cap 9 separadores

7/27/2019 Cap 9 Separadores

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SEPARADORES

MANUAL DE CAPACITACIÓNDIRECCIÓN TÉCNICA

INTRODUCCIÓNLa harina cruda, clinker y carbón son molidos comúnmente en sistemas

cerrados a excepción de la escoria y algunos cementos especiales que son molidos

en circuitos abiertos en la industria del cemento.Para los sistemas de molinos con descarga de rebose, o semibarridos dondese utiliza un medio mecánico de transporte de material, los separadores utilizadosson del tipo dinámico mientras que aquellos usados en los molinos barridos por airegeneralmente son del tipo estático.

El propósito de un separador es dividir el material a granel consistente enuna mezcla de partículas de diversos tamaños en dos o más fracciones de undeterminado rango de dimensiones.

En los sistemas de molienda, a medida que se obtiene una mejor separaciónla ayuda del separador al molino es benéfica para evitar una sobre molienda ymejorar el proceso mismo.

Otra de las funciones del separador es ajustarse rápidamente a cambiosposibles en las características del material asegurando así uniformidad en elproducto final. Podemos decir entonces que el separador debe separar del materialalimentado a éste la parte que contiene idealmente solo finos y la otra que contienepartículas gruesas. La mejor selectividad de un separador contribuye a un mayor ahorro energético global y a obtener una mejor característica del producto.

La división en los métodos de clasificación se pueden realizar según losprincipios que intervienen sobre la partícula de los cuales mencionaremos algunos.

Los tamices generalmente son usados cuando la cantidad de material espequeña mientras que las cribas son usadas en los procesos donde tenemos unmayor tamaño y cantidad de material. El tamaño de separación está definido por ladistancia de abertura entre las barras. Dentro de las cribas existen las dinámicas,que son aquellas que tienen algún tipo de oscilación y las estáticas tales como lasbarras grizly de un triturador.

Los sistemas a contracorriente funcionan por la diferencia de peso de laspartículas. El material se hace pasar por un flujo de aire donde las partículas conmenor peso son arrastradas a una distancia mayor.

Existen sistemas que trabajan por inercia donde el material es forzado a girar a un ángulo diferente de su trayectoria original; la inercia de las partículas conmayor peso evita que estas adquieran aceleración lo que les impide seguir con lavelocidad original por lo cual son captadas y separadas.

La separación conocida como elutración consiste en separar materiales deuna corriente de aire por cambios en la velocidad del flujo. El mejor ejemplo es

justamente pasando la corona de álabes en un molino vertical, la velocidad del flujodisminuye rápidamente de manera que las partículas grandes caen a la mesa demolienda.

Globalmente los clasificadores se pueden dividir según el medio en el cual setransporta el material. Los separadores por vía húmeda son utilizados en la secciónde molienda de crudo, de estos podemos mencionar los hidrociclones y los tamicescurvos (DSM).

Capítulo: 9 Elaboró: FJR 07/11/2002Versión: 1.0 Revisó: EDP 21/59



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Los que utilizan aire como medio de separación se utilizan tanto en la secciónde crudos como en la sección de cemento de los que podemos mencionar dostipos, estáticos y dinámicos.

Los separadores estáticos son aquellos en los cuales no se tienen partesmóviles, estos utilizan algunos de los métodos de clasificación descritos paraseparar el material. La necesidad de mayores finuras en el producto propició abuscar mejores alternativas de selección evolucionando los separadores con partesmóviles o aspas selectoras con ventilador integrado. Debido a la utilización delmismo aire de recirculación cargado de partículas finas los retornos contenían unagran cantidad de partículas finas. Para solucionar este problema se colocó elventilador externo y ciclones para capturas las partículas finas.

Aún con estas mejoras las eficiencias de separación eran bajas cuando setrataba de cementos con altas finuras. Los separadores de tercera generaciónevolucionaron como una solución a los problemas encontrados en la dispersión dela alimentación y una pobre definición en las fuerzas de separación.

Como conclusión podemos decir que los separadores son instalados paraahorrar energía al evitar la remolienda de partículas finas. Esto trae consigo unaumento de capacidad de molienda razón por la cual la mayoría de las instalacionesnuevas cuentan con separadores de tercera generación.

9.1 DESARROLLO HISTÓRICOPodemos decir que los separadores mejoran el proceso de molienda; el

caudal de material, que pasa por el molino es incrementado por el factor derecirculación y en la misma proporción disminuye el tiempo medio de permanencia.En consecuencia, puede eliminarse del proceso el material acabado lo bastantepronto, para evitar su remolienda.

El desarrollo de un separador se orienta hacia dos metas principales:1. Aumenta la calidad de separación, es decir su selectividad, con repercusión

positiva en la economía del proceso total, y en la calidad del producto.2. Mejoras técnicas en máquina e instalación, para aumentar la capacidad

específica y disminuir, por tanto, los costos de inversión.Frecuentemente, ambas metas están enlazadas entre sí; medidas

encaminadas primariamente a mejorar el resultado de la separación, aumentan lacapacidad y viceversa.

En esta sección se comentarán las mejoras tecnológicas realizadas a travésde los años. La descripción del funcionamiento de cada uno de los separadores serealizará en la sección posterior.

9.1.1 SEPARADORES DE PRIMERA GENERACIÓNEste tipo de clasificadores se desarrolló alrededor de 1885; la clasificación,

colección de finos/gruesos y generación de aire de separación se realiza en unamisma unidad mecánica. El ajuste de finura se realiza mediante aspas selectoras;estas pueden cambiarse de geometría o aumentarse en número. Lasinvestigaciones encaminadas a incrementar tanto la calidad de separación como lacapacidad de material llevaron a las siguientes mejoras: mayor caudal de aire




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recirculante aumentando la velocidad de la turbina o la capacidad de esta. Semejoró las condiciones aerodinámicas en la zona de aspiración de la turbina paraevitar la caída de presión en el sistema. Las celosías en el cono de gruesos puedenser ajustadas para disminuir la recirculación de finos hacia la zona de separación.

9.1.2 SEPARADORES DE SEGUNDA GENERACIÓNEstos fueron introducidos en la década de los 60s. La idea básica de estos

separadores, consiste en trasladar la captación de finos a ciclones exteriores. Además se ha extraído también el ventilador de impulsión de aire, que se colocadetrás de la separación de finos. La alimentación, separación y recolección degruesos se realiza de igual manera que en la generación anterior pero estos son“lavados” por tres flujos de aire en la parte inferior. La corriente de aire que pasa por estas celosías origina una clasificación adicional que mejora aún más la separación.El control de finura se realiza de la misma manera que el anterior realizandocambios en las paletas selectoras.

Las deficiencias en estas dos generaciones (primera y segunda) puedenresumirse en las siguientes:x En el área efectiva de separación, la velocidad tangencial del aspa selectora

aumenta a medida que se acerca a la periferia. Por lo tanto no se imparte unavelocidad y aceleración centrífuga constante a la partícula.

x Entre la zona donde entra el aire de clasificación y las paletas clasificadorasencontramos una circulación de partículas casi finas que afectan la capacidad delseparador debido al incremento de partículas en el aire de separación.

x En la sección donde se encuentran situadas las paletas selectoras la velocidaddel aire es muy alta. Arriba de estas paletas el área transversal de la cámara deseparación aumenta y la velocidad del aire disminuye. La capacidad de acarreodel aire de separación también disminuye y parte del material que fué separadocomo finos desciende. De aquí el material es centrifugado hacia la parte externay desciende hacia la zona de alta velocidad donde es levantado de nueva cuenta.

Aquí también se presenta la recirculación interna que afecta la capacidad delseparador.

9.1.3 SEPARADORES DE TERCERA GENERACIÓN Al final de los 70s un nuevo tipo de separador fué usado en la industria del

cemento en paralelo con los separadores ya existentes. Estos separadores fueronusados desde los años 20s pero dejaron de utilizarse. Los objetivos que sebuscaron al desarrollar estos separadores fueron los siguientes:x Misma velocidad periférica en todos los puntos de separación.x Eliminar la recirculación interna de material.x El material debe ser distribuido uniformemente en la zona de separación.x El material alimentado debe permanecer el mayor tiempo posible en la zona de

separación para asegurar una correcta separación. Además de estas condiciones el separador debería tener un menor o igual

consumo energético. Para cumplir la condición de velocidad uniforme en la periferia




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la nueva versión fué equipada con paletas selectoras colocadas verticalmente.Para lograr una distribución uniforme del material en la zona de separación

este debe ser alimentado a un plato distribuidor (Sepol) ó placa dispersora (Sepax)para ser dispersado. Este puede ser colocado en la zona superior o inferior de lasaspas selectoras según el fabricante. El aire también debe ser distribuidouniformemente en la zona de separación, para lograr esto se colocaron placasverticales para crear una caída de presión que distribuye uniformemente el aire entoda la circunferencia de separación.

Para lograr un producto más fino la velocidad del rotor debe ser incrementada, esto aumenta la velocidad tangencial del aspa selectora y latrayectoria de la partícula. El tiempo que permanece la partícula en la zona deseparación aumenta por lo que se obtienen excelentes eficiencias de separación.

La descarga de gruesos se realiza en un cono en la parte inferior para evitar la recirculación interna.

Según un fabricante de equipo (FCB) se ha logrado un avance ulterior en el

proceso de separación. Una partícula de masa m considerada como fina seintroduce entre dos aspas y atravesará desde el punto 1 hasta el 2 bajo una fuerzacentrífuga decreciente (figura 9.1). A medida que esta fuerza disminuye, el aumentodel área reduce la velocidad de aire y consecuentemente el efecto de acarreo. Lapartícula es entonces sometida a una fuerza constante a lo largo del aspa yarrastrada hacia los finos bajo esta misma fuerza. La disminución en el “by-pass” yun aumento en la nitidez de separación son algunos de los beneficios reportadospor el fabricante.

12

V1

V2V1 >

V2

Figura 9.1 Aspas de separador modificado.




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3. Circulación de aire interno/externo. El ventilador que genera el flujo de aire de laseparación puede ser integrado en el separador o puede estar situado en elexterior.

4. Colección de finos. En el cono exterior del separador, ciclones planetarios,ciclones independientes o filtros.

5. La fuente del aire de separación. El aire de separación puede proceder de:a) El aire del molino con el polvo arrastrado.b) Aire frío (del ambiente), usado para el enfriamiento.c) Aire caliente (de una estufa o del horno), usado para el secado.d) Aire de recirculación.

También se distingue entre ventiladores de velocidad fija o variable.6. Alimentación al separador. La dispersión del material en el aire de separación

puede hacerse de dos maneras diferentes, o sea dentro del separador,normalmente por medio de un disco de distribución rotativo, o fuera del separador en una parte separada donde se mezcla (dispersa) el aire con el material.

7. Tipo de rotor. El rotor puede tener las siguientes formas:a) Paletas selectoras en un sólo nivel (singulares).b) Paletas selectoras en dos niveles (dobles).c) Forma cilíndrica.

También se distingue entre velocidad fija y velocidad variable del rotor.8. Celosias o aspas fijas o ajustables. Estas pueden ser horizontales o verticales.

9.2.1.2 LA DISPERSIÓNEn casi todos los separadores el material es dispersado en el aire por medio

de un disco de distribución giratorio.El material que sale del molino es transportado al separador por uno o dos

elevadores y es introducido en el separador desde arriba por un ducto dealimentación. El material cae sobre el plato o disco de distribución que, por mediode las fuerzas centrífugas, lo lanza dentro de la corriente de aire en la zona deseparación.

En el caso de que la dispersión tenga lugar fuera del separador, puede ser en la salida del molino cuando el material esté en camino hacia el separador (enmolinos barridos por aire), o puede ser en una parte separada de dispersión. En elúltimo caso, el material es introducido en la corriente de aire por un plato fijo queayuda a romper las partículas aglomeradas. El material es transportado a la zona deseparación por el aire.

9.2.1.2 LOS FACTORES PRINCIPALES QUE PUEDEN REDUCIR LAEFICACIA DE LA SEPARACIÓN SON:1. Agregación. Pequeñas partículas adheridas en grupos o en partículas grandes,

son consideradas como gruesos por el separador, por lo que muchos finos sonrechazados a los gruesos.

2. Agarrotamiento. Pequeñas partículas lanzadas a la pared interna por las fuerzascentrífugas son agarradas por otras partículas gruesas y de este modo sonllevadas a los gruesos.




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3. Abertura entre el rotor y la carcaza. Si hay una abertura entre el rotor y lacarcaza, parte de las partículas gruesas pueden pasar a la corriente de finos sinningún impedimento. Las partículas no necesitan tanta velocidad para pasar por la abertura del sello, por lo que partículas no demasiado gruesas pueden hacerlo.

Antes de calcular las fuerzas de las partículas hay que cumplir dossuposiciones: o sea que las partículas son esféricas y que no hay colisiones. Losdos son errados en la práctica y también contribuyen a bajar la eficacia.

9.2.2 TIPO DE SEPARADORES A continuación damos una corta descripción de todos los tipos de

separadores, los cuales fueron subdivididos según sus características, en:

9.2.2.1 SEPARADORES ESTÁTICOSLos separadores estáticos son los tipos más simples. Tienen las

características siguientes:x No tienen partes mecánicas rotatorias.x Solamente usan aire para el transporte de material.x Solamente los gruesos son colectados. Los finos pasan con el aire.x Tiene válvula de ajuste para modificar la granulometría de los gruesos.

