ESTUDIO EXPERIMENTAL DE TRANSPORTE DE MASA EN MOLINO DE LABORATORIO

Abstract

Este trabajo es parte de una investigación sobre el transporte de masa en molinos rotatorios y se enmarca en el proyecto Fondef DO2I1077, ''Sistema de control optimizante para plantas de molienda semiautógena''. Se estudió el efecto de las variables operacionales flujo de alimentación de líquido, nivel de llenado volumétrico y velocidad de giro sobre el transporte de la fase líquida en ausencia de sólido. Para este efecto se diseó, construyó e instrumentó un molino de bolas experimental de descarga por rebalse de 30Dx36L cm. El molino cuenta con un sistema de control y monitoreo en línea que permite modificar su velocidad de giro, flujo de alimentación y la adquisición de datos, tales como medición de conductividad de la descarga y potencia. El rango utilizado para cada una de las variables operacionales (flujo de alimentación de líquido, nivel de llenado volumétrico de bolas y velocidad de giro) se ajustó a un modelo factorial 33, con valores de 1, 2 y 3[lt/min]; 30, 33 y 36%; y 46, 53 y 63[rpm] respectivamente. Mediante los datos colectados en cada una de las experiencias realizadas se determinó la distribución de tiempos de residencia y los parámetros de mezcla asociados a la combinación de las variables antes mencionadas. Los datos fueron modelados como N mezcladores perfectos en serie y también usando el modelo de Stewart y Weller. Los resultados obtenidos muestran distribuciones sin evidencia de bypass. Los tiempos de residencia muestran una dependencia no lineal inversa tanto para la velocidad de giro y el flujo de alimentación del líquido, mientras que el nivel de llenado muestra una relación directa menor. Si se calcula el volumen dinámico efectivo (hold-up) a partir de los tiempos de residencia medidos, con el flujo de alimentación se observa una transición entre un volumen por debajo del intersticial a uno que lo supera. El incremento en la velocidad de giro, junto con producir una disminución absoluta del tiempo de residencia, acerca los valores del volumen dinámico observado al volumen intersticial, evidenciando que esta variable potencia el transporte mediante un aumento en la capacidad de descarga del molino. Los valores de la componente de retardo del modelo de Stewart y Weller confirman esta tendencia. Las mediciones directas de hold-up confirman la tendencia, pero no coinciden cuantitativamente: al nivel más bajo de flujo y a las dos velocidades mayores, el hold-up medido está por debajo de los volúmenes dinámico calculado e intersticial, mientras que en el resto de los casos el hold-up real es mayor que el volumen dinámico calculado y que el volumen intersticial de la carga. Esto sugiere la formación de una zona muerta de bajo transporte, que ocupa volumen pero contribuye escasamente al flujo. Se ha podido también observar que el nivel de llenado volumétrico de bolas actúa como un elemento amplificador del transporte de líquido en el molino, pero que en caso alguno modifica el mecanismo por el cual ocurre dicho fenómeno.