Humedad de la torta de filtración: causas y soluciones

La mayoría de las desviaciones de humedad de torta se remontan a dos cosas —cegado de la tela y tiempos de ciclo— y no al filtro. En un servicio de concentrado de cobre, la sola incorporación de un soplado de aire de dos horas redujo la humedad de 14% a 9% p/p y eliminó el secado de terceros antes del embarque. Esta guía recorre la medición, el diagnóstico, las correcciones ordenadas por retorno y lo que cuesta realmente cada punto de humedad.

Conclusiones principales

• El cegado de tela y los tiempos de ciclo causan la mayoría de los eventos de humedad alta, no el tamaño de la bomba.
• El soplado de aire elimina típicamente 2–4 puntos porcentuales de humedad en prensas.
• El exprimido con membrana añade otros 3–5 puntos en tortas compresibles como el residuo de zinc.
• Mida humedad total frente a libre de forma consistente antes de comparar plantas o proveedores.
• Cada punto extra de humedad eleva la masa de acarreo y puede violar los límites de embarque de concentrado.

Qué significa y cómo se mide

La humedad de torta es una fracción másica que expresa cuánta agua queda en los sólidos deshidratados tras un ciclo de filtración, informada como porcentaje de la masa de torta húmeda o de la masa de sólidos secos. Las plantas que omiten esta distinción discuten consigo mismas: la misma torta lee 12% en una base y 13.6% en la otra.

La humedad total incluye tanto el agua libre (intersticial) retenida entre partículas como el agua ligada (higroscópica) retenida en superficies y poros. La humedad libre es el subconjunto que se evapora en las condiciones estándar del método —normalmente secado a 105 °C hasta masa constante—, mientras el agua ligada a arcillas y hidróxidos finos sale más despacio y sobrevive en parte al secado. Para decisiones de embarque y secado, la humedad total es el número que importa; para comparar desempeño de filtros, los ingenieros suelen seguir la humedad libre, porque responde al esfuerzo de deshidratación (soplado, exprimido, tiempo de permanencia) y la ligada en gran medida no.

• Base húmeda: humedad (% p/p) = M × 100
• Base seca: humedad (% de sólidos secos) = M / (1 − M) × 100

Una torta al 12% en base húmeda es, por tanto, 13.6% en base seca. Declare la base en cada hoja de laboratorio y en cada etiqueta del historiador de datos: «13.8%» no significa nada sin ella. La disciplina de muestreo importa tanto como la fórmula: tome muestras a lo largo de toda la cara de la placa —los bordes retienen más agua que el centro en prensas subexprimidas—, componga varios ciclos consecutivos y selle las muestras de inmediato, porque una bolsa abierta pierde 0.5–1 punto de humedad en una hora de aire seco. Pese en húmedo, seque a 105 °C hasta masa constante y registre el tiempo de secado. En filtros de vacío, muestree a lo ancho de la banda, porque el drenaje de borde difiere del centro. Una planta que muestrea una esquina de una placa está midiendo su error de muestreo, no su filtro.

Rangos típicos por equipo y material

Antes de perseguir un número «alto», establezca qué es alcanzable para su servicio. La tabla da rangos típicos a confirmar con ensayos de hoja: el ensayo sobre su propia pulpa siempre prevalece, porque la distribución de tamaño y el contenido de arcilla mueven estas cifras varios puntos en cualquier dirección.

Varios patrones merecen comentario. Primero, las tortas compresibles —residuo de zinc, yeso fino— responden con fuerza al exprimido mecánico, y por eso las filas de prensa de membrana quedan 3–5 puntos por debajo de sus equivalentes de cámara con el mismo material. Segundo, el material incompresible y bien graduado, como relaves de oro cicloneados, se deshidrata bien al vacío, y por eso los filtros de banda de vacío dominan el deber de depósito seco donde importan las toneladas por hora más que el último punto. Para relaves gruesos y abrasivos de alto tonelaje se prefiere un filtro de banda de vacío, porque su tela abierta y su ciclo de lavado continuo mantienen alta la permeabilidad sin atención del operador. Para concentrados finos que ciegan a tonelaje moderado se prefiere un filtro prensa, porque la filtración a presión positiva alcanza sólidos que el vacío no puede tirar.

