ESPESADORES
INTRODUCCION
El presente trabajo se refiere a la investigación sobre los Espesadores Equipos que se utilizan para la de separar lodos, mediante el mecanismo de sedimentación, parte del agua de una suspensión, de modo de obtener por una parte, una pulpa de mayor concentración de sólidos en la descarga (underflow) y por la otra, un flujo de agua clara (overflow). Asimismo se conocerán sus partes, tamaños, etc.
Para el desarrollo de este trabajo se hizo consultas a Ingenieros de la Carrera y se tuvo acceso a Bibliografía especializada así como a Internet.
Esperando que dicho trabajo este acorde a sus exigencias y que nos conlleve a colaborar en nuestra formación profesional, nuestro y el de nuestros compañeros.
Atentamente El Alumno
FUNDAMENTO TEORICO ESPESAMIENTO Se denomina espesamiento o espesaje a la o peración de separar, mediante el mecanismo de sedimentación, parte del agua de una suspensión, de modo de obtener por una parte, una pulpa de mayor concentración de sólidos en la descarga (underflow) y por la otra, un flujo de agua clara (overflow).
AGUA CLARA
SOLIDOS
OBJETIVO DE LOS ESPESADORES
Aumentar la concentración de sólidos de la pulpa de la corriente de alimentación hasta un 60%.
En la clarificación retirar los sólidos de la corrientede alimentación eliminando aproximadamente un 90% del líquido que contenía en la etapa anterior.
El producto debe contener una mínima cantidad de líquido, para reducir el consumo de combustible en el proceso de secado o en el costo de transporte.
El porcentaje de sólido logrado en la descarga, debe ser el máximo posible.
La humedad residual debe ser mínima
SEDIMENTACION La sedimentación es el proceso por el cual el material sólido, transportado por una corriente de agua, se deposita en el fondo de un río, embalse, canal artificial, o dispositivo construido especialmente para tal fin. Toda corriente de agua, caracterizada por su caudal, tirante de agua, velocidad y forma de la sección tiene una capacidad de transportar material sólido en suspensión. El cambio de alguna de estas características de la corriente puede hacer que el material transportado se sedimente; o el material existente en el fondo o márgenes del cauce sea erosionado. El sedimento es un material sólido, acumulado sobre la superficie terrestre (litosfera) derivado de las acciones de fenómenos y procesos que actúan en la atmósfera, en la hidrosfera y en la biosfera (vientos, variaciones de temperatura, precipitaciones meteorológicas, circulación de aguas superficiales o subterráneas, desplazamiento de masas de agua en ambiente marino o lacustre, acciones de agentes químicos, acciones de organismos vivos).
CLARIFICACION Remover partículas sólidas desde flujos relativamente diluidos Overflow
ESPESAJE Aumentar la concentración de (Underflow)
sólidos en la descarga
ZONAS EN EL PROCESO DE ESPESADO El espesado consta con 4 zonas las cuales se describirá a continuación de acuerdo a nuestra imagen:
1. En el tope, Zona 1, esta el agua clara (o solución clara) que representa el rebose del espesador. 1. En la Zona 2, es donde la alimentación entra. Esta capa tiene la misma forma general y consistencia de la alimentación. 2. Zona 3. Contiene pulpa que está comenzando a decantarse. Está en tránsito a la zona del fondo. 3. Zona 4 es la pulpa en compresión. Aquí el peso de los sólidos fuerza el agua o solución a elevarse hacia la zona de rebose.
ESPESADOR
Desde sus inicios el arte del espesado y clarificado ha progresado principalmente en: Investigaciones para incrementar el trabajo de la gravedad. Innovaciones de los diseños básicos y construcción de los mecanismos. Desarrollos de diseños especiales y tipos de máquinas que se aplican a ciertos casos bien partículares.
Las aplicaciones del espesado y clarificado son bien conocidas, sin embargo debe tenerse en cuenta que NO se obtienen separaciones absolutas del só lido – líquido o viceversa. La floculación es prácticamente un paso previo para tener una eficiente clarificación Determinadas suspensiones muy diluidas no se pueden espesar o clarificar sin la adición de un agente floculante, el cual junta y coagula el material fino. En muchos casos, donde la suspensión muestra una buena cualidad para sedimentar, el uso de un floculante con floculación mécanica puede aumentar la velocidad de sedimentación y mejorar la clarificación en forma notoria. Convencionalmente las rastras sirven como mecanismos floculantes. Su movim iento lento a través de la suspensión induce a los flóculos a formar sólidos coloidales y semicoloidales. La velocidad de rotación de las paletas es insuficiente para deshacer los flóculos, pero si lo suficiente para asegurar la colisión y adhesión de las partículas. Un espesador es un estanque cilíndrico con un fondo inclinado y un mecanismo de rotación de las rastras que conducen los sólidos a la descarga central abierta. Un rebalse periférico ubicado en la parte superior del estanque sirve para evacuar el líquido clarificado. Generalmente, un pozo circular localizado en el centro de la superficie del espesador recibe la alimentación y está diseñado de tal modo que minimiza la agitación, obteniéndose así un rebalse claro.
