Un hidrociclón, o más comúnmente conocido como ciclón, es simplemente una unión en T configurada para tuberías. El diseño de estos equipos requiere ciertos elementos para realizar una separación de material basada en la gradación de tamaño, pero un hidrociclón es sencillo. El misterio de un hidrociclón proviene por no poder ver lo que sucede en su interior. Los siguientes consejos pueden ayudarle a comprender mejor lo que hace su hidrociclón.
1. La presión en la entrada del hidrociclón puede decirle mucho.
La presión en la entrada del hidrociclón es un indicador importante de dónde estará el punto de separación (también llamado punto de corte o d50). El punto de separación es el tamaño en que una partícula tiene una probabilidad del 50 % de dirigirse al caudal inferior o al desagüe. Cuando la presión está por debajo de la presión objetivo, el d50 será más grueso de lo deseado. Una presión más alta que el objetivo enviará más finos al caudal inferior, por lo que se obtendrá un d50 más fino que el deseado. La presión debe permanecer estable para mantener constante el punto de corte.
Los cambios repentinos de presión siempre deben ser investigados porque indican un cambio en el caudal del hidrociclón. Esto puede ser causado por una falla del equipo aguas arriba (como una bomba), un daño al hidrociclón o una obstrucción. Las oscilaciones en la presión indican un aumento en el flujo, que podría ser causado por problemas con un sumidero.
Cuando se detecta un problema con el rendimiento de un hidrociclón, lo primero que hay que tener en cuenta es el manómetro, ya que el desmontaje de la unidad puede resultar difícil debido a su ubicación.
2. Existen otras maneras de cambiar el punto de separación además de cambiar la presión
Dado que cambiar la presión no siempre es una opción o no siempre es deseable, existen otros métodos para cambiar el punto de corte de un hidrociclón. Estos cambios no siempre son factibles una vez que se instala un hidrociclón. Tres de estos métodos involucran al hidrociclón en sí, pero el primero que se debe considerar es la alteración de la alimentación.
Aunque no siempre es práctico hacerlo en una aplicación existente, cambiar la densidad de alimentación afectará el punto de corte del hidrociclón. Cuanto mayor sea la densidad en la alimentación, más grueso será el corte. Como se observa en el siguiente gráfico, las diferentes aplicaciones apuntan a una densidad particular que se ajusta a su objetivo. Tenga en cuenta que cuando se desea el mismo rendimiento y se necesita un cambio en la aplicación, cambiar solo el caudal o las toneladas por hora (t/h) afectará la separación del hidrociclón. Para mantener el mismo punto de corte, tanto el caudal como las t/h deben mantenerse en proporción, y los componentes internos y/o el número de hidrociclones deben ajustarse para mantener la misma presión.
El ángulo del cono tiene un papel importante en el punto de corte de un hidrociclón. Generalmente, para cortes finos con un hidrociclón, se utiliza un ángulo de cono de 10 grados. Para hacer un corte más grueso, el ángulo se aumenta según sea necesario. Los conos de 20 grados son comunes en muchas aplicaciones de áridos, pero se han utilizado de 40 grados e incluso de 60 grados.
Con menor frecuencia, el ángulo instalado del hidrociclón también cambiará el punto de corte. Desde el plano vertical, la inclinación del hidrociclón hará un corte más grueso. El ángulo del cono debe tenerse en cuenta para que el hidrociclón no se incline demasiado. Una inclinación de 10 a 15 grados no tendrá un impacto significativo, pero una inclinación de 75 grados puede casi duplicar el tamaño del corte.
Múltiples hidrociclones pequeños que operan a la misma presión que un hidrociclón grande tendrán un punto de corte más fino. Sin profundizar demasiado en las matemáticas, las dos fuerzas que tienen mayor impacto en el punto de corte son la centrífuga (FC) y la de arrastre (FA). Con la FC directamente afectada por el radio del hidrociclón, el punto de corte cambia. El punto de corte es cuando una partícula tiene una cantidad igual de FC y FA, lo que le da una probabilidad del 50 % de ir en cualquier dirección.
