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• Gianfranco1995

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7.0

EQUIPOS

7.1 BOMBAS PRINCIPALES WIRTH 7.1.1 DESCRIPCION El mineroducto de Antamina cuenta para el bombeo del concentrado con cuatro bombas Wirth de 3 pistones tipo TPK 7½ x 14 accionadas por motores de velocidad variable. TPK significa “ Triplex Pumpe Kolben” que traducido al español es “ Bomba de Tres Pistones” 7½” se refiere al tamaño máximo de cilindro que se puede instalar a esta bomba. 14” es la carrera del pistón que es constante. Las limitaciones de las bombas son: Temperatura mínima de diseño –20°C Presión máxima de diseño 251.7 Bar. Las bombas han sido suministradas con cilindros y pistones de 7½”. Con estos cilindros y pistones cada bomba puede suministrar 2205 litros/minuto a la presión máxima de 251.7 Bar. El caudal de la bomba será proporcional a la velocidad de la misma hasta el valor máximo permisible. Cada bomba es accionada por un motor eléctrico de 1300 kW. La velocidad del motor es variable de manera que entrega a la bomba entre 0 y 78 carreras por minuto. Para la succión y descarga de las bombas se ha provisto Amortiguadores de Pulsación. El amortiguador de la succión elimina cualquier pulso proveniente de las bombas de carga de baja presión asegurando un suministro suave de concentrado a la bomba principal. El amortiguador de descarga instalado a la salida de alta presión de la bomba trabaja como una volante hidráulica absorbiendo y liberando energía suavizando la acción reciprocante de la bomba.

7.1.2 INSTRUCCIONES DE SEGURIDAD

!

Las bombas han sido fabricadas con la mas reciente tecnología y es operativamente fiable. Sin embargo siempre existe un peligro potencial al operar la maquina si no se siguen las instrucciones de seguridad.

CAUTION

Para todo trabajo en las bombas, se debe respetar las mas recientes regulaciones para la prevención de accidentes. Lo mismo es aplicable a las regulaciones internas de seguridad. La bomba debe ser montada, operada, mantenida y reparada por solo por personal instruido, entrenado y autorizado.

Los trabajos eléctricos deberán ser ejecutados solo por personal competente y calificado Las instrucciones de operación deben ser leídas, entendidas y respetadas por el personal competente. Especialmente las instrucciones de seguridad. Las instrucciones de operación deben estar disponibles para todo el personal en cualquier momento. El operador esta obligado a operar la bomba solo en condiciones optimas. Se debe evitar cualquier operación en condiciones de seguridad restringida. No se permiten modificaciones no autorizadas. El operador esta obligado a avisar inmediatamente cualquier cambio que reduzca la seguridad. Todo defecto debe ser reparado inmediatamente. Instrucciones para eventos extraordinarios ( fuego, rutas de escape, etc. ) serán establecidos por la compañia y deben ser conocidos por el personal de operaciones. Los accesos a los interruptores de emergencia y las rutas de escape deben ser mantenidas siempre libres. Las Bombas Wirth son bombas de alta presión para pulpa de concentrado y antes de ejecutar cualquier trabajo de mantenimiento; las siguientes medidas deben ser observadas: El permiso para el trabajo debe estar adherido. La bomba debe estar detenida y aislada eléctricamente. La bomba debe ser despresurizada usando las válvulas de drenaje en el lado de descarga. Los amortiguadores de pulsación de succión y descarga deben ser despresurizados. El área de trabajo debe estar adecuadamente iluminada de manera de asegurar una buena visión de la zona. Se debe proveer accesos seguros para todos los componentes que no puedan accesarse desde el piso. El aceite lubricante y las superficies exteriores de la bomba pueden alcanzar temperaturas de hasta 60 °C durante la operación. El personal de mantenimiento debe estar advertido y se debe permitir un tiempo suficiente para el enfriamiento de las partes calientes de antes del mantenimiento. El manómetro de la bomba hidráulica manual debe ser periódicamente para asegurar la lectura correcta de la presión.

calibrado

!

Mientras la bomba este trabajando no se debe retirar las protecciones y los sistemas de seguridad no deben ser puestos fuera de servicio.

