Estudio experimental de la superficie libre de un líquido en un cilindro inclinado rotatorio

Abstract

El presente trabajo está relacionado con la operación del horno Kaldo de una planta de metales preciosos para la producción de metal doré. En dicho proceso típicamente se presentan problemas operativos que están motivados por el desconocimiento de la hidrodinámica del sistema en el interior del horno Kaldo. Con el fin de esclarecer el comportamiento de este sistema, en el presente trabajo se construyó un modelo a escala de laboratorio de dicho reactor y se llevaron a cabo experimentos con el fin de obsevar la forma y características d la superficie libre del líquido bajo diferentes condiciones de retención volumétrica, velocidad de rotación y ángulo de inclinación con respecto a la horizontal. La observación se llevó a cabo visualmente y mediante captura de imágenes digitales de fotografía y video de alta velocidad. Dependiendo de las condiciones de operación, se observaron fenómenos de impregnación de la pared del cilindro, ondulaciones, acumulación de fase ligera en la cercanía de la boca del cilindro, formación de coágulos, y efecto cascada. La distancia desde la boca del cilindro a la superficie libre del líquido varió entre 0.45-0.65 la longitud total del cilindro y fue función fundamentalmente de la retención volumétrica, de quien depende de una manera no lineal. El área superficial aparente de contacto líquido-gas fue de 1.1 a 1.7 veces el área circular del cilindro. El área de impregnación de la fase ligera sobre la cara lateral del cilindro fue 0.14 a 0.58 veces el área lateral total. Ambas variables dependieron fuertemente del ángulo de inclinación. Los resultados del presente estudio aportan una primera aproximación al estudio de un horno Kaldo a nivel industrial.