9.2.2.1.1 CICLÓN SIMPLENormalmente su uso es antes de los filtros, para colectar la mayor parte del

polvo y reducir la carga al filtro, o para limpiar gases del horno de polvo antes deusarlos en un molino como fuente de calor.

9.2.2.1.2 SEPARADOR ESTÁTICO DE AIRE

El separador o clasificador estático de aire se llama así por no tener partesen movimiento mecánico, se usa principalmente en plantas de molienda con barridopor aire (funcionando con molinos tubulares o de rodillo). El material que debeclasificarse llega arrastrado por la corriente de aire procedente del molino y entra alseparador por la parte inferior, como se muestra en la Figura 9.2. Pasa entre laenvoltura cónica externa y el cono separador interno. Como resultado del aumentode la sección transversal se reduce la velocidad del flujo de aire, precipitándose laspartículas más pesadas. Al mismo tiempo la admisión tangencial del flujo de aireimprime a éste un movimiento de rotación en la cámara exterior de separacióndonde también se da una cierta cantidad de separación centrífuga. El materialrecogido en dicha cámara se descarga con los residuos (partículas mayores) fuera

del separador.Por la parte alta del separador, el aire cargado de polvo entra al cono interior

a través del anillo de paletas guías ajustables. Las partículas sólidas son sometidasa una aceleración centrífuga cuya magnitud depende de la posición de las paletas.Tal y como en un ciclón separador, el aire imprime a las partículas un movimientoespiral descendente y acelerado. De ahí resulta que la fuerza ejercida por el airesobre las partículas mayores y más pesadas, que son proyectadas contra la pareddel cono donde pierden su velocidad y caen resbalando por la pared hacía la salida




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de los residuos del separador, los cuales regresan al molino para ser molidos denuevo. Por otro lado, las partículas más pequeñas (finos) permanecen suspendidasen el aire, siendo transportadas hacía arriba, en movimiento espiral, a la salida delseparador. Este aire, con los finos (que son el producto final de molienda) se lleva aun colector de polvos (usualmente un ciclón o un filtro) donde las partículas seseparan del aire.

La altura del vortice influye en la eficiencia del separador ya que regulandoésta altura se puede ajustar la finura del material que es arrastrado por el aire,existen algunos separadores en donde la altura del vortice es ajustable.

El separador estático se aplica en los siguientes sistemas:1. Como separador en un circuito de molienda con un molino barrido por aire.2. Para molinos en circuito cerrado con un sistema semibarrido, se coloca el

separador estático entre el molino y el filtro para quitar los gruesos del materialarrastrado. Este tipo de instalación es muy usada por Polysius que trabaja conaltas velocidades de aire en el interior de los molinos de cemento.

3. Como separador integrado con un molino vertical (FLS Atox, Polysius, Babcock,etc.)

Finos

Conducto de salida

Anillo de paletas guía(ángulo de posición ajustable)

Anillo obturador

Deflector

Gruesos

Alimentación

Figura 9.2 Separador estático




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9.2.2.2 SEPARADORES DINÁMICOSLos separadores dinámicos se pueden dividir en 3 grupos, según sus

características y desarrollo histórico:a) Separadores con ventilador interno (1ra. generación).b) Separadores con ventilador externo y ciclones planetarios (2da. generación).c) Separadores con estátor y rotor de velocidad variable (3ra. generación).

9.2.2.2.1 SEPARADORES DE 1ra. GENERACIÓNEn este grupo se encuentran los separadores estándar de Sturtevant,

Raymond, Polysius, el CV de FLS, etc.Todos se utilizan tanto para molinos de materia prima como de cemento.Sus principales características se pueden resumir como:

x Tienen ventilador interno tipo paletas.x La separación se realiza mediante aspas selectoras.x Tienen celocias ó aspas ajustables para el control de la finura.x La colección de finos y gruesos se realiza en el cuerpo del separador.x La alimentación al separador se realiza a un plato distribuidor.x En eficiencia Vs promedio tienen valores hasta de 25 - 40 % (para cemento).x Su valor de By-pass en la curva Tromp es alto de aproximadamente 40-70%

para cemento( aunque en caso de estar produciendo cementos de baja finura sehan encontrado valores de 30%).

x La mayoría de ellos tienen velocidad constante en el plato distribuidor, excepto elseparador Turbopol de Polysius.

Todos tienen una eficiencia pobre a causa de:

1. Mala distribución de material en la sección transversal del separador.2. Pobre dispersión de material en el aire de separación.3. Grandes cargas de material fino están circulando en el aire aumentando la

cantidad de finos que sale con los gruesos. Este fenómeno crece al aumentar lafinura del producto y el tamaño del separador.

A) SEPARADOR STURTEVANTEste separador está equipado con un rotor de paletas singulares, rotando

con la misma velocidad que el ventilador y el disco distribuidor, ver figura 9.3.La velocidad es fija. Entre las paletas del rotor y el ventilador principal se

introducen unas paletas horizontales, como un diafragma.El número y longitud de las paletas del rotor determinan el grado de finura, y

la posición del diafragma determina la exactitud de la finura.Los separadores estándar de Polysius y Raymond se parecen mucho al

Sturtevant. La mayor diferencia es que el Raymond tiene rotor con paletasselectoras dobles, es decir en dos niveles (inferior y superior).




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Figura 9.3 Separador Stutervant de primera generación

9.2.2.2.2 SEPARADORES DE 2da. GENERACIÓNEn el grupo de separadores con ventilador externo y ciclones planetarios se

encuentran: de FLS la serie REC, RT, RE y RTE, de Humbolt/Wedag el ZUB, dePolysius el Ciclopol y Caropol y el O & K de Onoda.

Sus principales características se pueden resumir como:x Ventilación externa (ventilador externo).x Recolección de finos en ciclones o colectores externos.x Aspas selectoras para la selección de partículas.x Velocidad de las paletas selectoras variables.x Los valores de la eficiencia Vs son de alrededor de 50 - 60 % (para cemento).x Valor del By-pass de la curva Tromp para cemento de 20 - 35 %.

El costo tanto de la instalación como el consumo de energía es mayor quelos del grupo de 1ra generación.




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A) SEPARADORES ROTATORIOS DE FLS.Estos separadores se utilizan en conexión con un ventilador y un ciclón

separados.

Alimentación

Producto terminadomás aire

Aire

Grueso

Figura 9.4 Separador RE de F.L.Smidth

Los separadores rotatorios se dividen en los siguientes tipos: RT, RTE y RE.Las letras R, T, E significan Rotatorio, Tirax y Elevador, respectivamente.

La separación se lleva a cabo en el sistema rotatorio de aletas, ya que laspartículas gruesas son dispersadas contra la pared exterior del recipiente deseparación, mientras que las partículas finas son arrastradas por la corriente de aireproducida por el ventilador fuera del separador, siendo llevadas a través del sistemade aletas fuera del separador. En el ciclón se separan las partículas finas comomaterial acabado y el aire continúa hacía el ventilador.

El tamaño de un separador rotatorio se expresa por el diámetro del recipientede separación.

La finura y la cifra de circulación se regulan cambiando la cantidad de aire através del separador y cambiando la cifra de revoluciones del sistema de aletas.

B) TIPO RTSe utiliza para harina cruda en circuito con molino Tirax.Todo el material es conducido por el aire que sube a través del tubo




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ascendente desde el molino.El separador va equipado con un motor con una cifra de circulación fija que,

por medio de transmisión por correa trapezoidal y reductor, acciona el sistemarotatorio de aletas. Se suministra con 4 poleas trapezoidales para reductor, pararegulación de la cifra de revoluciones.

C) TIPO RTESe utiliza para harina cruda, en circuito con molino Tirax-Unidan.La mayor parte del material es introducida por medio de un elevador. El

resto, que comprende partículas más finas, es introducida con el aire del molino.El separador va equipado con un motor, con una cifra de revoluciones fija,

que, por medio de transmisión por correa trapezoidal y reductor, acciona el sistemarotatorio de aletas. Se suministra con 4 poleas trapezoidales para reductor, pararegulación de la cifra de revoluciones.

D) TIPO RESe utiliza, tanto para harina cruda como para cemento, en circuito con

molinos Unidan o Tirax-Unidan.Todo el material es introducido en el separador por medio de un elevador. El

aire es introducido desde el ventilador por medio de una toma situada a un lado dela parte inferior. Este se muestra en la Figura 9.4.

E) TIPO RECSe utiliza para cemento, en circuito con molinos Unidan.Todo el material es introducido al separador por medio de un elevador. El

aire es introducido del ventilador por medio de una toma situada en un lado de la

toma cilíndrica y sale tangencialmente a los cuatro ciclones planetarios.El rotor cilíndrico es integrado con el disco de distribución y el conjunto tienetransmisión con velocidad variable.

F) TIPO CARAPOLCon el Carapol, Polysius ha solucionado el problema de disco de

distribución/rotor con una integración total, llamado “la rueda de canales”. Tiene ladesventaja de desgastes, poco tiempo para la dispersión y alta perdida de presión.

G) TIPO CICLOPOLEs un separador que consta de: un cono interno al cual van montados 3

series de anillos de aspas deflectoras que dirigen en circuito interno de aire dentrodel separador, así como un plato dispersor de velocidad variable provisto de unaserie de 24 aspas que sirven para regular la finura del producto.

El cono externo sirve de soporte a toda la estructura, a éste van conectadosuna batería de 6 ciclones los cuales realizan una separación del material mediantela acción de un ventilador montado externamente al separador.

El material a ser separado entra al ciclopol lateralmente, por debajo del platodispersor a través de un fluidor, enseguida es dispersado el material por la acción




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rotativa del plato creándose corrientes de aire a través de los anillos de aspasdeflectoras del cono interno y la batería de ciclones generada por la acción delventilador externo. El aire desempolvado llega al ventilador externo el cual recirculala corriente de aire al interior del separador. Este separador se muestra en la Figura9.5.

Figura 9.5 Separador Ciclopol de segunda generación de Polysius

9.2.2.2.3 SEPARADORES DE 3ra. TERCERA GENERACIÓNEl grupo de separadores de 3ra. generación (alta eficiencia) comprende

principalmente: Raymond High Efficiency, SD de Sturtevant, ZUB-J de KHD/Wedag,Sepol de Polysius, Larox de Hukki, O-Sepa de Fuller/Onoda, Sepax de FLS, TSV deFCB, etc.

Sus principales características se pueden resumir como:

xSeparación mediante rotor cilíndrico.

x Estator.x Rotor con velocidad variable.x Ventilación externa.x Eficiencia Vs con valores alrededor de 70 - 85 %.x By-pass en curva Tromp con valores entre 0 - 10 %.

Este tipo de separadores se aplica con mayor ganancia en molinos decemento que producen cemento con un muy alto contenido de finos. Otra ventaja es




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la facilidad de cambiar entre varios tipos de material.Por estas ventajas, en muchas plantas se han modificado los circuitos

antiguos de molienda, instalando separadores de alta eficiencia en molinos encircuito abierto o en cambio de separadores viejos.

A) RAYMOND HIGH EFFICIENCYEl separador Raymond de alta eficiencia es el que se ha mejorado menos en

comparación con los tipos anteriores. Todavía tiene el mismo concepto de disco dedistribución y el rotor con paletas selectoras dobles.

El mejoramiento consiste en un cambio de la entrada y salida del aire deseparación, y control de velocidad del ventilador y rotor.

B) STURTEVANT SDEl Sturtevant está operando con un disco de distribución situado encima del

rotor cilíndrico, que consiste en barras verticales y no en paletas como los otros

tipos de separadores.El flujo de aire por el rotor es contrario a otros tipos. Los finos pasan hacía el

centro del rotor y salen por abajo.El grado de finura es controlado por la velocidad del rotor y el caudal del aire

que ésta regulado por una válvula de aire en el circuito.

C) HUMBOLT/WEDAG - ZUB-JEl ZUB-J es el mismo separador que el ZUB, con sólo dos modificaciones

internas: se han instalado un rotor cilíndrico y una entrada de aire tangencial al rotor por medio de celosías.

La introducción del material todavía ocurre por medio de un disco de

distribución tradicional.La finura se controla por la velocidad del rotor y el caudal de aire que éstaregulado por una válvula de aire en el circuito.

D) FULLER/ONODA O-SEPAEl O-Sepa opera como el Sturtevant con un disco de distribución situado

encima del rotor cilíndrico. El aire de separación procede de tres fuentes: el aireprimario que consiste del aire del molino, más 30-50 % de aire frío, el airesecundario que puede ser aire frío o aire de despolvamiento del elevador,alimentadores, aparatos de transporte, etc., y el aire terciario que siempre es airefrío.

El aire primario y el aire secundario entran en la zona dedispersión/separación tangencialmente por las paletas verticales, pasan el rotor arrastrado consigo los finos y continúan hacia los ciclones o el filtro.

El aire terciario entra por los tres tubos en el cono de gruesos. Esto es paralimpiar otra vez los finos de los gruesos. Ver figura 9.6.

La finura final es controlada por la velocidad del rotor y por ajustes de los tresflujos de aire.




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Figura 9.6 Separador de tercera generación O-Sepa de Fuller.

E) FLS - SEPAXEn 1982 F. L. Smidth comenzó a desarrollar un nuevo separador de alta

eficiencia, durante los trabajos de desarrollo se hicieron esfuerzos para que elnuevo separador pudiera incorporarse fácilmente a las secciones de moliendaexistentes y también para obtener un periodo de fabricación atractivo.

