Post on 11-Oct-2015
SENSORES Y TCNICAS PARA MEDIR PARMETROSDE DISPERSIN DE AIRE
INTRODUCCINDispersin de gas: caracterizacin
Distribucin detamao de
burbuja
Contenido de aire
Velocidadsuperficial de gas
MEDICIONESFACTORES
Espumante(tipo y concentracin)
Dispersor(tipo y operacin)
Flujo de gas
Concentracin deespumante
Agitacin
INTRODUCCINMediciones en planta
Medicin de velocidad superficial de gas
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASSensores
El sensor de velocidad de gas est basado en la recoleccin yacumulacin de burbujas en un recipiente cerrado;
A medida que las burbujas se acumulan la presin en elrecipiente aumenta en el tiempo;
La pendiente de la curva presin versus tiempo estrelacionada con la velocidad de gas.
SENSOR DE VELOCIDAD DE GASPrincipio de funcionamiento
MQUINA DEFLOTACIN
Tubo de recoleccinde burbujas
Trasmisor de presin P
Vlvula
SENSOR DE VELOCIDAD DE GASCurva presin versus tiempo
0
25
50
75
100
0 20 40 60 80 100 120 140
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, s
Pendiente dP/dt
Tubo lleno de aire
Vlvula abierta Vlvula cerrada
SENSOR DE VELOCIDAD DE GASInstalacin en planta
SENSOR DE VELOCIDAD DE GASOperacin del sensor
SENSOR DE VELOCIDAD DE GASInstalaciones en planta
SENSOR DE VELOCIDAD DE GASInstalaciones en planta
CLCULO DE LA VELOCIDAD DE GASCondicin inicial (t=0)
MQUINA DEFLOTACIN
P0
H0
H
HL
Vlvula abierta
Patm, V0 (=AH0)
CLCULO DE LA VELOCIDAD DE GASPerodo de acumulacin de gas (t>0)
MQUINA DEFLOTACIN
P
H0
H
HL
Vlvula cerrada
P, V (=AH)
PL
JgL
CLCULO DE LA VELOCIDAD DE GASRelacin Jg versus pendiente
Ley de los gases ideales:
Balance de masa de aire:
Presin hidrosttica versus altura:
H0
H
HL
P
)cm(atmnRT=PAH=PV 3
g)(molRTtAJP
+n=n gLLo
(atm)1033g
H-g(H+P=P 0batm)
CLCULO DE LA VELOCIDAD DE GASRelacin Jg versus pendiente
Reemplazando las dos ltimas ecuaciones en la primera (paratener la variacin de presin P en funcin del tiempo):
Una relacin entre Jg y la pendiente de la curva de variacin depresin puede obtenerse derivando y reordenando:
tAJPRTn=g
PPg1033HPA gLL0b
00
(cm/s)dtdP
])H-(H[PH+P=J
0Lbatmb
LbatmgL
MEDICIN DE DENSIDAD APARENTEUso de una presin de referencia
MQUINA DEFLOTATION
Sensor de Jg Referencia
L
P1 P2
MEDICIN DE DENSIDAD APARENTECurvas de variacin de presin
0
25
50
75
100
0 50 100 150 200
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, s
Medicin de densidad aparente
Diferencia
P2 (referencia)
Medicin de Jg
P1 (sensor de Jg)
MEDICIN DE DENSIDAD APARENTESeales de presin
0
50
100
150
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, min
P1 (sensor de Jg)
P2 (referencia)
MEDICIN DE DENSIDAD APARENTEResultados
0.0
0.5
1.0
1.5
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DE
NS
IDA
D A
PAR
EN
TE, g
/cm
3
TIEMPO, min
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASEfecto de variaciones de nivel
0
10
20
30
40
50
60
0 20 40 60 80 100
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, s
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASSegundo tubo mide variaciones de nivel
FLOTATIONMACHINE
Jg sensor Reference
L
P1 P2
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASCorreccin por variaciones de nivel
0
20
40
60
80
0 50 100 150
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, s
P2 (referencia)
P1 (sensor de Jg)
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASCorreccin por variaciones de nivel
0
20
40
60
80
0 50 100 150
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, s
P2 (referencia)
P1 (sensor de Jg)
Pendiente 1.06 cm/s
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASCorreccin por variaciones de nivel
0
20
40
60
80
0 50 100 150
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, s
P2 (referencia)
P1 (sensor de Jg)
Diferencia
Pendiente 0.87 cm/s
Medicin de contenido de aire
ECUACIN DE MAXWELLConductividad de dispersiones
Maxwell demostr que la conductividad de un lquidoconteniendo fases dispersas no conductoras disminuye amedida que la concentracin del material disperso aumenta.
