HIDROCICLONES ICBA

8/12/2019 HIDROCICLONES ICBA

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HIDROCICLONES

GENERALIDADES:

l hidrocicln fue patentado por E. Bretney el 26 de Mayo de 1891, en los Estados

Unidos de Amrica. !ero en la industria minera fue introducido por primera "e#

en la $utch %tate Mines en &olanda en el a'o de 19(9, lue)o fue usado por los

sudafricanos en los a'os 19*+ y posteriormente en orteamrica en la dcada de 19-+.

En el !er se crea la empresa Ingeniera de Cyclones Bombas y Automatizacin S.

A.en 19/9, la primera dedicada a la fa0ricacin de hidrociclones a ni"el nacional y con

ello la sustitucin de los clasificadores mecnicos como aparatos de clasificacin por

tama'o y densidad en la mayora de las plantas de molienda en el pas.

E

3a industria minera es el principal usuario de los hidrociclones, siendo aplicado en

clasificacin de l4uidos, espesamiento, la"ado de slidos y operaciones de

ordenamiento de partculas ya sea por densidad o forma.

Actualmente, este e4uipo es aplicado tam0in en muchos otros tipos de industria tales

como la 4umica, petro4umica, te5til, metalr)ica y otros. $e0ido a su "ersatilidad,

simplicidad, su reducido tama'o, relati"o 0ao costo de manutencin y por4ue resulta

ms efica# especialmente para los tama'os ms finos, los hidrociclones han

reempla#ado a los clasificadores mecnicos en un amplio nmero de operaciones

unitarias.

CONSIDERACIONES EORICAS!

El hidrocicln es un dispositi"o mecnico muy simple 4ue no incluye partes m"iles.

7onsiste de un recipiente de forma cnica, a0ierto en su pice o descar)a 4ue est unido

a una seccin cilndrica, la cual tiene una entrada de alimentacin tan)encial. 3a parte

superior de la seccin cilndrica esta cu0ierto con una placa a tra"s de la cual pasa untu0o de derrame a5ialmente montado. El tu0o se e5tiende hacia el interior del cuerpo

del hidrocicln por medio de una seccin corta, conocido como 0uscador de remolino,


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el cual e"ita 4ue la alimentacin entre directamente hacia el derrame. El dimetro del

hidrocicln puede "ariar desde una pul)ada hasta dimetros 4ue pueden alcan#ar

en ocasiones las /+ pul)adas. 3a ra#n lar)o dimetro "ara en un amplio mar)en,

dependiendo de la aplicacin y la dimensin del hidrocicln, en un ran)o desde 11

hasta 1+1.

El hidrocicln re4uiere potencia e5terna para su funcionamiento, la cual es pro"ista

normalmente por una 0om0a centrfu)a en operacin continua En ocasiones reci0e la

ener)a por el aporte de la ener)a potencial del fluido a tra"s de sistemas especiales de

alimentacin.

3a alimentacin es introducida 0ao presin, producido por la ener)a del fluido, atra"s de la entrada tan)encial, lo cual imparte un mo"imiento rotacional a la pulpa.

$e0ido a este mo"imiento se )enera una #ona de muy 0aa presin a lo lar)o del ee

"ertical del e4uipo, por lo 4ue se desarrolla un ncleo de aire en ese lu)ar, 4ue

)eneralmente se conecta a la atmsfera a tra"s del "orte5 de salida. $e acuerdo a la

teora clsica de la accin del hidrocicln, las partculas en el fluido se "en afectadas en

el sentido radial, por dos fuer#as opositoras una, hacia la periferia del e4uipo de0ido a

la aceleracin centrfu)a y la otra, hacia el interior de0ido al arrastre del fluido 4ue se

mue"e a tra"s del hidrocicln. 7onsecuentemente, la mayor parte de las partculas

finas a0andonarn el e4uipo a tra"s del orificio "orte5, locali#ada en la parte superior

de la parte cilndrica del e4uipo. El resto de las partculas, mayoritariamente los

)ruesos, saldrn a tra"s del orificio de descar)a o ape5 u0icada en el e5tremo inferior

de la seccin cnica.

