Niquel Plano Bucal

1. INTRODUCCIÓN

Durante el secado natural la superficie de secado de los materiales está expuesta directamente a la radiación solar, al aire y a otras condiciones ambientales, siendo el sol la única fuente de energía utilizada (Ocampo 2006; Tiwari & Sarkar 2006; Ferreira & Costa 2009).

En las empresas cubanas productoras de níquel el secado natural se realiza disponiendo la mena en pilas a la intemperie como alternativa para racionalizar el proceso tecnológico de obtención de níquel. Se implementa sobre la base de la experiencia práctica, la intuición de los trabajadores e investigadores de la industria y de algunos estudios empírico-teóricos y experimentales (Estenoz 2001; Estenoz et al. 2005, 2007a y 2007b; Retirado 2007; Retirado et al. 2007, 2008, 2009, 2010; Estenoz 2009; Retirado et al. 2011; Vinardell 2011).

Las pilas lateríticas adoptan naturalmente una forma parabólica al ser vertidas por los camiones de volteo en el patio de secado, luego son reacomodadas hasta obtener formas triangulares, las que supuestamente favorecen la eficiencia del secado; sin embargo, no existen investigaciones que confirmen este supuesto. Se hace necesario entonces estudiar la influencia que ejerce la geometría de la sección transversal de la pila en la densidad de radiación solar, la radiación solar total y el calor total que incide en la superficie de secado.

Los modelos matemáticos que permiten calcular el área de exposición y el volumen de las pilas con sección transversal semi-elíptica, hiperbólica, parabólica y triangular han sido previamente publicados (Retirado & Legrá 2011). La posibilidad de que determinadas formas geométricas de las pilas garanticen áreas de exposición y volúmenes suficientemente grandes y que a la vez maximicen, para una superficie horizontal disponible, la densidad de radiación solar, la radiación solar total y el calor total que inciden en la superficie de secado de las pilas ha sido insuficientemente estudiada. Es por ello que el objetivo del presente artículo es encontrar, para pilas de mena laterítica, la geometría que propicie una mayor eficiencia del secado solar natural.

2. MÉTODOS

2.1. Elección del método de optimización/ Se seleccionó el método utilizado por Sierra (2010), el cual básicamente consiste en:

1. Discretizar los valores de las variables.

2. Aplicar el método de Búsqueda Exhaustiva, el cual consiste en evaluar las restricciones para cada una de las combinaciones.

Minería y Geología / v.28 n.2 / abril-junio / 2012

ISSN 1993 8012 33 valores discretos de las variables independientes. Cuando cierta combinación de valores de las variables satisface las restricciones se considera que se obtuvo una solución satisfactoria (Arzola 2000).

3. Evaluar la función objetivo para todas las soluciones factibles y seleccionar las mejores de acuerdo con las particularidades del proceso de secado natural y de los valores del parámetro que se desea optimizar.

La ventaja de este método es que no se presentan complicaciones relacionadas con la continuidad, aleatoriedad y derivabilidad de las funciones objetivo y las restricciones. Sus desventajas se relacionan con la correcta selección de la discretización, de manera que se contemple el análisis del mayor número de casos y se obtenga una solución satisfactoria en un tiempo razonable, para lo cual es imprescindible el uso de medios automatizados de cómputo.

2.2. Procedimiento de optimización

2.2.1. Discretización del problema de optimización

 Se divide la pila en un número n de cortes finos k1, k2, … kn; alespesor de cada corte ki se les denomina ei. Cada uno de estos cortes ki es dividido en m sectores Ci1, Ci2, Cij, … Cin, tal como se muestra de forma simplificada en la Figura 1.

 La superficie queda dividida en secciones superficiales Sij determinadas por cada corte ki y cada sector Cij. A cada secciónsuperficial Sij se le puede asociar una sección plana Pij determinada por los cuatro vértices de Sij.

 A cada corte ki se le asocia una función f(Xi) tal que, a cada valor

de X, le corresponda un valor de Y en la superficie de la pila.

2.3. Modelos empleados en el proceso de optimización

2.3.1. Radiación solar incidente

Si se conoce la radiación global sobre una superficie horizontal en sus dos componentes (directa y difusa), existen diversos métodos y modelos matemáticos para determinar la radiación global sobre una superficieinclinada (Corvalan 1995; Montero 2005; McQuiston et al. 2008). La radiación solar global que incide sobre una superficie inclinada y orientada en  y  grados, respectivamente [I(,)] puede ser determinada mediante la ecuación 8.

2.3.2. Área de exposición y volumen de las pilas

La geometría de la sección transversal que adquiere la pila de mena laterítica, al ser depositada, depende de los ángulos maximal (m) y tangencial (t) del material. Según Ricaurte & Legrá (2010), la sección transversal de la pila puede ser semi-elíptica, hiperbólica, parabólica y triangular.Los modelos generales que permiten calcular el área de exposición y el volumen de las pilas de mena laterítica, en función de la geometría de la sección transversal y las dimensiones básicas (largo y ancho) delárea horizontal disponible, se relacionan a continuación:

3. ELEMENTOS PRÁCTICOS PARA LA OPTIMIZACIÓN

La teoría que aquí se asume es que la radiación global que recibe la pila de mena está influenciada por el tamaño y por la forma del área de exposición; por tanto, se debe encontrar para un área horizontal de dimensiones conocidas, la forma geométrica de la sección transversal de la pila que garantice la máxima captación de la energía solar sobre la superficie de secado.

3.1. Orientación de las pilas expuestas a secado natural

Con frecuencia suele suponerse que las pilas con mayor área de exposición reciben mayor cantidad de radiación

...