CAUTION

7.1.3 DATOS TECNICOS 1. Diámetro de pistón…………………………………………………………..…..7½” 2. Carrera del pistón…………………………………………………………..…….14” 3. Régimen de flujo de diseño…………………………………………….....132 m³/h 4. Caudal por revolución del cigüeñal teórico………………………….…30.4 litros 5. Eficiencia volumétrica calculada……………………………………………….0.93 6. Velocidad máxima de la bomba…………………………………………….78 rpm 7. Máxima presión de descarga……………………………251.7 Bar ( 25.17 Mpa ) 8. Reducción de los engranajes internos de la bomba………………………..3.96 9. Brida de succión………………………………………………ANSI 8” – 150 lb/RF 10. Brida de descarga…………………………………………...ANSI 6” – 1500 lb/RF

7.1.4 DESCRIPCION DE FUNCIONAMIENTO Para facilitar la descripción del funcionamiento de la bomba esta se ha dividido en dos partes, lado de accionamiento y lado de fluido. El lado de accionamiento comprende desde el eje de entrada de potencia hasta los cilindros y el lado de fluido comprende los cuerpos de válvulas de succión y descarga que llamaremos culatas y el múltiple de succión. 7.1.4.1 LADO DE ACCIONAMIENTO Cada bomba ensamblada con sus equipos auxiliares, esta montada en un soporte para servicio pesado. Todos los componentes del lado de accionamiento, están montados en un soporte de acero de alta resistencia fabricado en plancha soldada. El eje de accionamiento completo con su piñón, engrana directamente con el eje cigüeñal a través de un engranaje de dentado tipo “V”. La reducción es de 3.96:1. El eje de accionamiento junto con el piñón están fabricados de una sola pieza por forja de un acero aleado de alta resistencia y maquinado para su acabado final. El eje de accionamiento esta soportado a cada lado por rodamientos de rodillos, lo cual permite libertad de desplazamiento axial para el autoalineamiento de los engranajes.

El cigüeñal esta fundido en acero aleado de alta resistencia y maquinado para el acabado final. El diseño rígido del cigüeñal asegura una operación suave y un buen contacto entre los engranajes. La rueda dentada es forjada y templada separadamente con un maquinado final. Esta firmemente empernada al cigüeñal a través de una brida maquinada especialmente para esta función. El torque es trasmitido por fricción entre las bridas ejercida por el ajuste de los pernos. El diseño del dentado empleado en el tren de engranajes permite una operación muy suave y permite alta carga en los dientes. El cigüeñal es soportado a cada extremo por rodamientos de rodillos autoalineantes fijados por manguitos cónicos. Uno de los rodamientos esta fijado al cigüeñal y al soporte mientras el otro solo esta fijado al cigüeñal. Esto asegura que el cigüeñal no tenga desplazamiento axial pero sin embargo tiene libertad para la dilatación.

CILINDROS Y PISTONES

VASTAGOS DE PISTON Y CRUCETA PIEZA DE CONEXION

CRUCETAS Y TUNELES

BIELA

CIGUENAL

EJE PINON

CROQUIS DE LADO DE ACCIONAMIENTO BOMBA WIRTH

Las bielas son fabricadas de una sola pieza para asegurar un diseño rígido. Cada biela es impulsada por el cigüeñal a través de un rodamiento de rodillos fijado por un manguito cónico al cigüeñal y fijado firmemente a la biela por interferencia. Para facilitar el montaje del manguito cónico a la pista interior de la biela este es partido en dos partes. El manguito tiene el diámetro interior paralelo y el diámetro exterior cónico. El rodamiento tiene el aro interior cónico con el mimo ángulo que el manguito. Una vez que el manguito partido esta en su posición, la biela completa con rodamiento se desplazan sobre el, de manera que el rodamiento monta manguito, fijándose así el rodamiento sobre el manguito y el manguito sobre cigüeñal. El rodamiento y el manguito se suministran como una unidad por fabricante de rodamientos no se deben mezclar piezas.

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El otro extremo de la biela impulsa a la cruceta a través de 4 rodamientos de rodillos paralelos. Estos rodamientose3stan fijados por interferencia a la cruceta. La cruceta esta fabricada de un acero resistente al desgaste y endurecido. Guías intercambiables de fierro fundido gris están fijadas a los túneles de las crucetas. Los túneles de las crucetas forman parte de la carcaza de la bomba. Esta combinación de materiales permite una alta presión de contacto y una baja resistencia a la fricción. El vástago de la cruceta esta empernado a la cruceta y se mueve hacia adelante y atrás con ella. El vástago de la cruceta tiene dos funciones primarias. Impulsa al vástago del pistón, y forma un sello junto con el porta sello de la caja de engranajes, manteniendo el aceite lubricante dentro del sistema. El vástago de la cruceta esta conectado al vástago del pistón por una pieza de conexión y dos acoplamientos partidos. Esto permite retirar el pistón sin retirar el cilindro.

