con una manta
impermeable, HDPE.
La solución ofrece la ventaja de albergar un volumen de acumulación que favorece la
instalación de un mando automático, mediante un censor de alturas en el propio
estanque o por un sensor de carga o presóstato en la aspiración de la bomba (s),
regulable.
Por cotas de terreno, la alternativa propuesta obliga a proteger la cañería de descarga
con una válvula de retención ante un evento de inversión del flujo o retroceso de los
caudales cuando se llena la línea central de la descarga ferroviaria.
También por las cotas de terreno existentes, el sistema de bombas trabajará en la
aspiración, con un autocebado de 60 cm de alto. (versión que se puede corregir en la
propuesta definitiva )
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
4.4.- ALTERNATIVA N°4 : Descarga por gravedad : Esta opción permite un ahorro
de energía para el resto de la operación de la planta. En el Anexo 7.5 se calcula la altura
mínima para poder descargar el acido por gravedad. La altura que se requiere no es
posible obtenerlo, ya que una medición topográfica del terreno dio como resultado que a
los mas hay 1 metro de altura favorable.
Esta opción se descarta a pesar de que se
puede rellenar el camino para alcanzar la altura necesaria pero los costos para
construirlos son elevados.
4.3.- ALTERNATIVA N°5 : Conexión indirecta al colector central existente en eje de
estación ferroviaria, en el que se considera una losa y los 4 camiones en posición
paralela , descargando a la vez a un pulmón (estanque de 65 m3). Esta alternativa es la
fusión de la alternativa 1 y 3 descrita anteriormente.
Figura 5 : Disposición general Alternativa N°5
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Figura 6 : Disposición de descarga Alternativa N°5
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
5.- RESUMEN DE ESTIMACION DE COSTOS
ALTERNATIVA
Alternativa N°1
VENTAJAS
DESVENTAJAS
COSTO US $
Flujo de camiones fluido
218,880
Alternativa N°2
Existe la posibilidad de
tiempos de espera en los
camiones debido a la
detención o falla mecanica
de un camión en el
carguio
224,866
Alternativa N°3
El caudad de entrada es
mayor que el caudal de
salida en el estanque lo
que
puede
causar
continuos derrames de
acido
308,400
Alternativa N°4
Alternativa N°5
Tecnicamente es posible
No
existe
la
altura
lograr la altura necesaria,
necesaria para descargar
pero
los
costos
de
con gravedad
construcción son elevados
Costos de ahorro de energia Costos
elevados
electrica
movimiento de tierra
Se puede automatizar el
sistema para evitar
derrames. No hay tiempos
de espera en la cola de los
camiones
Descartado
de
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
300,352
6.- CONCLUSIONES.
En la Etapa de Ingeniería Conceptual, las conclusiones son las siguientes:
A.- La demanda de ácido sulfúrico de la Planta de Proceso, se satisface con la descarga
de 80 camiones de 30 toneladas, al día.
B.- Las soluciones propuestas no interfieren con las actuales instalaciones de descarga
desde carros de ferrocarril, y sólo la tocan en el eje al extremo Sur de la cañería
colectora.
C.- Con un estanque de acumulación se consigue instalar un mando remoto para partida
y parada del equipo de bombeo, pero el flujo de entrada es mayor que el flujo de salida
lo que puede producir derrame continuos de la piscina
D.- El Consultor que suscribe, recomienda mandar a estudiar los detalles de la
Alternativa N° 5
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
7.- ANEXOS
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
7.1.- CATALOGO DE MANGUERAS Y FLEXIBLES
CONEXIÓN DE CAMION A ESTACION DE DESCARGA
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
7.2.- DIMENSIONES DE ESTANQUE DE ACIDO DEL
CAMION
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Figura 7 :Dimensiones del camión de acido
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
7.3.- PLANILLA DE ESTIMACION DE COSTOS
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
7.4.- COTIZACION DE PROVEEDORES
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
7.5.- MEMORIA DE CALCULO
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Memoria de cálculo
Análisis de alternativa Nº 5
1.- Peso especifico del acido sulfúrico (g)
 Wcarro   48ton 
g = 
 =
 = 1.85
 Vcarro   26m3 
ton
m3
2.- Consumo diario de acido sulfúrico en la planta (C)
C = Ccarros = Camiones = 100
ton
m3
3.- Caudal descarga camiones (Q)
Q = 4Qc
Donde
Qc = caudal de descarga por camión = 16
16m3
Q = 4camiones *
= 64 m3
camión
m3
camion
4.- Volumen acido total descargado por los carros (Vt carros)
Vt carros =
Wcarros
γ
2400 ton
dia
=
=1300
ton
1.85 m3
m3
dia
5.- Cantidad de carros requeridos (Ncarros)
m3
Vtcarros 1300 dia
= 80
Ncarros =
=
m3
Vcarros
16 carro
carros
dia
6.- Volumen acido total descargado por los camiones (Vtcamiones)
Vt camiones = Vtcarros = 1300
m3
dia
m3/dia
(Condición)
Pero si se considera que el tiempo de trabajo diario es a plena luz del dia, se debe
considerar un tiempo de trabajo de 10 horas.