El fluo del hidrocicln es o0li)ado a se)uir una trayectoria tipo espiral hacia a0ao

de0ido a la forma del e4uipo y a la accin de la fuer#a de )ra"edad sin em0ar)o, en la

medida 4ue la seccin trans"ersal disminuye, se superpone una corriente interior 4ue

)enera un fluo neto ascendente a lo lar)o del ee central del e4uipo, lo 4ue permite 4ue

el fluido encuentre en su camino al tu0o 0uscador de "rtice 4ue acta como re0alse,

permitiendo 4ue las partculas finas 4ue acompa'an al fluido desaloan el e4uipo.

Adicionalmente, el "orte5 permite la esta0ili#acin de la columna de aire 4ue se )enera

a lo lar)o del ee.


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ESQUEMA ILUSTRATIVO DE LAS TRAYECTORIAS DEL FLUJO

Y LAS ESPIRALES EXTERIOR E INTERIOR EN UN HIDROCICLN

El tama'o de separacin o tama'o de corte producido por el hidrocicln esta esta0lecido

como el tama'o de a4uella partcula, en micrones, 4ue tiene la misma posi0ilidad de ir

tanto al re0ose como a la descar)a, y tam0in por el porcentae de material 0ao una

cierta malla de separacin en el o"erflo: del hidrocicln, como por eemplo 8+; .

3os hidrociclones de Ingeniera de Cyclones Bombas y Automatizacin S. A., poseen

las relaciones )eomtricas adecuadas entre el dimetro del hidrocicln, rea de entrada

=inlet>, a0ertura de re0alse ="orte5>, a0ertura de descar)a =ape5> y lar)o suficiente como

para pro"eer mayor tiempo de retencin para la clasificacin de las partculas.

El parmetro ms importante es el dimetro del hidrocicln, puesto 4ue el tama'o de

separacin de las partculas depende principalmente de su dimetro. 3a separacin de

partculas pe4ue'as re4uiere de hidrociclones pe4ue'os y la separacin de partculas


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mayores re4uiere de hidrociclones )randes. A4uello si)nifica 4ue en la seleccin del

tama'o del hidrocicln no inter"iene directamente el fluo a procesar y 4ue esto solo

aparece para esta0lecer el nmero de hidrociclones 4ue sean necesarios. El pr5imo

parmetro es el rea de la a0ertura de alimentacin =inlet>, 4ue normalmente es un

orificio rectan)ular 4ue posee una dimensin mayor en el sentido paralelo al ee del

hidrocicln. El rea de entrada de la alimentacin del hidrocicln corresponde

apro5imadamente al /; del rea de la seccin cilndrica. El tama'o d-+se incrementa

al aumentar el dimetro de entrada de la alimentacin. ?tro parmetro rele"ante es el

dimetro del tu0o 0uscador de "rtice ="orte5 finder>, su funcin primaria es la de

controlar el tama'o de separacin y el fluo de salida de la pulpa. Adems, el tu0o

0uscador de "rtice se e5tiende hasta ms a0ao de la a0ertura de entrada para impedir

el corto circuito del fluo de alimentacin en el fluo de re0alse. El dimetro del orificiode "orte5 corresponde a (- ; del dimetro del hidrocicln. El tama'o d-+se incrementa

al aumentar el dimetro del "orte5. 3a seccin cilndrica del hidrocicln, esta

locali#ado entre la cmara de alimentacin y la seccin cnica y su funcin es alar)ar el

hidrocicln para permitir el incremento de tiempo de retencin.

El lar)o de la seccin cilndrica es i)ual al dimetro interno de la misma. El dimetro

del orificio de salida del ape5 esta determinado para cada aplicacin y de0e ser

suficientemente )rande para permitir 4ue los slidos 4ue han sido clasificados para salir

por la descar)a puedan hacerlo sin atochamiento y podra estar entre el 1+; y (-; del

dimetro del hidrocicln.

3a lon)itud del hidrocicln afecta la separacin de las partculas. 7uanto ms lar)o es

el hidrocicln, la separacin ser ms fina. Esta lon)itud puede ser incrementada

mediante dos tcnicas la primera, aumentando la lon)itud de la seccin cilndrica y la

se)unda disminuyendo el n)ulo de la seccin cnica. 3a des"entaa de la primera

tcnica es 4ue si el cilindro es demasiado lar)o, la "elocidad an)ular de la pulpa se

disminuye y el tama'o de separacin de la partcula lle)a a ser ms )ruesa. !or

consi)uiente, se recomienda la utili#acin de no mas de una seccin cilndrica adicional,

el cual es e4ui"alente a una lon)itud de dos "eces el dimetro interno de tal

seccin, y solamente para hidrociclones menor o i)ual a 1-@ de dimetro. El empleo de

la se)unda tcnica incrementa el costo del hidrocicln y reduce la densidad del

underflo:, y una reduccin de tal densidad resulta en un retorno de ms finos al molino

y al)unos pro0lemas con la "iscosidad ptima de pulpa dentro del molino. El n)ulo de


