diseño de plantas 2016 - i.- clase 10
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JORGE VENTOSILLA SHAW
CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
ANEXO: VER CATALOGO DE GOULD PUMPS.
EJEMPLO: DIMENSIONAMIENTO DE UN SISTEMA DE BOMBEO1.- EN UNA PLANTA CONCENTRADORA DE MINERALES Pb-Ag, Zn
MEDIANTE EL PROCESO DE FLOTACIN, SE TIENE UN CIRCUITOCERRADO DE MOLIENDA Y CLASIFICACIN, EN EL CUAL SE DESEADISEAR LA BOMBA ADECUADA PARA QUE TRANSPORTE (PULPA DEMINERAL) LA DESCARGA DEL MOLINO AL SISTEMA DECLASIFICACIN COMPUESTO POR CICLONES.
DATOS OPERATIVOS:
TONELAJE DE ALIMENTACION AL CIRCUITO: 50TCPH % DE SLIDOS POR PESO: 50 GRESP DEL SLIDO: 2.8 CARGA CIRCULANTE: 350 % CABEZA VERTICAL DE SUCCIN: 7
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CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
CABEZA VERTICAL DE DESCARGA: 33 LONG. DE TUBERA: 50 ACCESORIOS:
- DOS CODOS DE 90 RADIO LARGO PRESIN DE ENTRADA AL CICLON: 5 PSI ANLISIS GRANULOMTRICO. PROMEDIO 51.4 MALLA 65
MALLA % W % W AC.
- 2 9.8 9.8- 10 2.3 12.1- 20 3.0 15.1- 48 21.6 36.7- 65 14.7 51.4- 100 22.7 74.1
- 200 10.9 85.0- - 200 15.0 100.0
LUGAR DE OPERACIN: 4000 MSNM ENERGA DISPONIBLE: 220440V/3PH/60 HZ.
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CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
CROQUIS:
CARGA FRESCA
OVER FLOW (FINOS)
UNDER FLOW (GRUESOS)
AGUA
MOLINO
CICLON
BOMBA
CAJON DE BOMBA
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CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
DESARROLLO OPERATIVO: Calculo de la densidad de pulpa:
Dp = (1 + B) / (B + 1/C)
Donde:Dp.- densidad de pulpaB.- relacin de agua a slidosC.- Gravedad Especifica de los slidos en la pulpa
Dp = (1 + 1) / (1 + 1/2.8)
Dp = 1.474
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DESARROLLO OPERATIVO:
Calculo del flujo a bombear:
GPM (slidos secos) = TCPH de slidos x 4 / G-EGPM (H2O) = TCH H2O x 4 /G-E
Remplazando valores:
Flujo de la pulpa = 271.42 GPMConsiderando la carga circulante: 350 %
Flujo total a bombear = 271.42 x 4.5 = 1,221.39..1,222 GPM
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VOLUMEN DE LAPULPA EN GPM
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DESARROLLO OPERATIVO:
calculo del % de slidos por volumen:
% S (v/v) = A x S/CDonde:% S (v/v).- porcentaje de solidos por volumen
A.- % de solidos por pesoS.- Densidad de pulpaC.- G-E
% S (v/v) = 26.3
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DESARROLLO OPERATIVO:
calculo del dimetro de tuberia:Primero.- Es necesario conocer la velocidad adecuada que debe tener la pulpa en
el interior de la tubera. Para minerales con G-E entre 2.5 y 3.4; lorecomendable son las siguientes velocidades:
100 % - 20 malla 6.0 7.0 Ft/seg100 % - 8 malla 7.8 9.0 Ft/seg
100 % - 3 malla 10.0 10.5 Ft/seg100 % - 2 malla 11.5 12.0 Ft/seg100 % - malla. 12.0 15.0 Ft/seg
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CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
DESARROLLO OPERATIVO:
calculo del dimetro de tuberia:Segundo.- utilizar los manuales de hidrulica, en donde se encuentran tabulados
las velocidades en funcin de los dimetros, tambin en dicho manual se puedeencontrar los factores de friccin.
Flujo nominal = 1,200 gpm
Dimetro de tubera (pulg) velocidad (Ft/seg)
6 13.30 8 7.70Conclusin.- de acuerdo a la granulometra del material a bombear, la mnima
velocidad requerida es de 11.5 a 12.00 Ft/seg; por lo tanto, la tuberaadecuada 6 dimetro.