ncamiones =
Ncamiones
80camiones
=
=8
10hr
10hr
camiones
hr
(diario o en 10 horas)
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Para 4 camiones:
ncamiones = 8
camiones
hr
=4
4camiones
= 0.5 horas
8 camiones
hr
∆Tcamión =
En consecuencia, con 8
2400
camiones
∆Tcamion
camiones
hr
en 10 horas se tienen 80
camiones
dia
, que cumplen con :
ton
dia
= 80 camiones*Ccamión
2400 ton
dia
= 30 dia −ton
Ccamión =
camion
80camiones
OK!
7.- Cantidad camiones requeridos (Ncamiones)
Ncamiones =
m3
Vtcamiones 1300 dia
=
=80 camiones
dia
m3
Vcamion
16 camión
8.- Consumo diario de acodo sulfúrico en la planta:
Qbombas* g
100 ton
C
hr
Qbombas =
=
= 54.054 mhr33
γ
1.85 ton
m3
C = 100 ton
hr =
(diario o en 24 horas)
En consecuencia el caudal de descarga por los cuatro camiones, es:
Q ≥ Qbombas = 54.054 mhr3 = 4Qc
Qbombas
54.054
Qc ≥
=
= 13.5135 mhr3
4
4
(por camión diario o en 24 horas)
Por lo tanto la caida por gravedad mas las pérdidas de carga debe originar un flujo total:
Q > 54.054 mhr3
(por 4 camiones simultáneamente en un dia o 24 horas)
9.- Cantidad de camiones descargado por hora
ncamiones =
Ncamiones
80camiones
=
= 3.33 camiones
hr
24hr
24horas
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
10.- Volumen de estanque colector
m3
Vestanque = ncamiones*Vcamion = 4camiones*16 camion
= 64 m 3
Vestanque =
π * D 2* h
4
= 64 m 3
Si D = 7m : Diámetro del estanque
H = 1.7m: Altura útil
Vestanque =
π * 7 2 * 1 .7
= 65.4 m 3 > 64 m 3 OK Como diseño!
4
11.- Tiempo de descarga de un camión aljibe de 16m3 (30ton)
En principio sin considerar las pérdidas de carga en el manifold y tubería de descarga
hasta el estanque colector, se tiene:
2 gh
V=
Donde:
V : velocidad del flujo en la descarga (m/s)
g : 9.81 m/s² aceleración de gravedad
h : altura de descarga ( 1.49 m altura máxima, 202 m atura media)
V=
2 * 9.81 * 2.2 = 6.57
Como Q =
m
s
π * D 2* V
4
Para diámetro de descarga D = 0.075 m
Q=
π * 0.075 2* 6.57
4
Q = 104.5
T=
m3
hr
=
= 0.029
m3
s
= 104.5
Vcamión
= 16
∆T
m3
hr
m3
T
Vcamión
16m 3
=
= 0.153 hr = 9 Minutos
3
Q
104.5 mhr
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Análisis alternativa Nº 5 con bombas existentes.
Datos:
Caudal
: Q = 181
m3
hr
≈ 800 GPM
Altura Manométrica : H m = 18 m ≈ 60 pie
Pero: El consumo diario de la planta es de 100 ton/hr de acido sulfúrico, abasteciendo
de 3 estanque de 5400m 3 cada uno.
