presentacion taller hidrociclones.pdf

8/11/2019 Presentacion Taller Hidrociclones.pdf

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TALLER TERICO - PRCTICO:DISEO Y OPERACIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIN

EN HIDROCICLONES

ATOM CAPACITACIONES E-mail: [email protected] Fono (56) 02 848 8050

Octubre 2012

RELATOR:

OSCAR CASTRO


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Apagar el celular o mantenerlo en silencio

No fumar en la sala de clases

No ingerir alimentos en la sala de clases

Mantener una conducta acorde con la

actividad

GENERALIDADES


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1. Respetar horarios de clases de acuerdo al programa:

Duracin curso: 16 horas

Horario: 9:00 a13:00 y 14:00 a 18:00

Caf maana: 11:00 a 11:20

Caf tarde: 16:00 a 16:20

2. Al finalizar la jornada, a cada asistente le ser enviado un diploma

de asistencia

3. Informar con anticipacin al relator cualquier tipo de problema

4. Todo reclamo o inquietud, se puede realizar a travs del relator,

personal del OTEC o va e-mail (atomcapacitaciones @gmail.com).Se solicita indicar nombre del participante, telfono de contacto y

e-mail.

REGLAMENTO OTEC


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INTRODUCCIN


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OBJETIVOS

La Clasificacin en un circuito de Molienda persigue

eliminar del circuito, el mineral que ha alcanzado el

tamao de liberacin y con esto aumentar la

capacidad del circuito y reducir la sobremolienda.


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EL CONCEPTO DE LA LIBERACIN

El Material valioso de extraer, generalmente est asociado amaterial que no tiene valor comercial.


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FRACTURA-LIBERACIN

El proceso de fractura alcual es sometido la menamineral a travs de losexplosivos y los procesosde chancado y molienda,

generan partculas dedi ferentes tamaosi n c l u y e n d o u n aproporcin de tamaos

finos ya liberados, quequitan capacidad a losequipos de reduccin det a m a o , c o m o l o smolinos.


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EL PORQU DE LA CLASIFICACIN

Por lo anter io r senecesita un equipoque separe los finos delos gruesos antes deentrar al molino, as:

Se ev i ta la sobremolienda

S e a u m e n t a l acapacidad de losmolinos

Se reduce en formaimportante los costosd e p r o d u c c i n ,AUMENTANDO lasutilidades.


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EVOLUCIN DE LOS CLASIFICADORES


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Desde el Clasificador de rastras al Hidrocicln

Los primeros Clasificadores utilizados:Clasificador de espiral

Clasificador de Rastras Producen un producto grueso con bajo contenido

de finos

El primero produce ciertos desclasificados gruesos

en el rebalse

El Clasificador de Rastras empieza a desplazarlo yaque soluciona este problema


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Clasificador de Rastras

Movimiento

Arrastre(gruesos)

Rebose(finos)


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CLASIFICADOR ESPIRAL (1950)


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APLICACIN INDUSTRIAL HIDROCICLN (1960)


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Clasificador Espiral:Problema ms comn es la purga

Variacin Cclica de:!

Tonelaje

! Tamao de Corte

! Densidad de la pulpa

Los Hidrociclones desplazaron casi completamente alos clasificadores mecanicos por:

! Alta Capacidad por unidad de volumen

! Tamaos de Corte muchos finos

! Baja inversin



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Circuitos cerrados de molienda-clasificacin

Relaves

Deslamado y separacin de ultrafinos (caoln, almina,

etc.)

Dependiendo de la aplicacin industrial en la cual sedesempee el Hidrocicln, se debe seleccionar su

relacin geomtrica.

Tpicamente los hidrociclones pequeos sirven para

clasificar material muy fino, a medida que el tamao

del producto requerido aumenta, tambin aumentael

dimetro y el ngulo del Hidrocicln.

APLICACIN DE LOS HIDROCICLONES


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CARACTERSTICAS DEL HIDROCICLN


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Es un dispositivo de forma cilindro-cnica con una entrada y dos

salidas.

Utiliza la fuerza centrfuga para

acelerar la tasa de sedimentacinde las partculas.