3. Un hidrociclón no tiene piezas móviles
Puede ser obvio afirmar que un hidrociclón no tiene piezas móviles, pero muchas veces se pasa por alto cuando se solucionan problemas. Un hidrociclón se compone de una caja, revestimientos y accesorios de montaje, por lo que hay un número limitado de aspectos que pueden salir mal con el hidrociclón en sí. Los residuos extraños, las fallas en el revestimiento o los ensamblajes inadecuados son los principales problemas que se pueden detectar en el hidrociclón. Podría decirse que los residuos extraños son causados por la alimentación, pero solo se pueden encontrar al mirar dentro del hidrociclón o en los puntos de descarga. Desmontar un hidrociclón no siempre es la tarea más fácil porque tienden a instalarse en lugares de difícil acceso, por lo que puede resultar rentable asegurarse, previo al hidrociclón, que todos los equipos funcionen correctamente.
Un hidrociclón funciona a la presión requerida, que generalmente es proporcionada por una bomba. Cualquier cosa que cause inestabilidad en el índice de flujo, como lo muestra la lectura de presión, afectará el rendimiento del hidrociclón. Un sumidero mal diseñado puede enviar aire atrapado o sobrecargas en los materiales.
Una bomba que funcione correctamente hará un gran esfuerzo para garantizar que un hidrociclón funcione correctamente. En cambio, una bomba con problemas significa un hidrociclón con problemas.
4. Un hidrociclón puede modificarse para realizar un caudal inferior seco a la vez que mantiene una alta eficiencia de separación.
Un hidrociclón utiliza un núcleo de aire, que se forma en el ápice y se extiende hasta el buscador de vórtices. La formación de este núcleo de aire es fundamental para realizar una separación y, si colapsa, la eficiencia de la separación disminuye drásticamente. Por lo tanto, la idea de modificar un hidrociclón para eliminar completamente el núcleo de aire debería estar condenada al fracaso.
Un Separator™ o hidrociclón asistido por sifón hace exactamente eso y mantiene una alta eficiencia de separación. El punto de corte se desplaza ligeramente a más grueso. Existen varias razones para este cambio, pero una que es fácil de ver es el cambio en la división del agua. Los finos van con el agua, y un Separator™ disminuye la cantidad de agua que se dirige al caudal inferior. El nombre en sí proviene de la idea de separar el agua de los sólidos.
Además de un menor porcentaje de humedad en el caudal inferior, un Separator™ es capaz de manejar oscilaciones más grandes en la concentración de sólidos en la alimentación con un efecto mínimo en el rendimiento.
Un Separator™ consta de un regulador de caudal inferior, también llamado "cola de pescado", "sello de labio" y muchos otros nombres, para eliminar la formación del núcleo de aire y de una tubería de desagüe de longitud fija para crear el sifón. El sifón cierra el regulador de caudal inferior para permitir que los sólidos se acumulen. Cuando se acumulan suficientes sólidos en la llave, el peso forzará al regulador de caudal inferior a abrirse. Mientras haya suficientes sólidos para abrir el regulador de caudal inferior, el Separator™ se descargará. Un Separator™ que funcione correctamente funcionará con agua sin descarga en el caudal inferior.
Un regulador de caudal inferior vacío (izquierda) y un regulador de caudal inferior en el que se han acumulado sólidos.
5. Siempre habrá algunos finos en el caudal inferior como parte del desvío.
En pocas palabras, los finos siempre seguirán el agua. Como el caudal inferior de un Hidrociclón o Separator™ siempre contendrá algo de agua, habrá finos presentes en el agua. La cantidad de desvío está relacionada con la división de agua que se dirige al caudal inferior. Al reducir la cantidad de agua, se reducirá la cantidad de finos de desvío.
Con un hidrociclón, esto se logra ajustando el tamaño de la llave. Una llave demasiado pequeña causará un encordado en el hidrociclón (se muestra en la foto de arriba) y una disminución de la eficiencia de separación, mientras que una llave demasiado grande aumentará el desvío. Por estas razones, los hidrociclones funcionan mejor cuando el rendimiento o t/h (toneladas por hora) es consistente.
El desvío en un Separator™ es menor porque el hidrociclón asistido por sifón elimina el agua extra y se ve menos afectado por los cambios en el rendimiento.
Cuando se busca obtener bajos porcentajes de finos en el caudal inferior, puede que sea necesario tener múltiples etapas de hidrociclones si existe una cantidad significativa de finos en la alimentación. Especialmente cuando hay una gran cantidad de la fracción de tamaño cerca del punto de corte.
Los hidrociclones son sencillos, pero todavía queda mucho por saber sobre ellos para obtener el máximo provecho. Para conocer las mejores prácticas operativas y obtener consejos de mantenimiento, visite Hidrociclones y Separators™ en la página de Mantenimiento de equipos.