Vt estanques = 3*5400 m 3 = 16200 m 3
Y el consumo diario en m 3 de acido es :
Vconsumo =
C
γ
*24 =
100 ton
hr
*24 hr =1300 m 3
ton
1.85 m3
( ≈ 8% estanque )
Vconsumo 1300m 3
Que en 24 horas → Qconsumo =
=
= 54.17
24hr
24hr
m3
hr
Figura 8 : Diagrama de flujo de la alternativa N°5
Nota 1: Se diseña el sistema de descarga para camiones con ∆t = 15 minutos, mas 15
minutos para maniobras de posición, y conexión de mangueras al manifold.
Qmanifold =
4 * 16m 3
= 256
0.25hr
m3
hr
Nota 2: La válvula de descarga del manifold debe ajustarse para que en 15 minutos los 4
camiones descarguen los 64 m 3 de acido al TK-colector.
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Nota 3: La bomba que inicialmente se calculo con un consumo de 100
horas, se ajustara al volumen de 80 camiones en 10 horas.
Es decir:
ton
hr − dia
en 24
3
Qbomba =
m
80camiones * 16 camion
= 128
10hr
m3
hr
Por lo tanto el consumo real de la planta en 24 horas es:
Qconsumo =
Qbomba * 10horas
= 53.33
24horas
m3
hr
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Luego según la curva característica bomba:
Q = 128
m3
hr
y H m = 19 m.c.a.
Esto se logra cerrando o estrangulando la válvula a la salida de la bomba, se debe
verificar que la altura manométrica sea igual a 19 m.c.a.
Figura 9 : Diagrama de Flujo para el calculo de perdidas en los tramos
Aplicando Bernoulli entre la succión en el TK-colector y la descarga en el TK-planta:
Ps
γ
+ Zs + Vs2 + H m =
Pd
γ
+ Zd + Vd2 + ∆Ht
→ H m = (Zd – Zs) + ∆Ht
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Donde:
H m : Altura manométrica de la bomba en m.
(Zd – Zs): Diferencia altura geométrica entre el nivel TK-planta de descarga y el nivel
TK-colector succión, en m.
∆ Ht: Altura de la perdida de carga total en la línea de succión y descarga.
Aquí considerando como referencia de altura geométrica el centro de la cañería de
diámetro = 10 existente.
(Zd – Zs) = 2.5-0.8 =1.7 m
∆ Ht = ∆ Hp + ∆ Hs
Y aplicando la formula de Hazen – Williams
∆ Hp = J*L = 10* Q 1.85 *C −1.85 *D −4.87 *L
En donde :
J : Perdida de carga distribuida en relacion al largo de la tubería, en m/m
L : Largo del tramo recto de tubería en m.
∆ Hs =
KV 2
2g
V=
4Q
(m/s)
πD 2
Q: caudal en m 3 /s
D: diámetro D interior de la tubería en m.
C: Coeficiente de Hazen – Williams
C = 120 para el acero soldado, y nuevo
Del esquema se tiene:
∆ Ht = ∆ H 1− 2 + ∆ H 2−3 + ∆ H 3− 4 + ∆ H 4−5
Luego se tiene:
Tramo 1-2:
∆
H 1−2 = J 1−2 * L 1−2 + K 1−2
V2
2g
Con :
3
3
Q = 128 mhr = 0.0355 ms
D = 219.1 – 2*8.18 = 202.74 mm=0.203m (P/cañeria 8”-sch40)
C = 120
L = 5166 +5405+ 19874+ 5242+5119 = 40806 mm = 40.806m
Para:
Codo 90º RL
Codo 45º
Reduccion 8”x6”
Valvula mariposa
K 1−2
K
0.9
0.75
0.15
6.2
Cantidad
0
5
1
2
Total
0
3.75
0.15
12.4
16.3
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
V=
∆
H 1−2 =10.643*0.0355
