La guía completa de bombas de arena y dragado: cómo mueven la arena, la grava y los sedimentos

Bombas de arena y dragado Son las grandes máquinas centrífugas de alta capacidad que transportan lodos, rocas, lodos, arena cruda, mezclas de dragado, limo y otras arenas y gravas desde el fondo marino, el lecho de un lago o el lecho de un río, en lugar de excavarlas con un balde. Están presentes detrás de casi todas las operaciones para extraer arena de río, en cualquier proyecto de depuración para dragar un puerto o en un proyecto de recuperación de tierras en todos los países del mundo, pero en estas situaciones, la mayoría de los clientes nunca saben que las quieren, hasta que su bomba estándar ha fallado. Esta página cuenta cuáles son, su funcionamiento, los tipos principales, cómo dimensionarlos, las razones de su fracaso y cuánto cuesta poseer uno.

Información que no está vinculada a ningún OEM en particular. Dirigido a ingenieros de proyectos, gerentes de planta y personas que solicitan bombas. Cuando está listo para comparar modelos específicos, BBP publica aquí un desglose completo del producto que muestra esta hoja de especificaciones en contexto.

¿qué es una bomba de arena y dragado?

Una bomba de arena y dragado es un tipo de bomba centrífuga diseñada para transferir una mezcla de agua y sólidos (arena, grava, limo, barro y, sí, incluso piedra) como un solo flujo bombeado. Esa mezcla, lo que la industria estadounidense llama lodo, y su clase general de equipo son bombas de lodo, son los miembros de menor peso de la clase. Las bombas de dragado están destinadas a manejar los peligros variables y no cribados de alimentación de un lecho de río, un estanque de relaves o un fondo de puerto.

Esa diferencia es importante ya que “dragar” es un trabajo, no un estándar de máquina separado. Como se identifica en la norma ANSI/HI 12.1-12.6 del Instituto Hidráulico, “bomba de lodo” es la terminología estándar que describe el diseño, aplicación y prueba de estas máquinas. Una “bomba de dragado” es una bomba de lodo utilizada para tareas de dragado ñan con un paso interno más grande y una geometría de succión diseñada para recoger material del fondo.

Por lo tanto, cuando un proveedor agrupa una “bomba de arena”, una “bomba de grava”, una “bomba de dragado de arena” o una “bomba de dragado”, normalmente se refieren a la misma familia de equipos, simplemente optimizados de manera un poco diferente. Todos comparten una función: transportar grandes cantidades de sólidos abrasivos que destruirían una bomba de agua en poco tiempo.

Cómo funciona una bomba de dragado

Las bombas de dragado funcionan de alguna manera con sólidos transportándolos dentro de un flujo acelerado de agua. No los levantan mecánicamente. ¡Todo lo que necesitas saber sobre el diseño de ellos y luego comprender casi todos los modos de falla que verás en este libro de texto está contenido en esa declaración!

¿cómo funciona una bomba de dragado?

Hay cuatro pasos en su ciclo de trabajo: Primer paso, succión: el impulsor giratorio crea una región de baja presión frente a la bomba. Esto reduce la presión en toda la entrada de la bomba. La presión atmosférica y el peso de la columna de lodo empujarán agua con materiales sólidos hacia la bomba.

Segundo paso, aceleración: el impulsor, que parece una rueda giratoria (gira en medio de la bomba), arroja el agua con partículas sólidas hacia afuera con fuerza centrífuga. Luego, el tercer paso, la difusión: el flujo tiene que disminuir la velocidad y convertir la velocidad en presión para superar el efecto de la gravedad. Cuarto paso, descarga: la presión empuja a través del tubo de descarga y conduce el flujo al punto necesario.

Ahora bien, el artículo de los ingenieros medioambientales estatales también se agita de forma sencilla: una draga hidráulica aspira el material arrastrado por el agua desde el punto de excavación mediante bombas centrífugas.

