5001-4-mc-001 rev.0

PROYECTO PLANTA SULFATO DE COBRE PENTAHIDRATADO

5001-4-MC-001

MECANICA-PIPING

MEMORIA DE CALCULO BOMBAS DE PROCESO

Para

SOLENOR S.A.

Preparado por

MABENKO LTDA.

Jefe de Especialidad Nolberto Chocano V.

Jefe de Proyecto Alejandro González R.

Gerente de Ingeniería Alejandro Poblete C.

Cliente Alejandro Riquelme S., Solenor S. A.

REV. EMITIDO PARAPREPARADO

PORAPROBADO

PORCLIENTE FECHA

A Coordinación Interna NCHV APC ARS 03-08-11

B Comentarios Cliente NCHV APC ARS 12-08-11

0 Aprobado NCHV APC ARS 30-08-11

COMENTARIOS CLIENTE

Solenor S.A. Mecánica-Piping

Ingeniería de Detalle Memoria de Calculo Bombas de Proceso

Proyecto Planta Sulfato de Cobre Pentahidratado 1005-4-MC-001

Mabenko Ltda. Ingeniería & Proyectos Rev.: 0; 30-08-11

ÍNDICE

1. GENERAL 4

1.1 INTRODUCCIÓN 4

1.2 UBICACIÓN 4

1.3 NORMAS, CÓDIGOS Y REGLAMENTOS 5

1.4 DEFINICIONES Y ABREVIATURAS 5

2. REQUERIMIENTOS GENERALES 6

2.1 UNIDADES 6

2.2 PLANOS 6

3. CALCULO DE BOMBAS CENTRIFUGAS 7

3.1 CRITERIOS DE DISEÑO 7

3.2 FORMULAS DE CÁLCULO HIDRÁULICO 7

3.3 CONDICIONES DE DISEÑO GENERAL 9

3.4 CUADRO DE RESULTADOS 13

4. ANEXOS 14

4.1 GRAFICO HR (COEFICIENTE DE CORRECCION) 14

4.2 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN REFINO 15

4.3 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN PLS 16

4.4 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN ORGANICO 17

4.5 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN AGUA PROCESO 18

4.6 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN AGUA POTABLE 19

4.7 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN SOLVENTE 20

4.8 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN ELECTROLITO 21

4.9 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN RETENCION 22

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4.10 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN ACIDO SULFURICO 23

4.11 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN PISCINA PLS 24

4.12 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN POZO SUMIDERO 25

4.13 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN RECHAZO CENTRIFUGA 26

4.14 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN RECEPTOR DE PULPA 27

4.15 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN LAVADOR DE CRISTALES 1 28

4.16 Tabla de Calculo Impulsión LAVADOR DE CRISTALES 2 29

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1. GENERAL

1.1 INTRODUCCIÓN

Solenor S.A ha solicitado a Mabenko Ltda. el desarrollo de una Ingeniería Conceptual y Detalle para el proyecto denominado Planta Sulfato de Cobre Pentahidratado.

La Planta SX/CX, que tiene por objeto la producción de sulfato de cobre, será construida dentro de las instalaciones de Solenor S.A. ubicadas en el Km. 28 de la Ruta CH 31, Tercera Región, Provincia y Comuna de Copiapó. La planta funcionará mediante procesos de extracción por solventes y de cristalización, con una producción nominal de 100 ton/mes de cobre.

El desarrollo de la ingeniería contempla el diseño de equipos para el proceso, estanques, layout de planta, obras civiles, cálculo estructural, galpones, proyecto eléctrico, piping y válvulas, sistema de bombeo, sistema de agitación, instrumentación y control, sistema mecánico, instalaciones auxiliares, pozos, sala de control, sala de distribución.

1.1.1 Objetivo

Desarrollar la Memoria de Cálculo de Bombas de Proceso, con el fin de que esta cumpla con todos los requerimientos de caudal y presión para el normal funcionamiento de la Planta SX/CX.

1.1.2 Alcance

El documento abarca todos los sistema de impulsión por bombas centrifugas de la Planta SX/CX.

1.2 UBICACIÓN

La Ingeniería del proyecto, se debe diseñar bajo un requerimiento de operación continua y servicio pesado sujeto a las siguientes condiciones ambientales:

Ubicación Planta:

Camino internacional km.28, sector quebrada de paipote, Copiapó Tercera región de atacama. Ubicada en los 27º 18´ de latitud sur, con 70º 25´ de longitud oeste.

