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8/11/2019 Presentacion Taller Hidrociclones.pdf
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TALLER TERICO - PRCTICO:DISEO Y OPERACIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIN
EN HIDROCICLONES
ATOM CAPACITACIONES E-mail: [email protected] Fono (56) 02 848 8050
Octubre 2012
RELATOR:
OSCAR CASTRO
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Apagar el celular o mantenerlo en silencio
No fumar en la sala de clases
No ingerir alimentos en la sala de clases
Mantener una conducta acorde con la
actividad
GENERALIDADES
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1. Respetar horarios de clases de acuerdo al programa:
Duracin curso: 16 horas
Horario: 9:00 a13:00 y 14:00 a 18:00
Caf maana: 11:00 a 11:20
Caf tarde: 16:00 a 16:20
2. Al finalizar la jornada, a cada asistente le ser enviado un diploma
de asistencia
3. Informar con anticipacin al relator cualquier tipo de problema
4. Todo reclamo o inquietud, se puede realizar a travs del relator,
personal del OTEC o va e-mail (atomcapacitaciones @gmail.com).Se solicita indicar nombre del participante, telfono de contacto y
e-mail.
REGLAMENTO OTEC
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ATOM CAPACITACIONES E-mail: [email protected] Fono (56) 02 848 8050
INTRODUCCIN
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OBJETIVOS
La Clasificacin en un circuito de Molienda persigue
eliminar del circuito, el mineral que ha alcanzado el
tamao de liberacin y con esto aumentar la
capacidad del circuito y reducir la sobremolienda.
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EL CONCEPTO DE LA LIBERACIN
El Material valioso de extraer, generalmente est asociado amaterial que no tiene valor comercial.
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FRACTURA-LIBERACIN
El proceso de fractura alcual es sometido la menamineral a travs de losexplosivos y los procesosde chancado y molienda,
generan partculas dedi ferentes tamaosi n c l u y e n d o u n aproporcin de tamaos
finos ya liberados, quequitan capacidad a losequipos de reduccin det a m a o , c o m o l o smolinos.
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EL PORQU DE LA CLASIFICACIN
Por lo anter io r senecesita un equipoque separe los finos delos gruesos antes deentrar al molino, as:
Se ev i ta la sobremolienda
S e a u m e n t a l acapacidad de losmolinos
Se reduce en formaimportante los costosd e p r o d u c c i n ,AUMENTANDO lasutilidades.
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EVOLUCIN DE LOS CLASIFICADORES
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EVOLUCIN DE LOS CLASIFICADORES
Desde el Clasificador de rastras al Hidrocicln
Los primeros Clasificadores utilizados:Clasificador de espiral
Clasificador de Rastras Producen un producto grueso con bajo contenido
de finos
El primero produce ciertos desclasificados gruesos
en el rebalse
El Clasificador de Rastras empieza a desplazarlo yaque soluciona este problema
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EVOLUCIN DE LOS CLASIFICADORES
Clasificador de Rastras
Movimiento
Arrastre(gruesos)
Rebose(finos)
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CLASIFICADOR ESPIRAL (1950)
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APLICACIN INDUSTRIAL HIDROCICLN (1960)
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Clasificador Espiral:Problema ms comn es la purga
Variacin Cclica de:!
Tonelaje
! Tamao de Corte
! Densidad de la pulpa
Los Hidrociclones desplazaron casi completamente alos clasificadores mecanicos por:
! Alta Capacidad por unidad de volumen
! Tamaos de Corte muchos finos
! Baja inversin
EVOLUCIN DE LOS CLASIFICADORES
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Circuitos cerrados de molienda-clasificacin
Relaves
Deslamado y separacin de ultrafinos (caoln, almina,
etc.)
Dependiendo de la aplicacin industrial en la cual sedesempee el Hidrocicln, se debe seleccionar su
relacin geomtrica.
Tpicamente los hidrociclones pequeos sirven para
clasificar material muy fino, a medida que el tamao
del producto requerido aumenta, tambin aumentael
dimetro y el ngulo del Hidrocicln.
APLICACIN DE LOS HIDROCICLONES
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CARACTERSTICAS DEL HIDROCICLN
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Es un dispositivo de forma cilindro-cnica con una entrada y dos
salidas.
Utiliza la fuerza centrfuga para
acelerar la tasa de sedimentacinde las partculas.
El propsito comn, es separar
partculas de acuerdo a su
tamao.
Separa las partculas de acuerdo
a su tasa relativa de decantacin.
