Herramienta de Ingeniería: Cizalle y Acondicionamiento Reológico de Relaves
Herramienta preliminar para evaluar cómo un acondicionamiento por cizalle puede modificar el Yield Stress y la viscosidad de un relave espesado, y cómo ese cambio puede afectar el transporte hidráulico.
Objetivo del espesador y criterio de diseño
El espesador tiene como propósito separar sólidos y líquido, recuperar agua para retorno al proceso y producir un underflow espesado. El cizalle puede facilitar el bombeo al reducir temporalmente el Yield Stress y/o la viscosidad, pero una menor reología no siempre es mejor.
El relave que finalmente se deposita debe cumplir la condición reológica definida por el diseño de disposición. Por lo tanto, el grado de cizalle admisible y la reducción objetivo de Yield Stress dependen de cada proyecto.
1. Concepto básico
Modelo Bingham
τy: Yield Stress; μB: viscosidad plástica; γ̇: velocidad de corte.
Después del cizalle
En relaves sensibles al historial de cizalle puede disminuir τy y/o μB.
La reducción debe obtenerse de ensayo reológico representativo.
Recuperación reológica
El material puede reconstruir parte de su estructura durante el tiempo de reposo.
Por eso importa la distancia y el tiempo entre el equipo de cizalle y la bomba.
2. Tipos de equipos y métodos de cizalle en descarga de espesadores
Figura general de alternativas habituales: recirculación al cono, mezclador en succión de bomba, recirculación a alimentación del espesador, mezclador en línea, tornillo acondicionador, restricción y estanque con agitador.
3. Datos de entrada: transporte principal
Relave antes del cizalle
Relave inmediatamente después del cizalle
Ingresar preferentemente valores medidos mediante ensayo reológico a una condición de cizalle definida.
4. Equipo evaluado y cálculo de potencia de cizalle
Para métodos accionados por bomba, corresponde a una estimación de potencia de la bomba de cizalle. Para tornillo, agitador o mezcladores con motor, se muestra sólo una referencia hidráulica y la potencia mecánica final requiere datos propios del equipo.
Primero se calcula la potencia hidráulica base de la línea de cizalle con las propiedades antes del cizalle, usando régimen laminar Bingham y la altura ΔH. Luego se aplica un factor de configuración según el método seleccionado.
Los factores son de screening comparativo, no reemplazan curvas del fabricante, torque/RPM ni ΔP medido del equipo.
5. Resultados
Conclusión de diseño
El cizalle debe tratarse como una herramienta para acondicionar el underflow y facilitar su bombeo, no como un objetivo en sí mismo. El beneficio hidráulico debe compararse con la potencia adicional, desgaste y recuperación reológica, y además debe verificarse que la reología final siga siendo compatible con el comportamiento requerido en la disposición.
6. Limitaciones
La herramienta no predice cuánto disminuirán τy y μB a partir de la potencia del equipo. La reducción reológica debe provenir de ensayo o datos de operación. Para agitadores, tornillos y mezcladores dinámicos, la potencia mecánica real requiere parámetros específicos del equipo. Para válvulas, orificios y mezcladores estáticos debe incorporarse su pérdida de presión propia cuando sea conocida.