Elevación media : 291 metros sobre nivel del mar

Clima :Desértico marginal bajo, elevadas temperaturas durante el día, bajas temperaturas durante la noche.

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Temperatura :Amplitud térmica diaria de 14 grados aprox., tanto en verano como invierno.

1.3 NORMAS, CÓDIGOS Y REGLAMENTOS

HI Hydraulic Institute

ISO International Organization for Standardization

ASME American Society of Mechanical Engineers.

ANSI American National Standard Institute.

API American Petroleum Institute.

Bibliografía Utilizada

MECANICA DE FLUIDOS Y MAQUINAS HIDRAULICAS, Claudio Mataix

TUBERIA Y FITIING HDPE, Vinilit.

DIMENSIONAMIENTO BOMBAS CENTRIFUGAS, KSB

1.4 DEFINICIONES Y ABREVIATURAS

Las definiciones y abreviaturas que aplican a este documento son las siguientes:

MBK Mabenko Ltda.

Re Número de Reynold

Rugosidad del Material (mm)

d Diámetro Interno de la Cañeria (mm)

L Longitud de Cañería (m)

V velocidad del flujo (m/s)

g aceleración de gravedad (m/s2)

Viscosidad dinámica del fluido (kg/m s)

Factor de Fricción

K Coeficiente de pérdida de carga

Q Caudal de fluido (m3/h)

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A Área transversal de Cañería

H Rendimiento Hidráulico de bomba

2. REQUERIMIENTOS GENERALES

2.1 UNIDADES

Todas las unidades de medida que se utilicen en el desarrollo del objetivo del documento, deben estar basadas en el Sistema Internacional de medidas (SI). En informes, como en planos, siempre que ello sea posible.

Este requisito no se aplicará a documentos y/o planos de equipos o instalaciones de procedencia extranjera que están ya definidos o normalizados en unidades inglesas, aunque sí se exigirá el cumplimiento de unidades en el sistema internacional en su dimensionamiento general o de componentes en los planos de disposición.

En los cálculos podrán emplearse unidades métricas o unidades inglesas, según la práctica habitual de ingeniería en la materia correspondiente, sin embargo, los resultados deberán presentarse en unidades del sistema internacional.

2.2 PLANOS

Tabla 2.2.1 Listado de Planos que aplican al documento.

NOMBRE DEL PLANO CÓDIGO CLIENTE

Disposición General Cañerías Área CX Lamina 1 de 2 5001-4-PL-0024L1

Disposición General Cañerías Área CX Lamina 2 de 2 5001-4-PL-0024L2

Disposición General Cañerías Área TK Lamina 1 de 3 5001-4-PL-0026L1



Disposición General Cañerías de Piscinas Refino y PLS 5001-4-PL-0027

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3. CALCULO DE BOMBAS CENTRIFUGAS

3.1 CRITERIOS DE DISEÑO

El procedimiento de diseño utilizado corresponde a recomendaciones de fabricantes y literatura especializada en el cálculo y diseño de circuitos hidráulicos.

Para cañerías con flujos bombeados sin presencia o bajo contenido de sólidos en suspensión (10%), la velocidad estará en el rango de 1.0 a 2.0 m/s.

Para cañerías de ácido sulfúrico, la velocidad será igual o menor a 0.5 m/s.

Las cañerías de impulsión con Sólidos en suspensión serán diseñadas usando velocidades de al menos 1,5 m/s. y hasta un máximo de 3.0 m/s.

Los espesores de pared en cañerías de HDPE se seleccionara de acuerdo con la norma ISO 12162 y considerara la presión de trabajo, temperatura máxima de funcionamiento.

Se aplicarán factores de seguridad de 1,2 (20%) sobre las Pérdidas totales en la tubería de succión/descarga y un incremento de un 10% sobre la presión total requerida (TDH).

3.2 FORMULAS DE CÁLCULO HIDRÁULICO

3.2.1 Formulas de Altura de Impulsión (TDH)

3.2.2 Factor de fricción (Swamee e Jain)

2

9.0Re

74.5

71.3

1log*2

1

d

f

3.2.3 Pérdida de carga primarias (Darcy-Weisbach)

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3.2.4 Pérdida de carga Secundarias

3.2.5 Coeficiente de Reynolds

3.2.6 Potencia absorbida por la bomba

3.2.7 NPSH disponible

3.2.8 Altura corregida de Pulpa

HR factor de corrección por efecto de sólidos en la pulpa HR(d50, S, Cp) según grafico Anexo 4.1(Mac Elvain y Cave).

d50 diámetro medio de partículas a transportar [mm]S gravedad específica de los sólidos.Cs coeficiente de seguridad;

0,9 pulpa no espumosa (relaves)0,7 pulpa espumosa (concentrados)Concentración de sólidos en peso (Cp) y en volumen (Cv).

