curso hidrociclones Rev1

7/25/2019 curso hidrociclones Rev1

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Solutions

WEIR-VULCO S.A.

Curso Hidrociclones,

Innovacin Tecnolgica enClasificacin

Octubre 2002

WEIR VULCO S.A.


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El Concepto de la Liberacin

El Material valioso de extraer, generalmente est

asociado a material que no tiene valor comercial.


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Fractura-Liberacin

El proceso de fractura al cual

es sometido la mena mineralen la mina a traves de losexplosivos y en los procesosde Chancado, generanmuchas partculas dediferentes tamaosincluyendo una proporcin

importante de tamaos finosya liberados, que le quitancapacidad a los equipos dereduccin de tamao, como

los molinos.


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Separacin por Tamao de Partculas

Por lo anterior se necesitaun equipo que separe losfinos de los gruesos antesde entrar al molino, as se

evita la sobre molienda,se aumenta la capacidadde los molinos,reduciendo en forma

importante los costos deproduccin,AUMENTANDO lasutilidades


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HIDROCICLN Un Hidrocicln es un

recipiente simple de formacilindro-cnica. Utilizan la fuerza centrfuga

para acelerar la tasa desedimentacin.

El propsito comn, esseparar partculas de acuerdo

a su tamao. El hidrocicln separa las

partculas de acuerdo a su

tasa relativa de decantacin.


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Partes del Hidrocicln

Inlet: Area de entrada.

Apex: Descarga del Cicln.

Vortex: Rebalse del Cicln.

Cabezal de Entrada. Cono intermedio.

Cono Inferior.


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Cintica al interior del Hidrocicln

El movimiento del fluido tiene una

simetra circular. Excepto la zonade entrada. El fluido se mueve en forma

helicoidal por las paredes internasdel cicln. Parte del fluido inferior se escapa

por el Spigot, mientras que otraparte se reporta al rebalse. Debidoa la accin de la fuerza degravedad, las partculas de menor

tamao se reportan al rebalse y lasde mayor peso a la descarga.


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Cmo Opera el Hidrocicln?

El hidrocicln bsicamentetransforma la energa lineal, enmovimiento en Vrtice.

La velocidad del flujo al interiordel cicln, se integra de trescomponentes: tangencial, axialy radial. Las cuales presentan

un perfil caractersticodependiendo de la seccin delcicln.


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Efecto de la Presin en la Descarga

La presin es inversamenteproporcional al caudal en la descargadel cicln. Es decir, al tener una bajapresin todo el caudal se reportar al

pex. A medida que se aumenta la presin,

el caudal reportado en la descarga delcicln, ir en descenso, puesto que la

pulpa se comenzar a reportar en elrebalse del cicln.


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Eficiencia de Clasificacin

La eficencia de Clasificacin se

acostumbra medir mediante unacurva de particin o curva deEficencia Real.

La curva de Eficiencia, especificaen funcin de la granulometra, lafraccin en peso de partculas que

pasan desde la alimentacina a ladescarga, bajo condiciones deoperacin estacionarias.


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Distribucin de Partculas


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Cuntas Partculas se van a la Descarga?


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Estadstica en el procesamiento

Distribucin Granulomtrica.

Es por todos conocido que una forma de caracterizar la distribucin de partculas enuna pulpa, es por tamao y resulta importante definir un tamao estndar pararealizar dicha caracterizacin. Existe la Norma ASTM, Tyler, entre otras.

Abertura Serie ASTM Serie Tyler

micrones n de tamiz n de tamiz

26900 1.06" 1.05"13500 0.530" 0.525"

11200 7/16" 0.441"

9510 3/8" 0.371"

8000 5/16" 2.172"

6730 0.265" 31410 14 12

841 20 20

297 50 48

149 100 100

74 200 20044 325 325


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Cmo se construye la curva de distribucin?

Procedimiento de Muestreo


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Distribuciones

Masa Retenida.

Luego del tamizaje, se tiene distribucin de tamaos por masa retenida en la malla.

Se denota por: la masa total es:

% Retenido Parcial.

Con los datos anteriores se puede obtener el material retenido por tamao en forma

porcentual.

% Retenido Acumulado.Este corresponde al material que se acumula por malla hasta completar la muestra

total, en forma porcentual.

im tm

100=t

ii

m

mr

==

n

iii rR 1


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Distribuciones

% Acumulado Pasante.