Como se puede ver en la figura 9.7, el separador se compone de dos partesprincipales, el propio separador y la parte de dispersión. Estas dos unidades estánconectadas entre si mediante un tubo de ascensión vertical. El material del molinose introduce en la parte de dispersión del separador, donde es mezclado en unacorriente de aire ascendente. Los trozos de cuerpos moledores rotos o desgastadosque pueda haber en la corriente de material caerán en sentido contrario al de lacorriente de aire, saliendo del separador a través de la salida instalada para este fin.




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Par te

de

Separ ación

Construcción

Alimen tación

Par te

de

Disper si

ón

Entrada de aire

Salida de chatarra

antigua

Construcciónnueva

Aire más mate rialfino

Material grueso

Figura 9.7 Separador de tercera generación Sepax de F.L.Smidth

El material suspendido en el aire se conduce hacia el separador, y despuésde pasar por un sistema de celosías verticales llega al rotor. El sistema de celosíastiene tres funciones. Una de ellas es la de asegurar una distribución regular de lavelocidad del aire a través del rotor, que es una condición necesaria para obtener una gran exactitud de separación. Otra es la de hacer que el aire tengan unarotación previa, lo cual asegura una buena separación. Y la tercera es la de recoger el material grueso, rechazado por el rotor. El material grueso separado cae delsistema de celosías al cono de material grueso, saliendo del separador a través dela salida para dicho material. El producto terminado pasa por el rotor y deja elseparador junto con el aire de separación a través de la salida para finos, previstaen la parte superior del separador. El rotor se acciona por medio de un motor develocidad regulable, y el ajuste de la finura del producto terminado se hacemediante regulación de la velocidad del rotor. Todo el material o producto terminado




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es transportado con el aire utilizado en la separación, este aire puede recircularse,total o parcialmente, a la entrada del Sepax.

F) SEPOL DE POLYSIUS

En el separador Sepol la alimentación se efectúa por medio deaerodeslizador y campana distribuidora, centralmente sobre el plato dispersor que,al mismo tiempo representa la cubierta superior del rotor. La alimentación centralgarantiza una distribución uniforme del material. Por medio de canales, el materialse dispersa en el recinto separador.

La corriente de aire separador se produce en un ventilador externo y esconducida por tres canales de un espiral logarítmico. Por medio de compuertasajustables se puede adaptar óptimamente a cada circunstancia el caudal de aireque fluye en cada nivel del recinto separador.

En el recinto separador se produce la división del material en finos y gruesosbajo la acción de la fuerza de masas y de flujo. Los álabes al final del espiral sirven

para mantener el efecto de rotación de la corriente de aire. Los álabes del rotor impiden la entrada en el interior de aquellas partículas gruesas que se hubieranadherido a los finos.

Los gruesos caen en el cono de gruesos, pudiendo ser devueltos al molino.Los finos junto con el aire separador van al interior del rotor, siendo absorbidoshacia abajo hasta el colector de polvos. El caudal de aire separador yadesempolvado es conducido nuevamente al ventilador. Este separador se puedever en la figura 9.8.

Figura 9.8 Separador de tercera generación Sepol de Polysius




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9.3 ARREGLOS DE SEPARADORESEn todas las fábricas de cemento del mundo se hacen grandes esfuerzos

para reducir los costos de producción, en consecuencia, también se trata reducir losconsumos de energía. Estos esfuerzos han llevado consigo que aumente el interésde moler el cemento en circuito cerrado con separadores de alta eficiencia, lo cualofrece varias ventajas con relación a la molienda en circuito cerrado conseparadores convencionales o a molienda en circuito abierto.

La ventaja principal es el ahorro de energía, que es la causa de que lamolienda a gran finura normalmente tenga lugar en circuito cerrado. La molienda encircuito cerrado generalmente significa una considerable reducción del consumoespecífico de energía, si el cemento se muele hasta cierto residuo de tamizaje que,para una calidad de clinker dada, por lo general, está correlacionado con lasresistencias del cemento. El ahorro de energía que se puede obtener moliendo encircuito cerrado en vez de circuito abierto, hasta cierto residuo de tamizaje, es, parauna cifra de circulación determinada, directamente proporcional al grado deeficiencia (Vs) del separador, como lo muestra la figura 9.9.

70

80

90

100

20 30 40 50 60 70

Kw-h/ton.

%0-30 mic

Vs=100%

Vs=75%

Vs=50%

Vs=25%C=3

C=3

C=3

C=3

Figura 9.9 Fracción 0-30 micras en función del consumo especifico de energía

Además de las ventajas anteriormente mencionadas, se pueden conseguir,adicionalmente, otras mejoras al disponer el separador para aprovechar al máximosus cualidades, por ejemplo, el aire que utiliza el separador para la clasificaciónpuede ser fresco o recirculado, por ejemplo, en una instalación donde el aire

procedente del separador es desempolvado por un filtro de mangas y no haydevolución del aire del ventilador al separador, entonces, con esta disposición seobtiene un máximo de enfriamiento del producto terminado y retornos en elseparador, como resultado se obtendrían temperaturas del material de alrededor de70 a 75°C. En la figura 9.11, se muestra un arreglo de este tipo. La bajatemperatura del producto terminado contribuirá a mejorar la estabilidad delalmacenaje del cemento. Así pues, en condiciones normales no hace falta prever unenfriador separado para el polvo del cemento. Por otro lado, el enfriamiento del




SEPARADORES


material grueso hace que se reduzca la necesidad de enfriar el material en elinterior del molino con agua o con aire, obviamente también tiene mucha influenciala temperatura del clinker en la alimentación del molino para predecir cuantoenfriamiento necesitará el molino.

Sin embargo, en algunos casos, desde el punto de vista de eficiencia demolienda puede haber una buena justificación para no enfriar el material grueso quees retornado del separador al molino. Si la alimentación nueva al molino contienecierta cantidad de agregados húmedos, el calor del material de retorno puede ser utilizado con ventaja para el secado de la alimentación. En la figura 9.10, semuestra la configuración típica de un sistema sin enfriamiento en el separador. Elaire del separador es utilizado y devuelto al separador. En este caso, tanto elproducto terminado como el material grueso, dejarán el separador con unatemperatura típica de 110 a 120°C.

Figura 9.10 Arreglo para molienda sin enfriamiento en el separador

Para ejemplificar la importancia de los dos sistemas alternativos y poder cubrir las necesidades de enfriamiento y ventilación en los molinos, debemosconsiderar los balances térmicos, temperatura del clinker de 125°C, una cifra decirculación de 3, materiales adicionales al clinker libres de humedad, consumoespecifico de energía para la molienda de 35 Kw-h/t y, además, en los cálculos hasido prevista una temperatura de 105°C en el diafragma intermedio. Bajo estasconsideraciones podemos afirmar que, para el caso de un sistema sin recirculaciónde aire en el separador, se requerirá una cantidad considerablemente menor deagua para el enfriamiento interior y, como consecuencia de ello, una cantidadconsiderablemente menor de aire de ventilación en el interior del molino paramantener el punto de rocío. Por otro lado, se puede comprobar que el sistema conseparador sin enfriamiento de aire es el más adecuado si hay que evaporar unapequeña cantidad de agua en la primera cámara del molino, es posible, sin la




SEPARADORES


adición de calor externo, evaporar una cantidad de agua correspondiente a 2.0-2.5% de la producción del molino. Esta cantidad de agua puede provenir, por ejemplo, del uso de agregados húmedos. En caso de aumentarse la cifra decirculación hasta 5 aproximadamente, la cantidad de agua que se puede evaporar en la primera cámara del molino puede ser incrementada hasta 3% de laproducción.

Figura 9.11 Arreglo para molienda con enfriamiento de cemento en el separador.

Debemos mencionar brevemente algunos métodos utilizados para evaluar la

eficiencia de un separador. El grado de eficiencia (Vs) de un separador se definecomo un ahorro en el consumo específico de energía, conseguido al cambiar demolienda en circuito abierto a circuito cerrado, en relación al ahorro que se podríahaber obtenido utilizando un separador ideal. Con esta definición, el grado deeficiencia del separador es una indicación del ahorro que se puede obtener alutilizar el separador en cuestión. Otra definición que con frecuencia se observa en laliteratura es la eficiencia del separador (U) como la relación entre la cantidad dematerial en los finos que puede pasar a través de cierto tamiz (por ejemplo de 45micras), y la cantidad de material alimentado al separador que puede pasar por elmismo tamiz. Según esta definición, la eficiencia del separador (U) es una expresiónde la capacidad del separador para separar finos de la alimentación, sin embargo, la

eficiencia del separador (U) según esta definición, no es en sí un indicativo delefecto útil del separador. En vista de que, por regla general, la finalidad de moler encircuito cerrado con separador, es la de ahorrar energía, los datos sobre laeficiencia del separador, según la definición (Vs) serán los más interesantes.




SEPARADORES


9.4 ELEMENTOS DE SEPARADORESEn la búsqueda de una producción de diferentes tipos de cementos y la

tendencia hacia la obtención de mayores finuras en estos, fue necesario eldesarrollo de un separador que cumpliera con ciertos requisitos, los cuales se han

estado logrando mediante la implementación de nuevos elementos en losseparadores.

A continuación se presentaran los elementos que constituyen losseparadores de las diferentes generaciones.

9.4.1 SEPARADORES ESTÁTICOSLos separadores estáticos cuentan con ciertos elementos que a continuación

se definirán.

9.4.1.1 TUBO TELESCÓPICOEl tubo telescópico es el ducto de salida de los finos para los separadores

estáticos o ciclones, la finura en estos se puede regular realizando ajustes del tubo,cuando se realiza un movimiento hacia abajo se obtendrá un material más fino,mientras que cuando se mueve hacia arriba se obtendrá un material más grueso.

9.4.1.2 CONO DE RECHAZOSEl cono de rechazos es el recinto donde son recolectadas las partículas que

se precipitan por la acción del flujo de aire.

9.4.2 SEPARADORES DE PRIMERA GENERACIÓN A continuación se describen los elementos más importantes que constituyen

los separadores de primera generación.

En la figura 9.12, se muestran los elementos principales para este tipo deseparador.

9.4.2.1 PUERTAS DE INSPECCIÓNNormalmente las puertas de inspección se encuentran localizadas en la

periferia de la cámara de clasificación y en el cono de salida, esto para la realizaciónde reparaciones y mantenimiento al equipo.




SEPARADORES


9.4.2.2. CONO DE MATERIAL GRUESOEs el recinto donde son colectadas las partículas que han sido rechazadas

por las aspas selectoras y las que tienen una fuerza de gravedad mayor a la fuerzade la corriente de arrastre ascendente.

9.4.2.3 CONO DE MATERIAL FINOEste recinto es donde las partículas de cierto tamaño que han pasado la

zona de separación son depositadas para su posterior transporte hacia el productoterminado.

9.4.2.4 VENTILADOR INTERNOElemento cuya función es la de generar un flujo continuo de aire que servirá

para un arrastre de las partículas para su posterior separación.Normalmente los separadores de primera generación constan de un

ventilador interno de velocidad fija donde las paletas del ventilador principal pueden

ajustarse hacia el interior o el exterior para obtener un ventilador de menor o mayor diámetro. Cuando las paletas están en su posición exterior, el ventilador es mayor ymás potente, teniendo una alta capacidad de tiro, con lo cual se obtiene un productomás grueso.

9.4.2.5 DUCTO DE ALIMENTACIÓNEl material que proviene del molino y que será seleccionado es transportado

por medio de uno o dos elevadores y es introducido al separador mediante el ductode alimentación.

Para los separadores de primera generación la alimentación característica deestos es por medio de un ducto que introducirá el material en el centro o

lateralmente al plato de distribución.

9.4.2.6 DISCO Ó PLATO DE DISTRIBUCIÓNLa función del plato de distribución es el de dispersar el material en la zona

donde se ha de realizar la separación.El plato de distribución ejerce cierta fuerza centrífuga sobre las partículas que

obliga a las partículas en movimiento circular a separarse del centro de rotación, por esta causa, las partículas son proyectadas hacia la periferia.

En muchas casos se colocan 2-3 anillos de retención, para hacer una camade material y así evitar desgaste en el plato distribuidor.

9.4.2.7 REGISTROS DE CONTROL Ó DAMPERSLos separadores de primera generación cuentan con registros de control odampers los cuales pueden ser horizontales o verticales.

9.4.2.7.1 HORIZONTALESLos registros de control se encuentran localizadas entre las paletas del rotor

y el ventilador principal estas se introducen como paletas horizontales, semejandoun diafragma. Estos registros pueden ser desplazados hacia adelante o hacia atrás




SEPARADORES


esto con el fin de poder variar el flujo volumétrico. Desplazando los registros haciael interior, se disminuye la capacidad volumétrica del ventilador principal y al mismotiempo se logra una mejor selectividad en las paletas selectoras, pero al contrario sise desplaza el registro hacia el exterior se contará con un flujo mayor con lo cual sedisminuirá la capacidad de selección .

9.4.2.7.2 VERTICALES ( VERTICAL SWING DAMPERS )Estos dampers están localizadas alrededor de la periferia del separador justo

sobre las paletas selectoras. El propósito de estos dampers es el de proveer unajuste externo para la finura.