La relacin entre conductividad y concentracin de fasedispersa, obtenida a partir de principios fundamentales, noincluye parmetros que requieren calibracin.
L
Lijk
L
Lijk
ijk
kk
0.5+1
kk
-1=
MEDICIN DE CONTENIDO DE AIREEcuacin de Maxwell
La determinacin del contenido de aire en flotacin requiere dela medicin las conductividades de la pulpa con y sin aire.
Ls
Lsg
Ls
Lsg
g
kk
0.5+1
kk
-1=
MEDICIN DE CONDUCTIVIDADFuncin de la constante de celda usada
Conductvimetro
kdispersin
Conductancia K
Constante de celda(A/l)
(A/l)k=K dispersin
MEDICIN DE CONDUCTIVIDADConstante de celda ideal
Constante de celda = (A/l)
Al
l
A
MEDICIN DE CONDUCTIVIDADCeldas de conductividad de flujo
Constante de celda = (A/l)l
AA
=
MEDICIN DE CONTENIDO DE AIREPrincipio de funcionamiento
MQUINA DE FLOTACIN
Celda sifnCelda abierta
Ecuacin de Maxwell
sifn
abierta
sifn
abierta
g
kk0.5+1
kk-1
=
MEDICIN DE CONTENIDO DE AIREComportamiento de las celdas
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.0 1.0 2.0 3.0
CO
ND
UC
TIV
IDA
D, m
S/c
m
VELOCIDAD DE GAS, cm/s
Celda sifn
Celda abierta (sin espumante)
Celda abierta (20 ppm)
MEDICIN DE CONTENIDO DE AIREComparacin de tcnicas
0
5
10
15
20
25
0 5 10 15 20 25
CO
NTE
NID
O D
E A
IRE
(K),%
CONTENIDO DE AIRE (P), %
Sin espumante
20 ppm
SENSOR DE CONTENIDO DE GASElectrodos de anillo
Celda abierta
Electrodos de anillo
Celda sifn
SENSOR DE CONTENIDO DE GASVersin actual
Celda abierta: Dimetro: 10 cm Altura: 50 cm
Celda sifn: Dimetro: 7.5 cm Altura: 45 cm
Orificio removiblepara ajustarse alas condiciones deplanta
SENSOR DE CONTENIDO DE GASOrificio removible
Medicin de distribuciones de tamao deburbuja
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJAPrincipio de funcionamiento
El tamao de burbuja se determina procesando imgenes deburbujas recolectadas y expuestas para ser fotografiadas.