El propsito comn, es separar

partculas de acuerdo a su

tamao.

Separa las partculas de acuerdo

a su tasa relativa de decantacin.



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Ventajas Verstiles en trminos de sus aplicaciones

Mecnicamente simples y baratos

Pequeos comparados con otros clasificadores

Tiempos de residencia cortos

Altos esfuerzos de cizalle, pseudoplsticos

Alta capacidad por unidad de volumen


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Partes del Hidrocicln Inlet: rea de entrada

Apex: descarga del Cicln

Vortex: rebalse del Cicln Dimetro

Cabezal de Entrada

Cono intermedio Cono Inferior

ngulo


Rebalse

Tubera de rebalse

Cmara dealimentacin

Buscador devrtice

Revestimientode goma

Alimentacin

Seccin cnicasuperior


Seccin cnicainferior

Revestimiento

de goma


Apex

Anillo de ajuste

Descarga


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FUNCIONAMIENTO DEL HIDROCICLN

2. Rotacin de la pulpagenera altas fuerzascentrfugas en el cicln

3. Los slidos en suspensin sonconducidos hacia la pared y haciaabajo en una espiral acelerada

4. El lquido se mueve haciael centro y hacia arriba enun movimiento de vrtice

Descarga de slidos gruesos

1. Entrada tangencial depulpa a alta presin

Descarga de finos y agua


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TIPOS HIDROCICLONES


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PRINCIPIO FSICO DE FUNCIONAMIENTO


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TEORAS DE CLASIFICACIN

El hidrocicln bsicamente

transforma la energa lineal,

en movimiento en Vrtice.

La velocidad del flujo alinterior del cicln, se integra

d e t r e s c o mpo nentes :

tangencial, axial y radial. Las

cuales presentan un perfilcaracterstico dependiendo

de la seccin del cicln.

Cmo Opera el Hidrocicln?


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Equilibrio Orbital

Las partculas de un cierto tamao y densidad forman un

equilibrio especfico en una posicin orbital

Fuerza Centrifuga (Fc) = Fuerza de Arrastre (Fd)

Si Fc > Fd, alta probabilidad de la partcula de salir por ladescarga del hidrocicln

Si Fd > Fc, alta probabilidad de la partcula de salir por el

rebalse del hidrocicln


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Equilibrio Orbital

La fuerza Centrfuga que acta sobre el hidrocicln,

aplicada sobre una partcula esfrica de dimetro d, es

expresada por:

( )r

VdF

ts

c

6

23!!" #

=


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Teora del Tiempo de Residencia

! El tiempo de residencia de la partcula

en un hidrocicln no es suficiente para

alcanzar la condicin del equilibrio.

!

Cuando la partcula con el dimetro d =d50, viajar una distancia radial igual a la

mitad del dimetro de la abertura de la

descarga, durante el tiempo restante en

el hidrocicln.

! =t

ir DtdV

0 21


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Teora de Empaquetamiento

Segn Fahlstrom, la eficacia de la clasificacin es

determinada por la probabilidad que las partculas

tienen de ser evacuadas a travs de la descarga

(pex).

Por lo tanto, el tamao del corte, es definido por la

capacidad del dimetro de la descarga y por la

distribucin de tamao de alimentacin.


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Teora de Empaquetamiento

La masa y la densidad de la partcula determina la

probabilidad de la partcula para pasar a travs de

la descarga (pex).

Las partculas gruesas y pesadas tienen msprobabilidad de salir por el agujero de descarga, en

comparacin a las partculas pequeas y ms

ligeras.

Donde Rs es la recuperacin de slidos en la

descarga.

( )sc Rfd =50


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DEFINICIONES CONCEPTUALES


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La Eficiencia de Clasificacin

s e a c o s t u m b r a m e d i rmediante una curva departicin o curva de EficienciaReal.

La curva de Ef ic iencia,identifica en funcin deltamao, la fraccin en pesode partculas que pasan

desde la alimentacin a ladescarga, bajo condicionesde operacin estacionarias.

EFICIENCIA DE CLASIFICACIN


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L a s e l e c t i v i d a d oc l as i f i c ac i n r ea l , s o n

parmetros, que describen

cmo se divide el flujo de la

alimentacin, por cadatamao de partcula, en la

descarga y el rebalse.

