HIDROCICLONES HIDROCICLON ES
GENERALIDADES:
E
l hidrociclón fue patentado por E. Bretney el 26 de Mayo de 1891, en los Estados
Unidos de Amrica. !ero en la industria minera 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
Ingeniería de Cyclones Bombas y Automatización S.
A. en 19/9, la primera dedicada a la fa0ricación de hidrociclones a ni"el nacional y con ello la sustitución de los clasificadores mecnicos como aparatos de clasificación por tama'o y densidad en la mayora de las plantas de molienda en el pas.
3a industria minera es el principal usuario de los hidrociclones, siendo aplicado en clas clasif ific icac ació ión n de l4u l4uid idos os,, espe espesa sami mien ento to,, la"a la"ado do de sóli sólido doss y oper operac acio ione ness 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, 4umica, petro4umica, petro4umica, te5til, te5til, metalr)ica metalr)ica y otros. $e0ido $e0ido a su "ersatilidad, "ersatilidad, simplicidad, su reducido tama'o, relati"o 0ao costo de manutención y por4ue resulta ms ms efic efica# a# espe especi cial alme ment ntee para para los los tam tama'os a'os ms ms fino finos, s, los los hidr hidroc ocic iclo lone ness han han reempla reempla#ad #ado o a los clasifi clasificad cadore oress mecnic mecnicos os en un amplio amplio nmero nmero de operac operacion iones es unitarias.
CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES EORICAS! El hidrociclón es un dispositi"o mecnico muy simple 4ue no incluye partes mó"iles. 7onsiste de un recipiente de forma cónica, a0ierto en su pice o descar)a 4ue est unido a una sección cilndrica, la cual tiene una entrada de alimentación tan)encial. 3a parte superior superior de la sección cilndrica cilndrica esta cu0ierto cu0ierto con una placa a tra"s de la cual pasa un tu0o de derrame derrame a5ialmente a5ialmente montado. montado. El tu0o se e5tiende e5tiende hacia el interior del cuerpo cuerpo del hidrociclón por medio de una sección corta, conocido conocido como como 0uscador de remolino,
HIDROCICLONES HIDROCICLON ES
GENERALIDADES:
E
l hidrociclón fue patentado por E. Bretney el 26 de Mayo de 1891, en los Estados
Unidos de Amrica. !ero en la industria minera 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
Ingeniería de Cyclones Bombas y Automatización S.
A. en 19/9, la primera dedicada a la fa0ricación de hidrociclones a ni"el nacional y con ello la sustitución de los clasificadores mecnicos como aparatos de clasificación por tama'o y densidad en la mayora de las plantas de molienda en el pas.
3a industria minera es el principal usuario de los hidrociclones, siendo aplicado en clas clasif ific icac ació ión n de l4u l4uid idos os,, espe espesa sami mien ento to,, la"a la"ado do de sóli sólido doss y oper operac acio ione ness 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, 4umica, petro4umica, petro4umica, te5til, te5til, metalr)ica metalr)ica y otros. $e0ido $e0ido a su "ersatilidad, "ersatilidad, simplicidad, su reducido tama'o, relati"o 0ao costo de manutención y por4ue resulta ms ms efic efica# a# espe especi cial alme ment ntee para para los los tam tama'os a'os ms ms fino finos, s, los los hidr hidroc ocic iclo lone ness han han reempla reempla#ad #ado o a los clasifi clasificad cadore oress mecnic mecnicos os en un amplio amplio nmero nmero de operac operacion iones es unitarias.
CONSIDERACIONES CONSIDERACIONES EORICAS! El hidrociclón es un dispositi"o mecnico muy simple 4ue no incluye partes mó"iles. 7onsiste de un recipiente de forma cónica, a0ierto en su pice o descar)a 4ue est unido a una sección cilndrica, la cual tiene una entrada de alimentación tan)encial. 3a parte superior superior de la sección cilndrica cilndrica esta cu0ierto cu0ierto con una placa a tra"s de la cual pasa un tu0o de derrame derrame a5ialmente a5ialmente montado. montado. El tu0o se e5tiende e5tiende hacia el interior del cuerpo cuerpo del hidrociclón por medio de una sección corta, conocido conocido como como 0uscador de remolino,
el cual e"ita 4ue la alimentació alimentación n entre directamente directamente hacia hacia el derrame. El dimetro dimetro del hidrociclón puede "ariar desde una pul)ada hasta dimetros 4ue pueden alcan#ar en ocasiones ocasiones las /+ pul)adas. pul)adas. 3a ra#ón lar)o lar)o dimetro "ara "ara en un amplio mar)en, mar)en, dependiendo de la aplicación y la dimensión del hidrociclón, en un ran)o desde 11 hasta 1+1.