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CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
DESARROLLO OPERATIVO:
calculo de la friccin:
- Calculo de la longitud equivalente de tubera
longitud de tubera 50 Ftaccesorios:- dos codos de 90 radio largo: 5.7 x 2. 11.4 Ft
________________________________________________________Longitud equivalente ... 61.4Ft
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CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
DESARROLLO OPERATIVO:
calculo factor de friccin para un flujo nominal de 1,225 gpm:
NOTA:TABLA DEL INSTITUTO DE HIDRULICA PARA TUBERA SCHEDULE 40
- Factor de friccin para 1,200 gpm . 8.76 ft/100 ft- Factor de friccin para 1,300 gpm .. 10.2 ft/100 ft
Interpolando:
Factor de friccin para 1,225 = 9.12 ft/100 ft de tubera
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DESARROLLO OPERATIVO:
Calculo factor de pulpa, considerando el % de slidos por volumen:
Factor de pulpa = 1.54
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% de Solidos (v/v) FactorHasta 5 1.0
5 - 15 1.19
15 - 25 1.30
25 - 35 1.54
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CLCULOS PARA LA SELECCIN DE SISTEMAS DEBOMBEO
DESARROLLO OPERATIVO:
RESUMEN: Friccin en la tubera de descarga = 61.4 x 9.12/100 x 1.54 = 8.62 ft ( Hfd)
Calculo de la cabeza vertical neta de bombeo
Cabeza Vertical Neta de Bombeo = Hi - Ha = 33 - 7Hi.- altura esttica de descargaHa.- altura esttica de aspiracin
Cabeza Vertical Neta de Bombeo = 26 ft
Calculo de la cabeza de ingreso al ciclon
Hd = PSI x 2.31/Dp = 5 x 2.31/1.474 = 7.86 ft
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DESARROLLO OPERATIVO:
OBTENCIN DE LA CABEZA TOTAL DE BOMBEO (TDH)
TDH = (Hi - Ha) + Hfd + Hd
TDH = 33 - 7 + 8.62 + 7.86
TDH = 42.48 ft
FINALMENTE: SE RECURRE A LAS CURVAS DE LOS FABRICANTES.
CONSIDERANDO LAS BOMBAS DEL FABRICANTE DENVER
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACION
CLASIFICADOR HELICOIDAL:
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
GENERALIDADES:A partir de los aos 60 incursionaron los ciclones para la clasificacin de pulpas de mineral; a
consecuencia de las siguientes razones: Equipo simple
Buena eficiencia Reducido tamao
FUNCIN.- Separar las partculas finas de las partculas gruesas.
PARAMETROS A CONSIDERAR PARA UNA BUENA SELECCIN:
PARMETROS GEOMTRICOS PARMETROS OPERATIVOS
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
PARMETROS GEOMTRICOS.- Son los que estn fijados por el diseo mismo delas partes de los ciclones y que normalmente no pueden ser variados durante laoperacin del cicln.
1. Dimetro del cicln.- Este parmetro es importante y se debe definir de acuerdoa la separacin deseada de la aplicacin especifica. Mientras mas grande eldimetro, mas gruesa ser la separacin.
2. Dimetro del Vortex Finder.-es la parte tubular por donde fluyen los finos, seubica en la parte interna de la parte cilndrica del cicln.
3. Dimetro del Apex.- es ubicado en la zona inferior del cicln y que sirve dedescarga de los gruesos. Es la pieza de mayor desgaste y critica para la buenaoperacin. El Angulo definir el % de slidos a obtener.
4. rea de ingreso.- usualmente es de forma rectangular, esta en funcin de lapresin y velocidad de transporte de la pulpa a clasificar. A mayor rea,clasificacin gruesa y mayor capacidad.
5. Angulo del cono.- usualmente entre 15 y 20. Mientras este ngulo sea menor laclasificacin ser mas fina. En molinos de remolienda se usan conos con 10,para obtener cortes muy finos.
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
6. Secciones Cilndricas.- pueden o no llevar secciones cilndricas adicionalmentedel cabezal de entrada. Esto depender del tipo de corte que se desea. Para cortesgruesos se evita la parte cilndrica7. Angulo de inclinacin del Cicln.- para obtener cortes mas gruesos. El Angulopuede estar entre 15 y 20, sin dejar que podra tener otro angulo, encontrado
mediante pruebas de investigacin. .