4 * 0.0355
= 1.099 m/s
π * 0.203 2
1.85
*120
∆
−1.85
*0.203
4.87
16.3 * 1.099 2
*40.806*
2 * 9.81
H 1−2 = 2.801 m
Tramo 2-3:
∆
H 2−3 = J 2−3 * L 2−3 + K 2−3
V2
2g
Con :
3
3
Q = 128 mhr = 0.0355 ms
D = 273.1 – 2*9.27 = 254.56 mm=0.255m
C = 120
L = 67800+5550+1190+1663+8941 =85141 mm = 85.141m
Para:
Codo 90º RL
Te de 90º
Junta expansion
Valvula mariposa
Reduccion 10”x6”
K 2 −3
K
0.9
1.3
1
6.2
0.15
Cantidad
2
1
2
1
1
V=
∆
H 2−3 =10.643*0.0355
Total
1.8
1.3
2
6.2
0.15
11.45
4 * 0.0355
= 0.695m/s
π * 0.255 2
1.85
*120
∆
−1.85
*0.255
4.87
11.45 * 0.695 2
*85.141*
2 * 9.81
H 2−3 = 0.282 m
Tramo 3-4:
∆
H 3− 4 = J 3− 4 * L 3− 4 + K 3− 4
V2
2g
Con :
3
3
Q = 128 mhr = 0.0355 ms
D = 168.3 – 2*7.11 = 154.08 mm=0.154m
C = 120
L = 8600+9691+58386+1911=78588m = 78.588m
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Para:
Codo 90º RL
Reducción
Valvula mariposa
Ampliacion brusca
K 3−4
K
0.9
0.15
6.2
4
Cantidad
1
1
1
1
V=
∆
Total
0.9
0.15
6.2
4
11.25
4 * 0.0355
= 1.906m/s
π * 0.154 2
H 2−3 =10.643*0.0355 1.85 *120 −1.85 *0.154 4.87 *78.588*
∆
11.25 * 1.906 2
2 * 9.81
H 3−4 = 2.803 m
Tramo 4-5:
∆
H 4 −5 = J 4 −5 * L 4 −5 + K 4 −5
V2
2g
Con :
3
3
Q = 128 mhr = 0.0355 ms
D = 219.1 – 2*8.18 = 202.74 mm=0.203m
C = 120
L = 7.5m
Para:
Reducción brusca
Tubería de salida
Valvula mariposa
K 4 −5
K
26.6
1
6.2
Cantidad
1
1
1
V=
∆
Total
26.6
1
6.2
33.8
4 * 0.0355
= 1.099m/s
π * 0.203 2
H 4−5 =10.643*0.0355 1.85 *120 −1.85 *0.203 4.87 *7.5+
∆
33.8 * 1.099 2
2 * 9.81
H 4−5 = 2.081 m
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
Por lo tanto:
∆ Ht = ∆ H 1− 2 + ∆ H 2−3 + ∆ H 3− 4 + ∆ H 4−5
∆ Ht = 2.801+0.282+2.083+2.081=7.427m
H m = 1.7+7.427 = 8.947m.c.a.
En consecuencia:
H m = 8.947m.c.a.< Hbomba = 19 m.c.a. para un caudal de Q = 128
m3
hr
OK cumple condición.
Por lo tanto se puede usar la bomba existente.
Conclusión:
Para usar la bomba existente, con el punto de operación usado anteriormente;
3
(Hbomba = 19 m.c.a. para un caudal de Q = 128 mhr ) se debe estrangular la válvula de
salida de la bomba, de esta manera se genera una pérdida de carga adicional 10
m.c.a., es decir:
H m = 9m + 10m =19 m.c.a.
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
7.6.- PLANOS
CAD CAE INGENIERIA LTDA
JOSE LOPEZ GONZALEZ /AVDA. ESCONDIDA 2867 OF. 201 ANTOFAGASTA
FONO 791525-FAX 225726 ANTOFAGASTA - www.cad-cae.com
8
7
6
4
5
1
2
3
18640
1600
B
1600
2600
1600
1600
3346
14440
F
551
1600
F
<MOD-DIAM>7100
2216
830
730
I= 2%
10563
12
0
45°
B
E
E
2000
<MOD-BOX>9000
1200
400
R22
500
400
14440
<MOD-BOX>9000
36000
39367
D
14440
17938
R 3450
DETALLE D
ESCALA 1 : 30
8563
2000
20000
51465
9000
D
DETALLE C
ESCALA 1 : 20
C
DETALLE E
ESCALA 1 : 160
C
15000
36000
E
200
4°
730
159
A
A
200
2415
i=2%
9836
B
2°
78000
85836
19000
B
C
28°
17
62
4
21
31
7
79°
NOTAS :
1.
Dimensiones en milimetros S.I.C.
2.
