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ANILLOS DISIPADORES DE ENERGIA Se presenta a continuación un tipo especial de elementos llamados Anillos Disipadores de Energía (Chokes) fijos y variables, que generan perdidas singulares de energía. Este tipo de elementos es ampliamente utilizado en sistemas de transporte de pulpas minerales, relaves y concentrados.

Un anillo disipador básicamente es un elemento que provoca restricciones al flujo, obstaculizando su paso por la cañería, de forma que se produce una caída de presión en el fluido al pasar por el anillo. El tipo de anillos más empleado en la minería ha sido el cerámico. Últimamente la tecnología ha sido mejorada y se utiliza el anillo metal cerámico, que consiste básicamente en un inserto fabricado de material cerámico fundido sobre una matriz metálica porosa de alta superficie específica, lo cual mejora notablemente la, resistencia a la abrasión. Estos anillos (ver Figura 8.5), se introducen en el interior de la línea provocando estrechamientos y ensanches bruscos en el flujo. Los torbellinos que se forman en la entrada y la salida del anillo provocan alta disipación de energía.

Figura 8.5 En general, pueden diseñarse orificios que disipen hasta 50-60 m de pulpa, con la tecnología de montaje adecuada, de tal manera que se permita mantener las velocidades al interior del anillo del orden de 32 m/s. La pérdida de presión en cada orificio cerámico, vale:

H

K Q2 d 14

En que H Q d1 K

: : : :

Pérdida de presión en [mcf] flujo volumétrico de pulpa en [m3/s] diámetro interior del orificio en [m] constante a determinar por medio de pruebas [0,075 - 0.080]

Otra formulación utilizada corresponde a la indicada en el libro “Cameron Hydraulics Data” 17 Edition Ingersoll – Rand. (Cameron): Flujo a través de Orificios y Boquillas: Q  19.636 C d 12

h

1  d  1 -  1  d2 

4

(d1 / d2 > 0.3) Q  19.636 C d 12

h (d1 / d2 < 0.3)

Con: Q

: Flujo a través del orificio a boquilla [gpm]

d1

: Diámetro del orificio [inch]

h

: Carga hidráulica disipada en el orificio [ ft ]

d2

: Diámetro cañería donde se instala el anillo (orificio) [inch]

C

: Coeficiente de perdida de carga del orificio [ 0.68 – 0.98 ] (teórico agua)

De acuerdo a la disposición que ocupen dentro de una estación de control de energía, los anillos pueden clasificarse en:

Anillos fijos Los anillos ubicados en forma permanente en la línea, originan una pérdida de carga que no puede ser regulada y depende exclusivamente del caudal de pulpa. Anillos variables Corresponden a anillos dispuestos en pares en loops de tubería vertical y con una válvula de control instalada en la rama horizontal que permite dar paso del flujo a través de los anillos o by-passear la instalación. La ventaja de este sistema es su posibilidad de optar entre la pérdida de carga equivalente a la suma de las pérdidas de ambos anillos del loop al operar con la válvula de control cerrada, o pérdidas de carga cuasi nula con la válvula abierta. De esta forma, para un mismo caudal, se puede aumentar la pérdida de carga total, conforme se cierran las válvulas de un sistema de anillos variables dispuestos en serie. La disposición es la que se indica en la Figura 8.6

Figura 8.6

Para controlar el caudal, compatibilizándolo con la pérdida de carga total deseada, generalmente en el diseño de "Estaciones Disipadoras", se combinan sistemas de anillos variables, con anillos fijos. De esta manera, para regular la estación a un cierto caudal y a una determinada pérdida de carga, existirá una configuración en la posición de las válvulas de los anillos variables que logrará el objetivo deseado. Los anillos fijos se dimensionan para disipar la energía excedente asociada al caudal máximo de diseño. Los anillos variables se dimensionan para disipar, en conjunto con los anillos fijos, la energía excedente asociada al caudal mínimo de diseño. Cada par de anillos variables es controlado por una válvula. Para un caudal determinado existe un número adecuado de anillos variables en cada Estación Disipadora. Tal combinación se denomina configuración de las estaciones disipadoras. Las cañerías de acero que componen una estación disipadora, normalmente se revisten interiormente con poliuretano para prevenir el desgaste. Los tramos de cañería donde se colocan los anillos disipadores se denominan “Carretes” (spools) y las piezas de acero que contienen el anillo cerámico (choke) se denominan “soportes” (holders). Se suele dejar uno o más “soportes” (holders) vacíos, sin anillos, para efectos de ajustar las perdidas de carga del sistema, estas piezas se denominan “Vacancias” (null o vacancy).