CARACTERSTICAS DEL HIDROCICLN
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CARACTERSTICAS DEL HIDROCICLN
Ventajas Verstiles en trminos de sus aplicaciones
Mecnicamente simples y baratos
Pequeos comparados con otros clasificadores
Tiempos de residencia cortos
Altos esfuerzos de cizalle, pseudoplsticos
Alta capacidad por unidad de volumen
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Partes del Hidrocicln Inlet: rea de entrada
Apex: descarga del Cicln
Vortex: rebalse del Cicln Dimetro
Cabezal de Entrada
Cono intermedio Cono Inferior
ngulo
CARACTERSTICAS DEL HIDROCICLN
Rebalse
Tubera de rebalse
Cmara dealimentacin
Buscador devrtice
Revestimientode goma
Alimentacin
Seccin cnicasuperior
Revestimientode goma
Seccin cnicainferior
Revestimiento
de goma
Revestimientode goma
Apex
Anillo de ajuste
Descarga
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FUNCIONAMIENTO DEL HIDROCICLN
2. Rotacin de la pulpagenera altas fuerzascentrfugas en el cicln
3. Los slidos en suspensin sonconducidos hacia la pared y haciaabajo en una espiral acelerada
4. El lquido se mueve haciael centro y hacia arriba enun movimiento de vrtice
Descarga de slidos gruesos
1. Entrada tangencial depulpa a alta presin
Descarga de finos y agua
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TIPOS HIDROCICLONES
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PRINCIPIO FSICO DE FUNCIONAMIENTO
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TEORAS DE CLASIFICACIN
El hidrocicln bsicamente
transforma la energa lineal,
en movimiento en Vrtice.
La velocidad del flujo alinterior del cicln, se integra
d e t r e s c o mpo nentes :
tangencial, axial y radial. Las
cuales presentan un perfilcaracterstico dependiendo
de la seccin del cicln.
Cmo Opera el Hidrocicln?
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TEORAS DE CLASIFICACIN
Equilibrio Orbital
Las partculas de un cierto tamao y densidad forman un
equilibrio especfico en una posicin orbital
Fuerza Centrifuga (Fc) = Fuerza de Arrastre (Fd)
Si Fc > Fd, alta probabilidad de la partcula de salir por ladescarga del hidrocicln
Si Fd > Fc, alta probabilidad de la partcula de salir por el
rebalse del hidrocicln
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TEORAS DE CLASIFICACIN
Equilibrio Orbital
La fuerza Centrfuga que acta sobre el hidrocicln,
aplicada sobre una partcula esfrica de dimetro d, es
expresada por:
( )r
VdF
ts
c
6
23!!" #
=
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TEORAS DE CLASIFICACIN
Teora del Tiempo de Residencia
! El tiempo de residencia de la partcula
en un hidrocicln no es suficiente para
alcanzar la condicin del equilibrio.
!
Cuando la partcula con el dimetro d =d50, viajar una distancia radial igual a la
mitad del dimetro de la abertura de la
descarga, durante el tiempo restante en
el hidrocicln.
! =t
ir DtdV
0 21
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TEORAS DE CLASIFICACIN
Teora de Empaquetamiento
Segn Fahlstrom, la eficacia de la clasificacin es
determinada por la probabilidad que las partculas
tienen de ser evacuadas a travs de la descarga
(pex).
Por lo tanto, el tamao del corte, es definido por la
capacidad del dimetro de la descarga y por la
distribucin de tamao de alimentacin.
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TEORAS DE CLASIFICACIN
Teora de Empaquetamiento
La masa y la densidad de la partcula determina la
probabilidad de la partcula para pasar a travs de
la descarga (pex).
Las partculas gruesas y pesadas tienen msprobabilidad de salir por el agujero de descarga, en
comparacin a las partculas pequeas y ms
ligeras.
Donde Rs es la recuperacin de slidos en la
descarga.
( )sc Rfd =50
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DEFINICIONES CONCEPTUALES
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La Eficiencia de Clasificacin
s e a c o s t u m b r a m e d i rmediante una curva departicin o curva de EficienciaReal.
La curva de Ef ic iencia,identifica en funcin deltamao, la fraccin en pesode partculas que pasan
desde la alimentacin a ladescarga, bajo condicionesde operacin estacionarias.
EFICIENCIA DE CLASIFICACIN
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L a s e l e c t i v i d a d oc l as i f i c ac i n r ea l , s o n
parmetros, que describen
cmo se divide el flujo de la
alimentacin, por cadatamao de partcula, en la
descarga y el rebalse.