Dimensiones prevalecen sobre el dibujo
3.
Aislar red piping con cinta calefactora
4.
Hormingón H-30
CAD CAE
SOCIEDAD CONTRACTUAL
MINERA EL ABRA
INGENIERIA LTDA
A
A
PLANO Nº
Nro
DESCRIPCION
8
REVISIONES
REFERENCIAS
REVISIONES
www.cad-cae.com
7
DESCRIPCION
POR REV. APROBO FECHA
6
DIBUJO
R.QUEZADA
DISEÑO
M.SCHELMAN AGO 2006
AGO 2006
B
R.Q.Z.
M.S.B.
H.L.L.
17/08/2006
ALTERNATIVA SELECCIONADA
REVISO
M.SCHELMAN AGO 2006
A
R.Q.Z. M.S.B.
H.L.L.
05/08/2006
PARA COMENTARIO DEL CLIENTE
APROBO
H.LOBERA
APROBO
FECHA
Nro
5
POR
REV.
DESCRIPCION
4
AGO 2006
APROBO POR SCMA :
PLANO Nº :
M. LIZAMA.
DESCARGA DE ACIDO
DESDE CAMIONES
ALTERNATIVA N°5
APROBO
PLANO CAD CAE Nº :
CAD-1038-670-M-210
ESCALA 1 : 20
3
2
REV.
PROYECTO Nº :
1
B
8
7
6
4
5
1
2
3
36000
15000
F
F
D
SECCIÓN A-A
ESCALA 1 : 85
<MOD-BOX>9000
13301
E
E
7100
7000
120
1011
6
R238
00
A
Cañeria d=8"
10
12
0
2216
00
48
R1
8
420
45°
D
D
55959
Manguera d=4"
conexión camión
Cañeria d=4"
Cañeria d=10"
8901
4
4000
14440
Manguera d=4"
20500
104960
4
8443
9000
SECCIÓN C-C
ESCALA 1 : 55
7100
10250
9949
112294
14440
E
C
<MOD-BOX>9000
C
8901
54
0
648
343
5
C
300
523
36000
5966
C
825
B
B
19874
DETALLE D
ESCALA 1 : 20
Cañeria d=8"
A
10000
NOTAS :
1.
Dimensiones en milimetros S.I.C.
2.
Dimensiones prevalecen sobre el dibujo
3.
Aislar red piping con cinta calefactora
4.
Hormingón H-30
5242
58
26
Conectar a cañeria
existente d=10"
VISTA DE PLANTA
CAD CAE
DETALLE E
ESCALA 1 : 250
PLANO Nº
Nro
DESCRIPCION
8
REVISIONES
REFERENCIAS
REVISIONES
A
7
DESCRIPCION
POR REV. APROBO FECHA
6
INGENIERIA LTDA
Cañeria d=8"
DIBUJO
R.QUEZADA
DISEÑO
M.SCHELMAN AGO 2006
AGO 2006
R.Q.Z. M.S.B.
H.L.L.
15/08/2006 MODIFICA LARGO DEL CAMION
REVISO
M.SCHELMAN AGO 2006
A
R.Q.Z. M.S.B.
H.L.L.
05/08/2006
APROBO
H.LOBERA
APROBO
FECHA
Nro
5
POR
REV.
DESCRIPCION
4
A
www.cad-cae.com
B
PARA COMENTARIO DEL CLIENTE
SOCIEDAD CONTRACTUAL
MINERA EL ABRA
AGO 2006
APROBO POR SCMA :
PLANO Nº :
M. LIZAMA.
DESCARGA DE ACIDO
DESDE CAMIONES
ALTERNATIVA N°3
APROBO
PLANO CAD CAE Nº :
CAD-1038-670-M-209
ESCALA 1 : 20
3
2
REV.
PROYECTO Nº :
1
B
8
7
6
4
5
1
2
3
40000
5000
15000
10810
F
465
820
120
1169
F
D
Cañeria y manguera d=4"
585
Cañeria d=4"
C
450
E
E
1194
218
700
292
00
38
R2
R14
800
120
1°
200
200
120
120
825
9000
D
Cañeria d=8"
D
300
DETALLE D
ESCALA 1 : 20
DETALLE B
ESCALA 1 : 20
28°
8443
4
104960
10000
1600
TIP
2600
Cañeria 8"
2600
7947
3840
C
46000
C
1413
A
A
Conectar a
linea existente d=10"
B
80
62
B
7467
10240
C
NOTAS :
1.