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
PARMETROS OPERATIVOS.- Son aquellos que dependen de la operacin mismay no del equipo, estas variables pueden ser controladas normalmente con granfacilidad.
1. Porcentaje de slidos por peso.- a la alimentacin es la variable mas importantey adems es la mas sencilla de manipular. Mientras mas diluida mas fino ser elproducto a obtener.
2. Cada de Presin.- cada de presin o diferencial es la diferencia entre la presinde entrada de la pulpa en el ingreso al cicln.
3. Densidad de los slidos.- esta variable se considera para efectos de diseo.
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
DIMENSIONAMIENTO DE CICLONES:Por muchos aos los hidrociclones, comnmente llamados ciclones, han sido usadosextensamente para la clasificacin de partculas en los circuitos de molienda y clasificacinde minerales.
El rango adecuado en una clasificacin en los ciclones es de 40u (malla 400) a 400u (malla 35),casos especiales clasificacin fina (5u) gruesa (1000u). Los ciclones son usados encircuitos de clasificacin primaria y de remolienda.
DESCRIPCION DE LOS CICLONES Y OPERACIN.(VER CORTE DEL CICLN)durante la operacin la pulpa es alimentada con una apropiada
presin por la tubera de ingreso en forma tangencial dentro de la cmara cilndrica, en lacual se distribuye, los gruesos se dirigen al pex, mientras que los finos al vortex.
En el momento que la alimentacin ingresa a
la cmara, se origina una rotacin de la pulpa causando movimiento de las partculas hacia lasparedes de la cmara, en consecuencia se forma una espiral desde la seccin cilndricahasta la seccin cnica, en este momento la mayor parte de las partculas pequeas sonlevantadas hacia el centro y parte superior para ser evacuadas a travs del vortex finder,este producto es denominado over flow, la descarga ocurre a presin atmosfrica. Laspartculas de mayor peso siguen una trayectoria descendente para ser evacuados a travsdel orifico del pex, este producto es denominado under flow.
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SELECCIN DE SISTEMAS DE CLASIFICACIONPOR CICLONES
PARMETROS BSICOS PARA CICLONES ESTNDAR:Un cicln estndar es aquel que tiene una apropiada relacin entre el dimetro del cicln, rea
de ingreso, vortex finder, orificio del pex. El principal parmetro de un cicln es eldimetro interior de la cmara cilndrica donde se alimentara la pulpa.
Otro parmetro importante es el rea de la tubera de ingreso, esta entrada generalmente esrectangular con la dimensin mas larga paralela al eje del cicln. El rea de la tubera deingreso es aproximadamente 0.05 veces el rea del cicln.
Otro de los parmetros que se debe considerar es el vortex finder, su funcin principal escontrolar la separacin y flujo de salida del cicln. Tambin el vortex finder debe ser losuficientemente extendido debajo de la entrada de alimentacin para prevenir la formacinde corto circuito del material dentro del over flow. El tamao del vortex es igual al .35veces el dimetro del cicln.
La seccin cilndrica esta localizada entre la cmara de alimentacin y la seccin cnica y esigual al dimetro de la cmara de alimentacin y su funcin es alargar el cicln para alargar
el cicln con la finalidad de incrementar el tiempo de retencin, se considera generalmenteigual al dimetro del cicln. Otro de los parmetros que se debe considerar en el diseo esel ngulo, normalmente entre 10 y 20, dependiendo de la velocidad de asentamiento delas partculas.
Finalmente la seccion conica termina en un orificio o pex, el dimetro es determinado por laaplicacin y debe ser lo suficiente largo para permitir que los slidos estn bien clasificadosen el under flow y no ocurra atoros, el tamao normal puede ser igual al 10% del dimetro
del cicln.hasta el 35%.JORGE VENTOSILLA SHAW
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PARMETROS OPERATIVOS.- Son aquellos que dependen de la operacin mismay no del equipo, estas variables pueden ser controladas normalmente con granfacilidad.
1. Porcentaje de slidos por peso.- a la alimentacin es la variable mas importantey adems es la mas sencilla de manipular. Mientras mas diluida mas fino ser elproducto a obtener.
