Una criba de deshidratación con hidrociclón de Constmach, la serie CDS, es una unidad de recuperación de arena fina que actúa después del lavado, no durante él. La pulpa de arena se bombea hacia un hidrociclón, que la espesa por acción centrífuga y la deposita sobre una cubierta de criba de alta frecuencia. El resultado es una arena seca y apilable que recupera finos de hasta unas 90 micras, la fracción que una lavadora en espiral o de cangilón normalmente envía a la balsa.
Qué hace realmente una criba de deshidratación con hidrociclón
La unidad CDS tiene una sola función: tomar la pulpa de arena lavada y convertirla en un producto de baja humedad y transportable, rescatando al mismo tiempo la fracción fina que de otro modo se perdería. Combina dos equipos. El hidrociclón clasifica y espesa la pulpa, enviando las partículas gruesas y medias a su descarga inferior (underflow). La criba de deshidratación drena entonces el agua libre de esa arena espesada para que salga de la cubierta lo bastante seca como para apilarse.
Esto no es una lavadora restregadora (scrubber). No rompe las uniones de arcilla ni pule los granos. Cuando la pulpa llega a la CDS, el lavado ya está hecho. Lo que queda es la gestión del agua y la recuperación de finos, precisamente el punto débil de una lavadora en espiral o de cangilón. Una lavadora en espiral o de cangilón restriega la arcilla de los granos, pero arrastra la arena más fina por su vertedero junto con la suciedad. La CDS recupera esa pérdida.
Cómo funciona el proceso, paso a paso
La secuencia es simple y repetible. La pulpa de arena procedente del circuito de lavado se acumula en un pozo de bombeo (sump). Una bomba de pulpa, de 37 kW en el CDS-1225, eleva esa pulpa a presión hasta la entrada del hidrociclón. Dentro del ciclón, la alimentación tangencial crea un vórtice giratorio. Las partículas de arena más pesadas migran hacia la pared y salen por el ápice como un flujo inferior espesado (underflow). El agua y los lodos de arcilla ultrafinos salen por la parte superior como rebose (overflow).
- La pulpa de arena lavada se recoge en un pozo de bombeo bajo la planta de lavado.
- La bomba de pulpa la envía a presión hacia el hidrociclón.
- La acción centrífuga espesa la pulpa y separa los finos comercializables de los lodos.
- La descarga inferior del ciclón cae sobre la cubierta de la criba de deshidratación de alta frecuencia.
- La criba drena el agua libre; la arena seca se descarga por el extremo hacia una cinta transportadora.
- El agua drenada retorna al circuito; los lodos de rebose van a la balsa de decantación.
La vibración de alta frecuencia de la cubierta es lo que hace avanzar el agua y la saca a través de los paneles mientras el lecho de arena se forma y se deshidrata. Un vertedero de drenaje en el extremo de descarga mantiene un lecho poco profundo, de modo que el nivel de agua se mantiene sobre los paneles y pasa a través de ellos en lugar de escapar por el extremo junto con la arena.
Por qué combinar un hidrociclón con una criba de deshidratación
Una criba por sí sola deshidrata, pero no puede recuperar los finos que ya se han ido con el agua de lavado. Un ciclón por sí solo recupera finos, pero su descarga inferior sigue húmeda. Al ponerlos en serie se obtienen ambas cosas: el ciclón recupera los finos comercializables de la corriente de rebose, y la criba elimina la humedad de lo que entrega el ciclón. Cada equipo cubre el punto débil del otro.
La cifra clave son unas 90 micras. Una lavadora clásica en espiral o de cangilón expulsa las partículas de este tamaño directamente junto con la suciedad, porque el vertedero de rebose no puede retenerlas. El hidrociclón sí las captura. En una línea de arena manufacturada esa fracción fina es producto real y dinero real, por lo que recuperarla cambia la economía de toda la planta. Los productores que antes vertían ese material en una balsa ahora lo ven ir directamente al acopio, y la humedad que antes enviaban como flete muerto se queda en la cubierta.
