La modelización predictiva de daños ayuda a reducir los residuos en las bombas de minería
Los minerales industriales fundamentales, entre los que están el cobre, el cinc, la bauxita y el mineral de hierro, pueden bombearse hasta cientos de kilómetros a través de los yacimientos mineros a medida que se procesan desde el mineral primario hasta los minerales utilizables. A menudo altamente viscosos, al someterse a intensas presiones de procesamiento y combinarse con productos químicos corrosivos, estos lodos minerales desgastan incluso las bombas especialmente diseñadas para trabajos pesados. El proyecto APESA es una colaboración entre Weir Minerals Netherlands (WMNL) y cinco investigadores noveles (ESR, por sus siglas en inglés) ubicados en la Universidad de Strathclyde. Su objetivo es estudiar cómo se dañan las bombas y desarrollar modelos predictivos y técnicas de mitigación de daños para mejorar la vida de las bombas de desplazamiento positivo (PD, por sus siglas en inglés). El apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie de la Unión Europea ha hecho posible esta investigación fundamental para la industria, que tiene el potencial de reducir los residuos y los costes de explotación en las minas de todo el mundo.
Comprender el desgaste de las bombas de desplazamiento positivo
Las bombas de PD, que se utilizan en el transporte de largas distancias de lodos minerales viscosos, suelen estar diseñadas para tener una vida de hasta veinticinco años. Sin embargo, con el tiempo, el efecto combinado de la corrosión, la erosión y la fatiga, siempre resultan en daños materiales en las bombas, lo que disminuye el rendimiento y requiere piezas de recambio. Para comprender el comportamiento complejo de estas bombas de lodos, el equipo de APESA tuvo que investigar propiedades que interactúan, como los materiales de las bombas; el tamaño, la forma y la concentración de partículas sólidas en el lodo; la química del lodo y el efecto del diseño del flujo de la bomba en la velocidad y los ángulos del lodo. Douglas Watson, director del programa en el centro de investigación avanzada Weir, comenta: «Para APESA, revisamos el ciclo de vida de las bombas con el fin de identificar las áreas en las que las tecnologías emergentes y la información nueva podrían producir cambios significativos. Nos centramos en comprender mejor los mecanismos del daño, para estudiar formas de limitarlo y utilizar la modelización predictiva para aumentar la rapidez y precisión de la evaluación de planteamientos alternativos». La investigación mejoró la comprensión del rendimiento material y la influencia de los procesos de fabricación y degradación de las bombas en su rendimiento a lo largo de su vida útil. Además, señaló materiales alternativos y técnicas de acondicionamiento de materiales que podrían ampliar la vida útil de las bombas. Los resultados de investigación se publicarán en breve en la revista «International Journal of Plasticity» donde se detallará el nuevo modelo de material de plasticidad cíclica desarrollado en el marco de APESA e implementado para la evaluación del estrés compresivo en la resistencia a la fatiga del acero al carbono en entornos corrosivos.
Minimizar los residuos
Los resultados se están integrando directamente en los manuales de diseño y en los cálculos utilizados por los equipos de ingenieros de bombas de PD de la marca GEHO® en Weir Minerals. Los hallazgos son tan considerables que el socio industrial del proyecto ha mantenido en su plantilla específicamente a un ESR para facilitar la transferencia de conocimientos. La investigación de APESA ampliará la vida útil de las bombas de desplazamiento positivo de Weir Minerals y reducirá la cantidad de mantenimiento necesario para utilizarlas, lo que disminuirá los residuos y los costes de explotación en el sector minero. «Esto protege la ventaja competitiva de la industria europea (tanto de los fabricantes de bombas, como de su base de suministros) en un momento en el que la competitividad de los fabricantes de equipos no europeos ha aumentado», afirma Watson. Al haberse adoptado los sistemas de gestión de aguas en minería para satisfacer los retos futuros de escasez de agua, el equipo de investigación se centra ahora en la modelización futura y la simulación para investigar la protección a la corrosión.
Palabras clave
APESA, lodo, tubería, corrosión, cobre, cinc, hierro, bomba, minas, minerales, residuo, modelización, simulación