Ra: eficiencia de clasificacin real.i

ia

FfDdR =

R, ri

D, di

F, fi



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Cuntas Partculas se van a La Descarga?



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CURVA TROMP, CURVA DE PARTICINO CURVA DE SELECTIVIDAD

10 100 1000 10000 1000000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

50d corregido

Eficiencia de clasificacin

Eficiencia real

Eficiencia corregida

Eficiencia,o

/1

Tamao de partcula, !m


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TAMAO DE CORTE (d50) Y BY-PASS DE FINOS (Bp)

10 100 1000 10000 1000000,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

50d corregido

Eficiencia de clasificacin

Eficiencia real

Eficiencia corregida

Eficiencia,o

/1

Tamao de partcula, !m


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NDICE DE NITIDEZ (SI)

Es un parmetro que entrega una medida de lainclinacin de la curva de clasificacin.

S.I.= 1, para una clasificacin ideal

S.I.= 0, cuando no hay clasificacin y el equipo actacomo un partidor de muestras.

S I d

d. .=

25

75


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CMO SE CONSTRUYE LA CURVA DEDISTRIBUCIN?

Procedimiento de Muestreo


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VARIABLES DE OPERACIN Y CONTROL


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VARIABLES GEOMTRICAS


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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO

! Tamao de Corte (d50corregido, (d50c))- Se utiliza la Teora de Equilibrio orbital (fuerza de friccin

contra fuerza centrfuga)

! By-Pass (Bp)

-Se utiliza el concepto de la mezcla en movimiento (de labase y del vrtice de aire)

! Agudeza de la separacin (a)

- La constante para un mineral dado y el diseo de un cicln

especfico (medida experimental)

! Lynch - Rao Modelos de Eficiencia de Clasificacin


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Cmo Afecta el Dimetro del Vortex al Tamao de

Corte?

Vortex ms Grande Vortex ms Pequeo


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Cmo Afecta el Dimetro del Apex al Tamao de Corte?

E l d i m e t r o d e l a p e xcontrola la particin de flujohacia el underflow, es decircunto flujo del que ingresa

por la alimentacin se va ala descarga del hidrocicln.

Un apex ms pequeoenviar menos flujo de pulpa

al underflow y por ende mspartculas de la alimentacins e i r n a l r e b a l s e ,aumentando el tamao decorte.


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Cmo Afecta el Dimetro del Hidrocicln al Tamao de

Corte? El tamao del hidrocicln normalmente es

proporcional al tamao de corte.

Es as como un hidrocicln grande generar un

tamao de corte mayor.

Esto es vlido para ciclones geomtricamente

similares a las mismas condiciones de operacin

( )

it

czs

DV

DV

Q

PLd

!"

"" 182

50=

#$

Segn Rirtema (teora del equilibrio orbital)


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Cmo se Afecta el rea de Entrada al Tamao de Corte

d50c?

Menor Caudal Mayor Caudal

Se considera la teora de equilibrio orbital


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Cmo se Afecta el ngulo de Cono Tamao de Corte

d50c?

Un ngulo de cono ms cerrado genera un tamao

de corte ms reducido,

Esto habitualmente se puede explicar con el hechoque el hidrocicln se alarga, incrementndose el

tiempo de residencia.


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VARIABLES OPERACIONALES


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Efecto de la Presin en la Descarga

La presin es inversamente

proporcional al caudal en la

descarga del cicln. Es decir,

al tener una baja presin todo

el caudal se reportar al pex.

A medida que se aumenta la

presin, el caudal reportado

en la descarga del cicln, ir

en descenso, puesto que lapulpa se comenzar a reportar

en el rebalse del cicln.