Los dampers verticales tienen el efecto de incrementar el flujo de airemientras estén más extendidas dentro del separador. En algunos casos, es posibleobtener flujos de aire muy altos con los dampers extendidos y el total del diámetrodel abanico, en este caso la potencia será excedida, así el uso de los dampersestará limitada por el consumo de potencia.

Cada uno de los dampers debe de estar en la misma posición que las demásesto con el propósito de mantener un producto uniforme.

Si ajustamos los dampers en la posición ¨10¨ obtendremos un producto conmás gruesos, pero si queremos cierta finura tendremos que dirigir el damper haciala posición ¨0¨.

9.4.2.8 PALETAS SELECTORAS AJUSTABLES, SINGULARES ÓDOBLES

Dentro de los elementos de los separadores de primera generación seencuentran las paletas selectoras, cuya función principal es la de realizar unaseparación del material en finos y gruesos. Dichas paletas pueden ser singulares o

dobles dependiendo de las dimensiones del separador.Las partículas que son arrastradas por el flujo ascendente de aire requierencierta separación la cual será realizada por medio de las paletas selectoras. Estasse encuentran situadas entre el plato de distribución y el ventilador. Se puedenencontrar singulares o dobles, o sea, de una o dos hileras. La función de la primerafila de paletas es la de realizar una separación gruesa mientras que la segundahilera se utiliza para una separación más fina.

El número de paletas determina el grado de finura, mientras la finura exactase controla con la velocidad del disco de distribución y las aspas selectoras.

Para obtener una mayor selectividad se tendrá que realizar los siguientesajustes:

a) Aumentar la velocidad de las paletas selectoras.b) Colocar una mayor cantidad de paletas.c) Aumentar la longitud de las paletas.Los ajustes anteriores provocará obtener un producto más fino, pero no

inversamente, retirando paletas, disminuyendo su longitud y bajando la velocidad deestas se obtendrá un producto más grueso.

9.4.2.9 PALETAS DE RETORNO DE AIRE




SEPARADORES


Las paletas de retorno de aire se encuentra tanto en los separadores deprimera y segunda generación. Dichas paletas se encuentran situadas entre el conode rechazos y el cono del tambor interior. El propósito de dichas paletas es el deromper el torbellino de aire descendente en la cámara de finos permitiendo a losfinos continuar hacia el cono de los finos y de realizar un ¨lavado¨ de los gruesos enel cono de grueso. Estos están dispuestos de manera que determinan unmovimiento tangencial del aire entrante, que es dirigido a la zona de separación.

1

2

3

45

6

7

8

9

Figura 9.12 Elementos de un separador de primera generación

1. Puertas de Inspección 6. Disco o Plato de Distribución2. Cono de Material Grueso 7. Registro de Control o Dampers3. Colección de Finos 8. Paletas Selectoras




SEPARADORES


se cuenta con ventilador de velocidad variable tenemos la posibilidad de ajustar lafinura del producto aumentando o disminuyendo la velocidad.

La ventaja de utilizar un ventilador externo con respecto a uno interno serefleja principalmente en la reducción de los siguientes problemas:

a) Mala distribución de material en la sección transversal.b) Pobre dispersión del material en el aire de separación.c) Grandes cargas de material fino están circulando en el aire aumentando

la cantidad de finos que sale con los gruesos.

9.4.3.5 DUCTO DE ALIMENTACIÓNEl material que proviene del molino y que será seleccionado es transportado

por medio de uno o dos elevadores y es introducido al separador mediante el ductode alimentación.

Para los separadores de tercera generación la alimentación característica deestos es por medio de un ducto que introducirá el material en el centro o

lateralmente al plato de distribución o a una placa de dispersión.

9.4.3.6 TIPOS DE ALIMENTACIÓNEn los separadores de tercera generación, se pueden presentar algún tipo de

alimentación de los que a continuación se presentan:

9.4.3.6.1 DISCO Ó PLATO DE DISTRIBUCIÓNLa función de un plato de distribución es el de dispersar el material en la

zona donde se ha de realizar la separación.El plato dispersor ejerce cierta fuerza centrífuga sobre las partículas que

obliga a las partículas en movimiento circular a separarse del centro de rotación, por

esta causa, las partículas son proyectadas hacia la periferia.

9.4.3.6.2 PLACA DE DISPERSIÓNEl material del molino se introduce en la parte de dispersión del separador,

donde mediante la placa de dispersión el material se distribuye y es mezclado enuna corriente de aire ascendente.

9.4.3.7 ROTOR CILÍNDRICO VERTICALEl rotor consiste de un conjunto de paletas verticales cuya función es la de

realizar una separación de las partículas gruesas de las finas. Se puede ajustar suvelocidad con el fin de obtener diferentes grados de finura en el producto.

Las paletas del rotor puede ser de diferentes formas dentro de las cuales seencuentran las siguientes: láminas simples (rectangulares), tubulares, barras yforma de gota.

9.4.3.8 ESTATOR FIJO Ó AJUSTABLEEste elemento se encuentra principalmente en los separadores de tercera

generación. El estator tiene tres funciones principales:




SEPARADORES


1. Asegurar una distribución regular de la velocidad del aire a través del rotor, quees una condición necesaria para obtener una gran exactitud de separación.

2. Hacer que el aire y el material tenga una rotación y velocidad previa, lo cualasegura una buena separación previa.

3. Recoger el material grueso rechazado por el rotor.

9.4.3.9 SELLOElemento del separador de suma importancia cuya función es la de evitar la

contaminación del producto fino con partículas gruesas. Normalmente el sello debetener una holgura de máxima de 5 mm.

1

2

5

7

89

10

NUEVA

Separador Sepax de tercera generación




SEPARADORES


4

3

Separador Ciclopol de segunda generación

Figura 9.13 Elementos de un separador de tercera y segunda generación.1. Puertas de Inspección 6. Disco o Plato de Distribución2. Cono de Material Grueso 7. Placa de Dispersión3. Colección de Finos 8. Rotor Cilíndrico4. Ventilador Externo 9. Estator 5. Ducto de Alimentación 10. Sello

En la tabla 9.1 se muestran las características más importantes de losprincipales separadores existentes.

Tabla 9.1 Características más importantes de separadores




SEPARADORES


TUBO PALETAS VENTILADOR ALIMENTA. COLECCION DE AIRE DE TIPO DE DAMPERS

SEPARADORES TELESC. VERTIC. HORIZ. INT. EXTERNO VIA FINOS EN : SEPARACION ROTOR CONTROL

T I P O

DISEÑO TIPO - NOMBRE

C I C L

O N

D E G R U E S O S

F I J O

A J U S T A B L E

F I J O

A J U S T A B L E

A J U S T A B L E

V E L O C I D A D

F I J A

V E L O

C I D A D

V A R I A B L E

V A L V U L A

D E

A I R E

D I S C O

D E

D

I S T R I B U C I Ó N

D I S P E R C I Ó N

C I C L O N

I N T E R N O

C I C L O N E S

P L A N E T A R I O S

C I C L O N E S

I N D E P E N D I E N T E S

F I L T R O ( S )

M O L I N O

( D E

S P O L V A M I E N T O )

A I R E F R I O

( E

N F R I A M I E N T O )

A

I R E C A L I E N T E

( C A L E N T A M I E N T O

)

A I R E D E

C I R C U L A C I O N

P A L E T A S

S E L E C T O R A S

S I N G U L A R E S

P A L E T A S

S E L E

C T O R A S

D O B L E S

C I L I N D R I C O

V E L O C I D A D

V A R I A B L E

V E R T I C A L

H O R I Z O N T A L

P A L E

T A S

R E T O R N O S

D E

A I R E

C O V ARI OS CICLON ES TA TIC. X X

A T I

F L S ST / STJ X X X

E S T

POLYSIUS GRIT. X X XFULLER HEYD X X X X X X X

STURTEVANT STURT. STAND. X X X X X X X XRAYMOND RAYMOND STAND. X X X X X X X XPOLYSIUS POLYSIUS. STAND. X X X X X X X

F L S C. V. X X X X X XF L S R E C X X X X X X X X XF L S R T X X X X X X X X XF L S R E X X X X X X (X) (X) X X

S F L S R T E X X X X X X X X O HUMBOLT / Z U B X X X X X X (X) X X C WEDAG Z U B - J X X X X X X (X) X X X I STURTEVANT S. D. X X X X X X (X) X X X M RAYMOND HIGH EFF. X X X X X (X) X X A HUKK LAROX X X X X X X N POLYSIUS CAROPOL X X X X X (X) X X X I POLYSIUS CYCLOPOL X X X X X X (X) X X D FULLER O - SEPA X X X X X X X (X) X X

F L S SEPAX - 1C X X X X X X X XF L S SEPAX - 2C X X X X X X X X XFC B T S V A X X X X X X XFC B T S V B X X X X X X X XFC B T S V C X X X X X X X X

POLYSIUS SEPOL X X X X (X) X (X) X X XONODA O K X X X X X X X X X X

C. PFEIFFER Q D K X X X X X X X X

XX

X

XX

X

9.5 DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DE SEPARADORESLos separadores se diseñan y dimensionan para un circuito de molienda acondiciones establecidas. Es decir, para una producción y calidad deseada, del cualse espera cierto factor de circulación. Para diseñar e identificar la tecnología de unseparador, se consideran aspectos tales como:x Relación material/aire. Ésta influye tanto en la separación como en el transporte

del material alimentado. Cuanto menor sea esta relación, el separador será másselectivo, y viceversa, pero el consumo de energía del ventilador se veráincrementado. Para separadores de tercera generación, el valor máximo de estarelación debe oscilar entre 2.0 kg de material por cada m3 de aire (o kg material /kg aire). Para los separadores de primera generación, como es muy difícil medir el caudal de aire de separación, en cuanto el diámetro del ventilador se aumentese obtendrá un mayor arrastre de partículas, obteniéndose así un producto másgrueso.

x Dispersión de material. La homogeneidad de la mezcla material/aire influyedirectamente en la capacidad de desagregación de partículas ultrafinas y en laselectividad. Esta dispersión se logra desde la manera en que se alimenta elmaterial al separador por un plato distribuidor, plato de dispersión, etc.

Capítulo: 9 Elaboró: ASB 07/11/2002Versión: 1.0 Revisó: EDP 29/59



SEPARADORES


x Transporte y colección de material fino. Dependiente de la geometría ycaracterísticas constructivas del separador de tercera generación, la velocidaddel aire toma tal importancia en el separador para que sea capaz de levantar ytransportar el material alimentado. Por ejemplo, para el separador Sepax deF.L.Smidth, el aire ha de alcanzar velocidades de hasta 18-21 m/seg a la alturadel plato de dispersión y de 15-18 m/seg en el ducto ascendente, para lograr losobjetivos mencionados. Para la colección de polvos, en algunos sistemas serealiza dentro del separador, por cicloneo como es el caso de los separadores deprimera generación, o fuera de él, como es el caso de los separadores de tercerageneración que emplean un colector, acompañado en ocasiones de una bateríade ciclones.

x Intercambio de calor. Algunos separadores se emplean, adicionalmente, paraenfriar o secar el material. En estos casos es importante considerar la cantidadde calor necesaria para el intercambio en ambos casos, sin descuidar la cantidady velocidad de los gases.

x Desgaste. Las zonas de transporte y separación, donde las partículas de materialestán en contacto y choque constante contra las partes del separador, vanprovistas de material antidesgaste.

Los separadores de primera generación presentan algunas relacionesdimensionales interesantes como las siguientes. La principal es la relación entre lasalturas de los conos de gruesos y finos, que tiene particular importancia para eltrabajo eficiente del separador, como se muestra en la figura 9.14. Para que el flujode aire ascendente permanezca el mayor tiempo posible en intercambio con elmaterial dispersado por el plato. Por tanto, para prolongar la permanencia dematerial en la corriente de aire para reforzar la acción selectiva, esta zona decontacto debe ser lo más alta posible. Los finos separados son arrastrados hasta laparte superior del cono interior (de gruesos) y pasado éste, llevados al cono de finosdonde son colectados; esta operación se ha de realizar rápidamente. Para unabuena acción del separador, la relación de alturas (distancias) debe ser comomáximo de 1:1. Se mejora la acción selectiva si la relación es de 1:<1 hasta 1:0.55.Los separadores en que la relación es de 0.8:1 a 0.5:1 y por debajo de estosvalores, presentan insuficiente acción separadora.

Otras relaciones dimensionales de algunos elementos constructivos conrespecto al diámetro del cono de finos, ), son:x Altura de las aspas del ventilador = 10% )

x Diámetro del cono de gruesos = 70% )

xDiámetro del ventilador = 70%

)x Diámetro de las aspas selectoras = 50% )

x Diámetro del plato de distribución = 30% )

Capítulo: 9 Elaboró: ASB 07/11/2002Versión: 1.0 Revisó: EDP 30/59



SEPARADORES


1:0.55

Figura 9.14 Relaciones dimensionales de un separador de primera generación

El consumo de energía de los separadores depende de la cantidad de

material circulante y de la finura deseada, pudiendo ir de 2 a 6 kWh/ton.

9.6 PROCESO DE SEPARACIÓN (COMPORTAMIENTO DELA PARTÍCULA)

En esta sección hablaremos de los fundamentos teóricos de la separación,los diagramas de cuerpo libre, las fuerzas involucradas y la forma como éstasúltimas varían con el tamaño de la partícula.

