DISEÑO DE ESPESADORES Miguel Gallardo Olivares

Diseño de Espesadores El diseño de un nuevo espesador o la capacidad de un espesador existente se calcula para el funcionamiento en el estado estacionario. Desde 1912 a la fecha se ha desarrollado numerosos métodos de diseño de espesadores, los que pueden ser clasificados dependiendo de los fundamentos utilizados para su desarrollo. Lo que se busca es conocer cual es el área adecuada para un cierto flujo de alimentación. ÁREA UNITARIA (A.U) : m 2 / tpd

Métodos de diseño basados en balances macroscópicos. Los primeros métodos propuestos para calcular la capacidad de un espesador continuo están basados en un balance macroscópico alrededor del equipo.  Mishler  Coe - Clevenger

Método de Mishler

A partir de la ecuación (1) obtenemos que el Área Unitaria está dada por:

Método de Mishler Este método consiste en medir en el lab la velocidad de sedimentación de una suspensión de la misma concentración que la alimentación al espesador y utilizar la ecuación (2) para calcular el Área unitaria (A.U) Este balance tiene implícita la suposición que la concentración en la zona II es la misma que la de alimentación.

Método de Mishler Ejercicio: Diseñar con el método de Mishler un espesador para procesar 1200 tpd de un material con densidad 2.5 t/m 3 con una concentración de alimentación de 49.3 % de sólidos en peso. Se desea una concentración de descarga de 52.4% de sólidos en peso. La velocidad de sedimentación del material de alimentación es de –1.22X10 -6 m/s y la densidad del agua es 1 t/m 3. Encuentre el radio del espesador.

Método de Coe y Clevenger Coe y Clevenger (1916) realizan el mismo balance de masa que Mishler, pero indican que la concentración dentro del espesador no es la de la alimentación. Es así como la suspensión de alimentación de concentración d f pasa por diferentes concentraciones d k antes de salir del espesador a concentración d u, por lo tanto el balance de Coe y Clevenger será:

Método de Coe y Clevenger El área del espesador queda determinado por: Donde d k representa la concentración diluida de la alimentación en el estado estacionario. A partir de la ecuación (3) obtenemos el Área Unitaria:

Método de Coe y Clevenger Como la concentración de la zona II no se conoce de antemano, es necesario realizar ensayos de sedimentación batch a distintas concentraciones, calcular el área con la ecuación (4) y elegir la máxima área encontrada.

Método de Coe y Clevenger Ejercicio: Diseñar con el método de Coe y Clevenger un espesador para procesar 1200 tpd de carbonato de calcio. Se desea una concentración de descarga de 52.4% de sólidos en peso. La tabla entrega los resultados de pruebas de sedimentación.

Métodos de diseño basados en el proceso de sedimentación de Kynch Debido a que el diseño utilizando el método de Coe Clevenger requería bastantes pruebas de lab, se buscó un método más rápido con la teoría de Kynch. Entre dichos métodos destaca el de Talmage y Fitch, el cual requiere sólo un ensayo de sedimentación batch. Altura (cm)

Talmage y Fitch

Método de Talmage y Fitch Consiste en:  Realizar una prueba de sedimentación.  Dibujar la curva de sedimentación.  Calcular la altura Z d desde  Trazar una curva de sedimentación desde Z d hasta cortar la curva de sedimentación, esta intersección define la coordenada t u  Utilizar la expresión (8) para calcular el área unitaria.

Método de Talmage y Fitch Como el método de Talmage y Fitch está destinado a todo tipo de pulpas, incompresibles o compresibles, en algunos casos la recta horizontal trazada desde Z D no corta a la curva de sedimentación. En estos casos Talmage y Fitch recomiendan trazar la tangente Z-T para la concentración crítica  c y obtener t U como intersección de esta recta con la horizontal trazada desde Z D.