Dimensiones en milimetros S.I.C.
2.
Dimensiones prevalecen sobre el dibujo
Arenado a metal blanco SSPC - SP 5
3.
4.
Anticorrosivo y pintura epoxica espesor final 4 mills
5.
Soldadura raiz electrodo AWS E 6010 remate AWS E 7018
VISTA DE PLANTA
B
CAD CAE
SOCIEDAD CONTRACTUAL
MINERA EL ABRA
INGENIERIA LTDA
A
A
PLANO Nº
Nro
DESCRIPCION
8
SECCIÓN A-A
ESCALA 1 : 40
7
DESCRIPCION
POR REV. APROBO FECHA
6
REVISIONES
REFERENCIAS
REVISIONES
www.cad-cae.com
DIBUJO
R.QUEZADA
DISEÑO
M.SCHELMAN AGO 2006
AGO 2006
B
R.Q.Z. M.S.B.
H.L.L.
16/08/2006 MODIFICA LARGO CAMION
REVISO
M.SCHELMAN AGO 2006
A
R.Q.Z. M.S.B.
H.L.L.
05/08/2006
APROBO
H.LOBERA
APROBO
FECHA
Nro
5
POR
REV.
PARA COMENTARIO DEL CLIENTE
DESCRIPCION
4
AGO 2006
APROBO POR SCMA :
PLANO Nº :
M. LIZAMA.
DESCARGA DE ACIDO
DESDE CAMIONES
ALTERNATIVA N°2
APROBO
PLANO CAD CAE Nº :
CAD-1038-670-M-208
ESCALA 1 : 20
3
2
REV.
PROYECTO Nº :
1
B
8
7
6
4
5
1
2
3
1600
585
<MOD-DIAM>114
Valvula d=4"
Compuerta
1181
500
200
R2
38
00
R14800
1°
785
F
F
585
825
Cañeria d=4"
DETALLE D
ESCALA 1 : 30
E
Cañeria d=8"
120
9949
136094
4
112294
8443
4
20000
200
200
700
1181
Reducción
d=10x8
Proyectado
18640
DETALLE A
ESCALA 1 : 40
304
14
87
41794
Cañeria d=10"
existente
9000
D
E
D
DETALLE E
ESCALA 2 : 75
DETALLE B
ESCALA 1 : 40
A
120
585
18640
37817
19000
1600
TIP
120
E
C
700
1181
B
73
23
22666
C
C
1181
226
200
C
2600 TIP
2600
SECCIÓN C-C
ESCALA 1 : 80
25
92
15000
10810
Cañeria d=8"
B
B
19000
VISTA LATERAL
NOTAS :
1.
Dimensiones en milimetros S.I.C.
2.
Dimensiones prevalecen sobre el dibujo
3.
Hormigón H-30 e=200 mm
4.
Aislación de cañeria e=50 mm con cinta calefactora
5.
D
CAD CAE
SOCIEDAD CONTRACTUAL
MINERA EL ABRA
INGENIERIA LTDA
A
A
PLANO Nº
Nro
DESCRIPCION
8
REVISIONES
REFERENCIAS
REVISIONES
www.cad-cae.com
7
DESCRIPCION
POR REV. APROBO FECHA
6
DIBUJO
R.QUEZADA
DISEÑO
M.SCHELMAN AGO 2006
AGO 2006
B
R.Q.Z. M.S.B.
H.L.L.
15/08/2006
MODIFICA LARGO DEL CAMION
REVISO
M.SCHELMAN AGO 2006
A
R.Q.Z. M.S.B.
H.L.L.
05/08/2006
PARA COMENTARIO DEL CLIENTE
APROBO
H.LOBERA
Nro
POR
APROBO
FECHA
5
REV.
DESCRIPCION
4
AGO 2006
APROBO POR SCMA :
PLANO Nº :
M. LIZAMA.
DESCARGA DE ACIDO
DESDE CAMIONES
ALTERNATIVA N°1
APROBO
PLANO CAD CAE Nº :
CAD-1038-670-M-207
ESCALA 1 : 20
3
2
REV.
PROYECTO Nº :
1
B