Esta es la fracción por la que circulan los competidores. El agua en la tubería de descarga tiene que moverse lo suficientemente rápido como para que los sólidos no se asienten, por encima de la velocidad de sedimentación que el ingeniero denomina. La literatura sobre el transporte de lodos muestra que la bomba necesita desarrollar una velocidad supercrítica para que las partículas permanezcan en suspensión en lugar de asentarse y obstruir la tubería.

Tome la línea a una velocidad demasiado baja, las partículas pesadas se asientan, forman un depósito en el fondo de la tubería, se sedimentan y obstruyen, por lo que la bomba de dragado no está clasificada para presión per se sino para flujo: el flujo mantiene la tubería libre de depósitos.

Los sumergibles alteran el panorama de otra manera. En lugar de llevar toda la bomba hasta donde está la lechada, los sumergibles la dejan en el punto de entrega; reduciendo en gran medida la limitación de elevación por succión de modo que no haya una enorme cantidad de lechada que la entrada de la bomba tenga que levantar y superar. Ésa es una de las razones por las que los trabajos que son profundos o difíciles de cebar con tanta frecuencia cambian de un banco montado a un bomba de dragado sumergible.

Los principales tipos de bombas de arena y dragado

A simple vista, el mercado parece estar cada vez más saturado: sumergible, hidráulico, eléctrico, de succión, de refuerzo, de corte, pero cada uno de esos descriptores simplemente describe una de tres decisiones de diseño separadas. Si agrupamos una bomba en tres ejes, la celda se convierte en algo más que un nombre.

El eje uno es la posición: el punto en el que se asienta físicamente la bomba. Una bomba horizontal montada en seco está estacionada en un banco o plataforma y aspira la lechada por una tubería de succión. Las bombas sumergibles están situadas bajo el agua, en la fuente puntual; mientras que una bomba montada en una excavadora se puede fijar a la pluma de una excavadora para mayor comodidad operativa.

El eje dos es el motivo: por qué la bomba es accionada por un motor eléctrico, un accionamiento por un motor diésel, una fuente de alimentación hidráulica o un accionamiento por una caja de cambios de un motor primario más grande. El eje tres desempeña un papel en la línea: si es la bomba primaria (una que toma el material de la fuente) o si es un refuerzo (una bomba insertada en una tubería de descarga larga para mantener la presión y la velocidad.

Las unidades sumergibles eléctricas funcionan a menor velocidad con extremos húmedos resistentes a la abrasión, diseñados para un servicio continuo. Las unidades sumergibles hidráulicas, que realmente tienen una potencia y un alcance mucho mayores, son una combinación natural para arena completamente compactada con excavadoras y cabezales de corte. Para agregados gruesos, los operadores suelen cambiar a un exclusivo bomba de grava para árido grueso, lo que nuevamente amplía los pasajes internos. La clave es no memorizar etiquetas; la clave es plantear tres preguntas: ¿dónde se encuentra la bomba, qué la hace funcionar y si es principio o refuerzo?

Bomba de dragado versus bomba de lodo: ¿cuál es la diferencia?

La pregunta que hace que los compradores se equivoquen con mayor frecuencia. Ambas máquinas son bombas centrífugas de manipulación de sólidos y los términos se utilizan indistintamente. Pero en realidad están diseñados para diferentes flujos de alimentación, y comprar la solución incorrecta es un error costoso.

¿en qué se diferencia una bomba de dragado de una bomba normal?

Una planta apropiada para uso general (bombas de lodo) es consistente y a menudo se clasifica por derivación o ciclón (clasifica una alimentación a granulometrías y caudales conocidos de finos a medios. Sus espacios libres y su impulsor están acoplados para adaptarse a esa corriente de flujo. Las bombas de dragado están diseñadas para lo impredecible; una alimentación que varía minuto a minuto, nunca se limpia y puede mostrar desechos del tamaño de un puño sin previo aviso. Para hacerlo, necesita tener pasajes internos más anchos, espacios libres más grandes e implementar una geometría adaptada a la tarea de eliminar material de un líquido y mantener el cebado. Por lo general, las minibombas de agua (para un uso abrasivo alto) tienen una tolerancia estricta, pasajes pequeños y espacios libres pequeños, fallando en semanas en cualquiera de las situaciones.

