Velocidad crítica de depósito en tuberías de slurry: la correlación de Durand explicada

En una línea de pulpa, relaves o lodos, los sólidos van suspendidos solo si el flujo es más rápido que su tendencia a caer. Abajo de cierta velocidad se forma un lecho en el fondo, el área útil se reduce, la velocidad baja todavía más y la línea se tapa en minutos. Esa velocidad límite se estima con la correlación de Durand–Condolios, que relaciona el diámetro interior, la densidad del sólido y un factor que depende del tamaño de partícula.

Cómo se hace, paso a paso

1. Toma el diámetro interior D real de la tubería (B36.10M por NPS y cédula, o el ID del tubo de HDPE o recubierto).
2. Toma la gravedad específica del sólido Ss: arena/sílice 2.65; carbón 1.4; magnetita 5.1; concentrado de cobre 4.2.
3. Elige el factor de Durand FL de la gráfica de Durand según el tamaño medio de partícula y la concentración volumétrica: ~0.9–1.0 para partículas finas (< 0.2 mm), 1.1–1.3 para arena media, hasta 1.4 para partículas gruesas.
4. Velocidad crítica: VL = FL × √(2·g·D·(Ss − 1)), con g = 9.81 m/s² y D en metros.
5. Velocidad de operación: 1.2 a 1.5 × VL (1.3 es el punto de partida); nunca por debajo, ni en arranques ni a caudal reducido.
6. Revisa que la velocidad elegida no dispare el desgaste: arriba de 4–5 m/s en arenas la abrasión crece rápido.

Qué no dice Durand

Es una correlación empírica para slurries sedimentables (partículas gruesas, no homogéneas) en tubería horizontal. No aplica a lodos finos y viscosos que se comportan como un fluido homogéneo (ahí manda la reología, no la sedimentación), ni a tramos verticales o inclinados, donde la velocidad crítica cambia. Y FL no es una constante: sale de la gráfica de Durand con el tamaño de partícula y la concentración, o mejor, de un ensayo de laboratorio del material real.

En arranques y paros la línea pasa por la velocidad crítica sí o sí; por eso las líneas de slurry se arrancan con agua, se purgan con agua al parar y tienen drenajes en los puntos bajos.