Hidrociclones

HIDROCICLONES (DESILTERS, DESANDERS, MUD CLEANERS) Y DESGASIFICADORES Y

SEPARADORES DE GAS: Función, principios de operación, ley de Stokes, clasificación, capacidad de los

conos, características, cuidados, limpieza, instalación.

Los HIDROCICLONES conocidos también por ciclones, forman una clase importante de equipos destinados principalmente a la separación de suspensiones sólido – líquido.

Son dispositivos en los que gracias a un flujo vertical se consigue separar hasta el 98% de las partículas mayores de 100 micras, más pesadas que el agua.

no sirve para eliminar partículas de naturaleza orgánica como bacterias, algas y materia orgánica dispersa ya que presentan una densidad específica menor a los sólidos en suspensión.

Mantenimiento.

Control Visual

Debe comprobarse la ausencia de pérdidas de agua y señales de corrosión en el cuerpo del filtro.

Vaciado del tanque

El tanque o cámara de sedimentación de la arena debe lavarse, abriendo la válvula de salida, con tanta frecuencia como sea necesario. Esto se hace para evitar que se llene ya que con el tanque lleno el filtro deja de ser efectivo y la suciedad penetra en el equipo. La apertura de la válvula puede ser manual, a cargo del operario, o automática, programada por tiempo (después de haber calculado y decidido cuánto tiempo puede pasar antes de que el colector de recogida se llene).

 El HIDROCICLÓN consiste de una parte cónica seguida por una cámara cilíndrica, en la cual existen una entrada tangencial para la suspensión de la alimentación (Feed). La parte superior del hidrociclón presenta un tubo para la salida de la suspensión diluida (overflow) y en la parte inferior existe un orificio de salida de la suspensión concentrada (underflow). El ducto de alimentación se denomina inlet, el tubo de salida de la suspensión diluida se denomina vortex, y el orificio de salida del concentrado se denomina ápex

Funcionamiento del hidrociclón

El lodo es alimentado tangencialmente por una bomba centrífuga a través de la entrada de alimentación al interior de la cámara de alimentación. Las fuerzas centrífugas así desarrolladas multiplican la velocidad de decantación del material de fase más pesado, forzándolo hacia la pared del cono. Las partículas más livianas se desplazan hacia adentro y arriba en un remolino espiral hacia la abertura de rebasamiento de la parte superior. La descarga por la parte superior es el sobreflujo o efluente; la descarga de la parte inferior es el flujo inferior. El flujo inferior debe tomar la forma de un rociado fino con una ligera succión en el centro. Una descarga sin succión de aire es indeseable.

De acuerdo a su geometría podrían clasificarse en dos grandes grupos: Cónicos y Cilíndricos.

1. HIDROCICLONES CONICOS

Como anteriormente se mencionó los hidrociclones cónicos, o convencionales, podrían subclasificarse de acuerdo al ángulo de su parte cónica.

1.1 CONO PRONUNCIADO, CONVENCIONALES

Este grupo recogería los hidrociclones con ángulo menor de 20º, caracterizados por un cuerpo relativamente largo debido a su conicidad. Este tipo de diseño se acompaña con partes cilíndricas de gran longitud (mayor que una vez el diámetro), y toberas de alimentación y rebose de pequeñas dimensiones, para aumentar el tiempo de residencia.

Esto, debido a la gran altura libre de vórtice, (distancia entre el borde inferior de la tobera de rebose y el vértice de la parte cónica), y su influencia inversamente proporcional al tamaño de corte, los hace los más adecuados para clasificaciones finas, como se requiere en operaciones de clarificación y espesado. Suelen operar a presiones medias, entre 150 y 400 kPa, obteniendo tamaños de corte entre 2 micras y 30 micras.

Fig. 2 - Ciclones de cono pronunciado (Ǿ100 mm) en circuito de lavado en contracorriente.

1.2. CONO TENDIDO

Los hidrociclones de cono tendido o ancho, mayor de 20º, son usados principalmente para clasificar tanto por tamaño como por densidad (clasificación selectiva). El ángulo de su parte cónica varía entre 20º y 45º, aunque excepcionalmente pueden encontrarse hidrociclones de hasta l60º.

Como es lógico al disminuir el tiempo de residencia de la pulpa en el interior del hidrociclón, por su menor longitud, aumenta el tamaño de separación. Ello trae como consecuencia que estos hidrociclones no alcancen una elevada recuperación de sólidos, (referida a la descarga), pero si presentan una mejor selectividad.

La presión de operación suele ser menor a 150 kPa, aunque nunca menor de 20 kPa pues sino no se consigue una columna central de vacío estable.

