Análisis de adhesión de pulpa a pared de cajones de transporte mediante CFD

Abstract

En la industria minera, la optimización del transporte de pulpa es fundamental para dar continuidad a las etapas de procesamientos de minerales. El uso de canaletas y cajones para el transporte de pulpa es tópico de estudio importante para los ingenieros, los cuales buscan optimizar los procesos y evitar daños estructurales de los sistemas. Uno de los problemas habituales en este tipo de transporte de flujo, es el desgaste abrasivo producido por la pulpa que fluye en las paredes de los sistemas, siendo relevante la comprensión de los parámetros que influyen en la adhesión del flujo a una pared, como condición de diseño. El objetivo del presente trabajo de título es analizar el efecto de distintas variables físicas que afectan en la adhesión de un flujo de pulpa a la pared de un cajón, mediante simulaciones fluidodinámicas, generando para ello, un análisis de sensibilidad de la velocidad de flujo, la concentración en peso para una pulpa de cobre y el redondeo del borde de la canaleta previa a la caída del cajón. Los antecedentes investigados se dividen en cuatro tópicos, estos son: los fundamentos de fluidos, que comprende la caracterización de la pulpa y sus regímenes de transporte, fundamentos de canal abierto, que comprende teoría para cálculo de altura y velocidad de transporte de pulpa, fundamentos computacionales, que comprende breve explicación de modelos multifásicos disponibles en ANSYS, y finalmente, teoría de adhesión de flujo, que comprende referencias de autores que han investigado dicho fenómeno. La metodología de trabajo corresponde a la definición de variables a estudiar, selección de modelos computacionales, validación de estos modelos, validación del comportamiento de flujo en canaletas, y simulación de todos los casos de estudio, para su posterior análisis. Tras la modelación del problema, se concluye que la velocidad del flujo corresponde a la variable más influyente del fenómeno investigado. Mientras mayor sea la velocidad del flujo, mayor es la tendencia a despegarse de la superficie, contrario al efecto que produce el aumento del redondeo del borde, que favorece a que la pulpa se mantenga adherida a la superficie. Finalmente, se obtienen ecuaciones que permiten relacionar las variables estudiadas respecto al fenómeno de adhesión y una función que se condensa los resultados obtenidos en el estudio, la cual permite diferenciar los estados posibles del fenómeno analizado dependiendo de la velocidad y redondeo, para un Cp entre 15 y 60%.