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la seccin cnica del hidrocicln est normalmente entre 12 y 2+. !ara hidrociclones

mayores a 1+@ de dimetro el n)ulo de la seccin cnica podra ser de 2+y para

hidrociclones menores o i)uales 1+@ de 12. En un circuito de molienda comn, la

separacin puede ser controlado por una simple adicin de a)ua. Esta adicin

com0inada con los 2+ de n)ulo cnico meorar la eficiencia de clasificacin y

resultar en una cantidad mnima de finos retornados al molino.

El empleo del n)ulo pe4ue'o es adecuado cuando el circuito no permite el uso de a)ua

para una dilucin adicional en el alimento del hidrocicln y la separacin fina es

re4uerida o si la separacin fina es re4uerida y la densidad del alimento es ya 0astante

diluida. Una aplicacin tpica del empleo de n)ulo pe4ue'o se puede o0ser"ar en

al)unos circuitos de procesamiento de oro donde no e5isten espesadores, por lo 4ue se

re4uiere una densidad del o"erflo: 0astante alto.

CAPACIDAD DE LOS HIDROCICLONES ICBA

!ara determinar el tama'o y nmero de hidrociclones re4ueridos para una aplicacin

dada, se de0en considerar dos o0eti"os principales el primero, la clasificacin o

separacin 4ue se re4uiere y el se)undo, el "olumen o caudal de la pulpa 4ue se desea

procesar, el cual es determinado a tra"s del clculo de 0alance del material a partir de

la si)uiente informacin =1> toneladas horas a procesar, =2> malla de separacin o


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punto de corte, =(> densidad de la pulpa re4uerida en el o"erflo:, =*> )ra"edad

especfica del mineral, =-> car)a circulante estimada y =6> cada de presin en la

alimentacin.

SELECCIN DE TAMAO Y NUMERO DE HIDROCICLONES APROPIADO

(SOFTWARE DE SIMULACIN ICBA)

3ynch y Cao, propusieron un modelo estadstico de clasificacin con hidrociclones 4ue

incluye "aria0les de operacin y de dise'o del hidrocicln. El modelo comprende dos

ecuaciones 0sicas. Una de ellas relacionada, la fraccin de a)ua de alimentacin al

hidrocicln clasificada con la descar)a )ruesa del clasificador y las "aria0les de

operacin y dise'o ms importantes. 3a otra ecuacin relaciona el parmetro d-+c,

llamado corte corre)ido de clasificacin.


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3a eficiencia de clasificacin de partculas por tama'o se ilustra comnmente con

cur"as de clasificacin tipo DC?M!@ como se o0ser"a en la fi)ura, donde Fi G

fraccin por peso de material de tama'o i de la alimentacin al hidrocicln en"iada a la

descar)a )ruesa o arenas.

El parmetro Da@, se define como la fraccin fina de la alimentacin al hidrocicln

cortocircuitada de los finos de las arenas, el ndice de clasificacin, FiH se define como

3ynch, propuso un modelo emprico de FiH en funcin de la eficiencia de clasificacin,

, y 5 =Gdd-+> como si)ue

$onde d es el tama'o de la partcula y es parmetro de eficiencia de clasificacin.

3a fi)ura tam0in muestra la cur"a de clasificacin corre)ida, as como d-+y d-+c.

a

%d

ealimentoaladescarga

D50c

Tamao de partcula, d()

00 D50

curva realYi vs. d

50

100

Yi vs. dcurva corregida

CURVA DE TROMP PARA HIDROCICLN

El empleo de este modelo re4uiere de un conunto de resultados e5perimentales, lo 4ue

permite calcular parmetros 4ue dependen del tama'o y tipo de hidrocicln y del

material a tratar. 3os datos 4ue se re4uieren son =1> dimetro de ape5 y "orte5, =2>

fluo "olumtrico de alimentacin, =(> presin de alimentacin, =*> fraccin de slidos

en peso de alimentacin, =-> fraccin de slidos en peso del re0alse, =-> fraccin de

slidos en peso de en la descar)a, =6> anlisis )ranulomtrico de re0alse y =/> anlisis

