Determinación de la Distribución de Tamaño de Burbujas vía Análisis de Imágenes: Análisis y Alternativas

Abstract

La distribución de tamaño de burbujas (DTB), entre otras propiedades de dispersión de aire, es un parámetro clave en el desempeño del proceso de flotación, por lo que es esencial disponer de técnicas confiables para su estimación.

La técnica actual de muestreo y análisis de imágenes para determinar la DTB consiste en muestrear burbujas desde una celda de flotación, para fotografiarlas en un visor inclinado a una frecuencia de 1 imagen/segundo. Las imágenes son procesadas mediante un software que generalmente no incluye un algoritmo de procesamiento de clusters (conglomerados de burbujas), de modo que éstos no son considerados en el cálculo de la DTB.

Este trabajo presenta un estudio de las limitaciones y sesgos de la técnica de muestreo y análisis de imágenes utilizada para estimar la DTB en celdas de flotación y valida una nueva técnica, llamada modelo booleano, capaz de reducir algunos de los sesgos identificados.

Las principales limitaciones de la técnica de muestreo y análisis de imágenes detectadas son: • Segregación espacial de las burbujas en el visor: la zona central de las imágenes presenta una mayor densidad de burbujas.

•Sesgo por muestreo temporal: debido a la diferencia de velocidades entre burbujas de distinto tamaño, las burbujas de mayor tamaño son submuestreadas.

• Sesgo por eliminación de clusters (análisis tradicional): la eliminación de los clusters genera una subestimación del tamaño de burbujas. Este efecto depende fuertemente de la densidad de burbujas en la imagen y de la DTB.

El sesgo por muestreo temporal puede ser reducido si se consigue un perfil homogéneo de velocidades de burbujas. Para esto, se propone y se prueba satisfactoriamente el uso de un visor vertical donde las burbujas están confinadas a un espacio horizontal de 3.6 cm. Esta técnica requiere el uso de un método de análisis de imágenes capaz de procesar los clusters pues en este tipo de régimen su efecto es importante. Para esto se utiliza el modelo booleano, el cual es capaz de analizar las burbujas superpuestas. El método permite determinar con precisión el diámetro de Sauter, parámetro de dispersión de aire clave para determinar el área superficial disponible en la celda de flotación, esto a pesar de no cumplirse a cabalidad los supuestos sobre los que se construye.