POZO DE ALIMENTACIÓN ESPESADOR (Feed well)
DESCARGA ESPESADOR
TUNEL DE DESCARGA ESPESADOR CONVENCIONAL
CARACTERISTICAS DEL ESPESADOR Actualmente, el tamaño de los espesadores oscila entre 2,5 (m) hasta 150 (m) de diámetro, existiendo también diseños especiales de hasta 250 (m) de diámetro. La profundidad varía entre 3 (m) en los diámetros pequeños hasta 10 (m) o más para las unidades mayores. En las unidades de diámetro menor a 20 (m), normalmente el mecanismo impulsor es soportado por estructuras metálicas, que cruzan el estanque. En las grandes unidades el mecanismo es soportado por un pilar de construcción de acero o concreto.
RASTRAS El mecanismo de las rastras consiste en dos brazos radiales a 180º con hojas que empujan los sólidos a la descarga central.Los brazos están unidos al eje central. Hay diseños que incluyen 3 ó 4 brazos para ciertos servicios más rigurosos y raspadores espirales continuos. El mecanismo impulsor está ubicado en el extremo superior del eje o montado sobre una plataforma circular, dependiendo del tipo de unidad. En los espesadores de gran diámetro y en los modelos antiguos de pequeño diámetro, l os mecanismos impulsores traccionan en la periferia. También se usan protecciones para la sobrecarga, desde simples mecanismos operados en forma manual, hasta mecanismos automáticos. Dichos mecanismos, se diseñan para elevar las rastras 30 (cm) (1pié) o más para el caso de eventuales sobrecargas. Si la sobrecarga se reduce, las rastras se bajan a su posición normal de operación en forma automática o manual (realizada por un operador)
CONSTRUCCION DE LOS ESPESADORES Los estanques que son de tipo cilíndricos, son construidos generalmente de concreto (para diámetros mayores que 30 metros) y de acero, en el caso de diámetros menores. La base del estanque es de forma cónica para facilitar la migración de sólidos y está construida del mismo material que las paredes.
LA PENDIENTE: Típica de la base es del orden de 80 a 140 (mm) por un metro, aunque pendientes mayores (aproximadamente de 45º) pueden utilizarse cerc a del centro de espesadores de gran tama ño.
Los feed wells en espesadores convencionales son alimentadores cilíndricos, como los que se muestran en la siguiente figura, los cuales pueden conducir aproximadamente 1 m3/min por m2 de sección
LAS RASTRAS: Tienen como objetivo principal el de arrastrar los lodos hacia la descarga central (cono). Considerando el método en que se soportan y mueven los mecanismos de rastras, se pueden distinguir tres diferentes tipos de espesadores:
TIPOS DE RASTRAS: En el primer tipo, el mecanismo de rastras se soporta mediante una superestructura a lo largo del estanque, lo que permite pasar el tendido de tuberías de alimentación de pulpa y floculante hacia el sector central. Este tipo de estructuras se emplean por lo general a espesadores de no más de 20 (m) de diámetro. El segundo tipo, usado para espesadores de 20 a 150 (m) de diámetro, es el que tiene una columna central de soporte para el mecanismo de giro de las rastras. El tercer tipo, está formado por espesadores que poseen tracción periférica, en los cuales el movimiento se logra mediante mecanismos ubicados en las paredes del estanque. El diseño del tipo de brazo para las rastras puede tener una influencia significativa en el costo y operación de un espesador. En general, se pueden encontrar numerosos diseños de brazos para rastras, los de uso más común se aprecian en la siguiente figura.
CANALETAS DE OVERFLOW: Para un funcionamiento eficiente de los espesadores se requiere controlar la velocidad del líquido en los vertederos de rebalse. En los clarificadores los flujos de rebalse son del orden de 0,2 m3/min por metro de diámetro. En el caso de los espesadores de procesos metalúrgicos, el rango más usual de operación es del orden de 0,1 m3/min/m. Si los flujos de rebalse son mayores a los comunes, se deben diseñar vertederos adicionales en la periferia.
CABEZA DE MANDO: La Cabeza de Mando consiste en un fuerte grupo reductor de corona y tornillo apoyando la corona sobre un gran anillo periférico de rodadura a bolas y el tornillo en cojinetes de rodillos.El conjunto funciona sumergido en baños de aceite.
OBJETIVOS DEL ESPESADOR
Establecer directrices para operar en forma continua y confiable los espesadores de concentrado.