El hidrociclón re4uiere potencia e5terna para su funcionamiento, la cual es pro"ista normalment normalmentee por una 0om0a centrfu)a centrfu)a en operación operación continua continua En ocasiones ocasiones reci0e la ener)a por el aporte de la ener)a potencial del fluido a tra"s de sistemas especiales de alimentación.
3a alimentación es introducida 0ao presión, producido por la ener)a del fluido, a tra"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 presión a lo lar)o del ee "ertical del e4uipo, por lo 4ue se desarrolla un ncleo de aire en ese lu)ar, 4ue )eneralmente )eneralmente se conecta conecta a la atmósfera a tra"s del "orte5 "orte5 de salida. $e acuerdo acuerdo a la teora clsica de la acción del hidrociclón, las partculas en el fluido se "en afectadas en el sentido radial, por dos dos fuer#as opositoras una, hacia la periferia del e4uipo e4uipo de0ido a la aceleración centrfu)a y la otra, hacia el interior de0ido al arrastre del fluido 4ue se mue"e a tra"s del hidrociclón. 7onsecuentemente, la mayor parte de las partculas finas a0andonarn a0andonarn el e4uipo a tra"s del orificio "orte5, locali#ada locali#ada en la parte superior de la parte parte cilndri cilndrica ca del e4uipo. e4uipo.
El resto de las partc partcula ulas, s, mayorita mayoritariam riament entee los
)ruesos, )ruesos, saldrn a tra"s del orificio de descar)a o ape5 u0icada en el e5tremo e5tremo inferior de la sección cónica.
El fluo del hidrociclón es o0li)ado a se)uir una trayectoria tipo espiral hacia a0ao de0ido de0ido a la forma del e4uipo e4uipo y a la acción de la fuer#a de )ra"edad )ra"edad sin em0ar)o, em0ar)o, en la medida 4ue la sección 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 "órtice 4ue acta como re0alse, permitiendo 4ue las partculas finas 4ue acompa'an al fluido desaloan el e4uipo. Adicionalmente, el "orte5 permite la esta0ili#ación de la columna de aire 4ue se )enera a lo lar)o del ee.
ESQUEMA ILUSTRATIVO DE LAS TRAYECTORIAS DEL FLUJO Y LAS ESPIRALES EXTERIOR E INTERIOR EN UN HIDROCICLÓN
El tama'o de separación o tama'o de corte producido por el hidrociclón 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 separación en el o"erflo: del hidrociclón, como por eemplo 8+; < malla 2++, si)nifica a4uel tama'o de separación, en micrones, en el cual el 8+; de la masa total es de tama'o menor 4ue la de la a0ertura de a4uella malla 2++ =/* µ>.
3os hidrociclones de
Ingeniería de Cyclones Bombas y Automatización S. A. , poseen
las relaciones )eomtricas adecuadas entre el dimetro del hidrociclón, rea de entrada =inlet>, a0ertura de re0alse ="orte5>, a0ertura de descar)a =ape5> y lar)o suficiente como para pro"eer mayor tiempo de retención para la clasificación de las partculas.
El parmetro ms importante es el dimetro del hidrociclón, puesto 4ue el tama'o de separación de las partculas depende principalmente de su dimetro. 3a separación de partculas pe4ue'as re4uiere de hidrociclones pe4ue'os y la separación de partculas
mayores re4uiere de hidrociclones )randes. A4uello si)nifica 4ue en la selección del tama'o del hidrociclón no inter"iene directamente el fluo a procesar y 4ue esto solo aparece para esta0lecer el nmero de hidrociclones 4ue sean necesarios. El pró5imo parmetro es el rea de la a0ertura de alimentación =inlet>, 4ue normalmente es un orificio rectan)ular 4ue posee una dimensión mayor en el sentido paralelo al ee del hidrociclón.
El rea de entrada de la alimentación del hidrociclón corresponde
apro5imadamente al /; del rea de la sección cilndrica. El tama'o d -+ se incrementa al aumentar el dimetro de entrada de la alimentación. ?tro parmetro rele"ante es el dimetro del tu0o 0uscador de "órtice ="orte5 finder>, su función primaria es la de controlar el tama'o de separación y el fluo de salida de la pulpa. Adems, el tu0o 0uscador de "órtice se e5tiende hasta ms a0ao de la a0ertura de entrada para impedir el corto circuito del fluo de alimentación en el fluo de re0alse. El dimetro del orificio de "orte5 corresponde a (- ; del dimetro del hidrociclón. El tama'o d -+ se incrementa al aumentar el dimetro del "orte5.
