Prensa filtro para minería: selección, dimensionamiento y cálculo de ciclo

El tamaño correcto de una prensa filtro para minería sale de la torta, no del catálogo: un deber de 40 t/h de sólidos secos con 18% de humedad de torta y un ciclo de 90 minutos necesita aproximadamente 2.800 m² de área efectiva de filtración —entregados como dos prensas grandes de unos 1.400 m² cada una—, y todas las demás decisiones, de las placas membrana a la bomba de alimentación, se derivan de ese número. La selección en contexto se apoya en nuestra biblioteca técnica.

Puntos clave

• Dimensionar a partir de la masa de torta por ciclo: sólidos secos, humedad y tiempo de ciclo fijan el área.
• Las placas membrana pagan su prima donde la humedad de torta condiciona transporte, apilado o despacho.
• La selección de tela por tamaño de partícula y pH mueve la economía del ciclo más que el formato de placa.
• Mantener los sólidos de alimentación por encima de ~25% en peso; las alimentaciones diluidas alargan el llenado y destruyen capacidad.
• Presupuestar temprano lavado de telas, bandejas de goteo y manejo de torta: son coste real, no accesorios.

¿Dónde encaja una prensa filtro en el flowsheet hidrometalúrgico?

Una prensa filtro es un filtro de presión por lotes que separa sólidos bombeando la pulpa a cámaras entre placas forradas con tela hasta llenarlas de torta, y luego abre para descargarla hueco por hueco. Ocupa el final del tren sólido-líquido —tras el espesador, tras la lixiviación o precipitación—, donde el flowsheet exige un sólido manipulable y transportable. Cuatro deberes dominan:

• Relaves en pila seca: la aplicación más grande. La torta debe mantener talud estable, lo que suele significar 15–20% de humedad o menos en relaves finos (indicativo, base húmeda).
• Deshidratación de concentrados: los concentrados de metales básicos se expiden con límites contractuales de 8–12%; la filtración a presión suele ser la única tecnología que los alcanza, y la apretada membrana cierra los últimos puntos.
• Crud de extracción por solventes y sólidos interetapa: pequeños, ocasionales; importa el cambio rápido y los materiales anticorrosión, no el rendimiento.
• Precipitados y sólidos de neutralización: hidróxidos, yesos y residuos tipo jarosita son finos, pegajosos y a veces tixotrópicos —los deberes donde la tela y la descarga hacen o deshacen la instalación.

Dos definiciones anclan todo: la humedad de torta se cita en base húmeda (masa de agua sobre masa total húmeda) salvo que el proveedor diga otra cosa —confirme siempre la base antes de comparar garantías—, y el cegamiento de tela es la obstrucción progresiva del tejido por finos y precipitados, que se anuncia como un tiempo de llenado que sube ciclo tras ciclo.

¿Cómo se dimensiona la prensa? Ejemplo resuelto

Dimensionar son cuatro multiplicaciones y una división. Deber: 40 t/h de sólidos secos (base seca) desde el bajo flujo de un espesador de relaves auríferos; torta objetivo 18% de humedad; ciclo completo de 90 minutos.

1. Masa de torta húmeda: con 18% de humedad los sólidos son el 82% de la torta → 40 ÷ 0,82 = 48,8 t/h.
2. Torta por ciclo: 48,8 × 1,5 = 73,2 t de torta húmeda.
3. Volumen por ciclo: densidad aparente de torta mineral ~1,4–1,8 t/m³; tomamos 1,5 → 73,2 ÷ 1,5 = 48,8 m³.
4. Cámaras requeridas: una placa de 2.000 × 2.000 mm ofrece ~3,9 m² por cara y, a 35 mm de profundidad, ~0,137 m³ por placa → 48,8 ÷ 0,137 ≈ 356 placas.
5. Área efectiva total: 356 × 7,8 m² ≈ 2.780 m².
6. Configuración: una prensa tan grande es un punto único de fallo; la respuesta estándar son dos prensas de ~1.400 m² (unas 178 placas) en paralelo.

La fila de productividad específica es donde se esconden las ofertas optimistas: los relaves finos y lentos van de 8–25 kg/(m²·h) y los concentrados gruesos y residuos lavados alcanzan 30–60. Si una cotización implica un número por encima del que justifica su granulometría, pregunte qué tasa de filtración —medida en su pulpa— la respalda. ¿A dónde van los 90 minutos? Presupuesto realista para relaves finos con 50–55% de sólidos: llenado 30 min, mantenimiento de presión 25 min, apriete membrana 10 min, purga de núcleo y drenaje 7 min, abrir-descargar-cerrar 18 min. Casi la mitad del ciclo no es filtración —es tiempo mecánico muerto—, y por eso el juicio sobre los sólidos de alimentación importa más que cualquier especificación. Un llenado de 25 minutos sobre un ciclo de 90 destruye silenciosamente la capacidad que compró el área de placas; espesar aguas arriba a 45–55% cuesta una fracción del área necesaria para filtrar esa agua.

