SIMULACIÓN FLUIDO-DINÁMICA DEL ESPESADOR EIMCO DE 40 METROS DIÁMETRO DE LA FAENA CAP CERRO NEGRO DE CHILE

Abstract

La minera Cerro Negro Norte (CNN) de la CAP Minería S.A. es una mina de hierro con yacimientos de leyes promedio de 31,5% y con un life of mine (LOM) de 20 años de operación. En la actualidad trabajan utilizando tres espesadores de la empresa FL SMIDTH de 40 [m] de diámetro y 8,5 [m] de alto cada uno, los cuales han presentado un desgaste acelerado en la estructura del equipo (manto y scraper) a causa de contacto que se genera entre las rastras y las superficies de las distintas partes del espesador, desconociéndose las causas raíz que generan dicha situación. El objetivo de la presente memoria es determinar las causas que provocan el mal funcionamiento del equipo utilizando la herramienta de simulación por volúmenes finitos ANSYS FLUENT. Para ello se genera el espesador en formato CAD con el software “SpaceClaim” dividiéndolo en tres secciones principales: El FeedWell (alimentador), la estructura principal del equipo (piso) y las rastras que operan en su interior. Se simularon dos condiciones de operación: 1) simulación del espesador con pulpa y sin recirculación, y 2) simulación del espesador con pulpa y recirculación. La simulación fluido - dinámica se realizó utilizando el modelo multifásico de Euler con enfoque “Euleriano” y el modelo de turbulencia k-Épsilon (ε) con enfoque de mezcla para fase dispersa. Las simulaciones se realizaron en un servidor con sistema operativo Legacy, procesador Intel Xeon GOLD de 32 núcleos y 94,2 [GB] de memoria RAM; en un computador con sistema operativo Windows 10 de 64 bits, procesador Intel Xeon Gold 5118 de 12 núcleos y 128 [GB] de memoria RAM; y con un notebook con sistema operativo Windows 10 de 64 bits, procesador Intel Core i7-4800MQ de 4 núcleos y 32 [GB] de memoria RAM. Los resultados de la simulación fluido dinámica muestran una correcta distribución de partículas con una concentración volumétrica de sólido del 45% en la descarga y de ~0% en la recuperación de agua, adicionalmente el balance de masas en el equipo muestra un error de ~10%, en cuanto a su presión esta presenta una desviación de un ~5%, ambos valores medidos respecto a los esperados teóricamente. En particular, el FeedWell muestra una acumulación de material en la entrada de la alimentación, lo que puede traducirse en una distribución heterogénea de sólido en el equipo y por tanto en la acumulación de esfuerzos que causen el mal funcionamiento de las rastras y el excesivo desgaste encontrado. Por otro lado, dado que cuenta con todas las descargas orientadas y distribuidas en la misma zona y dirección, el equipo muestra una diferencia de concentración de sólido en la zona del scraper (descarga de sólido) producto del diseño de este. Acorde a lo observado en las simulaciones realizadas, se puede inferir que la causa raíz más probable que genera la deformación asimétrica de las rastras se atribuye a la distribución de diseño de las salidas de descarga, las cuales generan una evacuación de relave sedimentado heterogénea. Los resultados obtenidos pueden ser suministrados al software Ansys Mechanical para analizar las solicitudes y respuestas mecánicas del sistema.