Dimensionamiento de hidrociclones

Por muchos aos los hidrociclones han sido referidos simplemente como ciclones y son ampliamente utilizados en

circuitos de molienda para hacer la clasicacin de partculas. El rango de trabajo de los ciclones est entre 40 a 400

micrones, son muy pocas las aplicaciones en tamaos ms nos que 5 u ms gruesos que 1000u. Los ciclones se usan

con gran ventaja en circuitos de molienda primaria, secundaria y de remolienda.

Parmetros bsicos para un hidroc ic ln

Un cicln estndar se define como aquel en el cual existe relacin adecuada y geomtrica entre el' dimetro del

cicln, rea de ingreso, tubo de vrtex, orificio apex y la longitud suciente que provee el suciente tiempo de

retencin para la clasicacin apropiada de las partculas.

El parmetro ms importante es el dimetro de cicln. Esto es el dimetro interno de la cmara cilndrica que recibe

la alimentacin. El siguiente parmetro en importancia es el rea de tubo de ingreso, este es generalmente un

orificio rectangular con la dimensin mayor paralela al eje del cicln. El rea bsica se considera generalmente como

0.05 veces al cuadrado del dimetro del cicln.

El otro parmetro de importancia que el vrtex, por donde descarga el rebose de partculas nas. Se sabe que la

funcin primaria d este tubo de vrtex es el control de la separacin y el ujo que abandona el cicln. El

: vrtex debe ser extendido hasta debajo de la entrada de alimentacin para prevenir al cortocircuito de material

directamente hacia el rebose. El tamao del vrtex igual a 0,35 veces al dimetro del cicln.

La seccin cilndrica es otra parte importante, est entre la cmara de alimentacin y la seccin cnica, tiene el

mismo dimetro que la cmara de alimentacin, su funcin es incrementar el tiempo de retencin. Para un cicln

estndar la longitud debe ser igual al dimetro.

Luego, la seccin cnica que tiene un ngulo generalmente entre 10 - 20 su funcin es similar a la

seccin cilndrica proveer tiempo de retencin. La seccin cnica termina en el oricio apex que tiene

como dimensin critica el dimetro interno de dicho punto de descarga, debe ser lo sucientemente amplio para

evitar que el cicln se obstruya.

El tamao normal del apex mnimo es de 10% del dimetro del cicln y puede ser tan grande como 35%.

Por lo anterior, si hallamos el dimetro del cicln, tendramos determinadas las dimensiones bsicas geomtricas de

sus partes.

Criter ios de Selecc in de hidroc ic lones

En diseos de circuitos de molienda - clasicacin, el objetivo es producir un rebose del cicln que tenga

cierta caracterstica granulomtrica, esta normalmente est definida como un porcentaje que pasa una determinada

apertura de malla en micrones.

Krlebs Engineering propone una relacin emprica que liga la distribucin del over flow en tamaos de partculas con

el D50c requerido para producir una separacin especicada; sta se da en la tabla N 1.

La relacin indicada en esta tabla es para sistemas tpicos de molienda en distribuciones de tamao promedio y

puede variar slo ligeramente con las caractersticas particulares de cada mena.

La separacin del cicln puede ser alcanzada usando la ecuacin z.

D50c (aplicacin) = D50c(base) x C1 x C2 x C3

El D50c (base para un cicln de dimetro dado se multiplica por tres factores de correccin designados como C1, C2,

C3.

Este D50 (base) es el tamao de micrones que un cicln estndar puede alcanzar operando bajo las condiciones base

y se estima de la relacin 3.

D50c (base) = 2.84 D0.66

Donde: D = dimetro del cicln (cm.)

La correccin C1 se debe a la influencia de concentracin de slidos contenidos en la pulpa alimentada y puede

estimarse por la siguiente relacin:

La segunda correccin C2 es debido a la cada de presin, medida entre la presin de alimentacin menos la presin

del rebose.

La cada de presin es una medida de la energa que se utilizar en el cicln para alcanzar la separacin, en lo

posible se recomienda que esta cada de presin sea del orden de 40 a 70 Kpa (5 a 10 PSI). Se puede estimar de la

siguiente relacin

Se reduce que una lata cada de presin tendr como resultado una separacin na y una baja cada de presin, debe

significar una separacin gruesa.

La siguiente correccin, C3 se debe al efecto de la gravedad especifica de slidos y liquido que son sujetos de

clasificacin. Tiene mayor importancia cuando la diferencia de gravedad especica entre el mineral y ganga es fuerte

que conduce a pensar que se permite una mayor liberacin de partculas minerales a un tamao relativamente grueso

de separacin.

GL = Gravedad especica de liquido (Normalmente 1)

Ejemplo de calculo

Seleccionar el tamao / nmero de ciclones para un circuito de molienda que consta de molino de barras y bolas

donde el alimento fresco si RM es 25C TPH de slidos, ambas descargas de molino se juntan en el cajn de bomba y

se envan a los ciclones. El overflow debe ser 60% - malla 200 a un mnimo de 40% de slidos en peso. El underflow

regresa al molino de bolas cuya carga circulante se obtiene en 225% Sp-gr = 2.9 Presin = 50 Kpa.

Flujos del Circuito

Rebose del Clasicador

TPH slidos : 250

% slidos : 40%

TPH lquido : 625 - 250 = 375

TPH pulpa : 250 / 0.4 = 625

Densidad pulpa : 1355.1 (calculado en base a relacin conocida de porcentaje slidos y K)

= 1000 / (1 % SK)

L/ seg (pulpa) = 128.1

Arenas del Clasicador

TMPH (slidos) = 250 X 2.25 = 562.5

TMPH (liquidos) = 167.5

TMPH (pulpa) = 750.0

Densidad pulpa = 1966

L/seg = 106

Porcentaje = 75%

Alimento al Cicln

TMPH (slido) = 812.5

TMPH (liquido) = 562.5

TMPH (pulpa) = 1375

% slidos = 59.1

densidad pulpa = 1632

L/seg = 234

*conc. Sol. en volumen = 33.76

Si se desea obtener 60% - m 200 en el rebose se estima el D50 de aplicacin de la tabla dada por Krebbs, corresponde

un factor de 2.08.

Tamao en micrones de aplicacin= 74 (malla 200)

D50c requerido = 2.08 x 74 = 153.9 u

D50c (aplicacin) = 3353.9 u

Clculo de factores de Correccin

d50 (base) = 36.8 u

Con la relacin conocida se halla el dimetro adecuado de cicln.

Dd50 (base = 2.84 D ^0.66

Donde

D50 (base) = 36.8

Luego : D = 485 cm (19)

Se puede decir que el cicln es de 18 a 20" de dimetro.

Para hallar la capacidad Krebbs propone un grfico que relaciona capacidad de cicln en litros/segundo

contra cada de presin que proporciona una familia de rectas paralelas segn el dimetro del cicln en pulgadas. De

tal grfico expuesto en papel log-log se proporciona los siguientes datos, a n de realizar la respectiva interpolacin.

Para 50 Kpa se obtiene aproximadamente 40 l/seg, si la necesidad de alimentacin es 234 l/seg, luego se requieren

234/40 = 6 ciclones de 18 a 20 de dimetro. El resto de dimensiones bsicas se deducen de las consideraciones

expuestas referentes a parmetros.