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJAPrincipio de funcionamiento
Vlvula
Cmara
Fuente de luz
Difusor
Tubo de muestreo
Ventana
MQUINADE
FLOTACIN
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJACondiciones en cmara de visualizacin
Vaco
Cmara de visualizacin
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJAEquipo de medicin
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJAmedicin en planta
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJAImgenes tpicas (columna de laboratorio)
Baja concentracinde espumante
Alta concentracinde espumante
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJAColumna de laboratorio (dispersor poroso)
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJAColumna de laboratorio (dispersor frit-and-sleeve)
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJACelda mecnica industrial
MEDICIN DE TAMAO DE BURBUJACelda mecnica industrial
PROCESAMIENTO DE IMGENESResultados tpicos (16382 burbujas)
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4
FRE
CU
EN
CIA
PO
R N
UM
ER
O, %
TAMAO DE BURBUJA, mm
PROCESAMIENTO DE IMGENESResultados (distribuciones acumulativas)
0
20
40
60
80
100
0 1 2 3 4 5
DIS
TRIB
UC
IN
AC
MU
ULA
TIVA
, %
TAMAO DE BURBUJA, mm
VolumenreaNmero
PROCESAMIENTO DE IMGENESResultados (d10 and d32)
0
5
10
15
20
25
0 1 2 3 4 5
FRE
CU
EN
CIA
PO
R N
UM
ER
O, %
TAMAO DE BURBUJA, mm
d10
d32
PROCESAMIENTO DE IMGENESSeleccin de un dimetro promedio dij
Caractersticas de una distribucin (slo dos se conservan): Nmero of burbujas (0) Suma de dimetros (1)
rea superficial total (2) Volumen total (3)
PROCESAMIENTO DE IMGENESDimetro promedio d10
i
i10 n
d=d
Se conserva la suma de dimetros y el nmero deburbujas:
i1010 d=dn i10 n=n
PROCESAMIENTO DE IMGENESDimetro promedio d10
di = 1 2 3 4 5
di = 3 3 3 3 3
3=515
=55+4+3+2+1
=nd
=di
i10
PROCESAMIENTO DE IMGENESDimetro Sauter d32
Se conserva el rea superficial y el volumen total:
d6
=d6
n 3i33232
( ) 2i23232 d=dn
2i
3i
32 dd
=d
PROCESAMIENTO DE IMGENESDimetro Sauter d32
di = 1 2 3 4 5
di = 4.09 4.09 4.09 4.09
09.455
225)2516941(
)125642781(ddd 2
i
3i
32
Medicin de perfiles de distribucin deaire
MEDICIONES EN PLANTAPerfil de distribucin de gas
1.121.30
1.47
1.72
1.13
1.43
1.86
1.03
1.52
0.88
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
VE
LOC
IDA
D D
E G
AS
, cm
/s
CELDA
MEDICIONES EN PLANTAPerfiles de distribucin de gas
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
VE
LOC
IDA
D D
E G
AS
, cm
/s
CELDA
Original
Balanceado
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASSensor continuo
MQUINA DEFLOTACIN
Orificio calibradoP
H0
HSS
MEDICIN DE VELOCIDAD DE GASPresin de equilibrio
0
10
20
30
40
50
0 50 100 150 200
PR
ES
ION
, cm
H2O
TIEMPO, s
Presin de equilibrio
MANIPULACIN DE DISTRIBUCIN DE GASSensor mltiple para medir perfile de Jg
1.121.30
1.47
1.72
1.13
1.43
1.86
1.03
1.52
0.88
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
VE
LOC
IDA
D D
E G
AS
, cm
/s
CELDA
MANIPULACIN DE DISTRIBUCIN DE GASOperacin con un perfil de distribucin de gas
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0 1000 2000 3000
VE
LOC
IDA
D D
E G
AS
, cm
/s
TIEMPO, s
MANIPULACIN DE DISTRIBUCIN DE GASSensor mltiple usado para mapear Jg
Instalacin de sensores y correccin demediciones
MEDICIN DE DISPERSION DE GASInstalacin de sensores
ESPUMA HF
H2H1
H3PISO
HL
H0
HBD
Referencia
0.2 m
HE
P1P2
P3(abs)
CLCULO DE DENSIDAD APARENTEBasado en dos lecturas de presin
BD
21b H
P-P=
CORRECCIN DE VELOCIDAD DE GASDesde punto de coleccin a nivel de referencia
Eb1atm
1atmg1
ref(abs)
1(abs)g1ref H-P+P
P+PJ=PP
J=J
CORRECCIN DE TAMAO DE BURBUJADesde condiciones de imagen a nivel de referencia
3
Eb1atm
1w3(abs)imagen3
(abs)ref
(abs)imagenimagenref H-PP
H+Pd
PP
d=d
CORRECCIN DE TAMAO DE BURBUJAClculo de presin en la cmara de visualizacin
La presin inicial en la cmara de visualizacin puedecalcularse igualando dos presiones hidrostticas:
P+P=)H+H+(H+P 1atm321w3(abs)
)H+H+(H-PPP 321w1atm3(abs)
H+)H-H-(H+P=)H+H+(H+P FfF0Lbatm321w3(abs)