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

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