Una advertencia al comparar plantas: un concentrado de cobre al 9% salido de una prensa de membrana a 63 bar y el mismo concentrado al 9% de una prensa de cámara a 6 bar con soplado largo son máquinas distintas haciendo el mismo trabajo a distinto costo. Al hacer benchmarking, registre tipo de equipo, presión de exprimido, duración del soplado y tiempo de ciclo junto con el número de humedad, o la comparación es ruido. Y cuando un proveedor cotice una garantía de humedad, pida la base de ensayo, la tela y las duraciones de cada paso, y reprodúzcala sobre su propia pulpa antes de firmar la especificación.

Causas raíz: lista de diagnóstico

Cuando la humedad sube, recorra esta lista en orden: los primeros puntos son baratos de comprobar y explican la mayoría de los eventos.

1. Cegado de tela. El tiempo de filtración se alarga ciclo a ciclo y la descarga se vuelve pegajosa; partículas finas se alojan en la trama y el caudal de aire de drenaje cae. Lave o decape con ácido las telas, revise la selección de trama frente a su distribución granulométrica y fije un intervalo de reemplazo.
2. Exceso de finos en la alimentación. Humedad alta en todos los ciclos aun con telas nuevas y cara de torta pastosa: partículas coloidales llenan los huecos y ahogan los canales de drenaje. Ajuste la clasificación aguas arriba, revise el reciclo de rebose de espesadores y optimice la floculación.
3. Tiempos de ciclo. La torta está húmeda pero la placa parece bien formada y los operadores acortan el «tiempo muerto» cuando aprieta la producción. Bloquee en el PLC la duración del paso de deshidratación contra atajos de ciclo y grafique humedad contra tiempos reales de paso.
4. Presión de soplado insuficiente. El soplado suena débil y los drenajes apenas fluyen: una presión de soplado por debajo de unos 6 bar no desplaza el licor de los poros y el aire solo canaliza. Verifique la capacidad del compresor y la caída de presión en válvulas y tuberías hasta las placas.
5. Rampa de presión de bomba mal ajustada. Fase larga de torta delgada o torta agrietada en la placa: una rampa lenta desperdicia tiempo de ciclo, mientras un salto instantáneo comprime finos contra la tela. Programe una rampa escalonada (habitualmente 4 → 8 → 16 bar durante el llenado) y confirme que la bomba de diafragma o centrífuga alcanza la presión terminal de diseño.
6. Floculación fuera de especificación. Flóculo visiblemente pequeño o variable y filtrado turbio: una dosis de poliacrilamida por defecto o por exceso produce una estructura fina e impermeable en lugar de una agregada y abierta. Repita ensayos de jarra con la mezcla actual de mineral y recalibre la bomba dosificadora; sobredosificar daña tanto como infradosificar.
7. Temperatura baja de la pulpa. Humedad peor en invierno o en turno de noche: la viscosidad sube al bajar la temperatura y caen las velocidades de drenaje y desplazamiento por aire. Aísle líneas y tanques y, donde la química lo permita, suba la temperatura de alimentación 10–15 °C.
8. Tela mal seleccionada. Humedad alta desde el día de la puesta en marcha y descarga limpia: una tela elegida por claridad de filtrado y no por deshidratación retiene agua en la trama. Re-especifique trama, permeabilidad y tipo de hilo con su proveedor usando una muestra de ensayo de hoja.

