PumpsControl de pH en pulpa de cobre: estrategia anti-corrosión para bombas de lodo
Publicado el 2 de septiembre de 2026 · Coolair Group Engineering · 9 min de lectura
En una concentradora de cobre el pH define la mitad del comportamiento de la bomba de lodo. La planta que mide y ajusta el pH alarga la vida útil de impulsor, liner y sello al doble.
Índice
1. Por qué el cobre corroe más que el hierro
La pulpa de concentrado de cobre trae tres agentes oxidantes: iones cúpricos Cu²⁺, iones férricos Fe³⁺ y sulfato disuelto del proceso de lixiviación o de la oxidación de sulfuros. Estos iones forman un electrolito que ataca el hierro de la voluta y de la caja del impulsor. La velocidad de corrosión se duplica por cada unidad de pH bajo 6, y se multiplica por cinco con iones cloruro por encima de 500 ppm.
La pulpa de hierro es diferente: menos iones oxidantes, más sílice abrasiva. El daño dominante es por desgaste, no por corrosión electroquímica. Las guías de desgaste de los fabricantes se quedan cortas para cobre porque parten de datos promediados entre tipos de mineral.
Tres indicadores de campo permiten detectar el problema antes de la falla: cara trasera del impulsor con patrón de ataque en panal, eje con picaduras localizadas en la zona del prensaestopa, agua de sello rojiza en pocas horas. Si dos de tres aparecen juntos, el problema es corrosión química y cambiar a un impulsor más duro no lo resuelve.
2. Rango de pH operativo y reservas de alcalinidad
El pH operativo de una planta concentradora de cobre se controla en cuatro puntos: molienda, flotación, concentrado y relave, cada uno con su consigna.
Molienda: pH entre 8 y 9, ajustado con cal. La función principal es activar los colectores xanthato y deprimir pirita. La bomba de transferencia molino-ciclón opera en este rango, lo que protege al impulsor.
Flotación: pH entre 8,5 y 10,5 según el mineral. En plantas con alto contenido de pirita se sube el pH para deprimirla. La pulpa en este rango es poco agresiva con la fundición de hierro.
Concentrado (salida del espesador): pH entre 7,5 y 8,5. Zona crítica para la bomba de transferencia. Por debajo de 7 reaparece el ataque electroquímico; por encima de 9 el carbonato cálcico se incrusta en la volute y baja el rendimiento.
Relave antes del espesador: pH entre 6,5 y 8. Franja más amplia porque la granulometría es fina y el contacto con partes metálicas es menor.
La reserva de alcalinidad es la cantidad de ácido que el sistema absorbe antes de caer a pH 6, en kg de CaCO3 equivalente por metro cúbico de pulpa. Planta bien ajustada: 1 a 2 kg/m³. Por debajo de 0,5 kg/m³ cualquier pico ácido dispara la corrosión.
3. Materiales del impulsor y del liner según pH
La selección depende del pH y la granulometría. Tres escenarios comunes en plantas sudamericanas.
Escenario A: pH 7 a 9, granulometría menor a 1 mm
Caucho natural sobre impulsor y liner, combinación más económica y la que más dura. La dureza Shore 60 absorbe impactos de partículas finas sin transmitir el choque al metal subyacente. Duración: 4 000 a 6 000 horas en relave, 2 500 a 3 500 horas en concentrado.
Escenario B: pH 5 a 7, granulometría menor a 1 mm
Hierro fundido A05 sobre impulsor, caucho sobre liner. El A05 resiste mejor la corrosión moderada, el caucho en el liner permite reemplazo independiente. Duración del impulsor: 2 500 a 3 500 horas. Si el pH baja a 4,5 se reemplaza solo el impulsor por A07.
Escenario C: pH 3 a 5, granulometría variable
A07 sobre impulsor y liner. La matriz martensítica con níquel resiste la corrosión ácida mejor que el A05. Duración: 2 500 a 4 000 horas. Cuesta 60 % más, pero la vida útil compensa el sobrecoste en cuatro a seis meses.
Escenario D: pH extremo bajo 3 (lixiviación)
Aleación 28 % Cr con molibdeno o acero dúplex. Costo cuatro veces el del caucho. Solo en bombas dedicadas a circuito de lixiviación ácida.