)ranulomtrico de la descar)a.

a1

1FF i

I

i

=

2Ie5p=5>Ie5p=

1Ie5p=F

I

i

+

=


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OPERACIONES DE CLASIFICACION EN HIDROCICLONES

(SOFTWARE SIMULACIN ICBA)

3os hidrociclones tienen dos principales aplicaciones en la industria minera

deslamado, donde el o0eti"o principal es remo"er las partculas finas a tra"s del

re0ose del hidrocicln para lo)rar una mayor eficiencia en los si)uientes procesos como

la flotacin, separacin ma)ntica en hmedo, etc. Circuito cerrado, donde los

o0eti"os de la clasificacin son hacer ms eficiente la molienda y ase)urar 4ue el

producto de la operacin est 0ao un determinado tama'o, recirculando al molino las

partculas mayores. Al)unas aplicaciones de este circuito se muestran en la si)uiente

fi)ura


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!idrocicl"n

#olino de $olas

#olino de $olas

1 %

&

'

HIDROCICLONES EN CIRCUITO CERRADO DE MOLIENDA MAS COMUNES

Caso "#$, tal "e# es el ms comn, el alimento fresco "a directamente al molino, la

descar)a de ste es alimentado al cicln para la clasificacin. El o"erflo: del

hidrocicln es el producto, y el underflo: retorna al molino para una molienda adicional

unto con el alimento fresco.

Caso "%$, consiste una clasificacin en dos etapas, donde el molino primario esta en

circuito cerrado con el hidrocicln primario, el o"erflo: de ste es alimentado al

hidrocicln secundario. El o"erflo: de este hidrocicln secundario es considerado


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como producto y el underflo: como alimento del molino secundario para una molienda

adicional. El producto de este molino es el alimento del hidrocicln conuntamente con

el o"erflo: del hidrocicln primario.

Caso "&$, el alimento fresco y la descar)a del molino son me#clados y clasificadosdentro del mismo hidrocicln, el o"erflo: del hidrocicln es el producto, y el underflo:

es retornado al molino. Este caso es ideal cuando se de0e moler slo una fraccin por

e5istir una cantidad considera0le de finos en el material alimentado al circuito.

Caso "'$, para optimi#ar el performance de los hidrociclones, se de0en de reali#ar las

operaciones de deslamado y clasificacin independientemente en hidrociclones

separados de tama'os diferentes. Am0os o"erflo:s son productos y am0os underflo:sson alimentos del molino.

3os hidrociclones pueden ser montados hori#ontalmente, 4ue producen separaciones

ms )ruesas 4ue los hidrociclones "erticales de i)ual dimetro. 3a altura "ertical

reducida de los hidrociclones hori#ontales permite la produccin de underflo: de alta

densidad. 3a seleccin del ape5 no es crtica, de esta manera permite la utili#acin de

ape5 de )ran dimetro 4ue impida atoros. 3os hidrociclones hori#ontales de0en tra0aar

con pulpa ms diluidas 4ue los ciclones "erticales para producir el mismo tama'o de

corte, y adicionando ms a)ua tam0in se meorar la eficiencia de clasificacin.

3os hidrociclones hori#ontales producen un underflo: con menor cantidad de finos,

resultando una car)a circulante de meor calidad, influyendo de esta manera en mayor

capacidad del molino, 0om0a e hidrociclones. Estos hidrociclones producen un

underflo: lento en comparacin con los hidrociclones "erticales 4ue reduce el des)aste

de forro cnico inferior y ape5.


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NIDO DE % (IDROCIC)ONES D%*B +ARA RE)A,E

Ingeniera de Cyclones Bombas y Automatizacin S. A., actualmente tam0in fa0rica

hidrociclones de 26@ de dimetro con una entrada in"oluta, dentro de las diferencias

mas nota0les frente a los ciclones con"encionales esta su nue"o dise'o del ca0e#al de

entrada 4ue posee una "oluta de (6+J y un orificio de entrada mas rectan)ular, estas

caractersticas entre otras hacen 4ue el cicln )enere menos mo"imiento tipo remolinosal interior del cicln. 7on esto se lo)ra Menos tur0ulencia, mayor capacidad

"olumtrica por cicln, meor eficiencia de clasificacin y tam0in meor

comportamiento al des)aste.