Cabe señalar que lo aquí mostrado es solamente una simplificación de lo querealmente sucede en la zona de separación, ya que esto no es conocido a cienciacierta. Sin embargo, la simplificación permite entender el por qué de la separación, y

las conclusiones obtenidas a partir de este modelo son aplicables y coinciden con laexperiencia práctica.

En este documento se explican los casos de los separadores de primera y detercera generación, ya que son los dos extremos. Los separadores de segundageneración se explican por medio de los dos casos que se exponen.

9.6.1 SEPARADORES DE PRIMERA GENERACIÓNEn los separadores de primera generación la alimentación entra siempre a un

Capítulo: 9 Elaboró: JMT,RQA 07/11/2002Versión: 1.0 Revisó: EDP 30/59



SEPARADORES


plato de distribución situado en la parte más baja del conjunto ventilador-"rotor"-plato. Este plato imprime al material una fuerza centrífuga que dispersa el materialhacia afuera del distribuidor. El material es entonces sometido a la acción de lacorriente ascendente de aire que levanta la fracción menos gruesa hasta la zona delas aspas selectoras.

Debido a la acción de la corriente ascendente de aire, las partículas finas sonrápidamente aceleradas, adquiriendo una elevada velocidad que les permite pasar por entre las aspas selectoras. Las partículas más gruesas no se aceleran tanto,causando que su velocidad no sea suficiente al llegar a la altura de las aspasselectoras, por lo que éstas las golpean, precipitándolas.

En la figura 9.15, se ve el diagrama de cuerpo libre de una partícula. Sobreella actúan tres fuerzas:1. La fuerza centrífuga Fc, debida a la acción del plato distribuidor principalmente y

solo ligeramente a la corriente de aire en espiral.2. El peso W, debido a la acción de la gravedad sobre la masa de la partícula.

3. La fuerza de arrastre Fa, debida a la corriente ascendente de aire.

Fa

Fc

WFa = c x A x U x (v-u)2/2

Fc = m x VT2 / r

W = m x g x'U

Figura 9.15 Diagrama de fuerzas en un separador de primera generación.

La fuerza vertical resultante que acelera a la partícula hacia arriba, Fr, es ladiferencia entre Fa y W:

Fr = Fa - WLa aceleración que recibe una partícula depende de la fuerza que actúa

sobre ella y de su masa, según la relación:

a = Fr / mEs decir, la aceleración de una partícula aumenta al aumentar Fr, y

disminuye al aumentar m y viceversa.Tanto la fuerza centrífuga Fc, como el peso W, dependen de la masa m y por




SEPARADORES


lo tanto del volumen de la partícula. Esto significa que varían de acuerdo a latercera potencia de la magnitud media de la partícula (diámetro).

La fuerza de arrastre Fa depende, por su parte, del área proyectada por lapartícula en el plano perpendicular al flujo de aire, A. Esto significa que varía deacuerdo a la segunda potencia de la magnitud media de la partícula (diámetro).

Al aumentar el diámetro de una partícula de un material dado, la fuerzacentrífuga Fc crece rápidamente, ocasionando que las partículas grandes seanproyectadas contra la pared del cono interior, precipitándose hacia los rechazos.Las partículas menores, que reciben menor fuerza centrífuga, no llegan a salir de lazona de mayor flujo de aire y son levantadas hasta la zona de las aspas selectoras.De esta forma, la fuerza centrífuga realiza la separación inicial.

En el material que toma trayectoria ascendente, al aumentar el diámetro de lapartícula, su peso W aumenta mucho más rápidamente que su fuerza de arrastreFa. Esto resulta en una menor fuerza resultante Fr, en una menor aceleración a ypor tanto, en una menor velocidad ascendente. Es decir, aumenta la probabilidad de

que sea rechazada, ya sea por su propio peso o por golpe de aspas selectoras.Lo contrario también se cumple: al disminuir el diámetro de una partícula de

un material dado, su peso W disminuye mucho más rápidamente que su fuerza dearrastre Fa. Esto resulta en una mayor fuerza resultante Fr, en una mayor aceleración a, y por tanto, en una mayor velocidad. Es decir, aumenta laprobabilidad de logre pasar entre las aspas selectoras.

De esta forma, ajustando la velocidad de la corriente de ascenso es posiblecambiar el tamaño de partícula para el cual se alcanza la velocidad crítica para quepueda ser aceptada como producto. Asimismo, al aumentar el número de aspas, sepuede aumentar la frecuencia de golpes, haciendo necesaria una mayor velocidadpara poder pasar como producto.

9.6.2 SEPARADORES DE TERCERA GENERACIÓNEn los separadores de tercera generación, la alimentación puede entrar al

separador por arriba, a un plato distribuidor (O´Sepa, Sepol, Sturtevant) o dispersaen el aire de separación (Sepax) o una combinación de ambos (TSV).

En el primer caso, el plato distribuidor situado en la parte superior del rotor cilíndrico, dispersa el material entre las celosías del estator y el rotor. El material esentonces sometido a la acción de la corriente de aire que fluye de afuera haciaadentro del estator y rotor, con un movimiento en espiral cuya dirección depende dela posición de las celosías fijas.

De esta forma, las partículas de menor tamaño se aceleran rápidamente

hasta alcanzar suficiente velocidad para pasar entre las aspas del rotor. Laspartículas más gruesas no aceleran tanto, por lo que su velocidad no es suficientepara pasar entre las aspas del rotor. De esta forma, las partículas mayores songolpeadas por el rotor y proyectadas contra el estator, ocasionando que precipitenal cono de rechazos. La fracción que logra pasar entre las aspas del rotor formaparte de los finos (o producto) y es sacada del sistema con la corriente de gases ycolectada en ciclones y/o colectores.

En el caso de los separadores que reciben alimentación dispersa, el material




SEPARADORES


viene con los gases y entra con ellos a través de las celosías fijas. Al pasar por elestator se presenta una reducción de área de paso, lo que ocasiona que el aire y elmaterial se aceleren. Las partículas menores se aceleran más, alcanzandovelocidades suficientes para pasar entre las aspas del rotor. Los gruesos noalcanzan tanta velocidad, por lo que son golpeados por el rotor y proyectados contrael estator, y se precipitan al cono de rechazos. La fracción fina que logra pasar entrelas aspas del rotor, sale del sistema con el aire de separación.

En los separadores de alimentación combinada se presenta una mezcla delos dos casos anteriores.

En la figura 9.16, se ve un diagrama de cuerpo libre de una partícula en lazona de separación (entre estator y rotor). Sobre ella actúan tres fuerzas:1. La fuerza centrífuga Fc, debida a la acción del plato distribuidor y a la corriente

de aire en espiral (en los Sepax únicamente a la corriente de aire).2. El peso W, debido a la acción de la gravedad sobre la masa de la partícula.3. La fuerza de arrastre Fa, debida a la corriente de aire hacia el interior del rotor

cilíndrico.

w

Fc Fa

Fa = c x A x U x (v-u)2/2

Fc = m x VT2 / r

W = m x g x 'U

Figura 9.16 Diagrama de fuerzas de un separador de tercera generación.

La fuerza resultante en el plano horizontal que acelera a la partícula hacia elinterior del rotor, Fr, es la diferencia entre Fa y Fc:

Fr = Fa - FcLa aceleración que recibe una partícula depende de la fuerza que actúa

sobre ella y de su masa, según la relación:

a = Fr / m

Es decir, la aceleración de una partícula aumenta al aumentar Fr y disminuye

Capítulo: 9 Elaboró: JMT,RQA 07/11/2002

Versión: 1.0 Revisó: EDP 33/59



SEPARADORES


al aumentar m y viceversa.Tanto la fuerza centrífuga Fc, como el peso W, dependen de la masa m y por

lo tanto del volumen de la partícula. Esto significa que varían de acuerdo a latercera potencia de la magnitud media de la partícula (diámetro).

La fuerza de arrastre Fa depende, por su parte, del área proyectada por lapartícula en el plano perpendicular al flujo de aire, A. Esto significa que varía deacuerdo a la segunda potencia de la magnitud media de la partícula (diámetro).

Las partículas de mayor tamaño, al salir del plato de distribución adquierenuna trayectoria principalmente hacia abajo debido a:Su peso W crece rápidamente de acuerdo al cubo de su diámetro.Su fuerza centrífuga Fc crece más rápidamente que su fuerza de arrastre hacia elcentro Fa, por lo que la resultante Fr en sentido radial es muy pequeña.

Por esta razón, las partículas muy grandes son movidas preferentemente por su peso, precipitando hacia el cono de rechazos.

Conforme disminuye el tamaño de partícula, la fuerza resultante horizontal va

creciendo en dirección del centro, pasando el rotor a ser el medio de separación deestas partículas.

En los separadores de tercera generación se pueden hacer otro tipo deajustes que pueden modificar las condiciones de separación. Estos son los ajustesde las celosías fijas y suelen realizarse solamente durante la puesta en marcha ócuando se presentan cambios drásticos en las consignas de finura.

El efecto de los ajustes del ángulo de las celosías fijas se explican a partir dela figura 9.17.

VT

VR

V A

Figura 9.17 Ajuste de la posición de las celosías del estator y componentes de lavelocidad de entrada de las partículas.

Como se puede ver en la figura 9.17, la velocidad de entrada de la partícula

V A puede descomponerse en su componente radial VR y su componente tangencialVT. De la figura 9.15 podemos recordar que la fuerza centrífuga depende delcuadrado de la componente tangencial de la velocidad de la partícula, de acuerdo ala fórmula:

Fc = m x VT2/r

De esta forma, al acercar las celosías fijas a la línea de la circunferencia delcono de gruesos, para la misma velocidad de entrada V A, se incrementa lacomponente tangencial VT y, por tanto, la fuerza centrífuga. De esta forma, habrá




SEPARADORES


más probabilidad de que una partícula dada sea rechazada, si no se hacen otro tipode ajustes.

Después de un ajuste de este tipo, si se quiere mantener la misma finura,habrá que reducir la velocidad del rotor.

Por último, es importante señalar que en la mayor parte de los casos, unajuste en la posición de las celosías va acompañada de un cambio en el área depaso de aire, por lo que habrá cambios en la velocidad o en el flujo del mismo.

9.7 PARÁMETROS DE OPERACIÓNEn la sección anterior vimos que las partículas dentro de un separador están

sujetas a un sistema de fuerzas, cuya resultante le imprime una aceleración y por tanto una velocidad. El hecho de que una partícula sea rechazada o no, depende dela diferencia entre la velocidad de la partícula y la frecuencia con que el dispositivoselector (paletas del rotor o aspas selectoras) cruza su trayectoria.

Revisando los diagramas de fuerzas podemos ver que, como operadores,únicamente podemos mover el flujo de aire (por tanto su velocidad), la frecuencia depaso del selector y la fuerza centrífuga. La forma como estos parámetros puedenser movidos, depende del tipo de separador. En algunos casos, el mover uno deellos implica, necesariamente mover otros. En los separadores más modernos, esposible moverlos con mayor independencia.

En esta sección se verá el efecto que tiene el mover uno u otro, así como elefecto que tienen algunas condiciones externas. La forma de operar losseparadores se verá en la sección siguiente.

9.7.1 FLUJO DE AIRE

El incrementar el flujo de aire a través del separador hará que aumente suvelocidad y, por lo tanto, la fuerza de arrastre sobre las partículas (ver figuras 9.15 y9.16). Si no se hacen más cambios, esto hará a su vez que partículas que, por sutamaño, anteriormente no alcanzaban la velocidad necesaria para pasar a travésdel dispositivo selector, ahora la alcancen y pasen a los finos. Por lo tanto, elproducto del separador será más grueso.

Lo anterior también aplica en sentido inverso. Es decir, cuando se reduce elflujo de aire sin realizar otros ajustes, se reduce la fuerza de arrastre sobre laspartículas, resultando un producto más fino.

9.7.2 FRECUENCIA DEL SELECTOREl incrementar la frecuencia con que el selector pasa por la trayectoria de la

partícula hace que la velocidad requerida para que una partícula pase a los finossea mayor. Entonces, algunas partículas cuya velocidad les permitía anteriormentepasar entre las aspas del selector, ahora serán alcanzadas por éste y caerán conlos rechazos. Como consecuencia, solamente partículas menores lograrán pasar,resultando un producto más fino. Esto se logra aumentando el número de aspaspara un separador de primera generación y aumentando las revoluciones por minuto del rotor para un separador de tercera generación.




SEPARADORES


Lo contrario también aplica; al reducir la frecuencia con la que el selector cruza la trayectoria ascendente del material, partículas que anteriormente noalcanzaban a pasar, ahora lo lograrán, resultando un producto más grueso.

9.7.3. FUERZA CENTRÍFUGAEn las figuras 9.15 y 9.16, se puede ver claramente que cuando la fuerza

centrífuga sobre la partícula aumenta, la posibilidad de que una partícula searechazada aumenta. Esto resulta en un producto más fino. Lo contrario tambiénaplica; cuando se reduce la fuerza centrífuga, resulta un producto más grueso.

Para variar la fuerza centrífuga en un separador de primera generación, setiene que aumentar también el flujo de aire (el efecto de cambiar la posición de lascelosías de recirculación es mínimo comparado con el de la velocidad del plato dedistribución). Para aumentar la fuerza centrífuga en un separador de tercerageneración, se puede hacer con las celosías fijas.