Nueve correcciones ordenadas por retorno

1. Restaurar la presión y duración correctas de soplado. Cuesta horas de ajuste del compresor. Mejora típica: −2 a −4 puntos en servicios de prensa. Compruébelo antes de comprar nada.
2. Bloquear y optimizar los tiempos de cada paso. Solo lógica de PLC. Recuperar un paso de deshidratación truncado devuelve habitualmente −1 a −3 puntos.
3. Lavar o reemplazar telas cegadas con intervalo programado. La gestión preventiva estabiliza la humedad en el nivel para el que se vendió la máquina; recuperar un juego ya cegado suele dar −2 a −4 puntos.
4. Reajustar la rampa de presión de la bomba. Las rampas escalonadas acortan el llenado y forman una torta más permeable: típicamente −0.5 a −1.5 puntos más 5–15% de caudal.
5. Reoptimizar la floculación. Ensayos de jarra frescos con la mezcla actual dan típicamente −1 a −2 puntos en servicios finos, con menor consumo de polímero como bono.
6. Añadir o mejorar el exprimido de membrana. Es capital, pero en tortas compresibles entrega −3 a −5 puntos frente a la misma prensa sin membranas; exprimir a 16 bar en lugar de 8 bar añade 1–2 puntos más.
7. Subir los sólidos de alimentación al techo práctico del espesador. Una alimentación más espesa acorta el llenado y reduce la carga de licor: −0.5 a −2 puntos según cuán diluida estuviera.
8. Re-especificar la trama de la tela. Tarda por la iteración con el proveedor; una re-especificación correcta vale −1 a −3 puntos en servicios crónicos.
9. Gestión de la temperatura de alimentación. Aislamiento y recuperación de calor dan −0.5 a −1.5 puntos en climas fríos y mejoran el comportamiento de descarga.

Deriva progresiva y costo de un punto

Una deriva de medio punto por semana sin cambio de proceso es la firma clásica de degradación progresiva del medio filtrante, no de un problema de alimentación o reactivo. Dominan tres mecanismos. Primero, cegado progresivo de la tela: cada ciclo atrapa finos en la trama, el lavado ácido retira la mayoría pero nunca todos, y la incrustación residual y los restos de polímero se acumulan; la permeabilidad efectiva cae y el mismo paso de deshidratación deja más agua. Las plantas que registran el tiempo de filtración por ciclo ven la misma deriva en minutos por lote semanas antes de que la tendencia de humedad alarme a alguien. Segundo, incrustación inorgánica: en servicios ácidos, calcio, hierro y sílice precipitan en la tela y en los canales de drenaje; el yeso es notorio en circuitos de neutralización y resiste las recetas estándar de lavado ácido. Tercero, obturación por orgánicos y residuo de polímero: una poliacrilamida sobredosificada o mal mezclada deja una película de gel que el agua de lavado no retira por completo, invisible hasta sostener la tela a contraluz.

Las contramedidas son procedimentales, no de capital: establezca un régimen de lavado en sitio ajustado a su química —lavado ácido (típicamente clorhídrico o sulfúrico diluido) para cegado por carbonatos e hidróxidos, quelante o cáustico caliente donde dominen yeso o sílice, y lavados periódicos de agua caliente para retirar la película de polímero—. Registre tiempo de filtración, consumo de aire por ciclo y humedad juntos: cuando el tiempo de filtración se desvía 15–20% sobre su línea base de tela limpia, programe el lavado en lugar de esperar a que el número de humedad lo justifique. Y mantenga un juego de telas de reserva: un cambio de emergencia a las 2 de la mañana cuesta más en parada que cualquier cambio planificado.

