Dicho sencillamente, los espesadores se centran en los sólidos decantados, mientras que los clarificadores se centran en el agua clarificada recuperada, el nombre que recibe una solución libre de sólidos suspendidos.
Clarificadores
Por lo general, un clarificador se usa para tratar pulpa de baja densidad con menos del 5 % de sólidos por peso y se centra en producir un agua transparente con una concentración de sólidos suspendidos inferior a 100 partes por millón (ppm). Para alcanzar estos niveles elevados de limpidez, es necesario que el flujo de la corriente ascendente (velocidad de ascenso) sea bajo para evitar el arrastre de las partículas finas.
Los clarificadores se caracterizan por tener tanques de mayor diámetro y poca profundidad con un sistema de transmisión y rastrillo más liviano.
Cómo determinar el tamaño de un clarificador
Como punto de partida para determinar el tamaño de los clarificadores empleados en la mayoría de las aplicaciones de procesamiento de minerales y arena, se tiene en cuenta el desbordamiento (overflow) volumétrico dividido por la superficie de sedimentación, a menudo abreviada como m/h o gpm/pie2.
Si bien esto proporciona una pauta, es muy recomendable realizar pruebas a fin de confirmar la velocidad de ascenso necesaria para cumplir con el objetivo de limpidez. Las pruebas consisten en una matriz de distintas velocidades de producción, dosis químicas y condiciones de corte. Para cualquier flujo, la superficie o el diámetro requeridos de los tanques están determinados por la velocidad de ascenso establecida, el tratamiento con dosis químicas y el diseño específico de los equipos.
Cómo funcionan los clarificadores
El proceso de clarificación emplea la fuerza de gravedad, pero a menudo se optimiza con un tratamiento químico. Para alcanzar niveles elevados de limpidez, es posible que haga falta usar un floculante y un coagulante.
El coagulante puede agregarse al principio para neutralizar la carga en la superficie de las partículas y permitir que se adhieran y formen coágulos. El floculante puede agregarse más tarde para unir todos los coágulos y formar flóculos.
Pueden surgir complicaciones en el caso de pulpas de alimentación de muy baja densidad (con una concentración de sólidos inferior al 1 %), en las que las partículas están demasiado dispersas para que el floculante o coagulante las acumule con facilidad. En estos casos, puede que haga falta un mecanismo mejorado de contacto con los sólidos, para el cual es necesario controlar las condiciones de corte con cuidado. Estos mecanismos garantizan una cantidad suficiente de energía para generar grandes coloides (que además se decantan con mayor rapidez), pero no una fuerza de corte lo suficientemente alta para separar los flóculos unidos por enlaces flojos.
Una técnica comúnmente empleada para mejorar el contacto con los sólidos se conoce como lodo de alta densidad (“HDS”). Este método consiste en reciclar una parte del caudal inferior y trasladarla a un tanque antes del contacto para mezclarla con el material de alimentación entrante a fin de reducir el volumen del lodo y aumentar su densidad.
Otra de las técnicas implica decantar los sólidos en placas laminares con una inclinación pronunciada. Con este método, los sólidos caen a mayor velocidad al deslizarse por la superficie de las placas en lugar de entrar en un modo de decantación libre. En principio, se trata de una idea excelente, pero los requisitos para construir una pila de placas que tenga la capacidad estructural para manejar la carga de sólidos en altura limitan esta ingeniosa idea a aplicaciones de sólidos más pequeñas y livianas.
En caso de que la especificación del proceso requiera una concentración de sólidos suspendidos considerablemente inferior a 100 ppm, y tal vez la descarga a vías fluviales públicas, puede que un proceso de sedimentación por sí solo no resulte una solución rentable. Combinarlo con un filtro de seguridad podría ser una opción. Imagine que un filtro de seguridad es como el filtro de una piscina de natación: el desagüe del clarificador pasa a través de un medio como la arena o un material más exótico. Sin embargo, al igual que ocurre con el filtro de una piscina de natación, es necesario realizar un lavado a contracorriente de manera periódica para limpiar el medio.
Espesadores
Por contraste, un espesador está diseñado para hacer lo que indica su nombre: espesar.
Si bien una parte de este proceso por definición libera el líquido, la calidad del agua de desbordamiento es un aspecto secundario. En algunos casos, pueden tolerarse niveles de limpidez con concentraciones de sólidos suspendidos de hasta 1.000 ppm, aunque una especificación típica es inferior a 300 ppm.
Al igual que los clarificadores, con los espesadores se pueden usar floculantes para aglomerar las partículas más pequeñas, lo que permite que se decanten a mayor velocidad de lo que lo harían por sí solas, es decir, sin usar ningún floculante. Los espesadores están equipados con un mecanismo de rastrillo que ayuda a guiar los sólidos que se decantan hacia el centro del tanque para la descarga a través de la bomba centrífuga de caudal inferior.
Dependiendo del tipo de espesador, la densidad del caudal inferior varía desde un lodo que fluye libremente hasta una pasta.
Los espesadores se caracterizan por tener paredes laterales más altas, inclinaciones de piso más pronunciadas y un mecanismo más potente.
Cómo determinar el tamaño de un espesador
Para alcanzar los valores máximos de densidad del caudal inferior, características como la geometría del tanque y el diseño del rastrillo resultan fundamentales. Hasta cierto punto, la densidad del caudal inferior es proporcional al tiempo de residencia del lodo (cuánto tiempo permanecen las partículas en el tanque) y los efectos de compresión de la columna de lodo decantado, producto de la altura de las paredes laterales.
¿Clarificador o espesador?
Puede resultar tentador intentar utilizar ambas funciones, espesamiento y clarificación, para obtener el máximo beneficio de una vez. Si bien esto es factible desde el punto de vista técnico, necesitaría un tanque de diámetro muy grande (para una velocidad de ascenso baja y un buen nivel de limpidez), pero alto y con paredes laterales más altas y un mecanismo potente de transmisión y rastrillo.
Como es de esperar, esto tiene un costo adicional considerable. Por lo tanto, puede resultar difícil convencer a los inversionistas y financiadores de que es una propuesta atractiva.
El truco consiste en entender qué es lo realmente importante para su aplicación, el espesamiento o la clarificación, y diseñar los equipos con eso en mente.