La gama CDS de Constmach
Tres modelos cubren desde aplicaciones pequeñas hasta grandes de arena lavada. La elección depende del caudal y de cuánta recuperación de finos se necesite. Las unidades más grandes usan un ciclón mayor o ciclones gemelos para manejar más pulpa sin sobrecargar un solo cono. Las cifras de referencia confirmadas son la cubierta del CDS-1225 de 1,200 x 2,500 mm y su bomba de pulpa de 37 kW; el dimensionamiento de la bomba en los modelos mayores se ajusta a las exigencias del circuito.
| Modelo | Cubierta de la criba | Hidrociclón(es) | Capacidad | Bomba de pulpa |
|---|
| CDS-1225 | 1,200 x 2,500 mm | Un ciclón de 20 pulgadas | 60-80 t/h | 37 kW |
| CDS-1635 | Ajustada al modelo | Un ciclón de 26 pulgadas | 100-150 t/h | Ajustada a la exigencia |
| CDS-2040 | Ajustada al modelo | Dos ciclones de 26 pulgadas | 150-200 t/h | Ajustada a la exigencia |
Las cifras de 20 y 26 pulgadas se refieren al diámetro del ciclón, que determina el punto de corte y el volumen de pulpa que puede procesar cada cono. Un ciclón más grande admite más pulpa, pero desplaza el punto de corte hacia partículas más gruesas, por lo que la elección del modelo equilibra el tonelaje frente a la finura que se desea recuperar. Los ciclones gemelos del CDS-2040 dividen la alimentación para que la unidad pueda atender una planta de lavado de alto tonelaje sin llevar a un solo ciclón más allá de su presión de operación razonable.
Construcción y elementos de desgaste
Las piezas expuestas a la pulpa abrasiva son las piezas de desgaste, y están diseñadas para sustituirse fácilmente. El hidrociclón lleva un revestimiento para resistir el roce constante de la arena contra sus paredes y su ápice. El ápice y la entrada reciben el mayor desgaste y se tratan como consumibles. Los paneles de la criba son modulares, de modo que una sección desgastada puede sustituirse sin cambiar toda la cubierta.
- Revestimiento del ciclón resistente al desgaste y ápice sustituible en la descarga inferior.
- Paneles de criba modulares de poliuretano para su sustitución selectiva.
- Motores vibradores o excitadores de alta frecuencia adaptados al tamaño de la cubierta.
- Vertedero de drenaje en el extremo de descarga para mantener el lecho de deshidratación.
- Bastidor de perfil reforzado para soportar la carga dinámica de la cubierta vibrante.
Cómo encaja la CDS en una planta de lavado
La unidad se sitúa al final del circuito de lavado. Aguas arriba está la etapa de restregado y clasificación: una lavadora de troncos, en espiral o de cangilón que elimina la arcilla y el limo. El rebose sucio y la arena lavada de esa etapa se recogen y se bombean hacia la CDS. Aguas abajo de la CDS hay una cinta transportadora de producto seco hacia el acopio y una línea de retorno para el agua de proceso recuperada.
Como descarga un producto apilable, la CDS elimina la necesidad de largos búnkeres de drenaje donde la arena húmeda permanece días perdiendo humedad por gravedad. La arena sale de la cubierta lista para moverse, lo que libera espacio en el patio y acorta el ciclo de caja entre producción y venta. Además, cierra el circuito de agua de forma más estricta, ya que la criba devuelve el agua drenada directamente al pozo de bombeo en lugar de dejar que se filtre.
Capacidad y dimensionamiento
El caudal viene determinado por dos factores: las toneladas secas de arena por hora y el volumen de pulpa que debe elevar la bomba. El CDS-1225 maneja de 60 a 80 t/h, el CDS-1635 cubre de 100 a 150 t/h, y el CDS-2040 alcanza de 150 a 200 t/h. Ajuste la unidad a la producción de su planta de lavado y compruebe después que el número de ciclones se adecúa al volumen de pulpa, no solo al tonelaje seco.
Algunas indicaciones prácticas de dimensionamiento:
- Granulometría de alimentación: una alimentación más fina necesita más capacidad de ciclón para mantener el punto de corte.
- Concentración de sólidos: una pulpa muy diluida implica más agua que bombear por tonelada seca.
- Altura de elevación: la altura vertical hasta la entrada del ciclón determina la exigencia de la bomba.
- Margen operativo: deje un margen por encima del pico para que la unidad no trabaje al límite de forma continua.
Dos plantas con el mismo tonelaje seco pueden necesitar modelos distintos si una trabaja con una alimentación mucho más fina o diluida, porque lo que sobrecarga un ciclón es el volumen de pulpa, no la arena seca. Dimensione según el peor caso real que verá la planta, no según la media nominal.