(IDROCIC)-N DE %$/ ICBA0entrada in1oluta


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(IDROCIC)-N DE %$/ ICBA01istas de entrada in1oluta

HIDROCICLONES ICBA D26B PARA TINTAYA


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PIEZAS DE RECAMBIO DE LOS HIDROCICLONES DE

ELASTMEROS

anto el re"estimientos como las pie#as 4ue se pueden cam0iar de los hidrociclones

manufacturados en ICBA, son el resultado de una amplia in"esti)acin 4ue en"uel"e

formulaciones de elastmeros 4ue ofrece lams alta resistencia a la a0rasin, el cual

reduce los costos de mantenimiento de la planta, meora la eficiencia del proceso,

conser"ando la )eometra adecuada del hidrocicln para la produccin y rendimiento

ptimos.

odas las partes del hidrocicln son inspeccionados y apro0ados en cuanto a la calidad

del material, dimensiones, entre otros por el departamento de control de calidad.

REPUESTOS INTERCANBIABLES DE HIDROCICLN ICBA


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INGENIERIA DE CYCLONES


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D*+-*/*

+D Y */2/ D D*+3 D &406701

T- #T8* D8 *980670%

+D Y */2/ D 8#/T*/ +DD0670&

*98 #T8*0670'

:+T2 D /!+D06705

T- D ; D8 *9806706

+-? *8/D+* #T8*0670@

+- *8/D+*0670A

*>+- */* >-++ #T8*0671%

+- */* >-++0671&

-+T *8/D+*1017

-8* D 8 #/310&7

#/3 D ; D D*+310&7;

-8* -+D+ +


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+9D(+ +(3>8D.+%1%7D

-(2 D( +(3>8*,./ #/>8 ;((

).-.+T( D( -(2 #/>8%1%7

%1%7;

-(2 D( +(3>8*,./ #/>8 D,-+(/(%1%7-

-(2 D( +(3>8*,./ #/>8 *(+#,*.%1%7*

D()*+,-*,./,*

+,D Y *./(2,./ D( D()*+3 D( '4 10701

/,88. )(-+D.+1070%

T- D( (+-. *./,*. )>-(+,.+ #(T8,*.10711

(+-. *./,*. )>-(+,.+1071%

).-.+T( *,8,/D+,*.1017

-8* )(-+D.+ +(*!.50'7;

-(2 *,8,/D+,*. *(+#,*.50'7*

-(2 *,8,/D+,*. D,-+(/(50'7



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+9D+ +3>8D+%1%7D

-2 D +3>8*/ #/>8 ;

-+T D -2 #/>8%1%7

%1%7;

-2 D +3>8*/ #/>8 D-+/%1%7-

-2 D +3>8*/ #/>8 *+#*%1%7*

+D Y */2/ D 8#/T*/1070'8

D*+-*/*+D Y */2/ D D*+3 D 54107018

/88 -+D+1070%

T- D +- */* >-++ #T8*10711

+- */* >-++1071%

-+T *8/D+*1017

-8* -+D+ +*!50'7;

-2 *8/D+* *+#*50'7*

-2 *8/D+* D-+/50'7


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D()*+,-*,./,*

+,D Y *./(2,./ D( D()*+3 D( @4%0701

+,D Y *./(2,./ D( 8,#(/T*,./ D( 64%070%

T- #(T8,* D(8 *(98%070&

*(98 #(T8,*.%070'

:.+T(2 D( /,!+D . *>*!.%0705

T- D( ;(( D(8 *(98 D( *>*!.%0706

*(98 D( ;((%070=

*>(+-? *,8,/D+,*. #(T8,*.%070@

(+-. *,8,/D+,*.%070A

*>(+-. *./,*. )>-(+,.+ #(T8,*.%0710

(+-. *./,*. )>-(+,.+%0711

*>(+-. *./,*. #(T8,*. ,/


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D()*+,-*,./,*

+,D Y *./(2,./ D( D()*+3 D( @4%07018

+,D Y *./(2,./ D( 8,#(/T*,./ D( 64%070%8

T- #(T8,* D(8 *(98%070&8

*(98 #(T8,*.%070'8

:.+T(2 D( /,!+D%07058

T- D( ;(( D(8 *(98%07068

*(98 D( ;((%070=8

*>(+-? *,8,/D+,*. #(T8,*.%070@

(+-. *,8,/D+,*.%070A

*>(+-. *./,*. )>-(+,.+ #(T8,*.%0710

(+-. *./,*. )>-(+,.+%0711

*>(+-. *./,*. ,/


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