Cómo seleccionar los diámetros de las tuberías de entrada y salida para bombas de lodos

La selección de los diámetros de las tuberías de entrada y salida para las bombas de lodos debe seguir el principio fundamental de que "el diámetro de la tubería de entrada no debe ser menor que el diámetro de succión de la bomba, y el diámetro de la tubería de salida debe coincidir con los requisitos de caudal y altura".
El dimensionamiento de las tuberías debe diseñarse en torno a tres dimensiones clave (características de la pulpa, parámetros de la bomba y diseño de la tubería ) con el objetivo final de lograr un funcionamiento anticavitación, antibloqueo y de bajo consumo de energía , asegurando así un transporte de pulpa estable y eficiente.

I. Principios básicos de la selección del diámetro de la tubería

La configuración del diámetro de las tuberías debe basarse tanto en la seguridad del equipo como en la eficiencia del sistema. Las dos reglas fundamentales siguientes son esenciales para evitar la mayoría de los riesgos operativos.

1. Tubo de entrada: cuanto más grande, mejor

El diámetro interior del tubo de entrada no debe ser menor que el diámetro de succión de la bomba de lodo , y se recomienda seleccionar un tubo de un tamaño más grande que la entrada de la bomba siempre que sea posible.
Por ejemplo, si el diámetro de entrada de la bomba es de 100 mm (aproximadamente 4 pulgadas), se debe utilizar una tubería de entrada de 125 mm (aproximadamente 5 pulgadas). Queda estrictamente prohibido el uso de tuberías de 80 mm (aproximadamente 3 pulgadas) o menores.

Este diseño reduce la velocidad de la pulpa en el lado de succión, permitiendo que el medio entre en la bomba sin problemas. Ayuda a prevenir una caída de presión excesiva en la entrada, que de otro modo podría provocar cavitación y dañar componentes críticos de la bomba.

2. Tubo de salida: la combinación adecuada es clave

El diámetro de la tubería de salida puede ser igual o ligeramente menor que el diámetro de descarga de la bomba , pero la diferencia de tamaño no debe exceder un tamaño nominal.
Por ejemplo, cuando el diámetro de descarga de la bomba es de 100 mm, es aceptable una tubería de salida de 100 mm o de 80 mm, mientras que no se recomienda la conexión directa a una tubería de 50 mm o más pequeña.

Una tubería de salida sobredimensionada puede generar un consumo energético innecesario, mientras que una tubería subdimensionada aumenta significativamente la resistencia de la tubería, lo que provoca un flujo deficiente de lodos o incluso su obstrucción. Por lo tanto, es fundamental lograr un equilibrio óptimo entre la eficiencia del transporte y el coste energético .

II. Factores clave que afectan la selección del diámetro de la tubería

El diseño del diámetro de la tubería debe ajustarse dinámicamente según las condiciones reales de operación. El tamaño adecuado de la tubería se determina mediante una evaluación exhaustiva de las propiedades del lodo, los parámetros de la bomba y la configuración de la tubería.

1. Características de la suspensión

Las propiedades de la lechada son la base principal para la selección del diámetro de la tubería, ya que influyen directamente en la resistencia al desgaste y los requisitos antibloqueo.

• Concentración de sólidos
  Cuando la suspensión tiene una alta concentración de sólidos (por ejemplo, suspensión de arena de cuarzo con un contenido de sólidos superior al 60%), se debe utilizar un diámetro de tubería más grande (normalmente un tamaño más grande que la selección estándar) para reducir la velocidad del flujo y evitar la sedimentación y el bloqueo de partículas.

• Tamaño de partícula
  Para lodos gruesos que contengan partículas mayores a 1 mm, se debe aumentar el diámetro de la tubería de entrada para evitar que las partículas se atasquen en el lado de succión.
  Para lodos finos con tamaños de partículas inferiores a 0,1 mm, se puede aplicar un tamaño de tubería estándar; sin embargo, se deben evitar diámetros excesivamente pequeños para evitar la acumulación y sedimentación.