¿Placa y marco o placa rehundida membrana?

En la construcción placa y marco, placas y marcos alternados forman las cámaras y la torta crece sin restricción. En la prensa membrana (diafragma), la torta llena la cámara a presión de alimentación y luego unos diafrámetros flexibles —inflados con agua o aire a 8–16 bar— comprimen la torta, expulsando licor que la presión de alimentación no puede retirar. El valor de la membrana se mide en una moneda: puntos de humedad. El apriete suele retirar 4–8 puntos porcentuales de humedad respecto de la misma torta filtrada sin apriete, y produce una torta más uniforme, lo que mejora la fiabilidad de descarga.

Tela, bomba y los siete síntomas clásicos

La tela la deciden el tamaño de partícula y la química: el tejido debe ser suficientemente fino para que el filtrado turbio inicial aclare en uno o dos minutos al formarse el puente de torta, y suficientemente abierto para que el flujo siga siendo económico. Polipropileno es el defecto para pH 2–13 por debajo de ~90 °C; el poliéster resiste ácidos pero se hidroliza en licores alcalinos calientes; la poliamida sirve para deberes alcalinos con sólidos abrasivos. Los licores oxidantes acortan la vida de cualquier polímero: las cifras de vida de tela deben salir de ensayos con su pulpa. Contra el cegamiento: puente inmediato de torta, purga de núcleo en cada ciclo, lavados químicos programados antes de que el llenado se degrade 20% —ácido contra carbonatos, sosa contra precipitados viscosos— y tendencia del tiempo de llenado por ciclo como métrica de salud principal.

La bomba de alimentación es la otra mitad del ciclo: centrífuga para el llenado rápido inicial, traspaso a pistón-diafragma hidráulico conforme crece la resistencia de la torta, terminando a 8–12 bar; el agua de apriete de las membranas exige suministro limpio propio a 14–16 bar. Nunca deje que el curva de bomba y la garantía de la prensa las cotice cada uno un proveedor distinto sin alguien verificando la intersección.

Los siete fallos recurrentes, con su señal: torta que no se forma (sólidos bajos, tela demasiado abierta, bomba descepada); humedad sobre objetivo (apriete insuficiente, diafragma muerto —un solo diafragma fallo humedece toda la descarga—); llenado creciente ciclo a ciclo (cegamiento clásico: lavar ya); desgaste de tela en bordes (alineación de placas y corte de tela según patrón); fugas entre placas (fuerza de cierre, empaquetaduras como juego); llenado lento a presión normal (revisar línea y tratar la lentitud persistente como problema de tela); y placas atascadas en descarga (resolver primero el desprendimiento de torta, no el motor desplazador).

Coste de compra y operación

La vida de tela va de ~2.000 a 8.000 ciclos en deberes mineros; la fija la abrasividad, la química y la disciplina de lavado, no la marca de la prensa. Tres datos de puesta en marcha anónimos: relaves auríferos, dos prensas, 42 t/h con 17,8% de humedad contra una garantía de 18% y ciclo de 88 min —el cuello de botella fue el sistema de agua de apriete, no la bomba—; concentrado de cobre con apriete a 12 bar, 9,5% de humedad con P80 de ~55 µm y tela por encima de 5.000 ciclos con lavado ácido mensual; precipitado de hidróxido de níquel, misma familia de prensa, 31% de humedad, tela ~2.000 ciclos y sosa semanal. La pulpa, no la prensa, escribe el manual de operación.

Preguntas frecuentes

¿Qué tiempo de ciclo asumir antes de tener ensayos de filtración?

Use 90–120 minutos completos para relaves y precipitados finos, y 60–90 minutos para sólidos más gruesos y de filtración libre, tratándolos como marcadores de posición. El desglose honesto es llenado + filtración + apriete + purga + descarga, y la fracción no filtrante suele ser 40–50% del ciclo. Todo proveedor que cotice un ciclo total sin desglosarlo está cotizando un número que nunca se ha puesto en marcha.

¿Mayor presión de apriete significa siempre menor humedad?

Solo hasta cierto punto: la humedad cae con fuerza al subir la presión hasta unos 8–12 bar y luego se aplana, porque el agua restante está ligada en poros finos y alrededor de las partículas. Más allá de ese codo, la presión adicional compra tiempos de apriete más largos y tensión de membrana más que puntos de humedad; la palanca útil a presión constante es la duración del apriete y la uniformidad de la torta.

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