Unidad piloto de eliminación de aceite por coalescencia para electrolito

Quitar aceite de un licor hidrometalúrgico no es un problema de filtración: es un problema de flotabilidad, y la flotabilidad es brutalmente sensible al tamaño de gota. La velocidad de ascenso de una gota escala con el cuadrado de su diámetro, así que una gota de 100 µm cruza un metro de agua en minutos mientras que una de 10 µm tarda casi un día. La coalescencia existe para cambiar el diámetro: las gotas finas se capturan sobre un medio oleofílico, se unen, se desprenden como gotas mayores y después se separan por gravedad en un tiempo de residencia que un recipiente sí puede ofrecer.

Por qué el electrolito es más difícil que un agua residual

Tres propiedades de un licor de proceso real juegan contra la separación. La densidad es mayor —un electrolito de sulfato cargado está en 1,2 a 1,3 g/cm³—, de modo que la diferencia de densidad que impulsa el ascenso es menor que en agua. La viscosidad es mayor, lo que frena aún más el ascenso. Y el licor suele llevar tensoactivos, procedentes de la degradación del orgánico o de un reactivo, que estabilizan la emulsión desde el principio. Un coalescedor que pierde su superficie oleofílica por un tensoactivo deja de funcionar en pocas semanas, y por eso la química del medio importa más que la eficiencia nominal.

Eso es también lo que hace que una unidad piloto, y no una cifra de catálogo, decida el diseño. El mismo medio que lleva un efluente a 5 mg/L con un hidrocarburo ligero en agua se queda en 30 mg/L con un electrolito cargado y viscoso, y solo una corrida con el licor real muestra cuál es el caso.

Tres formas de construir la etapa de coalescencia

• Paquete de placas corrugadas. Es la opción para licores con sólidos visibles: se limpia en el sitio, tolera picos de carga y no se ciega con lodos. Las gotas se recogen en las superficies inclinadas y ascienden por los canales hasta la capa de aceite. Es la primera etapa en casi toda instalación.
• Medio fibroso oleofílico. Más eficiente con aceite finamente disperso y con sólidos ya por debajo de unos 20 mg/L, porque la fibra atrapa lo que la placa no ve. Se degrada antes y no se puede limpiar en el sitio con la misma facilidad.
• Cartucho de pulido. Se coloca al final, cuando la salida tiene que cumplir 5 mg/L de forma estable o cuando el aceite es tan fino que el medio anterior no lo captura. Es consumible y hay que presupuestarlo por metro cúbico tratado.

La combinación habitual es placa primero y fibra después; el cartucho, solo si la especificación de salida lo exige.

Qué significan las cifras de la especificación

Un caudal de 0,5–5 m³/h en piloto, con unidades industriales hasta 50 m³/h, describe el rango de fabricación, no un caudal único de trabajo: por debajo del 40 % del nominal el tiempo de residencia se vuelve generoso y la eficiencia sube, y por encima del nominal la arrastra. Una pérdida de carga de 0,05 MPa limpio es la línea base: cuando sube de forma sostenida, el medio está cegado por sólidos y no por aceite, y la respuesta es prefiltración, no limpieza.

La salida de 10 mg/L estándar y 5 mg/L alcanzable son servicios distintos. Los 5 mg/L se logran cuando el aceite es realmente libre o gruesamente disperso y la temperatura es alta; con un electrolito viscoso y algo de emulsionado estabilizado, lo realista es 10–20 mg/L, y contra eso hay que especificar. La eliminación de gotas de 10–20 µm con placa o fibra es coherente con esas salidas: por debajo de 10 µm la coalescencia pierde rendimiento y hay que recurrir a otro mecanismo.

Qué debe registrar una campaña piloto

• Aceite de entrada y de salida en cada punto de muestreo, con el mismo método, y no solo la salida.
• Tendencia de presión diferencial desde el primer día: es el indicador temprano de cegamiento y de vida del medio.
• Volumen de aceite recuperado por turno. En la mayoría de instalaciones ese aceite vuelve al proceso o se vende, y es la cifra que convierte la unidad en un crédito en lugar de un costo.
• Contenido de tensoactivo y de disolvente en la entrada, que es lo que predice si el medio se va a mojar y perder.
• Temperatura y pH reales: el rango de 4–98 °C y pH 2–12 es de materiales, no una invitación a operar en los extremos.