7.1.4.1 LADO DEL FLUIDO ( CABEZAL) Cada bomba tiene 3 idénticos cabezales de aleación de Cromo Molibdeno de alta resistencia uno en cada cilindro. Cada cabezal es suministrado de fluido ( pulpa) por su propio pistón. La bomba es de simple efecto, y el fluido es desplazado por el pistón alternativamente introduciendo la pulpa dentro del cilindro en la carrera de succión e impulsandola en la carrera de descarga. La presión de descarga es determinada por la resistencia ofrecida por el proceso contra la cual la bomba esta operando. La bomba continuara levantando presión hasta encontrar la resistencia del sistema hasta el máximo permitido por la válvula de seguridad. Si la bomba es operada en forma segura dentro de los rangos especificados la válvula de seguridad nunca debería actuar. Cada cabezal consta de una culata o caja de válvula de descarga y una para la válvula de succión. La culata de descarga esta empernada directamente a la bomba y la culata de succión esta empernada a la culata de descarga. Cuando las culatas están ensambladas existe una ruta directa del cilindro a través de las

culatas de descarga y succión. La trayectoria del fluido esta determinada automáticamente por las válvulas que están precargadas por resortes. Durante la carrera de succión la válvula de succión es abierta y la descarga cerrada. Esto permite la bomba jalar fluido de la línea de succión. VALVULA DE DESCARGA

VALVULA DE SUCCION

CONJUNTO CILINDRO PISTON

CROQUIS DE CARRERA DE SUCCION

Durante la carrera de descarga, la válvula de descarga es abierta y la de succión cerrada. Esto permite a la bomba impulsar la pulpa a la línea de descarga.

VALVULA DE DESCARGA

VALVULA DE SUCCION

CONJUNTO CILINDRO PISTON

CROQUIS DE CARRERA DE DESCARGA

Las válvulas de succión y descarga abren y cierran automáticamente debido a la presión del fluido ayudando u oponiéndose al resorte de la válvula.

Las culatas están fabricadas de acero aleado al Cromo Molibdeno de alta resistencia, con transiciones cuidadosamente trabajadas para dar buenas condiciones de flujo para reducir la fatiga de material y los puntos críticos. Las cámaras de las válvulas han sido diseñadas para cumplir con los requerimientos para la instalación de válvulas de acuerdo a las especificaciones API numero 7. Las válvulas de succión y descarga y todos sus componentes son idénticos y pueden ser intercambiados. Las tapas de las culatas tienen un sistema hidráulico que permite un rápido un rápido y seguro montaje y desmontaje de las tapas. El sello e interconexión de las culatas de descarga es obtenido mediante un sistema de conexión telescópico. Una brida con un conector macho es empernada a un lado de la culata de descarga y una brida con conector hembra es empernada al otro lado. La conexión es hecha simplemente empujando un conector dentro del otro. Así los bloques pueden ser ensamblados en series para formar múltiples arreglos. Idénticos “O” rings son usados dentro de los conectores de la conexión telescópica. Esta es una simple forma de cambiar los “O” rings de los sellos ya que el ensamble de las bridas telescópicas puede ser removido sin mover las culatas. El múltiple de presión o descarga formado por las culatas de descarga, tiene conexión empernada en ambos extremos. En el extremo de descarga se instala la pieza de descarga y el amortiguador de pulsaciones de descarga mientras que en el otro extremo se instala una brida ciega.

WIRTH

WIRTH

WIRTH

CROQUIS DE ENSAMBLE DE CULATAS DE DESCARGA Y DETALLE DE JUNTA TELESCOPICA

Las bombas son suministradas con un múltiple de succión. Cada culata de succión esta conectada al múltiple. El múltiple tiene 3 conexiones de entrada una a cada extremo y otra central. La entrada central será usada para operación, una de las entradas de los extremos será usada para lavado del múltiple y la tubería de succión y la otra estará cerrada con una brida ciega.