3a sección cilndrica del hidrociclón, esta
locali#ado entre la cmara de alimentación y la sección cónica y su función es alar)ar el hidrociclón para permitir el incremento de tiempo de retención.
El lar)o de la sección cilndrica es i)ual al dimetro interno de la misma. El dimetro del orificio de salida del ape5 esta determinado para cada aplicación y de0e ser suficientemente )rande para permitir 4ue los sólidos 4ue han sido clasificados para salir por la descar)a puedan hacerlo sin atochamiento y podra estar entre el 1+; y (-; del dimetro del hidrociclón.
3a lon)itud del hidrociclón afecta la separación de las partculas. 7uanto ms lar)o es el hidrociclón, la separación ser ms fina. Esta lon)itud puede ser incrementada mediante dos tcnicas la primera, aumentando la lon)itud de la sección cilndrica y la se)unda disminuyendo el n)ulo de la sección cónica. 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 separación de la partcula lle)a a ser ms )ruesa.
!or
consi)uiente, se recomienda la utili#ación de no mas de una sección cilndrica adicional, el cual es e4ui"alente a una lon)itud de dos "eces el dimetro interno de tal
sección, y solamente para hidrociclones menor o i)ual a 1-@ de dimetro. El empleo de la se)unda tcnica incrementa el costo del hidrociclón y reduce la densidad del underflo:, y una reducción de tal densidad resulta en un retorno de ms finos al molino y al)unos pro0lemas con la "iscosidad óptima de pulpa dentro del molino. El n)ulo de
la sección cónica del hidrociclón est normalmente entre 12 y 2+. !ara hidrociclones mayores a 1+@ de dimetro el n)ulo de la sección cónica podra ser de 2+ ° y para hidrociclones menores o i)uales 1+@ de 12 °. En un circuito de molienda comn, la separación puede ser controlado por una simple adición de a)ua. Esta adición com0inada con los 2+ ° de n)ulo cónico meorar la eficiencia de clasificación 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 dilución adicional en el alimento del hidrociclón y la separación fina es re4uerida o si la separación fina es re4uerida y la densidad del alimento es ya 0astante diluida. Una aplicación 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 aplicación dada, se de0en considerar dos o0eti"os principales el primero, la clasificación o separación 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 información =1> toneladas horas a procesar, =2> malla de separación o
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 presión en la alimentación.
SELECCIÓN DE TAMAÑO Y NUMERO DE HIDROCICLONES APROPIADO (SOFTWARE DE SIMULACIÓN ICBA)
3ynch y Cao, propusieron un modelo estadstico de clasificación con hidrociclones 4ue incluye "aria0les de operación y de dise'o del hidrociclón. El modelo comprende dos ecuaciones 0sicas. Una de ellas relacionada, la fracción de a)ua de alimentación al hidrociclón clasificada con la descar)a )ruesa del clasificador y las "aria0les de operación y dise'o ms importantes. 3a otra ecuación relaciona el parmetro d-+c, llamado corte corre)ido de clasificación.
3a eficiencia de clasificación de partculas por tama'o se ilustra comnmente con cur"as de clasificación tipo DC?M!@ como se o0ser"a en la fi)ura, donde Fi G fracción por peso de material de tama'o i de la alimentación al hidrociclón en"iada a la descar)a )ruesa o arenas. El parmetro Da@, se define como la fracción fina de la alimentación al hidrociclón cortocircuitada de los finos de las arenas, el ndice de clasificación, FiH se define como 3ynch, propuso un modelo emprico de FiH en función de la eficiencia de clasificación, Fi 1 I Fi 1 a α′, y 5 =Gdd-+> como si)ue −
=
−
Fi
I
=
e5p=α I 5> < 1 e5p=α I 5> + e5p=α I 5> < 2
$onde d es el tama'o de la partcula y ∝′ es parmetro de eficiencia de clasificación. 3a fi)ura tam0in muestra la cur"a de clasificación corre)ida, as como d-+ y d-+c. 100
a g r a c s e d a l a 50 o t n e m i l a e a d % 0 0
curva real Yi vs. d curva corregida Yi vs. d
D50
D50c
Tamaño de partícula, d(µ) CURVA DE TROMP PARA HIDROCICLÓN
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 hidrociclón y del material a tratar. 3os datos 4ue se re4uieren son =1> dimetro de ape5 y "orte5, =2> fluo "olumtrico de alimentación, =(> presión de alimentación, =*> fracción de sólidos en peso de alimentación, =-> fracción de sólidos en peso del re0alse, =-> fracción de sólidos en peso de en la descar)a, =6> anlisis )ranulomtrico de re0alse y =/> anlisis )ranulomtrico de la descar)a.
