Determinación experimental del comportamiento de trabajo de bombas centrífugas de pulpa (relave) operando en forma reversible como turbinas hidráulicas

Incluye anexos

Tesis (Ing. Civil Mecánico) -- Prof. Guía: Jaime Espinoza ; prof. corref.: Mario Toledo

En ayuda al problema de la disminución de costos de producción y aprovechamiento energético en las faenas mineras, se propone la instalación de equipos de generación de energía eléctrica, los cuales consisten en la incorporación de bombas centrífugas en el canal de relaves, los cuales poseen una energía potencial hidráulica que no se esta aprovechando en la actualidad. Estos equipos, transforman la energía hidráulica en electricidad, la cual ser inyectada directamente a la red eléctrica o al alumbrado de la planta, cumpliendo el fin de disminuir en parte las exigencias energéticas que se presentan en las mineras. Las bombas centrífugas utilizadas para este propósito son las mismas utilizadas en el área de producción, las cuales trabajan con fluidos abrasivos, similares a los relaves. El equipo seleccionado para la caracterización pertenece a la familia de las MCH de Vulco S.A. (125 MCH específicamente), y fue instalada en un banco de pruebas con acople directo a un freno dinamo-métrico que entrega como resultado el torque generado por el eje de la bomba. El trabajo, se realizó en 4 etapas. La primera consistió en el diseño y dimensionamiento de un banco de pruebas, basado en la norma ISO 9906, el cual, en su segunda etapa, fue instalado en el Laboratorio de Termo-fluidos en la Universidad Santa María. En la tercera etapa se realizaron ensayos al banco de pruebas, obteniendo así los puntos de operación del equipo. La cuarta etapa fue la de análisis de resultados y extrapolación de los mismos para la predicción del comportamiento en operación de la bomba 450 MCH como turbina, la cual está siendo analizada para la instalación en la primera planta de generación (no como prueba) en una división de Codelco. Dentro de los resultados del proyecto, se encuentran las potencias máximas generadas en el banco de pruebas. En los ensayos de altura constante, se alcanzaron 16 [kW] a 600 RPM a 35 [m]. En los ensayos a 700 RPM constante, se logró generar 31 [kW] con un 55% de eficiencia. Paralelamente se realizó el análisis del equipo 450 MCH como turbina, que de manera predictiva, generaría potencias cercanas a los 2.5 [MW] a 400 RPM y un 68% de eficiencia. Estos datos permiten determinar la disminución de consumo de energía eléctrica, lo que ayudaría a cuantificar los beneficios económicos implicados en el ámbito de la producción de cada faena.

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