7.1.4.3 SISTEMA HIDRAULICO PARA TENSIONAR ESPARRAGOS El sistema de tensión hidráulico patentado por Wirth es usado para ajustar los espárragos de las conexiones criticas en el lado de alta presión. El diseño detallado difiere de acuerdo a la aplicación, sin embargo el principio de operación es el mismo, ensamblar la conexión con los espárragos ligeramente ajustados, entonces usar los tensionadores hidráulicos para estirar los espárragos una determinada cantidad. Mientras los espárragos son estirados las tuercas son ajustadas con varillas redondas. Una vez liberada la presión la propiedad elástica de los espárragos los hará tratar de volver a su longitud original. Pero como los espárragos están fijados a su longitud estirada por medio de la s tuercas, una tensión residual queda en los espárragos. Esta tensión residual junta a las dos superficies. La presión usada para tensionar los espárragos es aplicada por una bomba hidráulica manual. ACEITE A PRESION DE LA BOMBA MANUAL TUERCA HIDRAULICA TIPO PISTON

ESPARRAGO

TUERCA

SUPERFICIES A UNIR

CROQUIS GENERAL DE SISTEMA DE TENSION HIDRAULICO

El sistema de tensión hidráulico usado en el cierre de válvulas, fijación de cilindros y culatas de descarga esta preparado dentro del equipo y solo requiere de la presión suministrada por la bomba manual conectada a los niples ubicados permanentemente en el equipo. El sistema de tensión hidráulico usado para conectar las culatas de succión a las de descarga, consiste en cuatro tuercas hidráulicas que están enroscadas en los espárragos y son presurizadas por las la bomba manual todas al mismo tiempo. El sistema de tensión hidráulico proporciona un sistema muy seguro y asegura que las fuerzas de empuje sobre las superficies de contacto este bien distribuida.

7.1.4.4 SISTEMA DE LUBRICACION Todos los rodamientos y las guías de las crucetas son lubricadas por un sistema de lubricación forzado. El aceite es recirculado a todas las superficies de los rodamientos por medio de una bomba de engranajes actuada eléctricamente. El engranaje principal esta inmerso parcialmente en aceite y proporciona una lubricación adicional por salpicadura. El sistema de lubricación incluye un filtro de succión, una válvula de tres vías para by-pass del filtro de succión y un filtro doble. Un indicador de flujo esta instalado en la línea de alimentación de cada punto de lubricación. Los indicadores de flujo tienen una bola que flota cuando el aceite pasa dando así una clara indicacion de que los rodamientos están recibiendo suficiente aceite. La línea de descarga de la bomba tiene instalada una válvula de seguridad que limita la presión a 10 Bar. Un sensor de flujo esta incluido en el sistema para indicar una falta de flujo. Se debe detener inmediatamente la bomba si se pierde el flujo de aceite. Un elemento de medición de temperatura esta instalado en el cárter el cual actúa sobre el enfriador de aceite si este esta demasiado caliente o sobre la resistencia de calentamiento sí esta demasiado frío. El sistema de lubricación debe estar trabajando correctamente antes del arranque de la bomba. El sistema de lubricación usado por Wirth ha demostrado ser efectivo y fiable durante muchos anos y manteniendo a la bomba casi libre de mantenimiento.

7.1.4.5 SISTEMA DE REFRIGERACION DE CILINDROS Los cilindros son enfriados mediante un sistema de refrigeración por agua exclusivo para este fin. Agua fresca es recirculada por una bomba centrifuga actuada eléctricamente, desde un tanque de acero inoxidable, a través de del vástago hueco del pistón hacia los cilindros y luego regresa al tanque. Luego de la descarga de la bomba, una manguera flexible dirige el agua hacia el múltiple de distribución. El múltiple tiene 3 conexiones de salida para alimentar a cada cilindro. Mangueras flexibles dirigen el flujo de agua del múltiple hacia la conexión preparada en la pieza de conexión de los vástagos de la cruceta y pistón, este extremo de la manguera viaja adelante y atrás junto con el vástago del pistón. La pieza de conexión y el vástago del pistón tienen agujeros concéntricos en toda su longitud. El agua es bombeada continuamente a lo largo del vástago del pistón donde es disparada radialmente hacia los cilindros justo al lado del pistón a través de unos orificios preparados para ese fin. El cilindro es abierto en su parte posterior de manera que en la carrera de retorno del pistón el agua es barrida hacia atrás y drenada nuevamente hacia el tanque que se encuentra directamente abajo.

El volumen del agua de recirculación es suficiente para disipar el calor sin necesidad de un intercambiador de calor. El tanque de agua es suministrado con conexiones de drenaje para limpieza. Un sensor de flujo esta incluido en el sistema para indicar la falta de flujo. Se debe parar inmediatamente la bomba si se pierde el lujo de agua de refrigeración. El sistema de refrigeración debe estar trabajando correctamente antes de arrancar las bombas.

PISTON

BOMBA PRINCIPAL

PIEZA DE CONEXION

CILINDRO

DISTRIBUIDOR TANQUE MANGUERAS BOMBA

CROQUIS DEL SISTEMA DE REFRIGERACION DE CILINDROS