Materiales y aplicaciones
La CDS está construida para arena lavada y manufacturada. Es adecuada para arena de río, arena manufacturada de roca triturada y cualquier árido fino donde importen la humedad y la pérdida de finos. Los productos finales típicos son arena bien graduada para mezclas de hormigón y asfalto, arenas para enlucido y albañilería, y arenas de filtro o para uso deportivo donde se especifican la granulometría y la sequedad.
En cualquier lugar donde un productor esté actualmente descartando finos en la balsa y enviando arena húmeda, la CDS se amortiza recuperando producto y reduciendo la humedad. Encaja tanto en plantas fijas de lavado de arena como en productores que actualizan una línea de lavado existente que pierde demasiado material fino. En una operación de arena manufacturada también ayuda a cumplir las curvas de granulometría, porque los finos recuperados completan el extremo inferior de la gradación que a menudo falta en la alimentación triturada.
El papel del proceso de un vistazo
- Restregar y clasificar: lavadora en espiral o de cangilón, elimina arcilla, limo y sobretamaño.
- Recuperar finos: hidrociclón, captura partículas de hasta unas 90 micras.
- Deshidratar: cubierta de criba de alta frecuencia, drena el agua libre y entrega arena seca.
- Transportar: cinta transportadora de acopio, traslada el producto apilable hasta la pila.
Mantenimiento
El trabajo rutinario se centra en las piezas de desgaste y en el recorrido del agua. Revise el ápice del ciclón con regularidad; a medida que se desgasta, el punto de corte se desvía y empieza a perder más finos por el rebose o a enviar demasiada agua a la descarga inferior. Inspeccione los paneles de la criba en busca de cegado y roturas, y mantenga bien ajustado el vertedero de descarga para que el lecho se sostenga. Vigile el desgaste de sellos e impulsor de la bomba, ya que las bombas de pulpa tienen una vida dura.
- Inspeccione y rote o sustituya el ápice del ciclón según un calendario establecido.
- Sustituya individualmente los paneles de criba cegados o rotos según sea necesario.
- Controle el desgaste del impulsor y los sellos de la bomba de pulpa; mantenga un repuesto en almacén.
- Mantenga estable la presión de alimentación; las oscilaciones de presión alteran el corte del ciclón.
- Limpie el pozo de bombeo de sólidos sedimentados para que la alimentación de la bomba se mantenga constante.
La mayor parte de esto es un trabajo visual rápido que encaja en un cambio de turno normal. Lo importante es la disciplina de hacerlo según un calendario en lugar de esperar a que el producto se salga de especificación, porque cuando aparece arena húmeda o sucia en el acopio ya se ha perdido un lote.
Errores comunes que evitar
El error más frecuente es tratar la CDS como una lavadora y esperar que limpie arena sucia. No puede hacerlo. Si la alimentación aún contiene arcilla, esa arcilla pasa al producto. Coloque la limpieza aguas arriba. El segundo error es subdimensionar la bomba o el ciclón respecto al volumen de pulpa, lo que inunda la unidad y expulsa finos por el rebose, exactamente la pérdida que la máquina se compró para evitar.
Otros problemas evitables: mantener un ápice desgastado demasiado tiempo, descuidar el ajuste del vertedero de modo que el lecho se seque y el agua arrastre arena por el extremo, y alimentar con una concentración de pulpa muy variable. Alimentación estable a la entrada, arena seca estable a la salida. Una bomba con oscilaciones o un pozo medio vacío se manifiestan de inmediato como un punto de corte inestable y un producto más húmedo, por lo que el nivel del pozo y la presión de alimentación merecen tanta atención como las piezas de desgaste.
Qué vale la reducción de humedad
La humedad es la cifra que impulsa el retorno de la inversión que la mayoría de los operadores no llegan a cuantificar. La arena drenada en un búnker por gravedad suele salir del patio con un doce a quince por ciento de humedad en peso. Al salir de una criba de deshidratación de alta frecuencia, la misma arena suele descargarse con una humedad de un solo dígito, según la granulometría y la alimentación. La diferencia no es académica. Cada tonelada enviada con mayor humedad es en parte agua que se extrajo, cribó y cargó sin retorno alguno, y en una venta por peso el comprador paga flete de agua en lugar de arena.
