Los hidrociclones y Separators™ son dispositivos sencillos que se utilizan para diversas aplicaciones en la fabricación de productos de arena. Pueden utilizarse para calibrar, desaguar, deslamar, recuperar finos y producir arena primaria, y los Separators™ se utilizan además para apilar, proporcionar una alimentación consistente a las celdas de atrición/tambores lavadores y espesar la alimentación a las zarandas desaguadoras.
Cómo funcionan los hidrociclones y Separators™
A la hora de solucionar problemas con los hidrociclones y Separators™, primero es importante entender cómo funcionan estos dispositivos.
La pulpa ingresa por la entrada de alimentación a una presión y volumen determinados y sigue la caída del cilindro superior en una acción giratoria. Las fuerzas centrífugas envían el material más grueso a la pared exterior para que se desplace hacia abajo y se acelere aún más en la sección cónica. Las fracciones más gruesas salen por el vértice o la llave situado en la parte inferior de la unidad, mientras que las fracciones más finas permanecen girando en el núcleo interior y son aspiradas hacia arriba por un núcleo de aire.
El núcleo de aire es importante para el buen funcionamiento del hidrociclón. Se forma en la llave cuando el aire se introduce en el hidrociclón. El buscador de vértices proporciona una vía para que el aire salga de la estructura de la unidad. A medida que el aire fluye a través del buscador de vórtice, arrastra consigo el líquido y las fracciones más finas para efectuar la clasificación de los materiales.
Los Separators™ son una variante asistida por sifón de un hidrociclón que cuenta con la incorporación de un regulador de caudal inferior, una tubería de desagüe extendida, un regulador de control de sifón y una cubierta del sifón.
Cuando el Separator™ está en funcionamiento, la tubería de desagüe extendida se llena de agua y funciona como un sifón, lo que crea una presión negativa dentro del Separator™. Esta fuerza hace que se cierre el regulador de caudal inferior de goma. Cuando existen suficientes sólidos en la llave de descarga inferior, el regulador se abre por la presión de los sólidos y descarga.
Esta función de sifón permite a los Separators™ descargar un caudal inferior más desaguado que los hidrociclones para permitir el acopio o la alimentación de otros equipos de procesamiento.
Rendimiento
Debido a que los hidrociclones y Separators™ no contienen partes móviles, la solución de problemas con estos dispositivos puede parecer difícil, especialmente, porque toda la separación tiene lugar fuera de la vista. Sin embargo, los síntomas que presenta el hidrociclón o Separator™ pueden dar pistas sobre la raíz del problema.
El rendimiento de los hidrociclones y Separators™ está influenciado por el tamaño del equipo, la presión de funcionamiento, el área de entrada, el diámetro del buscador de vórtice, los diámetros de caudal inferior y desagüe, las secciones cilíndricas y el ángulo de conicidad. Si el rendimiento del hidrociclón o Separator™ no es el esperado, hay tres áreas que puede examinar para ayudar a determinar la causa potencial:
- Alimentación
- Caudal inferior
- Desagüe
Nota: Al solucionar problemas en el equipo y realizar cualquier reparación posterior, asegúrese de utilizar el equipo de protección personal adecuado y de seguir todas las normas y requisitos de seguridad.
Alimentación
Los hidrociclones y Separators™ dependen de otro equipo para proporcionar un caudal constante e impulsar el rendimiento. Lo más habitual es que este papel lo desempeñen un sumidero y una bomba de pulpa.
El punto de separación tanto de los hidrociclones como de los Separators™ está ligado directamente a su presión de entrada. Cuando la presión no es la correcta, la eficacia de separación (o el rendimiento) de estos dispositivos se ve afectado negativamente. Saber cuál debería ser la presión de entrada y cuál es la real le permitirá iniciar el proceso de solución de problemas de cualquiera de estas unidades.
Por ejemplo, los Separators™ tienen un rango de funcionamiento de 5,5 a 14,5 PSI. Cuando la presión cae por debajo o supera estos límites, un Separator™ deja de funcionar de una forma que se pueda predecir. Cuando la presión es demasiado alta, más finos se dirigen al caudal inferior. Cuando la presión es demasiado baja, más finos se dirigen al desbordamiento. Si la presión cae por debajo del límite operativo recomendado, el sifón no podrá formarse. Un manómetro en la entrada puede indicar este problema más rápidamente que cualquier otro método.
La fluctuación en la presión de entrada puede indicar un problema con la bomba o el sumidero (o fuente alternativa) o puede indicar aire en la línea. Estas cuestiones deben abordarse en la fuente de la alimentación, ya que los hidrociclones y Separators™ dependen completamente de un caudal constante de pulpa sin aire para funcionar correctamente.