Ra: eficiencia de clasificacin real.i
ia
FfDdR =
R, ri
D, di
F, fi
EFICIENCIA DE CLASIFICACIN
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Cuntas Partculas se van a La Descarga?
EFICIENCIA DE CLASIFICACIN
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CURVA TROMP, CURVA DE PARTICINO CURVA DE SELECTIVIDAD
10 100 1000 10000 1000000,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
50d corregido
Eficiencia de clasificacin
Eficiencia real
Eficiencia corregida
Eficiencia,o
/1
Tamao de partcula, !m
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TAMAO DE CORTE (d50) Y BY-PASS DE FINOS (Bp)
10 100 1000 10000 1000000,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
50d corregido
Eficiencia de clasificacin
Eficiencia real
Eficiencia corregida
Eficiencia,o
/1
Tamao de partcula, !m
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NDICE DE NITIDEZ (SI)
Es un parmetro que entrega una medida de lainclinacin de la curva de clasificacin.
S.I.= 1, para una clasificacin ideal
S.I.= 0, cuando no hay clasificacin y el equipo actacomo un partidor de muestras.
S I d
d. .=
25
75
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CMO SE CONSTRUYE LA CURVA DEDISTRIBUCIN?
Procedimiento de Muestreo
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VARIABLES DE OPERACIN Y CONTROL
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VARIABLES GEOMTRICAS
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
! Tamao de Corte (d50corregido, (d50c))- Se utiliza la Teora de Equilibrio orbital (fuerza de friccin
contra fuerza centrfuga)
! By-Pass (Bp)
-Se utiliza el concepto de la mezcla en movimiento (de labase y del vrtice de aire)
! Agudeza de la separacin (a)
- La constante para un mineral dado y el diseo de un cicln
especfico (medida experimental)
! Lynch - Rao Modelos de Eficiencia de Clasificacin
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Cmo Afecta el Dimetro del Vortex al Tamao de
Corte?
Vortex ms Grande Vortex ms Pequeo
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Cmo Afecta el Dimetro del Apex al Tamao de Corte?
E l d i m e t r o d e l a p e xcontrola la particin de flujohacia el underflow, es decircunto flujo del que ingresa
por la alimentacin se va ala descarga del hidrocicln.
Un apex ms pequeoenviar menos flujo de pulpa
al underflow y por ende mspartculas de la alimentacins e i r n a l r e b a l s e ,aumentando el tamao decorte.
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Cmo Afecta el Dimetro del Hidrocicln al Tamao de
Corte? El tamao del hidrocicln normalmente es
proporcional al tamao de corte.
Es as como un hidrocicln grande generar un
tamao de corte mayor.
Esto es vlido para ciclones geomtricamente
similares a las mismas condiciones de operacin
( )
it
czs
DV
DV
Q
PLd
!"
"" 182
50=
#$
Segn Rirtema (teora del equilibrio orbital)
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Cmo se Afecta el rea de Entrada al Tamao de Corte
d50c?
Menor Caudal Mayor Caudal
Se considera la teora de equilibrio orbital
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Cmo se Afecta el ngulo de Cono Tamao de Corte
d50c?
Un ngulo de cono ms cerrado genera un tamao
de corte ms reducido,
Esto habitualmente se puede explicar con el hechoque el hidrocicln se alarga, incrementndose el
tiempo de residencia.
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VARIABLES OPERACIONALES
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Efecto de la Presin en la Descarga
La presin es inversamente
proporcional al caudal en la
descarga del cicln. Es decir,
al tener una baja presin todo
el caudal se reportar al pex.
A medida que se aumenta la
presin, el caudal reportado
en la descarga del cicln, ir
en descenso, puesto que lapulpa se comenzar a reportar
en el rebalse del cicln.