Para condiciones promedio de funcionamiento de plantas abrasivas gruesas, la mejor opción (para una alimentación consistente conocida) suele ser una verdadera bomba de lodo (consulte guía de campo de bombas de lodo mineroy diferencia entre bomba de lodo horizontalarenabomba de lodo verticals. Para una situación de dragado en alta mar variable, necesita una bomba de dragado.

Cómo encajan las bombas de dragado en los equipos de dragado

Las bombas de dragado rara vez se compran como una sola unidad. Como todas las bombas, son un elemento de un sistema más grande, y las ofertas se vuelven confusas cuando el comprador no comprende claramente a qué sistema se refiere el proveedor. Las referencias de la industria (agrupación de plantas operativas típicas) son a la Asociación Central de Dragado (y su introducción al dragado incluye agrupar el equipo familiar en una pequeña cantidad de tipos (las bombas cambian con cada versión).

Una draga de succión con cortador (CSD) es una instalación fija y su bomba se encuentra cerca de un cabezal de corte, aspirando material abandonado que el cortador soltó, debajo de una tubería. La bomba suele estar en cubierta, pero se puede bajar una segunda bomba por una escalera cerca del cortador para una mejor succión. Una draga de tolva de succión trasera (TSHD), por el contrario, es una embarcación autopropulsada y hace botavaras con un cabezal de succión posterior hacia el fondo marino mientras navega. Llena su tolva a bordo con lodo y la bomba está dentro. Una draga de pontón o barrena es una barcaza más pequeña diseñada para estanques y lagunas costeras. Una instalación montada en excavadora cuelga una bomba de dragado hidráulica de una pluma de excavadora. Un paquete sumergible coloca la bomba en el agua, empotrada en el fondo, y la alimenta mediante un cable o grúa.

Aprender estos términos le ahorrará en la etapa de consulta. Cuando un proveedor cita “una bomba de escalera clase CSD”, ahora se da cuenta de que está citando una bomba principal para una aplicación en línea “otro amplificador de plataforma. BBP describe su gama de tareas de dragado, incluidas las líneas para bombas de escalera o de plataforma.

Cómo dimensionar y seleccionar una bomba de dragado

Elegir una bomba de dragado parece desalentador, pero comienza con tres cifras. Si son correctos, un proveedor experimentado puede completar la elección; si se equivocan, ninguna baldosa de carburo de tungsteno traerá éxito.

¿qué factores debe considerar al seleccionar una bomba de dragado?

Además de las tres figuras, dos requisitos adicionales determinan la mejor coincidencia. La concentración de lodo “los sólidos a masa « indican el trabajo requerido por la bomba y el motor, ya que una mayor concentración hace que el lodo sea más pesado. Y la mayoría de los compradores se pierden por completo esta entrada adicional. Las curvas de bomba publicadas se derivan utilizando agua dulce; al bombear lodo, el cabezal operativo es mayor y la eficiencia menor. La guía sugerida por el Instituto Hidráulico recomienda reducir la clasificación de esas curvas, aplicando una corrección para que coincidan con las condiciones reales, en lugar de asumir que son precisas. Interpretar una curva de bomba como si fuera una curva de servicio de lodo es una de las afirmaciones más frecuentemente exageradas de la industria.