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Efecto del Porcentaje de Slidos

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 5 10 15 20 25 30 35 40

d50c

% Slido en volmen


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Efecto de la Densidad de Slidos

60

80

100

120

140

160

180

1,7 2,2 2,7 3,2 3,7 4,2

d50c

Densidad del slido g/cc


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R75

35

60

45

26

179

60

15080 20

5

6

5

R83

150

5

35

45

150

3

3

R81R94

15080 20

60

26

150

60

150

#$%

#$&

Efecto del Diseo del rea de Entrada


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2 4 5 7 9 10 12 15

0

5

10

15

20

25

30

Porcentaje

%

2 4 5 7 9 10 12 15

Presin psi

Dr = 2 1/2 Dd/Dr = 0.6

Efecto del Diseo del rea de Entrada


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ANLISIS DE CASOS



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Efecto de las Variables de Diseo

Para incrementar la capacidad: Aumente el dimetro del Hidrocicln

Aumente el dimetro del Inlet

Aumente el dimetro del Vortex

Aumente el largo del hidrocicln:

Aumente el largo del cilindro

Disminuya el ngulo del cono

Disminuya el largo del Vortex

Para reducir el tamao de corte: Disminuya el dimetro del Hidrocicln

Disminuya el dimetro del Inlet

Disminuya el dimetro del Vortex Aumente el largo del hidrocicln:

Aumente el largo del cilindro

Disminuya el ngulo del cono

Disminuya el largo del Vortex



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Efecto de las Variables de Operacin



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Efecto del Patrn de Descarga del Hidrocicln en laEficiencia de Clasificacin

A. Descarga de Semi-

Roping o tendiente al

Acordonamiento

B. Descarga de Spray o

Paraguas

C. Descarga en Roping o

Acordonamiento

'(

!

)*+*,- ./ "*01234*

#52

6/726*

./

84*9652*26:7



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Cmo se Afecta el By-Pass de Finos?



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Descarga Correcta del Hidrocicln



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Patrones de Descarga del Hidrocicln

Descarga de Spray o Paraguas

Descarga de semi- Roping o semi acordonamiento

Descarga en roping o acordonamiento



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Efectos de Roping

! Hidrocicln bloqueado, prdidas debido a

detenciones.

! Partcula gruesas no clasificadas en el overflow,disminucin de la recuperacin en la etapa de

flotacin.

! Operacin inestable.


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FUNCIONAMIENTO EN UN CIRCUITODE MOLIENDA-CLASIFICACIN

QUE NOS DICE EL LABORATORIO


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QUE NOS DICE EL LABORATORIO

Variacin de la Velocidad de Fractura con el Nivel de

Llenado del Molino y la Densidad de Pulpa

CIRCUITO CERRADO DIRECTO


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CIRCUITO CERRADO DIRECTO

'46+;


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CIRCUITO CERRADO INVERSO

#,-./$0123+

#$

'46+; =-467-

>7./0?-@

#)*+

%

#& '&

( AB/0?-@

'46+; C6.0-2624:7

Carga Circulante = AM/AF 1= AM/AF 1= U/O 1

EFECTO DEL BY PASS EN LA CAPACIDAD


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EFECTO DEL BY-PASS EN LA CAPACIDAD

(D "*99 EFG

H

&H

IH

860234*J7K L-*. EFG

H %HH &HH MHH IHH NHH OHH

MH

OH

PH

H

8*Q*26RD

ERSCG

EFECTO DEL NDICE DE NITIDEZ EN LA CAPACIDAD


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EFECTO DEL NDICE DE NITIDEZ EN LA CAPACIDAD

8*0K* 860234*7R/ EFG

OH

PH

T7.62/ ./ U6J./V E"G

H %HH &HH MHH IHH NHH OHH

MH

H

8*Q*26.

*.

ERSCG

RESULTADOS DE SU APLICACIN EN PLANTA,


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RESULTADOS DE SU APLICACIN EN PLANTA,CABILDO

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

1.00 10.00 100.00 1000.00

%a

la

descarga

Tamao [micrones]

Convencional

RecyClone1

Recyclone2


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ASPECTOS DE MANTENCIN


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72/88




73/88

DesprendimientoConos intermedios

ResaltoPositivo

Tapado con bola




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MODELACIN

DIMENSIONAMIENTO DE HIDROCICLONES


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DIMENSIONAMIENTO DE HIDROCICLONES

Modelo de Lynch y Rao

Lynch y Rao, desarrollaron un conjunto de 4ecuaciones empricas, vlidas para ciclonesindustriales. El modelo aplica bajo condicionesnormales de operacin, segn las cuales el dimetro

del Vortex es considerablemente mayor que eldimetro del pex.