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3.3 CONDICIONES DE DISEÑO GENERAL

3.3.1 General

Altura geografía : 291 msnmTemperatura Ambiental : 0-30°CPresión atmosférica : 97595.8 PaRugosidad () : 0.02 mm HDPE

: 0.046 mm Acero Carbono

3.3.2 Bomba de Impulsión REFINO (100-BP-001/002)

Fluido : REFINODensidad del fluido : 1170 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 2-3 CpAltura succión estática (Hsucción) : 1.77 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 4.3 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 11 m3/h

3.3.3 Bomba de Impulsión PLS (100-BP-003/004)

Fluido : PLSDensidad del fluido : 1170 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 2-3 CpAltura succión estática (Hsucción) : 1.7 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 2.9 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 11 m3/h

3.3.4 Bomba de Impulsión ORGANICO (100-BP-005/006)

Fluido : ORGANICODensidad del fluido : 900 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 4-5 CpAltura succión estática (Hsucción) : 2 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 10 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 21 m3/h

3.3.5 Bomba de Impulsión AGUA PROCESO (100-BP-007/008)

Fluido : Agua IndustrialDensidad del fluido : 1000 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 1 CpAltura succión estática (Hsucción) : 2 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 2,87 m (desde el eje de bomba)

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Caudal (Q) : 1 m3/h

3.3.6 Bomba de Impulsión AGUA POTABLE (100-BP-009/010)

Fluido : Agua PotableDensidad del fluido : 1000 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 1 CpAltura succión estática (Hsucción) : 0.5 m (mínima desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 5,6 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 5 m3/h

3.3.7 Bomba de Impulsión SOLVENTE (100-BP-011)

Fluido : SOLVENTE (isoparafinico)Densidad del fluido : 820 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 1-2 CpAltura succión estática (Hsucción) : 0.5 m (mínima desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 2.6 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 1.2 m3/h

3.3.8 Bomba de Impulsión ELECTROLITO (100-BP-012/013)

Fluido : ELECTROLITODensidad del fluido : 1200 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 1-2 CpAltura succión estática (Hsucción) : 2.8 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 10.1 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 10 m3/h

3.3.9 Bomba de Impulsión RETENCION (100-BP-012/013)

Fluido : RETENCION (Refino, Electrolito, Orgánico)Densidad del fluido : 1200 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 1-2 CpAltura succión estática (Hsucción) : 0.2 m (mínima desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 3 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 11 m3/h

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3.3.10 Bomba de Impulsión ACIDO SULFURICO (100-BP-012/013)

Fluido : ACIDO SULFURICODensidad del fluido : 1.84 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 20-30 CpAltura succión estática (Hsucción) : 0.2 m (mínima desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 3 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 11 m3/h

3.3.11 Bomba de Impulsión (balsa) PISCINA PLS (100-BP-017/018)

Fluido : PLSDensidad del fluido : 1170 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 2-3 CpAltura succión estática (Hsucción) : -1.2 m (desde la piscina)Altura de descarga (Hdescarg) : -3.5 m (desde la piscina)Caudal (Q) : 11 m3/h

3.3.12 Bomba de Impulsión POZO RECOLECTOR (100-BP-019)

Fluido : RETENCION (Derrames de Soluciones)Densidad del fluido : 1200 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 2-3 CpAltura succión estática (Hsucción) : -1.0 m (desde el piso)Altura de descarga (Hdescarg) : 3.5 m (desde el piso)Caudal (Q) : 11 m3/h

3.3.13 Bomba de Impulsión RECHAZO CENTRIFUGA (300-BP-007/008)

Fluido : ELECTROLITODensidad del fluido : 1200 kg/m3Temperatura fluido : 25°CViscosidad fluido : 1-2 CpAltura succión estática (Hsucción) : 0.7 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 5.95 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 1.02 m3/h

3.3.14 Bomba de Impulsión RECEPTOR DE PULPA (300-BP-001/002)

Fluido : PULPA Densidad : 1500 kg/m3Cv : 20% v/vd50 : <0.15 mmDensidad solido : 2280 Densidad liquido : 1200