Un defecto frecuente en el diseño es citar el caudal y olvidarse del tamaño máximo de agregado. La bomba seleccionada puede alcanzar el caudal, en el papel, luego se atasca tan pronto como encuentra un fragmento de agregado dividido que excede su paso de carcasa. Los dibujos encuentran consistentemente una ejecución de falla para especificaciones de material intermedias, seguida de un paso de impulsor de tamaño insuficiente, una de las razones más importantes para la sobreespecificación de agregados gruesos. Una vez que entrega sus tres números y un porcentaje de suspensión realista, una calculadora de selección como la de la página de la bomba de dragado de BBP puede ofrecer un tamaño de marco.

Desgaste, modos de falla y mantenimiento

Cada bomba de dragado es, en cierto sentido, un consumible. En un servicio interminable que elimina la arena abrasiva de alta velocidad, se desgasta. Las preguntas entonces son qué tan rápido y a qué precio se pueden reemplazar las piezas desgastadas. Cuatro modos de falla dominan las interrupciones no programadas.

El desgaste abrasivo del impulsor y la voluta por los sólidos es una molienda lenta en servicio; La obstrucción ocurre cuando una partícula más grande que el pasaje queda atrapada en el extremo húmedo, o cuando la línea cae por debajo de la velocidad de sedimentación de la entrada. La cavitación es una cuña de vapor que se forma y colapsa en la entrada de la bomba cuando la presión de entrada cae demasiado, y que golpea el metal y hace sonar la grava. La falla del rodamiento y el sello es consecuencia de la intrusión de arena cuando se llega a superficies destinadas a ver la arena. La investigación de Western Dredging ha demostrado que en el servicio de rocas grandes, el desgaste por impacto acelerado y la abrasión no constante pasan parte de la vida útil.

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  Inspeccione el impulsor y la carcasa en un tiempo predeterminado: invariablemente se erosionan primero.
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  Controlar la presión de succión y descarga, que debe permanecer constante; Las fallas se mostrarán como una disminución constante.
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  Las velocidades de las líneas deben permanecer por encima del umbral de sedimentación: el funcionamiento insuficiente empaqueta la tubería con tanta seguridad como el estrés excesivo.
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  La causa número uno de la costosa reparación de bombas es descuidar los sellos y la lubricación; esto permite la intrusión de arena que convierte una reparación rápida y sencilla en una bomba completamente nueva.

Una causa típica de reemplazo innecesario es cuando la caída de la presión en la cabeza hace que los operadores verifiquen si hay una bomba rota, cuando en realidad el problema es un extremo húmedo desgastado o una línea de poca potencia, ambos también fácilmente reparables. Para trabajos finos o corrosivos, la guía de la bomba de lodo revestida de goma muestra que el extremo húmedo del elastómero es casi siempre la mejor opción económica.

Donde se utilizan bombas de arena y dragado

Todas estas bombas encajan en unos pocos grupos de aplicaciones y cada una define una configuración de bomba en lugar del nombre de la industria.

Trabajemos con un ejemplo. Una autoridad portuaria de área considera que su tasa de sedimentación de canales se acelera cada temporada, y los buques de mayor calado son rechazados durante la marea baja. En lugar de poner en servicio una draga de tolva para una campaña corta, se necesita la autoridad para ensamblar para la suma del trabajo una disposición de succión de cortador fijo con una bomba de dragado en condición continua de mezcla de limo y piedras, descargando a través de una tubería a un área de recuperación 1 km tierra adentro. Lo que distingue esta puesta en servicio no es “trabajo marino” (son varias operaciones de servicio continuo con una piedra grande ocasional que mostrará la decisión de sobreespecificar una bomba de dragado pesada con un refuerzo en lugar de una bomba de arena de suela fácil).

El dragado hidráulico también es fundamental para la aplicación de procedimientos de mitigación ambiental; Las agencias estatales de EE. UU. cobran la documentación de uso para eliminar sedimentos contaminados o excedentes de cursos de vías fluviales. para una excavación en un grupo de ambientes, consulte el selección de bombas para equipos de extracción de arena asesoramiento y asesoramiento sobre bombeo desde agua publicado por BBP.