Generalmente se operan entre 30 kPa y 100 kPa y pueden alcanzar cortes entre 30 micras y 150 micras.

2. HIDROCICLONES CILINDRICOS

Podrían incluirse dentro de la clasificación anterior, como hidrociclones de cono tendido, pero debido a que exteriormente no se aprecia nada más que su cuerpo cilíndrico por su ángulo de 180º, es decir fondo perpendicular a la pared lateral, y también porque su campo de aplicación difiere notablemente de aquellos, merecen un tratamiento diferenciado.

No suponen realmente una nueva teoría, pues ya a principios de siglo pueden encontrarse las primeras aplicaciones de este tipo de ciclones.

2.1. CON DESCARGA PERIFERICA

Consisten, básicamente en un ciclón convencional del cual se ha eliminado su zona cónica, remplazándola por una parte cilíndrica de similar longitud. El fondo del ciclón es plano y la extracción del producto grueso se realiza tangencialmente por la zona baja de la pared cilíndrica.

Como quiera que este diseño provoca una descarga muy diluida, debido al corto circuito, (partículas finas en suspensión en el líquido acompañando a la descarga) la eficiencia de separación se reduce.

Este tipo de hidrociclones debería presentar ventajas operativas en procesos de tratamiento de minerales industriales, donde se opera normalmente a bajas concentraciones de sólidos.

2.2. CILINDRICOS CON DESCARGA CENTRAL. FONDO PLANO

Difiere este diseño del anterior en que la descarga se realiza de modo convencional, es decir, a través de un orificio central.

Con el fin de ampliar el campo de trabajo de los hidrociclones hacia tamaños de corte mayores, por encima de las 150 micras surgió, basándose en la cama de sólidos que se crea en los ciclones de cono obtuso, el desarrollo de los llamados ciclones de fondo plano.

Variando la longitud de la parte cilíndrica del ciclón, mediante la adición o sustración de cuerpos cilíndricos o bien variando la altura del lecho fluido creado mediante el empleo de boquillas de diferentes diámetros, es posible modificar el tamaño de corte del hidrociclón (Fig. 10).

En este tipo de hidrociclones la selectividad o eficacia de separación es más elevada.

3. OTROS HIDROCICLONES

Al comienzo citábamos otros tipos de hidrociclones que aún recibiendo este nombre, son notablemente distintos en cuanto a su aplicación práctica.

3.1. HIDROCICLON CRIBA

Este equipo, mejor llamado criba centrífuga, es básicamente un ciclón de gran diámetro (500 mm - 1000 mm) con sus paredes perforadas (Fig. 14)

Se emplea para clasificación por tamaños en vía húmeda con un rango de aplicación entre 0,2 mm y 2,0 mm, cubriendo el hueco existente entre hidrociclones y cribas convencionales, también ocupado por los hidroclasificadores.

La pulpa con los sólidos en suspensión entra tangencialmente a la parte cilíndrica, formando una lámina fluida pegada a la pared. Durante su recorrido las partículas finas atraviesan la pared a través de las aperturas rectangulares de la misma, junto con la mayoría del líquido soporte. Finalmente el producto grueso, exento de líquido, cae por la parte cónica, donde termina su proceso de escurrido (Fig. 15).

3.2. CICLON AIREADO

El ciclón aireado (Air-Sparged Cyclone) consiste en un hidrociclón cilíndrico cuyo cuerpo está construido en un material cerámico poroso. La circulación de la pulpa a alta velocidad crea un vacío en la pared, provocando la entrada desde el exterior, de pequeñas burbujas de aire menores a 0,5 mm, a través de la pared porosa.

Las partículas hidrófobas son transportadas en una fase espumosa por la corriente central ascendente, saliendo a través de la tobera de rebose (vortex) mientras que las hidrófilas, transportadas por la corriente descendente, son descargadas a través de la boquilla (Fig.16).

Este nuevo tipo de hidrociclón se está empleando con bastante éxito en procesos de flotación para recuperación de metales y lavado de carbón, con mayor eficiencia que las tecnologías convencionales.

 El desgasificador en una caldera se refiere al tanque desaireador de alimentación de esta. Este tanque tiene 3 funciones principales en una caldera:

1. Extraer el oxígeno disuelto: no está de más hacer un análisis del daño que provoca instalaciones que trabajan con el vital elemento (agua).

2. Calentar el agua de alimentación: el agua de alimentación es calentada, para que al entrar a la caldera no sea necesaria tanta energía para llegar a una temperatura de utilización.

3. Almacenar agua de alimentación: la palabra lo indica, el desaireador es un tanque que está a continuación

...