Clases de Hidrociclones (Resumen)

1.Alimentación

2.Rebalse u overflow

3. Descarga o underflow

4. Manómetro

5.Vortex Finder

6.Sección cilíndrica

7.Entrada

8.Diámetrodel hidrociclón

9.Angulo del hidrociclón

10. Sección cónica

11. Ápex ó Spigot.

II.-Variables del hidrociclón.- El corte, o sea, la separación que se logra con el hidrociclón, depende esencialmente del peso específico y de la concentración de la pulpa. Existen sin embargo, las siguientes variables, que pueden ser controladas hasta cierto punto para obtener la máxima eficiencia de un hidrociclón. Se pueden separar en tres categorías: a) Variables que dependen de la pulpa. b) Variables de diseño del hidrociclón. c) Variables de operación. a) Variables que dependen de la pulpa.- tenemos: 1.- Volumen de la pulpa.- Del volumen de la pulpa dependerá el tamaño de corte. Debe mantenerse un caudal constante para un buen funcionamiento del equipo.

2.- Distribución de tamaños de las partículas en la pulpa. Afecta al hidrociclón en 2 formas: - Si existen partículas gruesas, se tendrá un tamaño de corte grueso. - Si existen partículas finas, se tendrá un tamaño de corte fino. 3.- Densidad. 4.- Viscosidad. b) Variables que dependen del diseño.- tenemos: 1.- Diámetro del hidrociclón (Dc), tiene su injerencia primaria o principal en la eficiencia y capacidad del hidrociclón, porque mientras más pequeño sea el Dc, más pequeño es el D50 (tamaño en micrones de las partículas,donde el 50% de ellas va al Rebalse, y el otro 50% a la Descarga) 2.- Diámetro de alimentación (Di), diámetro del VORTEX FINDER (Do) y diámetro del APEX (Du). Estos tres diámetros son los que controlan el rendimiento del hidrociclón. El diámetro de la alimentación y el diámetro del VORTEX FINDER, son los que controlan la presión y el tamaño de corte. Al disminuir estos diámetros, implica una disminución del tamaño de corte. Existen las siguientes relaciones aproximadas entre los tres diámetros: Di, Do, Du. Di = 1 a 1 Di =Ø de alimentación Dc 6 7 Do=Ø del VORTEX FINDER Du=Ø del APEX Do= 1(varia de 1 a 1) Dc=Ø del HIDROCICLON Dc 5 2.4 10 2 Di + Do = 0,4 - 0,6 Dc Du= 1 a 1Dc 10 5 2 Di + Do = (0,35 - 0,7) Dc.

La abertura del APEX (Du) determina el % de sólidos que va al underflow. Lo ideal, es que la descarga por el APEX sea en forma de lluvia, si se tiene una descarga en forma de chorro, significa que el APEX esta sobrecargado. 3.- Longitud del VORTEX FINDER.- (1) El vortex finder tiene como objetivo, disminuir las corrientes en corto-circuitos. La longitud del vortex finder es: 1 = Dc a Dc 2,5 3 4.- Dimensiones del cuerpo del hidrociclón. Al aumentar el ángulo del cono ( ) se disminuye el deslizamiento y las probabilidades de atascamiento . El largo de la parte cónica es: L = 2 Dc a 2 Dc 3 El ángulo ideal del cono es: 20º < ∝ <30º 5.- Geometría de la abertura de alimentación.- Se llegó a determinar que hay un ligero aumento en el rendimiento en la operación del hidrociclón, con una abertura de alimentación en forma rectangular. El lado mayor del rectángulo es paralelo al eje de simetría del hidrociclón Los lados del rectángulo están en una relación de 2: 1. 6.- Terminación de la superficie interior.- Mientras más lisa (pulida) sea la pared interior, mayor es la eficiencia del hidrociclón. 7.- Materiales de fabricación .- es una variable importante. Generalmente se construyen de acero, y se les hace un revestimiento interior de goma, o se construyen Con el interior de porcelana. c) Variables de operación.- 1.- Velocidad de alimentación de la pulpa.-A medida que se aumenta la velocidad de flujo, la eficiencia del hidrociclón aumenta, esto sólo hasta cierto límite. 2.- Caída de presión o presión de alimentación.- A mayor presión se tiene un tamaño de corte fino. El rango de presiones utilizadas es de 5 a 50 lbs/pulg2. A mayor presión de entrada, aumenta la capacidad del hidrociclón. 3.- Concentración de sólidos.- Tiene 3 efectos principales sobre los resultados obtenidos por el hidrociclón. -Provoca una perturbación y desviación de la ley de Stokes, cuando existe una alta concentración de sólidos en la pulpa. -Al aumentar la concentración de sólidos, produce una mayor cantidad de material (partículas) en el APEX, provocando atascamiento -Al aumentar la concentración de sólidos en la pulpa produce caída de presión.