Qué impulsa el costo y el costo total de propiedad

El costo de compra de la bomba es en lo que los compradores se centran primero y el costo que menos contribuye durante la vida útil de la bomba. La descripción realista es el costo total de propiedad: cuánto cuesta comprar la bomba y qué agregará en alimentación y mantenimiento en los años siguientes.

¿cuánto cuesta una bomba de dragado?

Los precios de subasta no son confiables donde se publican porque el mismo marco de bomba puede tener el doble de precio, dependiendo de la configuración; trate todo por debajo de un número incorrecto esperando estar muy por debajo de uno correcto. En lo que se puede confiar que describe un precio es en la lista de factores que influyen en el costo. El costo de compra varía según el tamaño del marco, la aleación de las piezas de desgaste especificadas, el tipo de accionamiento (un paquete hidráulico y un paquete de motor fosse cuestan más que la bomba eléctrica sin accionamiento), la presencia y el diseño del sellado, ya sea comprando una bomba desnuda o un conjunto completo que incluye un motor y una placa base. Durante la vida útil, dos factores suelen superar inequívocamente el precio de compra: gasto típico de las piezas de desgaste: impulsores, revestimientos y piezas adaptadoras, consumo en lo que se conoce como ciclo; y energía, porque mover lechada pesada cargada de limo o piedra es una operación que requiere mucha mano de obra.

Es por eso que una bomba con la clasificación adecuada y precisa es la bomba más barata. Una bomba de exceso de capacidad y aceleración de espalda utiliza energía cada hora por tiempo de funcionamiento; uno de tamaño insuficiente se desgasta rápidamente y detiene el proyecto. El proyecto está en la mejor posición para ahorrar dinero temprano: tamaño correcto con una cotización configurada y específica del modelo, el único tipo que vale la pena invertir en -contra en la página de tamaño de la bomba de dragado y arena BBP al considerar los requisitos de su aplicación.

El futuro del dragado de arena: perspectivas de la industria

Hay dos cambios que están convergiendo en el dragado de arena: la creciente demanda y el escrutinio. El tercer informe del PNUMA sobre arena y sostenibilidad muestra cifras notables; Ahora estamos utilizando arena para construir aproximadamente 50 mil millones de toneladas anuales y la demanda de arena para edificios crecerá hasta 45% ong más de lo que el suministro natural de la Tierra puede soportar, una “brecha de arena” como la llamó el PNUMA.

A veces se le llama a Sand el héroe del desarrollo no anunciado, pero el papel fundamental que desempeña en el mantenimiento de los servicios naturales de los que dependemos es aún más descuidado.

« Pascal Peduzzi, Director, PNUMA/GRID-Ginebra

Con cualquier especificación para bombas de arena y dragado, esto tiene tres consecuencias...Uno, la regulación se está volviendo más estricta: según el PNUMA, alrededor del 50 por ciento de las empresas de dragado trabajan dentro de MPA; la presión para la evaluación y el seguimiento del impacto va en aumento «por lo que si está planeando un proyecto para 2027, comience a tener en cuenta la instrumentación y el tiempo ahora. dos, los impulsos se están volviendo serios: los paquetes de dragado híbridos y totalmente eléctricos, además de la carga remota y dragas cada vez más automatizadas, se están generalizando a medida que los operadores buscan menores emisiones y un control más estricto del sitio. En tercer lugar, el monitoreo se dirige hacia el uso rutinario: los sensores de flujo, densidad y desgaste significan que los operadores pueden acercarse al punto de servicio ideal y demostrar el cumplimiento al mismo tiempo.

Lección práctica: cuando especifique la bomba que se encargará hoy, hágalo teniendo en cuenta la próxima década, una que sin duda incluirá algún tipo de variadores de velocidad, instrumentación y la documentación que cada vez exigirán más reguladores.

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