Demasiados o muy pocos sólidos en la pulpa de alimentación pueden causar problemas de rendimiento en los hidrociclones y, en menor medida, en los Separators™. En los hidrociclones, el diámetro interno del vértice determina la cantidad de agua en el caudal inferior. El desvío de finos aumenta con el incremento de agua en el caudal inferior, por lo que el material que debería ir al desagüe acaba desviándose de forma incorrecta al caudal inferior. En el extremo opuesto, demasiados sólidos sobrecargarán el vértice y colapsarán el núcleo de aire necesario para que tenga lugar el proceso de separación.
Un Separator™ es más indulgente cuando se trata de la cantidad de sólidos en la alimentación. Una cantidad insuficiente de sólidos puede afectar a la densidad del caudal inferior, pero el problema más grave es el exceso de sólidos en la alimentación. Cuando un Separator™ funciona por encima del 25 % de sólidos en peso, corre el riesgo de no formar un sifón. Cuanto mayor sea el número de sólidos en la alimentación por encima del 25 %, mayor será el riesgo de que el sifón no se forme correctamente o no se forme en absoluto.
Desafío: la lectura del manómetro fluctúa fuertemente o se dispara
Si la presión fluctúa fuertemente o se dispara, puede ser que la bomba de alimentación esté funcionando con una alimentación insuficiente. Agregue más agua de reposición al sumidero.
Caudal inferior
La supervisión del caudal inferior es esencial cuando se utiliza un hidrociclón o un Separator™. Puede proporcionar pistas significativas sobre lo que va mal, incluso cuando no es el origen del problema.
Una llave obstruida enviará material al desagüe en ambos tipos de unidades. Las posibles obstrucciones proceden de todas las direcciones e incluyen los revestimientos de la unidad, un objeto extraño introducido aguas arriba o material sobredimensionado.
Un bloqueo parcial de un hidrociclón se verá similar a cuando una persona pone su dedo sobre una manguera y bloquea parcialmente el flujo de agua que sale de ella. Una descarga normal de llave de hidrociclón tendrá el aspecto de un cono de agua pulverizada.
Una llave obstruida también puede ser el resultado de un revestimiento colapsado. Un revestimiento colapsado interrumpirá el movimiento circular interno dentro del hidrociclón o Separator™ y provocará un bloqueo en la zona de la llave.
Un bloqueo será menos evidente con un Separator™ debido a la naturaleza desaguada de la descarga. Existe la posibilidad de que el sifón de la tubería de desagüe elimine la obstrucción; el sifón puede ser lo suficientemente fuerte como para extraer los revestimientos por completo si no están lo suficientemente seguros.
Desafío: la llave no descarga correctamente
Si la llave del hidrociclón o del Separator™ no descarga correctamente, puede deberse a varios factores:
- Una llave bloqueada: una llavea bloqueada puede provocar un aumento de la presión y que todo el material se dirija al desagüe. Si la llave está obstruida, retírela y límpiela.
- Una entrada obstruida: una entrada obstruida puede provocar un aumento o una disminución de la presión, dependiendo de dónde se produzca la obstrucción en relación con el manómetro. También puede provocar un caudal reducido o la ausencia de caudal en el desagüe y el caudal inferior. Si la entrada está obstruida, desmonte la tubería de entrada y límpiela.
- Un revestimiento suelto: un revestimiento suelto o colapsado puede tener varios efectos. Si el revestimiento está suelto o colapsado, retírelo o vuelva a colocarlo.
- Caudal de alimentación insuficiente: un caudal de alimentación insuficiente puede presentarse como una presión de alimentación baja sin bloqueo y un efecto de pulverización por el caudal inferior. Si el caudal de alimentación es insuficiente, compruebe el caudal de la bomba.
Desafío: descarga de alta densidad o encordado del caudal inferior
Si la densidad de la descarga del caudal inferior es demasiado alta, o si observa que el caudal inferior se parece a una cuerda vieja, podría deberse a que la densidad de alimentación es demasiado alta o a que la llave es demasiado pequeña. Si la densidad de alimentación es demasiado alta, reduzca las toneladas por hora de sólidos en la alimentación. Si la llave es demasiado pequeña, reemplácela por otra de mayor tamaño.
Desafío: No se mantiene la densidad del caudal inferior del Separator™ o existe una descarga
Una descarga del caudal inferior puede estar provocada por varios motivos:
- La válvula de purga de aire del control de sifón de la tubería de desagüe está demasiado abierta. Si la válvula está demasiado abierta, ciérrela hasta que deje de descargar.
- La longitud de la tubería de desagüe se ha acortado, lo que elimina el efecto de sifón. Si la tubería de desagüe es demasiado corta, instale una tubería de desagüe de la longitud correcta, que debe estar 1,8 m por debajo de la parte inferior del Separator™.
- Volumen de alimentación insuficiente de la pulpa al Separator™: compruebe la fuente de alimentación para garantizar el volumen de flujo adecuado.
- Una restricción bloquea la tubería de desagüe: compruebe la tubería de desagüe y elimine la obstrucción según sea necesario.