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Efecto del Porcentaje de Slidos
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 5 10 15 20 25 30 35 40
d50c
% Slido en volmen
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Efecto de la Densidad de Slidos
60
80
100
120
140
160
180
1,7 2,2 2,7 3,2 3,7 4,2
d50c
Densidad del slido g/cc
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
R75
35
60
45
26
179
60
15080 20
5
6
5
R83
150
5
35
45
150
3
3
R81R94
15080 20
60
26
150
60
150
#$%
#$&
Efecto del Diseo del rea de Entrada
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
2 4 5 7 9 10 12 15
0
5
10
15
20
25
30
Porcentaje
%
2 4 5 7 9 10 12 15
Presin psi
Dr = 2 1/2 Dd/Dr = 0.6
Efecto del Diseo del rea de Entrada
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ANLISIS DE CASOS
EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Efecto de las Variables de Diseo
Para incrementar la capacidad: Aumente el dimetro del Hidrocicln
Aumente el dimetro del Inlet
Aumente el dimetro del Vortex
Aumente el largo del hidrocicln:
Aumente el largo del cilindro
Disminuya el ngulo del cono
Disminuya el largo del Vortex
Para reducir el tamao de corte: Disminuya el dimetro del Hidrocicln
Disminuya el dimetro del Inlet
Disminuya el dimetro del Vortex Aumente el largo del hidrocicln:
Aumente el largo del cilindro
Disminuya el ngulo del cono
Disminuya el largo del Vortex
EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Efecto de las Variables de Operacin
EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Efecto del Patrn de Descarga del Hidrocicln en laEficiencia de Clasificacin
A. Descarga de Semi-
Roping o tendiente al
Acordonamiento
B. Descarga de Spray o
Paraguas
C. Descarga en Roping o
Acordonamiento
'(
!
)*+*,- ./ "*01234*
#52
6/726*
./
84*9652*26:7
EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Cmo se Afecta el By-Pass de Finos?
EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Descarga Correcta del Hidrocicln
EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Patrones de Descarga del Hidrocicln
Descarga de Spray o Paraguas
Descarga de semi- Roping o semi acordonamiento
Descarga en roping o acordonamiento
EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
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EFECTO DE VARIABLES DE OPERACIN Y DISEO
Efectos de Roping
! Hidrocicln bloqueado, prdidas debido a
detenciones.
! Partcula gruesas no clasificadas en el overflow,disminucin de la recuperacin en la etapa de
flotacin.
! Operacin inestable.
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FUNCIONAMIENTO EN UN CIRCUITODE MOLIENDA-CLASIFICACIN
QUE NOS DICE EL LABORATORIO
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QUE NOS DICE EL LABORATORIO
Variacin de la Velocidad de Fractura con el Nivel de
Llenado del Molino y la Densidad de Pulpa
CIRCUITO CERRADO DIRECTO
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CIRCUITO CERRADO DIRECTO
'46+;
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CIRCUITO CERRADO INVERSO
#,-./$0123+
#$
'46+; =-467-
>7./0?-@
#)*+
%
#& '&
( AB/0?-@
'46+; C6.0-2624:7
Carga Circulante = AM/AF 1= AM/AF 1= U/O 1
EFECTO DEL BY PASS EN LA CAPACIDAD
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EFECTO DEL BY-PASS EN LA CAPACIDAD
(D "*99 EFG
H
&H
IH
860234*J7K L-*. EFG
H %HH &HH MHH IHH NHH OHH
MH
OH
PH
H
8*Q*26RD
ERSCG
EFECTO DEL NDICE DE NITIDEZ EN LA CAPACIDAD
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EFECTO DEL NDICE DE NITIDEZ EN LA CAPACIDAD
8*0K* 860234*7R/ EFG
OH
PH
T7.62/ ./ U6J./V E"G
H %HH &HH MHH IHH NHH OHH
MH
H
8*Q*26.
*.
ERSCG
RESULTADOS DE SU APLICACIN EN PLANTA,
-
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RESULTADOS DE SU APLICACIN EN PLANTA,CABILDO
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
1.00 10.00 100.00 1000.00
%a
la
descarga
Tamao [micrones]
Convencional
RecyClone1
Recyclone2
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ASPECTOS DE MANTENCIN
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ASPECTOS DE MANTENCIN
ASPECTOS DE MANTENCIN
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ASPECTOS DE MANTENCIN
ASPECTOS DE MANTENCIN
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DesprendimientoConos intermedios
ResaltoPositivo
Tapado con bola
ASPECTOS DE MANTENCIN
ASPECTOS DE MANTENCIN
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ASPECTOS DE MANTENCIN
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MODELACIN
DIMENSIONAMIENTO DE HIDROCICLONES
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DIMENSIONAMIENTO DE HIDROCICLONES
Modelo de Lynch y Rao
Lynch y Rao, desarrollaron un conjunto de 4ecuaciones empricas, vlidas para ciclonesindustriales. El modelo aplica bajo condicionesnormales de operacin, segn las cuales el dimetro
del Vortex es considerablemente mayor que eldimetro del pex.