Luego se puede obtener la fraccin de material que posee un tamao menor a laabertura de la malla utilizada en el tamizaje. Es decir corresponde a una formarpida de conocer la cantidad de material que es ms pequeo que un tamaoespecfico. Corresponde a la diferencia entre el total y el material Retenido

Acumulado.

100, 01 == RRRFiii

Malla Abertura Masa parcial %Ret Parcial %Ret Acum %Acum Paste

Tyler micrones mi ri Ri Fi

3 6370 52 5.31 5.31 94.69

10 1680 68 6.94 12.24 87.76

20 841 126 12.86 25.10 74.90

65 210 232 23.67 48.78 51.22

150 105 298 30.41 79.18 20.82

270 53 43 4.39 83.57 16.43

-270 -- 161 16.43 100.00 0.00

masa total mt 980


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Eficiencia de Clasificacin

Por Balance Msico en el Cicln.

La eficiencia de clasificain es factible de obtener mediante el balance en el cicln, deacuerdo a la distribucin de tamaos de partculas en el rabalse y la descarga.

Por balance podemos expresar los flujos msicos, por flujos msicos distribuidos portamao, puesto que:

Por lo tanto la Eficencia:

100=

i

ii

aA

uUE

iii oOuUaA +=

( )

( ) 100

=

iii

iiii

aou

uoaE


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Eficiencia de Clasificacin Real y Corregida

Para los tamaos ms gruesos, laeficiencia Real es casi 100%,indicando que en este rangogranulomtrico casi todas laspartculas saldrn por el rebalsedel cicln.

No obstante, para los tamaosms finos la eficiencia no es100%, indicando que una

pequea cantidad de finos serarrastrada por el agua hacia ladescarga del clasificador,denominndose cortocricuito o

By-Pass.

Eficiencia de Clasificcin

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 100 1000 10000

Abertura, micrones

FraccinalUnde

rflow

Real Corregida


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Parmetros de la curva de EficienciaPendiente de la curva:

El parmetro es

representativo del tipo decicln, y debe expresarse entrminos que seanindependientes de las

variables de operacinPara independizar los

resultados de las variablesoperacionales es necesario

realizar una correccin de laeficiencia con respecto altamao de corte o d50c. Paraesto se realiza la curva deEficiencia reducida, la cual esla base del dimensionamientode hidrociclones.

Eficiencia de Clasificcin Reducida

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0.10 1.00 10.00 100.00

d/d50c

FraccinalUnder

flow


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Dimensionamiento de Hidrociclones

Modelo de Lynch y Rao.

Lynch y Rao, desarrollaron un conjunto de 4 ecuaciones empricas, vlidas para

ciclones industriales. El modelo aplica bajo condiciones normales de operacin,segn las cuales el dimetro del Vortex es considerablemente mayor que eldimetro del Apex.

Capacidad Volumtrica.

Distribucin del Agua.

d50 corregido.

Curva de Eficiencia Reducida.

( ) ( ) ( ) 321 %1000Aalm

pesoA

vortexA SolPACaudal =

( )apexalmaguaagua BTPHBBTPH 210 ++=

( ) rebalseaguaapexvortexc TPHPCCCCdLn +++= 321050

( ) 2expexp

1exp

50

50

+

=

c

c

c

i

d

d

d

d

E


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Dimensionamiento

Modelo de L.R. Plitt

Los mecanismos de clasificacin y del By-Pass estn basados en ecuacionesempricas, que tienen relacin con las variables de operacin en pruebas a nivelindustrial.

Curva de Eficiencia Corregida

El valor de la pendiente m constituye una medida directa de la eficiencia global declasificacin, es decir, a mayor m, se tendr una clasificacin ntida de partculas

gruesas y finas en los flujos de descarga y rebalse, respectivamente.

=m

c

c

id

daLnE

50

exp1


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Teoras de Clasificacin Teora de Equilibrio Orbital.

De acuerdo a esta teora que originalmente

fuera propuesta por Crimer y Driesen (1950,1951), existe un lugar geomtrico dentro delHidrocicln donde partculas de un ciertotamao y densidad alcanzan un equilibrio enposicin orbital especifico.

Este equilibrio se alcanza cuando las fuerzascentrfuga que actan sobre la partcula seigualan a las fuerzas de arrastre. Laspartculas que se localicen entre la pared del

equipo y esta orbita tendrn una mayorprobabilidad de salir por la descarga delhidrocicln.