2. Cada de Presin.- cada de presin o diferencial es la diferencia entre la presinde entrada de la pulpa en el ingreso al cicln.
3. Densidad de los slidos.- esta variable se considera para efectos de diseo.
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EJEMPLO DE SELECCIN DE HIDROCICLONES1.- seleccionar el tamao y numero apropiado de ciclones para clasificacin en un
circuito de molienda, en el cual la carga fresca es 250 tmph, la descarga delmolino ser bombeado a ciclones. El over flow debe tener 60% - 200 malla(74micrones) a 40% de slidos por peso. El under flow de los ciclones retornaraal molino. Gravedad especifica de los slidos 2.9 y una carga circulante de225%.
NOTA: ..\HIDROCICLONES\DIAMETRO DEL CICLON VS D50c PARA UN CICLON STANDAR(FIG. 5), CURVA 9, CURVAPARA DETERMINAR ELO DIAM. DEL APEX (CURVA 10).pdf
SOLUCIN:PASO I.- BALANCE DE MATERIALES
..\DISEO DE CICLONES\HIDROCICLONES\DIM. CICLONES 1.pdfNOTA: Dp = (1 + B) /(B + 1/C)
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OVER FLOWTMPH(S) = 250% S(w/w)= 40
Dp(1.355)Gr-Sp = 2.9
FEEDCARGA FRESCA TMPH = 250CARGA CIORCULANTE 225 %CARGA TOTAL = 250 x 3.25 = 812 TMPH SOL.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/DIM.%20CICLONES%201.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/HIDROCICLONES/DIAMETRO%20DEL%20CICLON%20VS%20D50c%20PARA%20UN%20CICLON%20STANDAR(FIG.%205),%20CURVA%209,%20CURVA%20PARA%20DETERMINAR%20ELO%20DIAM.%20DEL%20APEX%20(CURVA%2010).pdf -
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NECESITAMOS:1.- DIAMETRO DEL CICLON
CURVA N 5: ..\DISEO DE CICLONES\HIDROCICLONES\CURVA N 5.pdfD50c (APLICACIN) = D50c (BASE) x C1 x C2 x C3D50c (APLICACIN) = DC REQUERIDO PARA UN O-F X FACTOR DE CORRECCION
SABEMOS EL REQUERIDO 60% - 200 MESH (74 u), PARA 60% EL FC = 2.08ENTONCES EL D50c (APLICACIN) = 74 u x 2.08 = 154u
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http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdfhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/DISE%C3%91O%20DE%20CICLONES/HIDROCICLONES/CURVA%20N%C2%B0%205.pdf -
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CALCULO DE LOS FACTORES:1.43
C1 = (53V / 53) DONDE V : % DE SOLIDOS (w/w)
C1 = 4.09- 0.28
C2 = 3.27 x AP DONDE AP : CAIDA DE PRESION EN kpa
kpa = 50 (7psi, VALOR ASUMIDO EN PROC. DE MINE)
C2 = 1.1
-0.5C3 = (1.65 / Gsgl) DONDE Gs : GRAVEDAS ESPECIFICA DEL SOLIDO
Gl : GRAVEDAD ESPECIFICA DEL LIQUIDO
C3 = 0.93
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REMPLAZANDO VALORES:
D50c (BASE) = D50c (APLICACIN) / C1 x C2 x C3= 154 u / 4.09 x 1.1 x 0.9
=37 uLUEGO EN LA CURVA 5:
DIAMETRO DEL CICLON = 51 Cm. (APROX. 20 PULGADAS)
2.- PARA DETERMINAR EL NUMERO TOTAL DE CICLONES: EN LA FIGURA N 9 UN CICLON DE 51 Cm @ 50 kpa, CAPACIDAD DE 40 LT/SEG. NECESITAMOS SABER EL FLUJO TOTAL DE ALIMENTACION AL CICLON.
N DE CICLONES = FLUJO TOTAL EN Lt/Seg / LA CAPACIDAD DE LA FIG. N 9. ..\DISEO DE
CICLONES\HIDROCICLONES\CURVA N 9.pdf
3.- DIAMETRO DEL APEXFIG. N 10..\DISEO DE CICLONES\HIDROCICLONES\CURVA 10.pdf
JORGE VENTOSILLA SHAW
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