Tabla resumen para una bomba 8/6 en concentrado de cobre:
| pH del concentrado | Impulsor recomendado | Liner recomendado | Vida útil típica |
|---|---|---|---|
| 7 a 9 | Caucho natural | Caucho natural | 2 500 a 3 500 h |
| 5 a 7 | A05 | Caucho | 2 200 a 3 000 h |
| 4 a 6 | A07 | A07 o caucho | 2 500 a 4 000 h |
| < 4 | A07 o dúplex | Dúplex | 3 000 a 5 000 h |
La observación clave: cambiar de pH cuesta diez veces menos que cambiar de material. Una dosificación adicional de cal de 100 a 200 g por tonelada de mineral protege toda la bomba del circuito. Invertir en un material más caro sin tocar el pH alarga la vida útil marginal entre 10 % y 20 %.
4. Efecto del pH en sello mecánico y empaquetadura
El sello es la zona más expuesta a la corrosión química: la cara rotativa y estacionaria giran a alta velocidad y cualquier ión agresivo penetra la película lubricante.
En empaquetadura con agua de sello, el pH del agua de inyección define la velocidad de ataque al casquillo. Por debajo de pH 5, el casquillo de bronce se picota en menos de 500 horas. Por encima de pH 7, vida normal. Solución práctica: usar agua de sello tomada del rebose del espesador de concentrado (pH 7 a 8) en lugar de agua cruda del río.
En sello mecánico, las caras son típicamente carburo de silicio contra carburo de silicio, resistente a pH 2 a 12. El punto débil son los elastómeros: EPDM resiste álcalis, Viton resiste ácidos, NBR es la elección intermedia. Para concentrado de cobre, EPDM es la elección habitual.
Hay un patrón de falla poco conocido: con empaquetadura y pH del agua de sello por debajo de 6, las partículas de carbonato cálcico reaccionan con el ion sulfuro del mineral y forman una pasta negra que tapona el espacio entre la empaquetadura y el eje. La solución es regular la presión del prensaestopa con un manómetro a 1 bar.
5. Medición de pH en línea y calibración
La medición de pH en pulpa tiene tres retos: las partículas rayan el electrodo de vidrio, los iones metálicos se adsorben en la referencia y generan deriva, y la pulpa caliente a 35-45 °C exige compensación automática de temperatura.
El sensor industrial usa electrodo de vidrio con camisa protectora de teflón o PVDF, montado en cámara by-pass con autolimpieza por chorro de agua. Señal 4 a 20 mA en el rango 0 a 14, exactitud ±0,1 unidades.
Calibración: buffer 4 y buffer 7 cada 12 horas. Sensor fuera del proceso, lavado con agua destilada, buffer 4 para cero, buffer 7 para pendiente. Tiempo: 8 a 12 minutos.
Ubicación recomendada en planta de cobre:
- Salida del molino SAG: control de molienda y adición de cal.
- Bajo pas de flotación: confirmación del efecto en el concentrado.
- Salida del espesador de concentrado: punto crítico para la bomba de transferencia.
- Pozo de relave antes del espesador: punto crítico para la bomba de relave.
Un lazo de medición cuesta 4 000 a 7 000 USD. Cuatro lazos en una planta mediana equivalen a 20 000 a 30 000 USD, amortizados en menos de seis meses en una planta de 50 000 t/día.
6. Caso: ajuste de pH en planta peruana de cobre
Las Bambas (Apurímac, Perú) opera concentrado de cobre-oro a 140 000 t/día. Las bombas entre el espesador y la línea de filtros trabajaban con impulsores A05 y pH entre 5,5 y 6,5. La vida útil del impulsor estaba en 1 200 a 1 500 horas, por debajo del catálogo.
En 2024 la planta instaló un lazo de pH en línea con sensor a la salida del espesador y control automático sobre la adición de cal en el molino SAG. Consigna objetivo: pH 7,5 a 8,0. El ajuste se hizo en cuatro meses con tres picos de proceso que requirieron intervención manual.
