Comparativa Modelos No Newtonianos - Transporte de Pulpas

Datos de entrada

Caudal de pulpa Q (m³/h)

Concentración Cp (% peso)

Densidad sólido ρs (t/m³)

Densidad fluido ρf (t/m³)

Viscosidad Newtoniana μN (cP)

Viscosidad plástica μp (cP)

Yield stress τy (Pa)

Índice ley potencia n

Consistencia K (Pa·sⁿ)

D50 (mm)

Diámetro exterior De (mm)

Espesor acero (mm)

Espesor revestimiento (mm)

Rugosidad ε (mm)

Longitud L (m)

Eficiencia bomba (%)

Altura estática Δz (m)

Coeficientes locales ΣK

Alcance: conducción en tubería cerrada. Bingham usa Buckingham-Reiner en laminar y Darby en turbulento; ley de potencia usa Metzner-Reed y Dodge-Metzner. Todos los factores mostrados son Darcy.

Resultados comparativos

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Formulación usada

Datos básicos: Di = De − 2·espesor − 2·revestimiento. Área = π·Di²/4. Velocidad V = Q/A. Densidad de pulpa desde Cp en peso: ρp = 1 / (Cp/ρs + (1−Cp)/ρf). Cv = (Cp/ρs) / (Cp/ρs + (1−Cp)/ρf).

Newtoniano: Re = ρVD/μN. Laminar: fD = 64/Re. Turbulento: Swamee-Jain. μN debe representar la viscosidad de la mezcla cuando la pulpa se trata como Newtoniana.

Bingham plástico: He = ρD²τy/μp² y ReB = ρVD/μp. El Reynolds crítico depende de He. Laminar: Buckingham-Reiner; turbulento: Darby. El factor Fanning de la correlación se convierte a Darcy.

Ley de potencia: Reynolds generalizado de Metzner-Reed. Laminar: fD = 64/ReG. Turbulento: Dodge-Metzner, resolviendo el factor Fanning y convirtiéndolo mediante fD = 4fF.

Altura y potencia: Htotal = J·L + ΣK·V²/(2g) + Δz. Se muestran separadamente potencia hidráulica ρgQHtotal y potencia al eje Ph/η.

Slurry convencional: velocidad límite tipo Durand simplificada y factores Hr/Er referenciales. Solo comparación preliminar para pulpa heterogénea; no reemplaza ensayos ni debe ser el criterio principal para relaves altamente no Newtonianos.

Comparación de modelos reológicos Newtoniano, Bingham y ley de potencia — Figura 1. Modelos reológicos considerados.

Comparación del gradiente hidráulico para los modelos de transporte — Figura 2. Comparación del gradiente hidráulico.