III.- Ventajas y Desventajas del Hidrociclón.- Ventajas.- *Su simplicidad.-Implica un menor costo inicial de inversión y un bajo costo de operación. *Menos espacio requerido para su instalación. *Versatilidad de operación.-Se usa en muchos procesos tanto mineralúrgicos como de otros tipos. Desventajas.- *Tiene una limitación del efecto de separación, o sea a una mayor presión de alimentación lo que implica un mayor rendimiento, también está implicando un aumento del desgaste. *Tiene un limitado grado de separación de especies.-No se puede separar más de 2 especies mineralógicas. *Susceptibilidad al desgaste

MODELO DE RAO – LYNCH

Los objetivos del modelo son.

-Diseño.

-Control del proceso.

-Optimización.

El modelo de Rao – Lynch consiste en un conjunto de ecuaciones, que son utilizadas

para hidrociclones de tipo industrial. Para usar estas ecuaciones se deben cumplir ciertas

condiciones.

El diámetro del hidrociclón debe estar entre 4 y 26 pulgadas.

El porcentaje de sólidos en peso en la pulpa debe ser menor a 69 %.

El diámetro del Vórtex debe ser considerablemente mayor que el diámetro del Apex.

Presiones mayores a 4 psi.

Porcentaje de sólidos en la descarga debe ser inferior a un valor máximo límite.

Para cumplir los objetivos es necesario calcular: la capacidad volumétrica, distribución

de agua y la distribución de tamaños de partículas.

(1) ECUACIÓN DE CAPACIDAD VOLUMÉTRICA.

Q = A0 * (P)(A1) * (Vf)(A2) *(100-PSF)(A3)

Donde:

Q : caudal volumétrico de pulpa alimentada al hidrociclón [m3/h].

P : presión de alimentación al ciclón [psi]

Vf: diámetro del Vortex Finder [pulg]

PSF: % de sólidos en peso de alimentación al ciclón.

A0, A1, A2, A3 : constantes típicas para cada sistema mineral/ hidrociclón utilizado.

Los valores de A1, A2, A3 obtenidos por Rao-Lynch para ciclones industriales son:

A1 = 0.5

A2 = 1.0

A3 = 0.125

La constante A0 dependerá entonces de la combinación mineral/ hidrociclón, debiendo

ser calculada empíricamente, para el tipo de mineral ensayado.

(2) ECUACIÓN DE DISTRIBUCIÓN DEL AGUA.

WOF = B0 + B1*Wf + B2 * SPIG

Donde:

WOF: flujo másico de agua en el rebalse (TPH)

Wf : flujo másico de agua en la alimentación (TPH)

SPIG : diámetro del ápex (pulg.)

B0, B1, B2 : constantes típicas para cada sistema mineral/ hidrociclón investigado.

Los valores de B1, B2 obtenidos por Rao-Lynch para ciclones industriales son:

B1 = 1.1

B2 = -10,0

La constante B0 deberá entonces ser calculada empíricamente, para el tipo de mineral

ensayado.

(3) ECUACIÓN DE d50 CORREGIDO.

Ln d50(corr) = C0 + C1*(Vf) + C2(SPIG) + C3*(P) + C4*(WOF)

Donde:

.d50(corr) : tamaño de partícula micrones, correspondiente al material clasificado que tiene la

misma probabilidad de aparecer en el rebalse o la descarga del clasificador.

C0, C1, C2, C3 y C4 : constantes típicas para cada sistema mineral/ciclon investigado.

Los valores C1, C2, C3 y C4 determinados por Rao-Lynch para ciclones industriales (donde Vf y

SPIG son expresados en pulgadas, P en Psi y WOF en TPH), están dados por:

C1 = 1 /2.6 = 0.3846

C2 =-1 /3.5 = -0.2857

C3 = 1 /10.7 = 0.0935

C4 = -1 /52 = -0.0192

La constante C0, deberá entonces, al igual que en el caso anterior, ser determinada en

forma empírica para cada caso en particular.

El hidrociclón, además debe operar en condiciones estacionarias, para luego muestrear y

analizar los flujos, tanto de alimentación, como los de descarga y rebalse.

En la ecuación (1), (2), (3) y (4), Rao – Lynch determinó mediante trabajo experimental

realizado en planta, las constantes A1, A2, A3, B1, B2, C1, C2, C3 y C4, por lo que se debe calcular

los parámetros A0, BB0 , C0 y esto se realiza para hidrociclones industriales de gran tamaño, en

caso contrario deben realizarse un trabajo experimental diseñado apropiadamente para calcular

todas las constantes. Luego de haber calculado los parámetros, se puede simular cualquier

condición de operación en el hidrociclón, que indique la optimización global en el proceso de

clasificación.