Modelación de la disipación de energía mecánica en la descarga de un hidrociclón y su efecto sobre la clasificación de minerales

Abstract

Resumen: El hidrociclón es un equipo de uso extendido en la industria del procesamiento de minerales debido a su versatilidad y bajo costo de mantenimiento por la ausencia de componentes móviles. Sin embargo, aún se desconocen algunos aspectos relacionados con su operación debido a la complejidad hidrodinámica del funcionamiento del equipo. Aunque existen numerosos estudios que intentan comprender los fenómenos que explican la separación por tamaños, ninguno de ellos ha abordado la perspectiva energética. En el presente trabajo de investigación, se presentan los resultados obtenidos desde un balance de energía mecánica y una cuidadosa estrategia experimental, para la modelación de la disipación de energía en la descarga de un hidrociclón. Los principales resultados operando con suspensiones newtonianas mostraron que si bien la disipación de energía en la descarga no controla la operación del equipo pues su magnitud es muy pequeña en comparación con la disipación energética al interior del volumen de control (cuerpo del hidrociclón), si brinda información suficiente para describir la forma de la descarga en términos de variables adimensionales como la relación geométrica, la partición de caudales, el diámetro de aire en la descarga normalizado y el ángulo de la descarga. Así mismo, la disipación de energía en la descarga indica la existencia de regiones de descarga tipo spray y tipo rope, separadas por un valor invariante de disipación de energía mecánica específica equivalente a 1000 watt/m3 valor que puede ser entendido como la energía de activación del proceso de separación por tamaños. Por otro lado, fue posible demostrar, que además de los términos adimensionales que describen la descarga, energéticamente el número de es suficiente para describir el flujo al interior del equipo. Además fue obtenido un modelo para la disipación de energía mecánica total en un hidrociclón capaz de describir la operación y eficiencia del mismo desde una perspectiva de análisis energético.