Recuperar líquidos, los cuales son recirculados al sistema
Optimizar el aprovechamiento de las fuentes hídricas de la zona y lograr un adecuado uso de floculante, a fin de obtener una pulpa que cumpla las condiciones de operación fijadas para su envío al tranque de relaves u otra etapa del proceso.
PARAMETROS Y VARIABLES DEL ESPESADOR Las variables más relevantes que se deben controlar:
Presión hidráulica de giro de las rastras.
Amperaje del motor de la rastra.
Torque mecánico de la rastra.
Altura de la rastra.
Amperaje de la bomba de traspaso (descarga)
Porcentaje de sólidos en la descarga, flujo de descarga.
Nivel de líquido claro.
AMPERAJE DEL MOTOR DE LA RASTRA El amperaje del motor de la rastra, es una medida del grado de comprensión de la pulpa en el fondo del estanque. El torque es la fuerza generada por el motor de la rastra actuando sobre una carga de material. Es posible influir sobre este parámetro de operación (Torque eléctrico) utilizando el mecanismo de levante de la rastra, el sistema de recirculación de pulpa (permite concentrar el sólido de la descarga).
TORQUE MECÁNICO DE LA RASTRA El torque mecánico se produce debido al aumento de la fuerza de la rastra sobre el material (Mediante las aspas), debido al arrastre de material hacia el cono de descarga. Este fenómeno se debe a la acumulación de material del espesador en un c olector intermedio entre la pared del espesador y el cono de descarga.
ALTURADE LA RASTRA Está definida por la condición del espesador y su carga, usualmente este parámetro se opera en casos de sobrecarga y/o embancamiento, y es un parámetro muy importante, ya que las rastras no deben subir hasta el límite (o altura máxima), lo cual indicaría que el espesador a
alcanzado su capacidad máxima de almacenamiento de carga; por otro lado si no se interrumpe la alimentación, este irremediablemente se embancará.
AMPERAJE DE LA BOMBA DE TRASPASO El amperaje consumido por las bombas de traspaso (descarga de concentrado del espesador) es el parámetro que permite visualizar si su funcionamiento es adecuado.
PORCENTAJE DE SÓLIDOS EN LA DESCARGA El control de la densidad y el porcentaje de sólidos se efectúa tomando muestras de pulpa por intermedio de la balanza MARCY. Los valores de operación varían entre:
Pulpa de alimentación fluctúa entre: 15 - 25 %
Pulpa de descarga fluctúa entre:40 - 60%
NIVEL DE SOLUCIÓN CLARA La observación del rebose de salmuera o agua y la medición de la altura de la columna de líquido claro permitirá al operador tomar las medidas correspondientes respecto a la adición de floculante. El nivel normal en la cual se opera el nivel de líquido claro es de 50 cm
PRESIÓN HIDRÁULICA Es la presión que ejerce la pulpa a las rastras, la cual no debe exceder de 5 Mpa, de lo contrario las rastras suben en forma automática.
PROBLEMAS DE OPRACION DE LOS ESPESADORES Pueden ser de tipo:
Eléctrico
Mecánico
Operacional
Observación de líquido claro
El rebose de estos equipos debe encontrarse limpio y libre de sólidos en suspensión, caso contrario implica:
Guardera de retención de fino roto o suelto en algún sector del equipo
Material no está decantando (abundante espuma) lo que indica un exceso de reactivos.
ALTO NIVEL DEL SÓLIDO Esto puede ser causado por un alto contenido de sólidos en el espesador (cercano a 85 %),operación normal 45 - 60 %. Esta situación puede causar lo siguiente:
Retención de carga dentro del espesador.
Aumento de la presión hidráulica de las rastras (> 5 MPa).
Que la rastra se detenga al aumentar el torque y estas no suban.
EMBANCAMIENTO DE LA BOMBA DE TRASPASO ¿Cómo se podría atacar dicha medida ?
Levantar rastra.
Adicionar agua en la línea de alimentación a la bomba.
Recircular espesador con flujo máximo
Realizar cambio de bomba
EL SÓLIDO NO SEDIMENTA
Esto normalmente se soluciona agregando floculante. No se recomienda recircular el espesador.
Agregar agua sobre el espesador para eliminar la espuma que no sedimenta.
Revisar reactivos agregados en flotación
Verficaciones de rutina:
Claridad de rebose es la correcta.
El torque en las rastras es el normal.
La densidad de la descarga de la pulpa es la deseada
BIBLIOGRAFIA
Revista Los mineros de la Southern Peru Copper Corporation, 1968-1981 ( Rosa Arsiniega) Tratamiento de aguas residuales (Rubens Sette Ramalho, Domingo Jiménez Beltrán, Federico de Lora – 1996) Control de la calidad del agua: procesos fisicoquímicos – (W. j. Weber) INTERNET o
http://www.gruptefsa.com/sp/el.htm
o
Wikipedia.com
o
http://elaguapotable.com/tratamiento_de_lodos.htm
o
otros