También existe una dimensión de calidad. La arena húmeda se apelmaza en las tolvas, bloquea compuertas y altera el agua que la dosificación aguas abajo añade a una mezcla. Una arena más seca y consistente se dosifica limpiamente y permite al operador mantener una relación agua-cemento más ajustada. Para un productor que abastece a un cliente de hormigón o asfalto que controla la humedad de cerca, una arena estable de baja humedad es más fácil de vender y tiene menos probabilidades de ser rechazada. La criba de deshidratación se justifica tanto en la báscula de carga y ante el cliente como en los finos que ahorra.
Interpretar los síntomas cuando el producto se desvía
Un operador experimentado lee la descarga antes de recurrir a un instrumento. La arena húmeda que se derrama por el extremo de la criba suele significar que el lecho es demasiado delgado o que el vertedero ha bajado, de modo que el agua escapa con el producto en lugar de drenar por los paneles. La arena que aparece en la línea de rebose del ciclón apunta en sentido contrario: el ápice está desgastado y abierto, o la alimentación se ha diluido demasiado, y los finos comercializables están yendo a la balsa. Un lecho seco e irregular que deja pasar el agua directamente por la cubierta indica que la alimentación se ha reducido o se ha detenido.
Cada uno de estos síntomas se remonta a una de tres variables: el estado del ápice, la concentración de la alimentación o el comportamiento de la bomba y el pozo. Mantenga esas variables estables y la unidad mantendrá su producción. Deje que cualquiera de ellas se desvíe y el producto sale de especificación en cuestión de minutos, por lo que las revisiones diarias se centran en el ápice, el vertedero y el nivel del pozo, más que en la criba en sí. La criba es la parte más visible de la máquina, pero la menos probable como causa cuando algo se desvía.
Notas de instalación e integración
La CDS es una incorporación compacta a un patio existente, pero unos pocos aspectos del emplazamiento deciden si funciona sin contratiempos. La bomba de pulpa necesita una alimentación corta y estable desde un pozo que no se quede seco, por lo que el pozo debe dimensionarse para amortiguar el circuito de lavado y situarse cerca de la bomba. La elevación vertical hasta la entrada del ciclón determina la altura de bombeo, así que mantenga el ciclón a la altura mínima que exija el servicio y evite tramos horizontales largos de pulpa que añadan pérdidas por fricción. El agua drenada de la criba necesita un recorrido de gravedad despejado de vuelta al pozo, y el rebose del ciclón necesita una línea hacia la balsa de decantación que no se colmate de sedimento.
Mecánicamente, la cubierta es una carga dinámica, por lo que su estructura de apoyo o cimentación debe estar nivelada y ser lo bastante rígida para no flexionarse bajo los excitadores. Enlace el arranque y la parada de la bomba y del accionamiento de la criba para que la cubierta nunca reciba alimentación sin vibrar, y prevea aislamiento en la bomba para el mantenimiento. Nada de esto es inusual en una planta de lavado, pero acertar con el pozo, la elevación y las líneas de retorno ya en la fase de planificación evita las quejas por alimentación irregular y vibraciones que de otro modo aparecen en las primeras semanas de funcionamiento.
Cómo elegir la CDS adecuada
Empiece por el tonelaje de arena seca que necesita deshidratar y la granulometría de su producto lavado. Elija el modelo cuyo rango de capacidad abarque su pico, y confirme después que la configuración de ciclones se adapta al volumen de pulpa que entregará su bomba. Una alimentación de alto tonelaje y muy fina apunta hacia el CDS-2040 de ciclones gemelos; una planta fija modesta queda bien cubierta con el CDS-1225.
Aporte datos reales: granulometría de la alimentación, especificación del producto objetivo, sólidos de la pulpa y la elevación hasta el ciclón. La ingeniería de aplicaciones de Constmach utiliza estos datos para confirmar el modelo, el número de ciclones y la exigencia de la bomba, de modo que la unidad recupere los finos que se paga por conservar y entregue arena lo bastante seca para cargarla directamente desde la pila. Dimensionada correctamente, la CDS aumenta tanto el rendimiento como la sequedad del producto en cualquier línea de arena lavada, y lo hace con una lista breve de piezas de desgaste que cualquier equipo de planta puede gestionar.