Similarmente, las partculas que se localicendesde la rbita hacia el centro del hidrocicln

tendrn mayores probabilidades de salir porel rebalse del hidrocicln.


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Teora del Tiempo de Residencia

Aquellos que apoyan esta teora (Rietema,1961), argumentan que el tiempo deresidencia de las partculas en un hidrocicln(pocos segundos) no es suficiente para que selogren condiciones de equilibrio. CuandoRietema (1961) propuso esta teora, el supusouna distribucin homognea de partculas enla entrada del hidrocicln. En consecuencia eltamao de corte ser el tamao de aquella

partcula, si se localiza precisamente en elcentro de la abertura de entrada del equipo,que tendr xito en alcanzar la pared delhidrocicln a nivel de la abertura de descarga

durante su tiempo de residencia


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Teora de EmpaquetamientoFahlstrom (1960) propuso que la eficiencia de clasificacin de un

hidrocicln est determinada por la probabilidad que tienen las

partculas de ser descargadas a travs del orifico de la descarga (apex).De acuerdo esta teora el proceso de separacin en el hidrocicln no esslo movimiento de sedimentacin forzada, sino tambin de descargaforzada a travs del apex. En consecuencia, el tamao de corte estdefinido por la capacidad del orificio de descarga y por la distribucinde tamao de la alimentacin.

Entonces, si el apex esta restringido bajo la influencia de las fuerzascentrfugas, la probabilidad de una partcula de pasar a travs delorificio de la descarga est determinada por su masa y densidad. Laspartculas gruesas y pesadas tienen mayor probabilidad que laspequeas y ms livianas.

Esta probabilidad, de acuerdo a Fahlstrom, debe aumentar con elincremento de la cantidad absoluta de slidos en la alimentacin, y laprobabilidad que una partcula definida abandone el hidrocicln atravs del apex, disminuir.


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Teora del Flujo Bi-fsico Turbulento

Una preocupacin comn a esta teora es su intento por explicar la

influencia de la turbulencia en el rendimiento del Hidrocicln. Driessenen 1951 atac este problema, pero no fue hasta Rietema, que el efecto dela turbulencia en la eficiencia del Hidrocicln fue estudiada en detalle.

Rietema, explic este fenmeno introduciendo el concepto dedifusin turbulenta la que acta sobre las partculas como si ellasconstituyeran una sustancia distribuida homogneamente. Por lo tanto,las diferencias en concentracin son casi eliminadas. La turbulencia secaracteriza comnmente por un parmetro denominado Viscosidadturbulenta la cual puede ser estimada con la ayuda de los perfiles develocidades tangenciales.


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Mtodo de Dimensionamiento

Modelo Gutierrez 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 enmicrones, de separacin del cicln, que garantiza un mximo de 5% en dicha malla de

corte, en el producto de rebalse de ciclones.Este depende, entre otras de: dimetro de la seccin cilndrica del cicln, y factorescorrectores para la densidad de slido alimentado al cicln, para el porcentaje de slidos envolumen alimentado al cicln, para la presin; la densidad real del slido y la densidad dela pulpa.

467.0

32195 098.16 cDfffd =

E ll t


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Mtodo de Dimensionamiento

Modelo Gutierrez Modificado.

En segundo lugar, se determina la capacidad volumtrica, es decir elcaudal de pulpa que alimenta el cicln.

Este depende del dimetro interno del cicln, y factores correctores parala presin y el slido en volumen alimentado al cicln.

047.2

54408.0 cDffQ=

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Programa para el Dimensionamiento

Datos de Entrada:

Densidad del slido Tamao de corte (d95)

Caudal de Alimentacin al cicln.

Se calcula el factor para la densidad real de slido alimentada al cicln,variando el dimetro del cicln y la presin.

Para cada dimetro de alimetacin y presin, se calculan los factorescorrectores para la presin de alimentacin dependiente del tamao de

corte, el slido en volumen (%), el dimetro del cicln iterativamente.Se calculan los factores correctores para la presin de alimentacin

dependiente de la capacidad volumtrica, el factor corrector de la presindependiente de la capacidad volumtrica, se calcula el caudal unitario y por

ltimo se determina el nmero de ciclones requerido.

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Efecto de la Descarga en el ncleo de aire

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