9.7.4. OTROS FACTORES DE INFLUENCIA

9.7.4.1 RELACIÓN MATERIAL/AIREEste puede señalarse como el factor más importante de la separación en

cuanto a eficiencia. (Al concepto de eficiencia en separadores se le han aplicadovarias definiciones, las cuales serán tratadas más adelante; baste por ahora señalar que es la capacidad del separador para “reconocer” a los finos de los gruesos, sindejarse engañar).

Mientras mayor cantidad de material haya por unidad de aire, la eficiencia delseparador será menor, especialmente cuando se sobrepasa el límite de diseño (ver

figura 9.18). Esto se debe, principalmente, a que partículas finas quedaránatrapadas con los gruesos y regresarán con los rechazos.

En los llamados separadores de tercera generación se establece, como límitemáximo, 2 Kg de material / m3 de aire.

9.7.4.2 DISTRIBUCIÓN GRANULOMÉTRICA DE LA ALIMENTACIÓNEn el caso de la distribución granulométrica de la alimentación al separador,

cuando el rango (diferencia de tamaño entre las partículas más grandes y máspequeñas) es estrecho, el separador tendrá mayor dificultad para diferenciar finosde gruesos, reduciéndose su eficiencia.

Sin embargo, lo más importante es la distribución granulométrica del

producto, por lo que la alimentación al separador debe ser aquella que nos de elproducto deseado, pasando a segundo término la eficiencia del separador.

9.7.4.3 AGREGACIÓN DE PARTÍCULASLa unión de partículas muy finas por fuerzas electrostáticas, para formar

partículas mayores en la alimentación al separador, influye en detrimento de laeficiencia del separador. Esto es debido a que ya unidas, las partículas finas se




SEPARADORES


comportan como partículas gruesas, engañando al separador y regresando almolino como gruesos.

Este fenómeno está relacionado con altas finuras y elevadas temperaturasde molienda.

9.7.4.4 TEMPERATURA Y DENSIDAD DEL AIRE DE SEPARACIÓNSe señaló anteriormente que es muy importante mantener la relación

material/aire dentro de los límites de diseño del separador (2 kg mat/m3 aire). Sinembargo, cuando la temperatura del aire de separación es muy alta, su densidadpuede bajar tanto que la fuerza de arrastre sobre las partículas puede bajar muchopara la misma relación material/m3 de aire. Esto es especialmente importante en losSepax, donde el aire también juega un papel de transporte.

Por esto, es importante señalar que la relación es válida para densidad dealrededor de 1 (quedando entonces como 2 kg material/kg de aire) o mayor.

9.8 OPERACIÓN Y CONTROLLa función más importante de un separador, es el control de la calidad en el

producto. La calidad en el producto de un separador, se controla en términos de ladistribución del tamaño de partícula.

Además de la distribución de tamaños de partícula, podemos controlar elenfriamiento y/o secado.

9.8.1 OPERACIÓN Y CONTROL DE UN SEPARADOR DEPRIMERA GENERACIÓNLos separadores de primera generación están muy limitados en cuanto a su

operación y control, ya que sólo podemos tener ajustes en las aspas selectoras, enel ventilador interno y en el diafragma ó dampers.x Aspas Selectoras: Este es el ajuste más utilizado en éste tipo de separadores, se

puede cambiar el número de aspas selectoras, su longitud, distribución, ángulo yla velocidad. Al realizar la distribución de las aspas en el separador debemossiempre cuidar que guarden simetría entre sí, que los espacios entre las aspassean equidistantes y que se encuentren balanceadas.

x Ventilador Interno: Se puede variar el diámetro y la velocidad.x Diafragma y/o Dampers: Se puede variar su abertura desde completamente

abierto hasta completamente cerrado.




SEPARADORES


La manera normal de operar es poner el diafragma (dampers) al 50% ycolocar el número de aspas suficientes para dar la finura buscada, y las variacionesligeras durante operación se corregirán al efectuar movimientos (abrir o cerrar) en eldiafragma. Si no se alcanza la finura deseada, se deberá parar y cambiar laposición y/o el número de aspas.

Al cerrar el diafragma al 100 % se restringirá el paso de aire y/o material , yobtendremos una curva menos inclinada y un producto más fino.

Al tener más diámetro y/o velocidad en el ventilador obtendremos unproducto más grueso. La mayor cantidad de flujo a través del separador sealcanzará con la posición más abierta del diafragma, y el mayor diámetro en elabanico.

Existen algunos separadores de primera generación que tienen doble paletaselectora, colocada una encima de la otra, en estos caso debemos cuidar que lasaspas superiores sean más largas que las de abajo para que el material que ya fuerechazado por la aspa superior pueda caer libremente.

En los separadores de primera generación el control de la finura se realiza alaumentar (mayor finura) ó disminuir (menor finura) el número de aspas selectoras.Los ajustes menores de finura se realizan al restringir el paso de aire con eldiafragma como se mencionó anteriormente.

Una limitante muy importante de éstos separadores es su capacidad deenfriamiento, ya que normalmente manejan poco aire y es recirculado, por lo que notiene capacidad de enfriar el producto. En algunos casos se les acondiciona unpequeño colector y un ventilador para enfriamiento, logrando con esto un pequeñoenfriamiento (alrededor de 10 °C), lo cual nos ayudará en casos donde latemperatura del producto sea crítica.

9.8.2 OPERACIÓN Y CONTROL DE UN SEPARADOR DESEGUNDA GENERACIÓNEn este tipo de separadores el aire de separación es sacado del separador

por medio de un ventilador externo. Igualmente que en los de primera generacióndebemos usar aspas selectoras lo más largas posible.

El control del separador se hace al variar la velocidad en el plato distribuidor en algunos casos, el flujo de aire con la velocidad en el ventilador o la abertura de lapersiana del ventilador.

La mayor eficiencia del separador se logrará cuando se tenga la suficientecantidad de aire para realizar la separación, por lo tanto al aumentar el tiro a travésdel separador, sin modificar la velocidad de las aspas selectoras, obtendremos unproducto más grueso y con una pendiente en su curva de distribucióngranulométrica mayor. Para dar la finura requerida debemos aumentar el número deaspas ó la velocidad del plato distribuidor.

El secado y/o enfriamiento del producto se puede controlar mediante el flujode aire a través del separador además de que cuando se requiere mayor secado,se pueden evitar las posibles entradas de aire frío y/o recircular aire caliente haciael separador.

Capítulo: 9 Elaboró: CUB,SFV 07/11/2002Versión: 1.0 Revisó: EDP 38/59



SEPARADORES


9.8.3 OPERACIÓN Y CONTROL DE UN SEPARADOR DETERCERA GENERACIÓNEn este tipo de separadores se varía la velocidad del rotor y el flujo de aire

con el ventilador, además algunos de ellos tienen la posibilidad de efectuar ajustesen la área de paso y dirección de las persianas fijas para direccionar el aire hacia lazona de separación.

Para operar este tipo de separadores óptimamente, es muy importantemantener la relación aire-material dentro de un rango (máximo de 2 kg./m 3), con loque aseguramos una buena separación, cuando la relación está por debajo de estacantidad no tendremos efectos negativos en la eficiencia de separación, pero siestamos gastando energía extra en el ventilador, ya que el aire que manejamos enexceso, significa consumo de Kw en el ventilador. Además se incrementará eldesgaste del equipo.

A continuación se presentan unas gráficas de la eficiencia de separación (Vs)

relacionada a la relación aire material en un separador (figura 9.18), además de elconsumo energético en el sistema relacionado al flujo de aire (figura 9.19).

Vs

Kg material / m3aire1 2

KWH/Ton

Figura 9.18. Eficiencia relacionada ala relación aire-material.

Molino

Ventilador

Sistema

Flujo

Figura 9.19 Consumo relacionado aflujo de aire.

En la zona de separación se deben mantener la relación de aire-materialconstante, para asegurar una eficiencia de separación constante y aún más

importante una calidad en el producto constante, para lograr éste propósito sepuede establecer un lazo de control entre la persiana del ventilador y el consumodel ventilador, de manera que se mantenga un consumo constante, manteniendoasí un flujo constante, de esta manera eliminamos las disminuciones o aumentos enel flujo al variar la caída de presión en el separador. Si mantenemos el flujoconstante, la finura se regulará al realizar movimientos en la velocidad de giro delrotor del separador.

Capítulo: 9 Elaboró: CUB,SFV 07/11/2002




SEPARADORES


9.9 EVALUACIÓN Y OPTIMIZACIÓNLas dos partes principales de un circuito cerrado de molienda son el molino y

el separador. El molino muele el material hasta un tamaño determinado de partícula.

El separador recibe el material descargado del molino y selecciona la porción quedará la calidad correcta (fracción fina), y la porción rechazada (fracción gruesa) lacual es regresada al molino para su remolienda. La separación como tal tiene unainfluencia esencial en el trabajo de molienda.

Para cuando se vaya a efectuar la evaluación de un separador, se deben decumplir los puntos que a continuación se mencionan:x Es necesario realizar una verificación de las condiciones mecánicas, por lo cual,

se debe de revisar en forma minuciosa lo siguiente: desgastes en conos degruesos y finos, plato de distribución y aspas; ya que es común que se presentedesgaste es estas partes.

x Verificar que las medidas internas sean las correctas, de acuerdo a lo indicado en

planos.x Revisar que las aspas estén distribuidas uniformemente.x El plato de distribución debe de estar completo y centrado.x Las partes internas deben de ser simétricas.x No debe de haber taponamientos en ductos de alimentación y /o acumulación de

material.x Revisar condiciones de limpieza. Por ejemplo las rejillas de recirculación deben

de estar limpias.x Las piezas móviles deben de estar en condiciones de ser ajustadas.x Revisar esclusas y ductos de aire.

Esta evaluación normalmente se efectúa en conjunto con la del molino, por lo

tanto, las condiciones de operación deben de ser óptimas. El sistema debe deoperar en condiciones estables y a su máxima capacidad, durante un lapso mínimode 2 - 3 horas.

Para la toma de muestras es recomendable el tomar de 1 a 5 juegos deestas.

Para evaluar el trabajo de un separador es necesario conocer 3 muestras, lascuales son: alimentación, finos y gruesos del separador. A partir de esto, esnecesario el determinar la mayor parte posible de los siguientes puntos:

1. Distribución de partículas RRSB.2. Factor de circulación.3. Eficiencia de separación, Vs.

4. Curva Tromp.5. Distribución de partículas parcial.6. Eficiencia de separación. Método del libro Duda.

Los puntos anteriores presentarán una caracterización de datos y curvasútiles al enjuiciamiento y comparación del funcionamiento de los separadores. Acontinuación se presenta la explicación de los puntos que se mencionananteriormente.

En este capítulo se usan los símbolos que se mencionan en la tabla 9.2.

Capítulo: 9 Elaboró: EMT,FJE 07/11/2002Versión: 1.0 Revisó: EDP 2/59



SEPARADORES


Tabla 9.2 Simbología para separadores.

Descripción Flujo de la masa (peso) % retenido en un tamiz específico

Alimentación al molino A Ro

Alimentación al separador

(descarga del molino)

Fracción fina (Producto) F Rf

Fracción gruesa (Rechazo) G Rg

M Rm

9.9.1 DISTRIBUCIÓN DE PARTÍCULA RRSB

9.9.1.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODOEn la industria del cemento la distribución Rosin-Rammler-Sperling-Bennet es

aceptada para representar la distribución de partículas de un material determinado.Como base para este diagrama se supone que la distribución acumulada departículas por tamaño, en el caso general, puede ser representada por la relación:

R = e - ( k/d’ ) N

Donde:R = Residuo sobre el tamiz (distribución acumulada de las partículas

según tamaño).

e = Constante base de los logaritmos naturales o neperianos ( 2.71828..).k = Abertura nominal del tamiz graficado (mm).d’= Abertura del tamiz (mm) que retiene el 36.8 % en peso del material.N = Coeficiente de uniformidad ó inclinación de la curva en el diagrama

RRSB.Dicha suposición hace posible graficar, empleando ejes logarítmicos, la

distribución de partículas de cualquier material mediante una línea recta que, por ello, queda definida claramente con tan solo dos características: la pendiente (N) yel tamaño de tamiz (d’) en el cual se retiene el 36.8 % en peso del material.

La razón que explica el empleo de un retenido del 36.8 % de material para elestablecimiento de uno de los puntos de la gráfica surge del de que existirá un tamizk tal que, al ser igual al tamiz d’, hará que la relación adquiera la forma:

R = e -1 = 0.3678 = 36.8 %

De ésta manera, mientras mayor es el valor de N de una curva RRSB menor es la diferencia de tamaños entre la partícula más grande y más pequeña presentesen el material analizado (una distribución más “cerrada” o más “abierta” en laamplitud de tamaños de partículas).




SEPARADORES


Ln Ln1

R(x) = n’ Ln ( x / x’ )

Ln Ln1

R(x) = n’ Ln (x) - n’ Ln ( x’ )

Que es una función lineal R(x) en un sistema Log Log - Log.En esta función con Ln (x) - Ln (x’) como variable independiente y Ln Ln ( 1 /

R (x) ) como variable dependiente, y la pendiente es claramente n’.Entonces, si consideramos la forma y = m * x + a , podemos calcular los

valores de y, y los valores de x, o sea Ln (x) - Ln ( x’ ) y hacer parejas de la forma:

Ln Ln [ 1 / R (Xi) ] , ( Ln Xi - Ln x’ )

Y con estos puntos hacer una regresión lineal, cuyo resultado será la pendiente n’de la RRSB. En la Figura 9.20 se muestra una gráfica RRSB.