Resultado: vida del impulsor A07 (sustituyó al A05) subió a 3 800 a 4 500 horas. Frecuencia de reemplazo de liner bajó de cada 5 meses a cada 11 meses. Costo anual en repuestos cayó 42 %. La inversión se amortizó en siete meses.
La trampa que casi cuesta el proyecto fue subir el pH hasta 9,5 en el primer mes, generando incrustación de carbonato en la volute y bajo rendimiento. La lección es mantener la consigna dentro de 7,5 a 8,5 y no buscar el máximo de protección a costa del rendimiento hidráulico.
Para piezas compatibles con Warman AH, A05 y A07, el catálogo de impulsores lista las medidas por tamaño de bomba. La página de marcas compatibles incluye KSB, Metso y Flowserve.
Preguntas Frecuentes
Selección de materiales y control de pH en plantas concentradoras de cobre.
¿Por qué la pulpa de cobre es más agresiva con la bomba de lodo que la pulpa de hierro?
La pulpa de cobre trae iones cúpricos y sulfato disuelto, ambos oxidantes. Con pH por debajo de 6 forman un electrolito que ataca el hierro de la voluta y reduce la vida del impulsor A05 a la mitad frente a una pulpa de hierro al mismo pH. La pulpa de hierro contiene más cloruros y sílice pero menos iones oxidantes, por eso el daño es sobre todo abrasivo. En plantas chilenas, el impulsor A05 estándar raramente supera las 1 800 horas sin protección de pH, frente a 3 000 a 4 000 horas en concentrados de hierro.
¿A qué pH conviene operar la pulpa de cobre para proteger la bomba?
Rango seguro con impulsor en A05: pH entre 7 y 9,5 en el concentrado y entre 6,5 y 9 en el relave. Por debajo de pH 6 la corrosión se vuelve controlable solo con cambio de material a A07 o a elastómero. Por encima de pH 10 el carbonato cálcico se incrusta en la volute. La práctica en Chuquicamata y El Teniente es mantener el concentrado entre 7,5 y 8,5 con adición de cal.
¿Cuánto dura un impulsor A07 en pulpa de cobre con control de pH?
Con pH entre 7 y 9, un impulsor A07 en concentrado de cobre llega a 3 500 a 5 000 horas, frente a 1 000 a 1 800 horas del A05 en el mismo servicio. El sobrecoste se amortiza en cuatro a seis meses. Hay una trampa: el A07 es ligeramente menos duro, por eso pierde más rápido en servicios con partículas de gran tamaño (>6 mm). Confirmar con ultrasonidos a las 2 000 horas.
¿La cal añadida al concentrado daña el elastómero de la bomba?
La cal en suspensión acuosa es compatible con el caucho natural hasta pH 12. El problema no es el pH sino el calcio libre: las partículas de CaCO3 son muy duras (Mohs 3) y se incrustan entre el liner y el impulsor generando un patrón de 'desgaste en herradura'. La solución es ajustar el flujo de agua para mantener un mínimo del 30 % de agua sobre el caudal en el sello.
¿Cómo se mide el pH en línea en un circuito cerrado de cobre?
Sensor de pH en línea con electrodo de vidrio y protección de teflón, montado en cámara by-pass con limpieza automática. Rango útil pH 4 a 10, exactitud ±0,1 unidades, calibración con buffer 4 y buffer 7 cada 12 horas. En plantas chilenas se instalan dos sensores en serie: uno a la salida del molino, otro a la entrada del espesador. El coste de un sensor ronda 2 500 a 4 000 USD y la información que entrega evita paradas que cuestan diez veces más.
Conclusión
El control de pH en pulpa de cobre es la palanca menos aprovechada en plantas concentradoras para extender la vida útil de la bomba de lodo. Mantener el concentrado entre pH 7,5 y 8,5 con adición de cal y medición en línea dobla la vida del impulsor y reduce el costo en repuestos entre 30 % y 50 %, según datos recogidos en plantas de Chile y Perú.
El cambio de material (de A05 a A07 o a elastómero) es la segunda línea de defensa, no la primera. La secuencia correcta: medir el pH en línea, ajustar la adición de cal, mantener reserva de alcalinidad, y solo entonces decidir si conviene sustituir el material.
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