Capacidad Volumtrica
Distribucin del Agua
d50corregido
( ) ( ) ( ) 321 %1000
Aalm
peso
A
vortex
ASolPACaudal != "
apex
alm
aguaagua BTPHBBunderTPH !210)( ++=
rebalse
aguaapexvortexc TPHPCCCCdLn +!++= 321050 ""
MTODO DE DIMENSIONAMIENTO
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MTODO DE DIMENSIONAMIENTO
Modelo Gutirrez Modificado
Este mtodo incorpora modificaciones al mtodo de
Krebs.
Est basado en curvas y tablas empricas.
En primer lugar, se determina el tamao de corte, d95,
que se define como el tamao en micrones, de
separacin del cicln, que garantiza un mximo de 5%
en dicha malla de corte, en el producto de rebalse deciclones.
MTODO DE DIMENSIONAMIENTO
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MTODO DE DIMENSIONAMIENTO
Modelo Gutirrez Modificado
Depende, entre otras del dimetro de la seccin
cilndrica del cicln, y factores correctores para:
la densidad de slido alimentado al cicln,
el porcentaje de slidos en volumen alimentado al
cicln,
la presin,
la densidad real del slido y la densidad de la pulpa.
467.0
32195 098.16 cDfffd =
MODELO DE DIMENSIONAMIENTO
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MODELO DE DIMENSIONAMIENTO
43,1
153
53 !
"$
%'
()
*+,
- !=
.f
28,02 27,3
!"= Pf
5,0
3
65,1!#
$&
''
(
)**
+
,
-
=
ls
f
..
MTODO DE DIMENSIONAMIENTO
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MTODO DE DIMENSIONAMIENTO
Modelo Gutirrez Modificado
En segundo lugar, se determina la capacidadvolumtrica, es decir el caudal de pulpa quealimenta el cicln.Este depende del dimetro interno del cicln, y
factores correctores para la presin y el slido envolumen alimentado al cicln.
047.2
54408.0
c
DffQ =475,0
410 !
#$&
=
pf28,1
5 %*004461,01 Solidsf +=
PROGRAMA PARA EL DIMENSIONAMIENTO
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Datos de Entrada:
Densidad del slido
Tamao de corte (d95)
Caudal de Alimentacin al cicln
Se calcula el factor para la densidad real de slidoalimentada al cicln, variando el dimetro del cicln y
la presin.
Para cada dimetro de alimentacin y presin, se
calculan los factores correctores para la presin dealimentacin dependiente del tamao de corte, el
slido en volumen (%), el dimetro del cicln
iterativamente.
PROGRAMA PARA EL DIMENSIONAMIENTO
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Se calculan los factores correctores para la presin de
alimentacin dependiente de la capacidad
volumtrica, el factor corrector de la presin
dependiente de la capacidad volumtrica, se calcula
el caudal unitario y por ltimo se determina el nmerode ciclones requerido.
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ATOM CAPACITACIONES E-mail: [email protected] Fono (56) 02 848 8050
FENMENO DE ROPING
TCNICA DE MEDICIN Y PROCESAMIENTO DEDATOS
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DATOS
d
conoaire
"0/96:7
Agua
Pulpadescarga
Imagen ncleo aire
Cmara de Video
Ncleo de aire
vortex
IMAGEN DE CONO DE AIRE
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IMAGEN DE CONO DE AIRE
IMAGEN DE CONO DE AIRE
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IMAGEN DE CONO DE AIRE
RELACIN DIMETRO CONO DE AIRE Y PRESIN
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0
2
4
6
8
10
12
14
16
Aircorediameter(cm)
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Pressure (psi)
Du=4.5" Du=4.25" Du=4" Du=5
Air core diameter v/s Pressure
(D=20"- Do=7.7"- Water -Pilot Plant)
DIMETRO CONO DE AIRE Y TIPO DE DESCARGA
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0.75
0.76
0.77
0.78
0.79
0.8
0.81
0.82
0.83
0.84
0.85
0.86
0.87
0.88
0.89
0.9
dna
/du
0 2 4 6 8 10 12 14
Presin(psi)
s
s
s
sr
sr
srsr
srsr
sr
s
s
s
sr
sr
rr
rr
r
s
s
sr
sr
r
rr
rr
r
s
s
s
s
s
srsr
srsr
sr
s
s
s
ss
srsr
srsr
sr
s
s
s
s
sr
srsr
srsr
sr
Rope
Semi-rope
Spray