SISTEMA DE FLOTACION EN TERMODINAMICA

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Sistema de flotación por aire inducido (IAF):

Los sistemas de Flotación por Aire Inducido (IAF) son equipos que inyectan aire en forma de micro burbujas a la entrada del proceso. Estas burbujas son generadas por un sistema doble de eductores y disco difusor-impulsor único. Este último tiene una serie de orificios finos en todo su perímetro para lograr una difusión de burbujas de aire ultrafinas, en tamaños entre 10 y 100 µm de diámetro.

Tanto los eductores como el sistema de disco difusor-impulsor disponen de una facilidad que permite ajustar el volumen de aire y seleccionar el tamaño de las burbujas según las necesidades del proceso. Por su diseño los sistemas IAF de TECNIAGUAS® no permiten atascamientos en los mecanismos de generación de burbujas, evitándose así las paradas por este concepto.

Sistema de flotación por gas inducido (IGF):

En el proceso de tratamiento de agua producida, los sistemas de Flotación por Gas Inducido son una alternativa interesante ya que, en algunos casos, la inyección de aire no es recomendable por el riesgo de explosión en un ambiente rico en hidrocarburos, además

de que un nivel alto de oxígeno disuelto puede tener efectos adversos sobre los equipos de producción, en superficie y sub-superficie, o en las formaciones para disposición por inyección. En los IGF, el gas producido o el gas recirculado se usa para generar las microburbujas para la flotación.

Las unidades de flotación IGF e IGF-GB de TECNIAGUAS® utilizan un sistema de eductores especiales accionados por una o varias bombas de recirculación con mezcladores estáticos en línea y enderezadores de flujo para introducir el gas en el agua. La descarga de flotados (aceite y sólidos suspendidos), se regula mediante densímetros de interfase que permiten controlar la apertura y cierre, o regulación, de las válvulas de descarga a través de un PLC con software apropiado.

Sistema de flotación por aire suspendido (SAF):

Los sistemas de Flotación por Aire Suspendido utilizan un generador que produce burbujas asistido por un agente surfactante. Este agente recubre las burbujas generadas, haciendo que estas se enlacen con las partículas poliméricas de carga opuesta contenidas en los flóculos mediante vínculos electrostáticos. Esta propiedad de los sistemas SAF permite ratas de ascenso hasta de 8 gpm/ft2.

Aplicaciones de la termodinámica a los Sistemas de Flotación

Metalurgia e Hidrometalurgia

La metalurgia es la técnica de la obtención y tratamiento de los metales a partir de minerales metálicos. También estudia la producción de aleaciones, el control de calidad de los procesos. La hidrometalurgia es la rama de la metalurgia que cubre la extracción y recuperación de metales usando soluciones líquidas, acuosas y orgánicas.

Proceso

Los principios básicos en que se fundamenta el proceso de la flotación son los siguientes: la hidrofobicidad del mineral que permite la adherencia de las partículas sólidas a las burbujas de aire; y la formación de una espuma estable sobre la superficie del agua que permite mantener las partículas sobre la superficie.

Termodinámica de la Flotación

En la flotación, para que ocurra la adhesión entre una burbuja y una partícula mineral, deben cumplirse condiciones termodinámicas e hidrodinámicas. En primer lugar debe ocurrir un encuentro físico entre la partícula y la burbuja, llamado colisión. Para que dicha colisión sea exitosa se requiere que durante el corto tiempo que dura la colisión, tenga lugar una ruptura del film de líquido que los separa y se forme una nueva interfase entre el mineral y el aire. El hecho de que esta etapa ocurra espontáneamente, así como, el que la adhesión sea estable en el tiempo, depende de la hidrofobicidad del mineral.

La propiedad que gobierna la hidrofobicidad es la tensión superficial. Las fuerzas cohesivas entre las moléculas de un líquido, son las responsables del fenómeno conocido como tensión superficial. Las moléculas de la superficie no tienen otras iguales sobre todos sus lados, y por lo tanto se cohesionan mas fuertemente, con aquellas asociadas directamente en la superficie. Esto forma la película de superficie. Termodinámicamente, la tensión superficial y la energía libre superficial, se definen como:

[pic 1]

Donde G es la energia libre superficial, A es el área interfacial, n el número de moles presentes en el sistema, p y T la presión y temperatura absoluta, respectivamente.

La flotación se produce cuando el balance de las tensiones superficiales en el sistema trifásico mineral/gas/líquido son favorables. Termodinámicamente esto queda dado por la expresión que define el cambio de energía libre superficial para la adhesión partícula/burbuja en medio acuoso:

[pic 2]

Donde ∆