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Cs : 0.9 (pulpa no espumosa)Hr : 0,91 (según Grafico Anexo 4.1)Temperatura fluido : 25°CAltura succión estática (Hsucción) : 0.7 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 4.57 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 1.02 m3/h

3.3.15 Bomba de Impulsión LAVADOR DE PULPA 1 (300-BP-003/004)

Fluido : PULPA Densidad : 1740 kg/m3Cv : 30% v/vd50 : <0.15 mmDensidad solido : 2280 Densidad liquido : 1200Cs : 0.9 (pulpa no espumosa)Hr : 0,88 (según Grafico Anexo 4.1)Temperatura fluido : 25°CAltura succión estática (Hsucción) : 3.0 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 4.57 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 1.02 m3/h

3.3.16 Bomba de Impulsión LAVADOR DE PULPA 2 (300-BP-005/006)

Fluido : PULPA Densidad : 1740 kg/m3Cv : 40% v/vd50 : <0.15 mmDensidad solido : 2280 Densidad liquido : 1200Cs : 0.9 (pulpa no espumosa)Hr : 0,85 (según Grafico Anexo 4.1)Temperatura fluido : 25°CAltura succión estática (Hsucción) : 3.0 m (desde el eje de bomba)Altura de descarga (Hdescarg) : 5.7 m (desde el eje de bomba)Caudal (Q) : 1.02 m3/h

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3.4 CUADRO DE RESULTADOS

Tabla 3.4.1 Cuadro de bombas, TDH y Caudales

SERVICIOCAUDAL DE DISEÑO

PRESIÓN MINIMA REQUERIDA

NPSHdSELECCIÓN DE BOMBA

Impulsión desde TK Refino

11 m3/H 13,13 mcf11,35 m

Q= 11 m3/hTDH= 14mcfNSPHd= 11 m

Impulsión desde TK PLS

11 m3/H 8,77 mcf11,27 m


Impulsión desde TK Orgánico

21 m3/H 16,56 mcf11,32 m


Impulsión desde TK Agua Proceso

1 m3/H 3,98 mcf11,67 m


Impulsión desde TK Agua Potable

5 m3/H 16,12 mcf10,07 m


Impulsión desde TK Solvente

1,2 m3/H 4,42 mcf10,07 m

Q= 1,2 m3/hTDH= 5mcfNSPHd= 10 m

Impulsión desde TK Electrolito

10 m3/H 22,07 mcf12,37 m


Impulsión desde TK Retención

11 m3/H 6,78 mcf 9,77 mQ= 11 m3/hTDH= 7mcfNSPHd= 9 m

Impulsión desde TK Acido Sulfúrico

1 m3/H 4,27 mcf10,24 m


Impulsión desde piscina PLS

11m3/H 8,41 mcf10,17 m


Impulsión desde Pozo Sumidero

11m3/H 5,91 mcf10,17 m


Impulsión desde TK Rechazo de centrifuga

1,02 m3/H 7,31 mcf10,27 m

Q= 1,02 m3/hTDH= 8mcfNSPHd= 10 m

Impulsión desde TK Receptor Pulpa

1,25 m3/H 14,13 mcf 9,97 mQ= 1,25 m3/hTDH= 15mcfNSPHd= 9 m

Impulsión desde TK Lavador de Cristales 1

1 m3/H 8,26 mcf12,67 m


Impulsión desde TK Lavador de Cristales 2

1 m3/H 18,05 mcf12,67 m


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4. ANEXOS

4.1 GRAFICO HR (COEFICIENTE DE CORRECCION)

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4.2 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN REFINO

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4.3 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN PLS

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4.4 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN ORGANICO

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4.5 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN AGUA PROCESO

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4.6 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN AGUA POTABLE

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4.7 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN SOLVENTE

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4.8 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN ELECTROLITO

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4.9 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN RETENCION

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4.10 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN ACIDO SULFURICO

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4.11 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN PISCINA PLS

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4.12 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN POZO SUMIDERO

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4.13 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN RECHAZO CENTRIFUGA

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4.14 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN RECEPTOR DE PULPA

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4.15 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN LAVADOR DE CRISTALES 1

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4.16 TABLA DE CALCULO IMPULSIÓN LAVADOR DE CRISTALES 2

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5001-4-mc-001 rev.0

Documents

desde el piso

altura de descarga

desde la piscina

electrolitodensidad del fluido

plsdensidad del fluido

densidad del fluido

001 mabenko ltda

ingeniera amp