OPERACIONES DE CLASIFICACION EN HIDROCICLONES (SOFTWARE SIMULACIÓN 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 hidrociclón para lo)rar una mayor eficiencia en los si)uientes procesos como la flotación, separación ma)ntica en hmedo, etc.
Circuito cerrado, donde los
o0eti"os de la clasificación son hacer ms eficiente la molienda y ase)urar 4ue el producto de la operación 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
!idrocicl"n
1
%
#olino de $olas
& #olino de $olas
'
HIDROCICLONES EN CIRCUITO CERRADO DE MOLIENDA MAS COMUNES
Caso "#$, tal "e# es el ms comn, el alimento fresco "a directamente al molino, la descar)a de ste es alimentado al ciclón para la clasificación.
El o"erflo: del
hidrociclón es el producto, y el underflo: retorna al molino para una molienda adicional unto con el alimento fresco.
Caso "%$, consiste una clasificación en dos etapas, donde el molino primario esta en circuito cerrado con el hidrociclón primario, el o"erflo: de ste es alimentado al hidrociclón secundario. El o"erflo: de este hidrociclón secundario es considerado
como producto y el underflo: como alimento del molino secundario para una molienda adicional. El producto de este molino es el alimento del hidrociclón conuntamente con el o"erflo: del hidrociclón primario.
Caso "&$, el alimento fresco y la descar)a del molino son me#clados y clasificados dentro del mismo hidrociclón, el o"erflo: del hidrociclón es el producto, y el underflo: es retornado al molino. Este caso es ideal cuando se de0e moler sólo una fracción por e5istir una cantidad considera0le de finos en el material alimentado al circuito.
Caso "'$, para optimi#ar el performance de los hidrociclones, se de0en de reali#ar las operaciones de deslamado y clasificación independientemente en hidrociclones separados de tama'os diferentes. Am0os o"erflo:s son productos y am0os underflo:s son alimentos del molino.
3os hidrociclones pueden ser montados hori#ontalmente, 4ue producen separaciones ms )ruesas 4ue los hidrociclones "erticales de i)ual dimetro.
3a altura "ertical
reducida de los hidrociclones hori#ontales permite la producción de underflo: de alta densidad. 3a selección del ape5 no es crtica, de esta manera permite la utili#ación de ape5 de )ran dimetro 4ue impida atoros. 3os hidrociclones hori#ontales de0en tra0aar con pulpa ms diluidas 4ue los ciclones "erticales para producir el mismo tama'o de corte, y adicionando ms a)ua tam0in se meorar la eficiencia de clasificación.
3os hidrociclones hori#ontales producen un underflo: con menor cantidad de finos, resultando una car)a circulante de meor calidad, influyendo de esta manera en mayor capacidad del molino, 0om0a e hidrociclones.
Estos hidrociclones producen un
underflo: lento en comparación con los hidrociclones "erticales 4ue reduce el des)aste de forro cónico inferior y ape5.
NIDO DE % (IDROCIC)ONES D%*B +ARA RE)A,E
Ingeniería de Cyclones Bombas y Automatización S. A. , actualmente tam0in fa0rica hidrociclones de 26@ de dimetro con una entrada in"oluta, dentro de las diferencias mas nota0les frente a los ciclones con"encionales esta su nue"o dise'o del ca0e#al de entrada 4ue posee una "oluta de (6+J y un orificio de entrada mas rectan)ular, estas caractersticas entre otras hacen 4ue el ciclón )enere menos mo"imiento tipo remolinos al interior del ciclón. "olumtrica
por
7on esto se lo)ra
ciclón,
meor
Menos tur0ulencia, mayor capacidad
eficiencia de clasificación
comportamiento al des)aste.
(IDROCIC)-N DE %$/ ICBA0entrada in1oluta
y
tam0in meor
(IDROCIC)-N DE %$/ ICBA01istas de entrada in1oluta
HIDROCICLONES ICBA D26B PARA TINTAYA
PIEZAS DE RECAMBIO DE LOS HIDROCICLONES DE ELASTÓMEROS
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)ación 4ue en"uel"e formulaciones de elastómeros 4ue ofrece lams alta resistencia a la a0rasión, el cual reduce los costos de mantenimiento de la planta, meora la eficiencia del proceso, conser"ando la )eometra adecuada del hidrociclón para la producción y rendimiento óptimos.
odas las partes del hidrociclón son inspeccionados y apro0ados en cuanto a la calidad del material, dimensiones, entre otros por el departamento de control de calidad.
REPUESTOS INTERCANBIABLES DE HIDROCICLÓN ICBA
INGENIERIA DE CYCLONES
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INGENIERIA DE CYCLONES
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INGENIERIA DE CYCLONES
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