Capacidad Volumtrica

Distribucin del Agua

d50corregido

( ) ( ) ( ) 321 %1000

Aalm

peso

A

vortex

ASolPACaudal != "

apex

alm

aguaagua BTPHBBunderTPH !210)( ++=

rebalse

aguaapexvortexc TPHPCCCCdLn +!++= 321050 ""

MTODO DE DIMENSIONAMIENTO


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Modelo Gutirrez Modificado

Este mtodo incorpora modificaciones al mtodo de

Krebs.

Est basado en curvas y tablas empricas.

En primer lugar, se determina el tamao de corte, d95,

que se define como el tamao en micrones, de

separacin del cicln, que garantiza un mximo de 5%

en dicha malla de corte, en el producto de rebalse deciclones.



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Depende, entre otras del dimetro de la seccin

cilndrica del cicln, y factores correctores para:

la densidad de slido alimentado al cicln,

el porcentaje de slidos en volumen alimentado al

cicln,

la presin,

la densidad real del slido y la densidad de la pulpa.

467.0

32195 098.16 cDfffd =

MODELO DE DIMENSIONAMIENTO


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MODELO DE DIMENSIONAMIENTO

43,1

153

53 !

"$

%'

()

*+,

- !=

.f

28,02 27,3

!"= Pf

5,0

3

65,1!#

$&

''

(

)**

+

,

-

=

ls

f

..



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En segundo lugar, se determina la capacidadvolumtrica, es decir el caudal de pulpa quealimenta el cicln.Este depende del dimetro interno del cicln, y

factores correctores para la presin y el slido envolumen alimentado al cicln.

047.2

54408.0

c

DffQ =475,0

410 !

#$&

=

pf28,1

5 %*004461,01 Solidsf +=

PROGRAMA PARA EL DIMENSIONAMIENTO


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Datos de Entrada:

Densidad del slido

Tamao de corte (d95)

Caudal de Alimentacin al cicln

Se calcula el factor para la densidad real de slidoalimentada al cicln, variando el dimetro del cicln y

la presin.

Para cada dimetro de alimentacin y presin, se

calculan los factores correctores para la presin dealimentacin dependiente del tamao de corte, el

slido en volumen (%), el dimetro del cicln

iterativamente.

PROGRAMA PARA EL DIMENSIONAMIENTO


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Se calculan los factores correctores para la presin de

alimentacin dependiente de la capacidad

volumtrica, el factor corrector de la presin

dependiente de la capacidad volumtrica, se calcula

el caudal unitario y por ltimo se determina el nmerode ciclones requerido.


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FENMENO DE ROPING

TCNICA DE MEDICIN Y PROCESAMIENTO DEDATOS


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DATOS

d

conoaire

"0/96:7

Agua

Pulpadescarga

Imagen ncleo aire

Cmara de Video

Ncleo de aire

vortex

IMAGEN DE CONO DE AIRE


85/88




86/88


RELACIN DIMETRO CONO DE AIRE Y PRESIN


87/88

0

2

4

6

8

10

12

14

16

Aircorediameter(cm)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Pressure (psi)

Du=4.5" Du=4.25" Du=4" Du=5

Air core diameter v/s Pressure

(D=20"- Do=7.7"- Water -Pilot Plant)

DIMETRO CONO DE AIRE Y TIPO DE DESCARGA


88/88

0.75

0.76

0.77

0.78

0.79

0.8

0.81

0.82

0.83

0.84

0.85

0.86

0.87

0.88

0.89

0.9

dna

/du

0 2 4 6 8 10 12 14

Presin(psi)

s

s

s

sr

sr

srsr

srsr

sr

s

s

s

sr

sr

rr

rr

r

s

s

sr

sr

r

rr

rr

r

s

s

s

s

s

srsr

srsr

sr

s

s

s

ss

srsr

srsr

sr

s

s

s

s

sr

srsr

srsr

sr

Rope

Semi-rope

Spray

presentacion taller hidrociclones.pdf

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