- La alimentación de la pulpa al sumidero está provocando la entrada de burbujas de aire en la succión de la bomba. Si es así, modifique la entrada del sumidero instalando deflectores o cambiando el lugar por donde entra la alimentación.
- Una fuga en la manguera de aire entre la válvula de control de aire de sifón y la tubería de desagüe: repare o reemplace la manguera.
- Un orificio en el conjunto de la tubería de desagüe permite la entrada de aire: repare el orificio o reemplace la tubería de desagüe.
- Un orificio u otro daño en el regulador de caudal inferior de goma en la parte inferior del Separator™: reemplace el regulador de caudal inferior.
- Una sección del revestimiento de goma del interior del Separator™ se ha desprendido, lo que impide el funcionamiento del Separator™. Si este es el caso, es necesario reemplazar o volver a colocar los revestimientos.
Desafío: La densidad del caudal inferior del Separator™ varía con la descarga intermitente
La variación de la densidad del caudal inferior con descarga intermitente puede deberse a lo siguiente:
- El nivel de pulpa en el sumidero de alimentación sube y baja. En este caso, aumente el agua del sumidero o recircule parte del agua de desagüe de nuevo al sumidero para mantener un nivel más constante del sumidero.
- Los sólidos se acumulan intermitentemente en el sumidero y caen en la succión de la bomba. En tal caso, corrija el diseño del sumidero.
- Las correas trapezoidales de la bomba patinan. Si las correas trapezoidales patinan, apriete o reemplace las correas desgastadas.
- Una obstrucción en la bomba: apague la bomba y elimine la obstrucción.
- La velocidad de alimentación de sólidos al Separator™ supera a veces el máximo de diseño (25 % de sólidos por peso), con lo que el Separator™ se queda sin agua. En tal caso, controle los sólidos de alimentación dentro de la carga máxima.
Desagüe
La naturaleza del desagüe hace que esta área sea más difícil de controlar, ya que suele estar fuera de la vista y en una zona de difícil acceso. El exceso de material en el flujo de desagüe puede pasar desapercibido durante semanas o incluso meses.
Durante la instalación, debe considerarse un punto de muestreo para ayudar a solucionar posibles problemas. El muestreo de la pulpa ayuda a determinar el rendimiento del hidrociclón o del Separator™.
Al igual que el caudal inferior, el desagüe puede presentar un problema aunque el origen de este pueda estar en la alimentación. Con los Separators™, es extremadamente importante que la tubería de desagüe se llene de agua para crear el sifón. Varias razones por las que puede no llenarse de agua incluyen un bajo contenido de agua en la pulpa, baja presión, alta presión, un bloqueo (total o parcial), aire en la pulpa y una instalación/diseño inadecuados.
Desafío: La descarga del desagüe es intermitente
Si la descarga del desagüe es intermitente, podría deberse a una de las siguientes causas:
- Un buscador de vórtice colapsado: si este es el caso, reemplace el buscador de vórtice.
- Alimentación insuficiente (baja presión de alimentación): si este es el caso, apague el hidrociclón o el Separator™ y agregue más volumen de alimentación.
- Una entrada obstruida: si este es el caso, desmonte la tubería de entrada y límpiela.
- Un revestimiento suelto: si el revestimiento colapsó o se aflojó, extráigalo y sustitúyalo o vuelva a colocarlo.
- Un buscador de vórtice bloqueado: si este es el caso, extraiga el buscador de vórtice y límpielo.
Desafío: El agua de desagüe del Separator™ contiene sólidos que son deseados en el producto de caudal inferior
Si el agua de desagüe contiene sólidos que deberían estar presentes en el producto de caudal inferior, esto puede deberse a varios motivos:
- La válvula de control de aire del sifón está demasiado cerrada, lo que provoca un sifón excesivo. Si este es el caso, abra la válvula de aire en pequeños incrementos y tome muestras del desagüe hasta obtener el resultado deseado.
- La velocidad de alimentación de sólidos al Separator™ excede la velocidad de diseño especificada. En tal caso, reduzca la concentración de sólidos a los parámetros de diseño (no más del 25 % de sólidos por peso).
La presión de funcionamiento puede ser demasiado baja para lograr el corte deseado. Si este es el caso, verifique la presión y la velocidad de flujo hacia el hidrociclón.
Resumen
La solución de problemas de un hidrociclón y Separator™ puede ser sencilla. La supervisión de la presión de entrada es clave para muchos problemas operativos, que en su mayoría son problemas con el sistema de alimentación, como la combinación de sumidero/bomba. La detección de una obstrucción procede de la observación y el muestreo del desagüe y el caudal inferior de las unidades. La inspección ocasional de los componentes internos puede evitar el fallo de los revestimientos, la llave y el buscador de vórtice, mientras que las inspecciones visuales diarias pueden proporcionar indicaciones tempranas de problemas.
