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Las operaciones de separación de partículas se llevan a cabo en las diferentes etapas y con diferentes equipos en la metalurgia. Según las características de los equipos y parámetros de operaciones algunos equipos y métodos son idóneos respecto a otros. Los hidrociclones son ideales para las operaciones de clasificación de partículas.
La clasificación de partículas se enfoca en la velocidad de sedimentación de para separar unas partículas de otras. Las fuerzas que se aprovecha en estos procesos son externas como la gravitatoria o una fuerza centrífuga generada.
Los Clasificadores Centrífugos
Los clasificadores centrífugos buscan acelerar la velocidad de sedimentación de las partículas para mejorar el proceso de separación. Para conseguirlo, estos clasificadores generan rotación en la pulpa o fluido. Los ciclones y los hidrociclones se encuentran dentro de los clasificadores centrífugos.
Los Hidrociclones
Los hidrociclones consisten en equipos cilindro cónicos. Los hidrociclones reciben alimentación por la parte superior y de manera tangencial.
Para poder obtener los productos de separación, lo hidrociclones cuentan con dos salidas. Una salida en la parte superior central la cual se conoce como vortex y es por donde salen las partículas finas. Mientras que la otra salida se ubica en la parte inferior y se le denomina ápex y eso por donde salen las partículas gruesas.
Las características de un hidrociclón permiten generar un movimiento interior de vórtice tridimensional gracias a la entrada tangencial de la alimentación. Esto permite la existencia de dos ejes concéntricos que actúan al mismo tiempo y con direcciones opuestas (arriba, abajo) durante la operación.
Salida Superior De Los Hidrociclones
El overflow, aquí van a parar las partículas finas, ya que estas se encuentran cerca del eje del hidrociclón, gracias a ello, la trayectoria que siguen es hacia arriba.
Salida Inferior De Los hidrociclones
El underflow, aquí van a parar las partículas gruesas, las cuales van viajando en las paredes del equipo con una trayectoria hacia abajo.
Factores En Las Operaciones De Un Hidrociclón
Las Variables Dimensionales De Diseño
Las dimensiones de los hidrociclones son la de mayor importancia para estos equipos.
Dimensiones De La Unidad
Se refiere a las dimensiones de la parte cilíndrica del hidrociclón.
Dimensiones De La Zona De Alimentación
Es muy importante porque las dimensiones de esta zona determinaran cual será la velocidad de entrada de la alimentación o pulpa al hidrociclón. En la mayoría de los hidrociclones se conserva un diseño funcional que consiste en una sección rectangular transversal y que adquiere una forma cilíndrica ya al conectar con el interior del hidrociclón.
Las Dimensiones Del Vortex
El tamaño del vortex va a determinar el tamaño de corte en la clasificación. Las dimensiones del vortex respecto al corte son directamente proporcionales, entonces si el diámetro del vortex aumenta, también aumentara el tamaño del corte, por lo que se tendrán partículas más gruesas.
Las Dimensiones Del Apex
El diámetro del ápex cumple varias funciones durante la operación. Primero que nada, el diámetro del ápex determina la densidad de la descarga, y se espera que el diámetro del ápex del hidrociclón sea lo más grande posible (de acuerdo a las dimensiones del hidrociclón) para que el flujo de las partículas gruesas pueda salir a través de ella y además permitir el ingreso de aire al interior del hidrociclón.
Tamaño De Corte
También se le llama D50, esta depende en general del diámetro de la unidad (parte cilíndrica del hidrociclón). Esta puede variar de forma proporcional con respecto al diámetro de la unidad.
Los Parámetros Del Material
Engloba todas las características de la alimentación o material a clasificar.
- La densidad del material
- Composición de densidades
- Forma de las partículas
- Tamaño de partícula
Las Variables De Operación
Las variables que se toman en cuenta tienen que ver con la alimentación y las salidas del hidrociclón.
- El flujo de alimentación
- La concentración de sólidos en la pulpa
- Presión de alimentación
Las Perturbaciones
Estas relacionadas con las características de la pulpa alimentada. Para tener un buen control de las perturbaciones es necesario hacer un ajuste de solidos para poder tener un D50 constante.
- Distribución granulométrica
- Alimentación
Tipos De Hidrociclones
La búsqueda de la eficiencia de las etapas de clasificación de minerales ha provocado la aparición de diferentes tipos de hidrociclones, estos varían en diseño, en tamaño y otras características. Los diferentes tipos de hidrociclones que se pueden encontrar muchas veces son poco parecidos a los hidrociclones convencionales que normalmente conocemos.
Según la geometría del hidrociclón, podemos encontrar dos grandes grupos.
Hidrociclones Cónicos
Este grupo de hidrociclones son convencionales y los que siempre hemos conocido, a su vez este grupo se puede subdividir en otros sub grupos de acuerdo al ángulo de su sección cónica.
- Hidrociclones cónicos de cono pronunciado
- Hidrociclones cónicos de cono tendido
Cónicos De Cono Pronunciado
Aquí se encuentran todos los hidrociclones cuya sección cónica posee un ángulo inferior a 20 grados, peculiares por su cuerpo largo debido al ángulo cónico que tienen.
Las dimensiones del diseño de los hidrociclones cónicos de cono pronunciado muestran una sección cilíndrica larga donde a su vez las toberas de alimentación y rebose son pequeñas con el fin de aumentar un tiempo de residencia largo y así obtener una óptima clasificación.
Este tipo de hidrociclones son los más usados en la industria que trata los minerales, y principalmente es idóneo para para llevar procesos de clasificación de partículas finas gracias a sus características dimensionales.
Cónicos De Cono Tendido
En este grupo se encuentran los hidrociclones que poseen una sección cónica mayor a 20 grados. Entre las ventajas que posee es la clasificación tanto por tamaño de partículas como por sus densidades, a esto ultimo se le conoce como clasificación selectiva.
Por lo general, este tipo de hidrociclones mantiene un ángulo entre 20 y 45 grados, pero no es extraño que se puedan encontrar equipos que posean un ángulo de hasta 160 grados.
Debido al ángulo de su diseño, en estos equipos la longitud cilíndrica es menor, por lo tanto, el tiempo de residencia será también menor, y esto provoca que el tamaño de separación sea mayor.
Este tipo de hidrociclones es usado comúnmente para el lavado de carbones.
Los Hidrociclones Cilíndricos
El ángulo cónico que poseen estos hidrociclones son similares a los equipos cónicos de cono tendido, pero el diseño exterior si es muy diferente a los hidrociclones convencionales, y además, el área de aplicación difiere de los ya mencionados.
- Hidrociclones cilíndricos con descarga periférica
- Hidrociclones cilíndricos con descarga central
Equipos Con Descarga Periférica
Encaja con la funcionalidad de un hidrociclón convencional, pero la sección cónica ha sido sustituida por un diseño cilíndrico. Además, la base del cono es plana y el material grueso de la clasificación es extraído por un canal tangencial por la pared cilíndrica.
Equipos Con Descarga Central
A diferencia del otro hidrociclón cilíndrico, la descarga de este tipo se realiza como los equipos convencionales por la parte inferior central.
Los equipos de descarga central nacieron con el propósito de ampliar la zona de trabajo para generar un corte mayor a las 150 micras, y es mejor conocido como ciclones de lecho circulante.