Gráfica de Rosin Rammler

0.001 0.01 0.1

Milimetros

% d

e R e

t e n

i d o

a c u m .

0.1

99

95

90

1

510

97

8070

5036.8

Figura 9.20 Gráfica RRSB.

9.9.2 FACTOR DE CIRCULACIÓN

9.9.2.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODO.




SEPARADORES


El factor de circulación representa el promedio de veces que el material pasapor el molino. Esta se puede calcular determinando el peso del material grueso deretorno G, cuando se conoce la alimentación F (A = F). De acuerdo a lo mostradoen la figura 9.21.

M

F

G

A

Figura 9.21 Diagrama de molienda

El factor de circulación (FC) es:

FCM

F

F G

F

Si no es posible determinar el factor de circulación con base en ladeterminación del peso de G, se puede determinar con base en un balance parcialsobre el separador con respecto a los residuos sobre un tamiz especificado:

FCRg Rf

Rg Rm

El concepto de carga circulante (CC), se define como la proporción entre lacantidad de gruesos y la cantidad de finos del separador.

CCG

F

CC FC 1Para cálculos de eficiencia se considerará como FC, el promedio obtenido

para la distribución de partícula completa. En la figura 9.22, se muestra el valor típico aproximado de FC Vs. Blaine para separadores de 1a. y 3a. Generación.




SEPARADORES


0

1

2

3

4

5

6

7

2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500Blaine

F a c

t o r

d e c

i r c u

l a c i ó

n

3a. Gen. 1a. Gen.

Figura 9.22 Gráfica de FC promedio Vs. Blaine.

9.9.3 EFICIENCIA DE SEPARACIÓN, Vs

9.9.3.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODOPartiendo de que un molino en circuito abierto tiene un residuo de

alimentación Ro, y el producto Rf, sobre un tamiz especificado, se tiene que:

Es W LogRo

Rf u

Donde:Es = Consumo específico de energía, en kWh/t.W = Índice de pulverización requerido para reducir el residuo un décimo, es

decir la energía necesaria (KWh/t) para disminuir el residuo un decimo.

Para un molino en circuito cerrado que muele la misma alimentación a lamisma finura, y suponemos un separador ideal donde Rg = 100; tenemos:

Eci FC W Log

Ro FC

Rf FC u u

u

u

1 100

1 100Donde:

Eci = Consumo específico de energía, para circuito cerrado y separador ideal en kWh/t.

Es - Ec indica el ahorro de energía que se puede obtener al cambiar decircuito abierto a circuito cerrado y corresponde a un ahorro relativo de:

B =Es - Ec

Es = 1 -EcEs




SEPARADORES


Donde:B = Ahorro de energía al cambiar de circuito abierto a circuito cerrado.

Al sustituir las fórmulas para Ec y Es se obtiene.

B

FC LogRo FC Rg

Rf FC Rg

LogRo

Rf

u u

u1

1

1

El ahorro máximo que se puede obtener con un separador ideal, se calcula alsustituir la parte Rg = 100 en la formula anterior.

BEs Eci

Es

Eci

Esmax

1

B FC

LogRo FC

Rf FC

LogRo

Rf

max u

u

u1

1 100

1 100

La eficacia de una separador con respecto al ahorro de energía en el molino,se evalúa comparando el ahorro actual que se puede obtener al cambiar de lamolienda en circuito abierto a molienda en circuito cerrado, con el ahorro máximoque se puede obtener con un separador ideal.

VsB

B

Es Ec

Es Eci

max

VsLog

Ro

Rf FC Log

Ro FC Rg

Rf FC Rg

LogRo

Rf FC Log

Ro FC

Rf FC

u u

u

u u

u

1

11 100

1 100

La eficacia de un separador depende de Rg, Ro, el factor de circulación FC yla finura Rf.

Es importante señalar que el valor de la eficiencia respecto al máximo ahorrode energía (Vs), aún siendo una cifra que manejan los proveedores de equipo, escuestionable como indicador de la verdadera eficiencia del separador comoahorrador de energía puesto que hace la comparación contra un sistema abierto.

Por otro lado esta eficiencia toma como base el mismo separador ysolamente indica cual es el porcentaje que está ahorrando respecto al máximo quepodría alcanzar, por lo que adquiere una dimensión relativa que imposibilita




SEPARADORES


emplearlo como parámetro de comparación con separadores diferentes; esto es, elque un separador tenga un Vs de 90 % no significa necesariamente que, en cuantoa eficiencia de separación, sea mejor que otro con un Vs de 80 %.

Para cálculos de eficiencia de separadores o cálculos de beneficio deseparadores, conviene mencionar que se usará como Vs el promedio ponderado detoda la distribución de partícula. Además es conveniente el determinar cuales sonlos valores de Vs máximo, y Vs en tamíz de control.

En la figura 9.24, se muestra una Curva Tromp, distribución de partícula definos y Vs para cada tamaño de partícula, esto para un separador Sepol de 3a.Generación de Planta CPN.

9.9.4 CURVA TROMP

9.9.4.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODOEn la curva Tromp se gráfica el % de selectividad para cada tamaño de

partícula. El % de selectividad se define como el porcentaje en peso, para cadatamaño de partícula del material alimentado al separador, que se va a la corrientede rechazos.

1 K g a lim e n ta d od e ta m a ño X

6 0 0 gr a re c ha z o

4 0 0 g r a p ro d u c to

Entonces, el % de selectividad para ese tamaño de partícula x es:

% de selectividad =0.6001.00 x 100 = 60 %

Si la selectividad se representa gráficamente en función del tamaño de lapartícula la curva resultante se conoce como Curva Tromp.

La Curva Tromp de un separador ideal se muestra en la Figura 9.23,. En ellase ve que todas las partículas mayores a la que se desea tener en el producto seenvían por completo a la corriente de rechazos, mientras que aquellas que sonmenores no son recicladas al molino (% Selectividad = 0). Además en la misma semuestra una curva Tromp Real, típica de un separador de tercera generación.




SEPARADORES


0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

1 10 100

Tamaño de Partícula

% d

e S e

l e c

t i v i d a d

1000

A

Figura 9.23 Tromp ideal y real.

Debido a que la corriente de rechazos arrastrará consigo una parte de laspartículas que por su tamaño deberían considerarse como producto existirá unporcentaje mínimo de material (indicado como Tau mínima) que se irá con losrechazos independientemente del tamaño de partícula de que se trate.

De igual manera las partículas que se aglomeran serán “confundidas” por elseparador como partículas mayores y las enviará a la corriente de rechazos, esto eslo que provoca el levantamiento de la curva hacia los tamaños menores departículas en la zona indicada como “A”.

La porción de la curva posterior al punto señalado por la “Tau mínima”presenta una inclinación que varía con la sensibilidad del separador hacia lasvariaciones de tamaño en las partículas; esta inclinación se representa con elllamado “Factor de corte”, que es el cociente de los tamaños de partículas cuyasselectividades correspondan a los extremos de la parte recta de la curva (comopodrían serlo las del 25 y 75 %, las de un 30 y 70 % o cualesquiera otras,dependiendo de la curva).

El separador será más efectivo cuando la Curva Tromp que genere tiendamás a ser ideal. Esto significa que un separador presentará una mejora en sudesempeño cuando, manteniendo constantes las consignas de operación (comopuede serlo la finura), se dé:x Una disminución de la “Tau mínima”.x Una tendencia del factor de corte a ser 1.x Un decremento del área “A”.x Una disminución del factor de circulación “FC”.

En la Figura 9.24, se muestra una curva Tromp, Vs en los diferentes tamañosde partícula y distribución granulométrica de finos del separador Sepol de 3a.Generación de Planta CPN.




SEPARADORES


9.9.4.2 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOSi consideramos un sistema con un factor de circulación promedio de 2.5,

podemos esquematizar el separador como se muestra en la figura 9.25.

A L IM E N T A C IÓ NF C = 2 .5

F I N O S

1

G R U E S O S

F C - 1

Figura 9.25 Diagrama del separador.

De una distribución granulométrica dada por los % retenidos acumulados endiferentes tamices, podemos considerar que la diferencia entre dos tamicesconsecutivos es la cantidad de material que tiene el tamaño promedio entre ambostamices. Como se muestra en la tabla 9.3.

Tabla 9.3 Cálculo de retenido parcial.

Tamaño del tamiz (micras) % Retenido acum. Tamaño promedio Retenido parcial

D1

r 1

D2 r 2 ( D1

+ D2 ) / 2 r 2 -r 1

= 'ri

D3

r 3 ( D2

+ D3 ) / 2 r 3 -r 2

= 'ri

Entonces, de acuerdo a la metodología, para cada tamaño promedio departícula se calculan los 'ri para finos y rechazos, calculando entonces laalimentación como la suma de finos y rechazos.

Para esto se calcula, el % en peso de la alimentación, para cada tamaño departícula, que se van con los finos y con los gruesos, denominados Pf y Pg,respectivamente.

Refiriéndonos al esquema anteriormente descrito, podemos decir que:

Pf

FC

1

2 5

1

.

PgFC

FCPf

15

2 5

11

.

.

Entonces, podemos calcular ahora el % de Selectividad:

x Peso del tamaño i alimentado al separador, en balance de masas, es:




SEPARADORES


Pf ri Finos Pg ri chazosu u' ' Re

x Peso del tamaño i en los rechazos:

Pf ri chazosu ' Re

x Selectividad

%,

Re

ReSelectividad

Pf ri chazos

Pf ri Finos Pf ri chazos

u

u u

'

' '

Como ya se mencionó es posible establecer algunas de las características dela operación del separador con la Curva Tromp.

Conocida la Selectividad para cada tamaño de partícula se puedendeterminar:

TAMAÑO DE CORTE ( X50 ) Ó LÍMITE DE SEPARACIÓNTambién conocido como “Cut size”, es definido como el tamaño de partículaal cual la Selectividad es del 50 %; esto significa que del total de partículasalimentadas, de ese tamaño, el 50 % va a la corriente del producto y el 50 % a lacorriente de rechazos. Este valor da una referencia rápida al indicar que laspartículas menores a este tamaño se irán en mayor proporción a la corriente delproducto, y las partículas mayores se irán en mayor proporción a la de rechazos.

FACTOR DE CORTE, AGUDEZA Ó EXACTITUD DESEPARACIÓN

También conocido como “Sharpness”, es definido como el cociente obtenido

al dividir el valor del tamaño de partícula con la menor selectividad en la parte rectade la curva entre el que corresponde a una con la mayor selectividad en la mismarecta. Por ejemplo, si éstas fueran del 25 y 75 % tendríamos:

Xd

d25

75

25

75

TAMAÑO LÍMITE ( X100 )Es el tamaño mínimo de partícula para el cual la Selectividad es ya del 100 %

siendo, por consiguiente, el tamaño máximo de gránulo que estará presente en lacorriente de producto del separador ya que todas las partículas mayores a éstapasarán íntegramente a la corriente de rechazos.

Un incremento del valor de X100 con respecto al que se haya fijado por partede la Planta como el mínimo aceptable en el material molido significará unadisminución de la finura y del desempeño del separador.

Tau MÍNIMATambién conocida como “By-pass” ó “Circuito corto”, es el valor mínimo de

Selectividad del equipo analizado e indica cuál es el porcentaje mínimo que de cadatamaño de partícula estará presente en la corriente de rechazos. Un separador




SEPARADORES


presentará una mejor operación si su Tau mínima, además de tender a cero,coincide en ser la selectividad de una partícula de control.

En la Gráfica 9.24, se muestran simultáneamente Tromp, Distribución departícula de finos y Vs, para un separador Sepol de 3a. Generación.

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

90.00%

100.00%

1.0 10.0 100.0 1000.0

Tamaño de Partícula

%

d e

S e

l e c

t i v i d a

d

Tromp Vs Dist. part.

Vs promedio aritmético = 90.82%

K80 finos = 27.84 micras

Vs a K80 finos = 87.0%

Vs a 45 micras = 73.62%

Figura 9.24 Separador Sepol 3a. Generación.

9.9.5 MÉTODO DE RETENIDOS PARCIALES

9.9.5.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODOEl método tradicional de evaluar separadores nos permite conocer la

capacidad que tiene un separador para reconocer una partícula y decidir si debe ser aceptada ó rechazada. Esto resulta muy útil en cuanto nos permite comparar eldesempeño del separador con el que tendría el llamado separador ideal, o sea, untamiz.

Sin embargo, el método de la curva Tromp presenta ciertas limitaciones encuanto que es independiente de la distribución de la alimentación, nos dice poco

sobre la distribución del producto y aún más; no toma en cuenta ningunacaracterística del producto buscado para dar un juicio sobre el desempeño delseparador. Esto es, no nos dice qué tan bueno es el separador para darnos elproducto buscado.

Como alternativa, se presenta este método de evaluación que tiene comobase la superficie específica (Blaine) del producto buscado. Este método pretendeevaluar que tan bueno es el separador para escoger de entre todas las partículasalimentadas, las más pequeñas que nos dan la superficie específica de consigna en




SEPARADORES


el producto.Si consideramos que tenemos una alimentación al separador (producto del

molino) con la distribución parcial de la figura 9.26, existe un tamaño de partícula Xipara el cual, si tomamos todas las partículas < Xi tendríamos un producto con lasuperficie específica de consigna.

