“Diseño y construcción de nuevos hidrociclones

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“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE NUEVOS HIDROCICLONES

PARA LA INDUSTRIA MINERA”.

por

Jaime Donoso

(M.Phil., D.I.C., B.Sc., Ing. Aeronáutico)

Descripción del Proyecto.

La primera patente sobre hidrociclones data desde 1891 (Brentney) y su uso en la industria minera aparece más establecido en las décadas de 1930 – 1940.

El uso de estos aparatos está firmemente establecido en laindustria como un clasificador de materiales (separador de partículas), como concentrador gravitacional de sólidos, como extractor de sólidos de líquidos y separador de líquido – líquido. Es notable que estos aparatos no hayan sufrido modificaciones sustanciales a pesar de su baja eficiencia (ver Fig. 1 y Fig. 2).

La introducción tangencial de la alimentación en un hidrociclón produce unmovimiento tridimensional que es el responsable de la separación de las partículas finas de las gruesas. Esta separación parece ser bastante imperfecta y esta relacionada con la ineficiencia de los hidrociclones. La clasificación de las partículas se produce a través de un tubo vertical inserto en centro superior del hidrociclón conocido como “vortex finder” y el flujo se conoce con el nombre de overflow.

Los estudios teóricos y experimentales actuales tienden a clasificar la ineficiencia de los hidrociclones en tres aspectos:

i. La clasificación de una partícula depende de su trayectoria de entrada al hidrociclón y esta es aleatoria.

ii. El cortocircuito, que es concebido como un flujo de retardo en la capa límite (flujo adosado a las paredes interiores del hidrociclón), queconduce una porción del flujo de alimentación directamente a la descarga inferior (underflow en la Fig. 2).y sin sufrir ninguna clasificación.

iii. Fuga de material por la descarga inferior o underflow que no sufre clasificación en el interior del hidrociclón . La razón específica de esta fuga no está perfectamente identificada.

Una enorme cantidad de publicaciones hay sobre estas materias,como también hay modelos matemáticos que tratan de explicar el movimiento del fluido en el interior del hidrociclón (Ref. 5 y 6). Desgraciadamente, ninguno de estos trabajos es capaz de predecir el comportamiento, la eficiencia, ni menos diseñar hidrociclones para aplicaciones especificas.

Por consiguiente, estas inconveniencias técnico económicas, originan la necesidad y conveniencia, deimplementar un proyecto que desarrolle nuevos hidrociclones, para mejorar la eficiencia de estos aparatos.

3 Especificación del Tipo de Innovación a Desarrollar.

Recientes investigaciones realizadas por Jaime Donoso (Ref. 1, Ref. 2, y Ref. 3), autor e investigador de este proyecto, en el Centro de Investigación y Desarrollo Minera Metalúrgica (CIMM), han revelado algunas de las causas quehacen ineficientes a estos instrumentos de clasificación y que por otra parte, no permiten implementar modelos pedictivos de hidrociclones satisfactorios.

Estas causas, son fundamentalmente debido a la alta complejidad de los flujos internos del hidrociclón y que no han sido suficientemente visualizadas (Ref. 6). Además hay que considerar la enorme cantidad de variables existentes, lo que hainducido a los investigadores, a reducirlas y también linearizar las ecuaciones del movimiento, para llegar a soluciones aceptables, pero al final, son modelos predictivos carentes de precisión.

Las investigaciones realizadas en el CIMM, consistieron en visualizar los flujos internos usando un hidrociclón transparente e inyectando materias colorantes mezcladas con coloides, para seguir latrayectoria de las partículas, las cuales fueron grabadas con cámaras de alta resolución para su estudio posterior. Lo que se pudo comprobar fue lo siguiente:

• Que el flujo retardado de la capa límite no es estable, como se supone en los modelos matemáticos existentes. Por lo tanto las condiciones de límites de las ecuaciones diferenciales no son reales en estos modelos predictivos.

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