La aritmética, con supuestos explícitos: cada tonelada de concentrado seco con un punto adicional de humedad lleva 10.1 kg de agua extra. A 100,000 t/a de concentrado son unas 1,010 t/a de agua transportada, contenedorizada o manejada en puerto a tarifas de flete pagadas como si fuera producto; a 25 USD/t de flete y manejo, un punto cuesta unos 25,000 USD al año antes de cualquier prima de secado. Si esa humedad debe retirarse en un secador a gas, evaporar agua consume aproximadamente 3.0–3.5 MJ por kilogramo con eficiencia térmica realista, es decir 3.0–3.5 TJ/a para esas 1,010 t/a, otros 24,000–28,000 USD al año a 8 USD/GJ, más mantenimiento del secador y cumplimiento de emisiones. Y para concentrados embarcados por mar, el concepto de límite de humedad transportable (TML) bajo el Código IMSBC rige la carga: un cargamento cerca de su TML puede ser rechazado o requerir remanejo, y el costo no es una partida sino un buque perdido. Por eso los productores siguen el margen frente al TML, no solo la capacidad del secador. En depósito seco la lógica se aplica a tonelajes mucho mayores: la humedad de torta decide si los relaves filtrados se pueden transportar por correa y compactar, o deben bombearse a un depósito húmedo con su pasivo de cierre intacto.

Caso de proyecto (anonimizado). Una operación de zinc que lixivia concentrado de esfalerita producía un residuo de lixiviación neutra deshidratado en una prensa de cámara de 16 bar. La humedad base promediaba 13.8% p/p (base húmeda, secado a 105 °C, compósito de seis placas por ciclo, semanal durante tres meses). Consecuencia: el residuo enviado a una fundición vecina excedía la especificación de manejo de la planta receptora y había descuentos por humedad en discusión comercial. El diagnóstico con la lista anterior encontró dos causas apiladas: los juegos de telas habían derivado 40% sobre su línea base de tiempo de filtración (cegado progresivo más incrustación de yeso) y el paso de soplado se había recortado de 6 a 3 minutos por operadores persiguiendo tonelaje. La bomba alcanzaba bien la presión terminal y la floculación daba en especificación, así que esas ramas se cerraron. Se hicieron tres cambios en secuencia a lo largo de seis semanas: reemplazo de telas por una trama re-especificada tras ensayos de hoja, restitución del soplado a 6 minutos a 8 bar, y conversión de la prensa a placas de membrana con exprimido a 16 bar. Resultado: la humedad cayó de 13.8% a 9.2% p/p, una reducción de 4.6 puntos estable durante ocho semanas de compósitos posteriores. El tiempo de filtración por ciclo bajó 22%, de modo que el caudal subió aunque el exprimido añadió un paso. El retorno de la conversión a membrana, solo por la tarifa de descuento por humedad de la fundición, fue inferior a once meses.

La lección transferible: las dos primeras correcciones —tela y soplado— entregaron la mayor parte de la mejora con capital casi nulo; el exprimido compró el margen final y el caudal. Diagnostique antes de invertir y confirme el beneficio del exprimido con una placa piloto o un ensayo de hoja. También vale anotar lo que no funcionó: subir la presión de exprimido antes de restaurar las telas movió la humedad menos de medio punto, porque una tela cegada limita el drenaje por más que las membranas aprieten. El orden de las operaciones es parte de la economía.

Preguntas frecuentes

¿Qué objetivo de humedad de torta es bueno?

No hay un número universal: la humedad alcanzable depende del tamaño de partícula, la compresibilidad y el equipo. Los concentrados de cobre en prensas de membrana llegan habitualmente a 8–11% p/p, los residuos finos de lixiviación a 9–14% y el yeso a 10–25% según servicio. Establezca su piso realista con ensayos de hoja sobre su propia pulpa y luego apunte a la especificación de transporte o manejo.

¿Por qué mi torta está más húmeda en los bordes de la placa?

Los canales de borde ven el último flujo de llenado y a menudo el menor exprimido: el ancho del asiento de junta, el asentamiento de la tela y el diseño de alimentación en esquina dejan un borde menos comprimido. Una humedad de borde leve es normal; una excesiva indica desgaste de junta, daño de placa o distorsión de membrana, y exige inspección de placas más que un cambio en la lógica de deshidratación.

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