Xi

Figura 9.26 Distribución parcial del alimentación al separador.

El “separador ideal”, bajo este concepto, sería aquel que pudiera tomar todaslas partículas por debajo de Xi para el producto y todas las mayores de Xi para losrechazos.

Sin embargo, en el producto de un separador real existen partículas mayoresa Xi, y en los rechazos de un separador real existen partículas menores de Xi. Estoes, son relativamente ineficientes para darnos la superficie específica de consigna.

Estas relaciones se pueden ver en las figuras 9.27 y 9.28.

Xi

a

Figura 9.27 Partículas mayores a Xi en el producto.

Capítulo: 9 Elaboró: EMT,FJE 07/11/2002




SEPARADORES


De esta figura y de los valores a y b se pueden obtener los siguientes datos,que no se obtienen de la curva Tromp.1. El valor 1 - a , nos da la contaminación de finos con gruesos en % de

participación en peso.2. El valor 1 - b , nos da la contaminación de rechazos con finos en % de

participación en peso.3. Nos da información sobre la distribución de partículas de los tres flujos.4. La posición del punto c, nos dice si el separador está ajustado para obtener finos

(a la izquierda de Xi) o para limpiar rechazos (a la derecha de Xi)En relación a los valores Tromp, se tiene lo siguiente:1. El valor de corte X50 es aquel en el que se cruzan las distribuciones de finos y

gruesos (c).2. Para cualquier tamaño de partícula, el valor de selectividad correspondiente a la

curva Tromp de rechazos es calculable dividiendo el valor correspondiente derechazos entre el correspondiente a la curva de alimentación.

3. A medida que las distribuciones de finos y rechazos se van ajustando a la de laalimentación, reduciendo el área sin sombra, el separador tiene mayor X75/X25.(Pendiente de Tromp).

Por todo lo anterior, se considera que este método puede ser muy útil para laevaluación de separadores, ya sea por si mismo ó como complemento de la curvaTromp.

9.9.5.2 PROCEDIMIENTO DE CÁLCULOPara determinar los valores de eficiencia de finos y gruesos tenemos que

comenzar por determinar el valor de Xi, que nos da la superficie específica deconsigna. Para esto se calculan los valores de superficie específica acumulados en

la distribución de alimentación debajo de los siguientes supuestos:1. Todas las partículas son esféricas.2. La densidad no varía con el tamaño de partícula.

De esta forma podemos establecer que se cumplen las siguientes relacionespara cada partícula.

Volumen VD

uS

3

6

Área A = S D2

Peso W

D

u

u

S

U

3

6Donde:

D = Diámetro de la partícula.U = Densidad real.

Podemos calcular entonces la superficie específica (B) de una partícula:




SEPARADORES


B A

W

BD

D

u

u u

S

S U

2

3

6

BD

u

6

U

Es decir, que para una U constante, cada tamaño de partícula tiene unasuperficie específica constante. A este valor lo llamaremos “constante de Blaine”,aun cuando reconocemos, lo poco apropiado de la expresión dada la vinculación del

valor Blaine con un método físico de medición.El producto de la constante Blaine por el retenido parcial en la alimentación

de cada tamaño de partícula nos da la superficie parcial, o sea, la superficie delretenido parcial:

SP = B x RP

Si comenzamos por la partícula de menor tamaño se calculan y acumulan losvalores de SP y se dividen entre los acumulados de RP, y se va obteniendo un valor de superficie específica acumulada (“Blaine” acumulado).

De esta forma se puede localizar por interpolación el tamaño de partícula en

la alimentación para el cual se tiene un Blaine acumulado igual al de la consiga. Conesto tenemos el valor de Xi.

Una vez calculado el valor de Xi se procede a determinar vía interpolación enlas distribuciones de partículas, el % que pasa por el “tamiz” Xi en los finos y en losrechazos. Con esto tenemos:x Eficiencia de finos, a, es el % acumulado que pasa por Xi en la distribución de

finos.x Eficiencia de gruesos, b, es 1 - % acumulado que pasa por Xi en la distribución

de rechazo.

9.9.5.3 CÁLCULO DE LA REPRESENTACIÓN GRÁFICA

La representación gráfica de la evaluación se realiza a partir de lasdistribuciones parciales de partículas, sin embargo, como éstas están en %, lascurvas de finos y rechazos no estarían contenidas bajo la curva de alimentación,perdiéndose así claridad en la interpolación.

Por esta razón, trasformamos los % retenidos parciales en cantidad dematerial, aplicando un balance unitario y el factor de circulación. Figura 9.30.




SEPARADORES


FC

1FC-1

1

Figura 9.30 Sistema de molienda.

El procedimiento consiste en calcular el FC acumulado para cada tamaño departícula, a partir de las distribuciones acumuladas de alimentación, finos y gruesos. Asimismo, se calculan las distribuciones parciales para finos y retornos (la dealimentación se calcula en la determinación de a y b).

Multiplicando cada valor de la distribución de partículas parcial de finos por 1y la de rechazos por FC - 1, donde FC es el valor correspondiente a cada tamañode partícula, se obtiene la cantidad de material correspondiente al balance unitariopara finos y gruesos. Estas dos “distribuciones” de cantidades nos dan las curvasde finos y gruesos, respectivamente.

La curva de alimentación se calcula por cualquiera de los dos procedimientossiguientes:1. Multiplicando la distribución parcial de alimentación por los FC correspondientes

a cada tamaño de partícula.2. Sumando las “distribuciones” parciales de cantidades de finos y gruesos.

En la mayor parte de los casos se prefiere el segundo porque evita queerrores de muestreo o por diferencia de tiempos hagan que no se de el balancefinos + gruesos = alimentación al separador.

9.9.6 EFICIENCIA DE SEPARACIÓN. MÉTODO LIBRO DUDA.

9.9.6.1 DESCRIPCIÓN DEL MÉTODOLos contenidos, en porcentajes, de finos de los tres pesos considerados se

caracterizan así:m = Porcentaje de finos en el material de alimentación.g = Porcentaje de finos en los gruesos separados.f = Porcentaje de finos en los finos ó producto final.Las tres corrientes en el separador se caracterizan así:M = Material de alimentación al separador, en t/h.F = Finos separados, en t/h.G = Gruesos separados, en t/h.




SEPARADORES


El rendimiento del separador por aire se expresa por la relación entre lacantidad de finos separados y la cantidad de estos que se han introducido en elseparador.

La formula para el rendimiento del separador por aire, valida para losseparadores que trabajan en circuito cerrado:

Ef m g

m f g

u

u

Por tanto, el rendimiento del separador por aire puede determinarse por tamizado de muestras tomadas del material de alimentación y de las fraccionesgruesas y finas sin tener en cuenta los tonelajes respectivos.

La formula para el caudal circulante ( L ), en un sistema cerrado es:

L f mm g

u100

Esta formula es válida para el caso de que f sea mayor a m, si ocurre locontrario, es decir, m mayor que f, entonces hay que transformarla en la siguienteecuación:

L

m f

g m

u100

En el sistema de molienda: L ó G LG

F F u

Como la suma de G y F es igual a M, M L F u1

El contenido en finos del total del material de alimentación puede calcularsesegún la formula siguiente:

Mg L f

L

u

u

1100

El trabajo de un separador por aire puede estimarse determinando la relaciónexistente entre la cuantía de finos en el material terminado y la correspondiente enel material de alimentación del separador. A tal relación se la llama porcentaje derecuperación de los finos en el material terminado.

EJEMPLO:La alimentación del separador es de 30 t/h con un 45 % de finos definidos

como la parte que pasa por la malla 325; la cuantía de finos aportados con laalimentación es, por tanto:

30 0 45 13 5u . . th




SEPARADORES


El material final terminado, dado por el separador, es de 12.5 t/h y contiene el85 % del producto que pasa por la malla 325, o sea:

12 0 85 10 2u . . ,

t

h de finos

La recuperación en porcentaje de finos en el material terminado es, por lotanto:

10 2

13 5100 75 5%

.

..u

9.9.7 VALORES TÍPICOS A continuación se presenta una serie de tablas obtenidas de ejemplos

teóricos y prácticos, las cuales nos muestran los valores ó rangos de valores dealgunos de los parámetros mencionados anteriormente. Además se presentan

algunos comentarios respecto a estas tablas.

Tabla 9.4 Comparativo entre Tromp y Método de retenidos parciales.Curva Tromp

Planta Separador Blaine M-325 FC (m-325) Vs (m-325) d50 (P) X 25/75 By pass(%) X corteYaqui C1 Sepax 3800 98.2 2.57 69.7 27 0.55 12 15.2Huich. C3 Sepax 4200 93.5 2.10 63.9 30 0.52 9 29.7Zapo C4 Osepa 4300 91.0 2.00 77.6 38 0.51 3 35.3 Artículo 3a. Gen. 3860 93.5 1.60 75.0 38 0.61 0 41.4

Tamuín C13 Sturtt. 1a. 3800 92.7 2.85 40.0 20 "-----" 44 44.6

Método Retenidos parcialesPlanta Separador Blaine M-325 FC (m-325) Vs (m-325) E finos E gruesos E total Ef / Eg

Yaqui C1 Sepax 3800 98.2 2.57 69.7 63.2 89.8 77.7 0.70

Huich. C3 Sepax 4200 93.5 2.10 63.9 80.3 82.7 81.5 0.97Zapo C4 Osepa 4300 91.0 2.00 77.6 81.6 83.7 82.7 0.97 Artículo 3a. Gen. 3860 93.5 1.60 75.0 88.8 78.6 83.9 1.13

Tamuín C13 Sturtt. 1a. 3800 92.7 2.85 40.0 86.4 37.9 66.7 2.28

Esta tabla 9.4, nos muestra una comparación entre la curva Tromp y elMétodo de Retenidos parciales. Con respecto a esta debemos de mencionar que laCurva Tromp es la que realmente evalúa la operación de un separador, esto es a lolargo de toda la distribución granulométrica. Para evaluar la eficiencia de separacióndebemos de comparar la Tromp Real con la Tromp Ideal, esto nos da una idea decomo trabaja el separador.

El método de retenidos parciales nos índica en forma específica si nuestroseparador esta orientado hacia una separación eficiente de finos ó de gruesos. Además necesitamos conocer las proporciones de material y de que tipo son

las que se están moliendo, debemos de saber si se agregan aditivos, ya que estoinfluye en la calidad del producto y en la eficiencia del sistema de molienda. ElBlaine, M325, tienen que ver con el producto que se quiere y con las resistenciasque se buscan, pero no nos dicen nada sobre la operación del separador.




SEPARADORES


En la tabla 9.5, se muestran los valores de algunos de los parámetros antesmencionados que se pueden considerar óptimos en molinos de cemento, paraseparadores de 1a. y 3a. generación.

Tabla 9.5 Valores óptimos para molinos de cemento.

Generación Blaine M-325 Rm-325 FC Vs X 25/75 By-pass KWH/T (Molino) KWH/T (Sistema)

3500 85 50-55 1.8-2.5 40-60 32-35 36-404300 92 70-75 3.0-3.5 50-70 38-43 42-483500 90 45-40 1.5-2.0 28-30 35-384300 98 65-70 2.2-2.8 33-35 40-43

3

1 25-40

70-85 0-10

0.15-0.30

0.50-0.65

Para esta tabla el factor de circulación debe de ser en igual en todos losdiferentes tamaños de partícula, aunque en los extremos de estas ó sea en lasmallas muy gruesas y muy finas estos valores tienden a dispararse en ocasionescon respecto a los demás, por lo que se recomienda el que estos se eliminen.

El valor de Vs promedio no tiene mucho beneficio para la molienda si elproducto del molino es muy parecido al producto que se busca, por lo que si estadiferencia es alta, el beneficio de utilizar el separador va a ser alto. Paraseparadores de 1a. generación cuando tenemos valores de Vs entre 40-50, es unvalor bueno; en cuanto a separadores de 3a. generación no debemos de tener valores menores a 60.

Es muy importante el evaluar periódicamente la finura del material en ladescarga del molino, en donde debemos de esperar tener un 50-60 % de pasandoen malla 325, moliendo cemento con un Blaine aproximado de 3500. Este es unfactor importante para determinar la forma en que trabaja nuestro sistema.

En cuanto a los valores de la Curva Tromp, el valor de agudeza ó Sharpness

( X 25/75 ) nos indica que cuando es menor al valor mínimo tenemos posibilidad demejorar la operación del separador, y cuando es igual ó mayor al valor máximo laoperación del separador es muy buena. Si tenemos valores de By-pass alto a losvalores de la tabla, tenemos problemas de finos que regresan al molino con losretornos, esto pudiera ser ocasionado por que el sello del rotor este en malascondiciones o desajustado para un separador de tercera generación, ó sobrecargadel separador en uno de primera generación.

En la tabla 9.6 se muestran algunos de los valores que se obtuvieron paramolinos de crudo.

Tabla 9.6 Valores para molinos de crudo.

Curva Tromp

Generación M50 M170 M200 FC Vs d50 X 25/75 By-pass KWH/T (Molino) KWH/T (Sistema)1 99.5 86-90 80-85 2.0-2.5 50-65 73 0.4 22 12-18 18-253 99.5 90 75-80 1.5-2.0 80-90 ---- 0.5-0.6 0-10 12-18 22

cap 9 separadores

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