• Viscosidad de la suspensión
  Si la lechada contiene arcilla u otros componentes viscosos, la resistencia al flujo aumenta considerablemente. En tales casos, se debe aumentar el diámetro de la tubería (un tamaño mayor que el valor calculado) para reducir la adherencia y la acumulación en la pared de la tubería, garantizando así un transporte fluido.

2. Parámetros de la bomba de lodos

Los parámetros de diseño clave de la bomba forman la base para la selección del diámetro de la tubería y deben coincidir adecuadamente para garantizar el rendimiento del sistema.

• Caudal
  Los caudales de diseño más elevados requieren tuberías de mayor diámetro. Por ejemplo, una bomba de 100 m³/h requiere una tubería de mayor tamaño que una de 50 m³/h para absorber el mayor volumen de lodo.

• Cabeza
  Cuando la distancia de transporte supera los 100 metros o la elevación vertical supera los 20 metros, se debe aumentar el diámetro de la tubería de salida para reducir la fricción y las pérdidas locales, evitando así una altura real insuficiente en el punto de descarga.

• Tamaños de boquillas de entrada y salida
  Los diámetros de succión y descarga de la bomba representan los límites mínimos para la selección de la tubería. La tubería de entrada no debe ser menor que el diámetro de succión de la bomba, y la diferencia de tamaño en la tubería de salida no debe exceder un tamaño nominal para garantizar la compatibilidad entre la bomba y el sistema de tuberías.

3. Disposición de la tubería

El entorno de instalación y la disposición de las tuberías afectan la resistencia del flujo y deben tenerse en cuenta al seleccionar los diámetros de las tuberías.

• Longitud de la tubería
  Cuando la longitud total de la tubería supera los 50 metros, el diámetro de la tubería de salida debe aumentarse en un tamaño (por ejemplo, de 100 mm a 125 mm) para compensar las pérdidas por fricción a lo largo de la tubería.

• Número de accesorios
  Si la tubería incluye más de tres accesorios, como codos, válvulas o válvulas de retención, se debe aumentar el diámetro de la tubería de salida para reducir el efecto acumulativo de la resistencia local.

• Dirección del flujo
  Para sistemas donde predomina el transporte vertical (por ejemplo, elevación vertical superior a 10 metros), se recomienda un diámetro de tubería de salida mayor para evitar que la pulpa se asiente en secciones verticales.
  Para sistemas de transporte principalmente horizontales, se puede aplicar un dimensionamiento estándar, siempre que la velocidad de la pulpa se mantenga dentro de un rango razonable.

• Altura de instalación de succión
  Si la tubería de entrada incluye una sección vertical ascendente (como el bombeo de lodo desde un tanque subterráneo), se debe aumentar el diámetro de la tubería de entrada para reducir la velocidad del flujo y evitar una baja presión de entrada, evitando así la cavitación.

III. Métodos para verificar la selección del diámetro de la tubería

Después de la instalación, la idoneidad de los diámetros de las tuberías se puede evaluar mediante observaciones operativas sin cálculos complejos, lo que permite realizar ajustes prácticos.

• Verificación de la tubería de entrada
  Si se producen ruidos anormales, vibraciones o flujo inestable durante el funcionamiento de la bomba, es probable que la tubería de entrada sea demasiado pequeña, lo que reduce la succión. Se recomienda usar una tubería de entrada de mayor diámetro.

• Verificación de la tubería de salida
  Si el caudal de descarga es insuficiente, la presión de salida es baja o se observa una vibración severa en la tubería, es probable que la tubería de salida sea de tamaño insuficiente y se deba aumentar.
  Si el flujo y la presión son normales pero el consumo de energía del motor es notablemente alto, es posible que la tubería de salida esté sobredimensionada y se deba reducir adecuadamente.