La bentonita es un mineral fundamental en la perforación de túneles mediante tuneladora, debido a sus propiedades únicas para estabilizar frentes de excavación y su uso en los lodos de perforación..

Francisco Rojas, director de procesos en AMP
Jesús M. Vallejo, ingeniero de procesos en AMP

Dentro de la situación actual de escasez de recursos y buscando el balance entre sostenibilidad y productividad, se ha diseñado una planta de tratamiento que permita la recuperación de este material para su reutilización.

Este artículo aborda, por tanto, el diseño y operación de una planta de recuperación de bentonita, optimizada para garantizar la calidad y eficiencia del material recuperado, destacando la integración eficiente de los diversos equipos y su impacto en la operación.

DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA
Con el objetivo de optimizar su transporte y permitir su implantación en cualquier proyecto, la planta de tratamiento ha sido diseñada de forma modular, estando compuesta por dos bloques de aproximadamente 6 x 2,4 x 2,6 metros, que se unen en la vertical mediante twistlocks.

En el módulo inferior se encuentra un depósito, separado en tres compartimentos, y dos grupos de bombeo, mientras que en el módulo superior se localizan los equipos que llevan a cabo el proceso de recuperación de la bentonita: dos cribas escurridores con luz de malla de 5 mm y 0,5 mm y dos baterías de hidrociclones, siendo la primera de ellas de 400 mm de diámetro y de 150 mm de diámetro la segunda.

El acceso al módulo superior se realiza mediante una escalera y cuenta con pasillo y barandilla abatible para permitir la operación de la planta en condiciones de total seguridad.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO
El tratamiento de los lodos de perforación en la planta sigue una serie de pasos cuidadosamente diseñados para asegurar que el material final cumpla con las exigentes especificaciones requeridas para su reaplicación en obra civil.

El proceso comienza con la recepción de los lodos de perforación, bentonita mezclada con agua y restos de arena y roca, en la criba con malla de #5mm. Ayudada por la vibración del equipo, esta criba separa de manera eficiente las partículas gruesas, protegiendo los equipos posteriores del desgaste prematuro. El rechazo, compuesto por gravas y otras partículas de tamaño superior al indicado anteriormente, es acopiado fuera de la planta para su posterior gestión.

Este primer paso es crucial, ya que permite un pretratamiento que optimiza el rendimiento de las siguientes etapas, reduciendo la carga en los hidrociclones y las bombas. El material que pasa a través de la primera criba alcanza uno de los compartimentos en los que se divide el depósito inferior, desde donde se bombea a la primera batería de hidrociclones, constituida por dos unidades de 400 mm de diámetro. La versatilidad en diseño y configuración de las baterías de hidrociclones permite una instalación eficiente, adaptándose al espacio exigido por los módulos estructurales sin comprometer la capacidad de procesamiento.

Esta primera etapa de hidrociclonado realiza una clasificación de materiales, en donde las corrientes conteniendo los materiales finos, el rebose, se conducen al segundo de los compartimentos del depósito. Por otra parte, el material más denso, el hundido de los hidrociclones, se conduce hacia la segunda etapa de clasificación.

Este pasante de la criba, recepcionado en el depósito, se bombea hacia una segunda batería constituida por 8 hidrociclones de 150 mm de diámetro. Estos, diseñados para realizar un corte de partículas de menor tamaño que los anteriores hidrociclones, aseguran una calidad superior en la mezcla final de bentonita. Gracias a su diseño, se logra un equilibrio entre eficiencia y precisión en la separación de partículas.

Al igual que la primera batería de hidrociclonado, el hundido de los hidrociclones de esta segunda etapa se dirige a la segunda criba de clasificación, con mallas de 500 micras. Por su parte, el rebose, conteniendo agua más la bentonita reutilizable, se transporta al tercer compartimento de los que forman el depósito, desde donde puede ser recuperada para su posterior uso.

La segunda criba recibe, como ya se ha citado, los hundidos de la segunda etapa de hidrociclonado, obteniéndose un material de rechazo que se acopia para su gestión junto con el rechazo de la primera criba, y un pasante que recae directamente sobre esta primera criba, lográndose, por tanto, un enfoque que no sólo es eficiente desde un punto de vista operativo, sino que también contribuye a la sostenibilidad ambiental de la planta.

La introducción de etapas de clasificación mediante cribas permite un control granulométrico preciso, minimizando las pérdidas de bentonita y aumentando el rendimiento económico de la planta. Además, gracias a la vibración trasmitida por el equipo a los materiales, también se logra una reducción en la humedad final del producto.

CONCLUSIÓN

El diseño de esta planta se centra en maximizar la eficiencia del tratamiento de bentonita mientras se minimizan los costos operativos y el impacto ambiental, un aspecto cada vez más relevante en la industria civil.

Los equipos seleccionados trabajan en sinergia para garantizar una operación fluida y productiva. Las bombas aseguran un flujo continuo, incluso en condiciones exigentes, mientras que las cribas y los hidrociclones proporcionan un control preciso del tamaño de las partículas en cada etapa del proceso. La capacidad de las cribas para manejar partículas de variado tamaño reduce la carga en los hidrociclones, prolongando su vida útil y mejorando la calidad de la mezcla. A su vez, los hidrociclones ofrecen una separación eficiente de partículas, optimizando la recuperación de bentonita y permitiendo una reutilización eficaz del agua procesada. Este enfoque integrado no sólo mejora la calidad del producto final, sino que también asegura un uso más eficiente de los recursos, incluyendo la energía y el agua.

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