Caracterización reológica de pulpas de cieno carbonatado (Parte II): evidencias del comportamiento de Herschel-Bulkley

Resumen

La caracterización reológica de las pulpas de cieno carbonatado es esencial para el diseño y optimización de sistemas de transporte por tuberías en la industria minero-metalúrgica cubana. Estudios previos han clasificado estas suspensiones como plásticos de Bingham basándose en rangos limitados de velocidad de deformación (16 s⁻¹ - 300 s⁻¹). Esta investigación presenta una caracterización reológica actualizada utilizando el modelo de Herschel-Bulkley, que considera comportamiento post-cedencia no lineal en un espectro más amplio de velocidades de deformación (10 s⁻¹ - 650 s⁻¹). Mediante un análisis experimental de 63 muestras, con concentraciones de sólidos (C) entre 17 % y 50 %, valores de pH entre 7,71 y 8,52, e índices de polidispersidad (s) de 0,713 a 0,985, se demuestra que el modelo de Herschel-Bulkley proporciona un ajuste superior (R² > 0,99) en comparación con el modelo de Bingham (R² ≤ 0,9823). El esfuerzo de fluencia (τ₀) exhibe una dependencia exponencial respecto a la concentración de sólidos con una transición crítica alrededor del 30 %, mientras que el pH muestra una influencia asintótica aproximándose al punto de carga cero. Desde el punto de vista práctico, el uso del modelo de Bingham sobreestima la pérdida de carga entre un 13 % y 41% (a 30 % y 50 % de sólidos) respecto al modelo de Herschel-Bulkley, lo que implica un sobredimensionamiento de bombas y un consumo energético superior al real. Las correlaciones empíricas desarrolladas [τ₀, K, n, μₐ = f(C, pH, s)] permiten estimar con error < 4,4 % los parámetros reológicos en condiciones operativas típicas de la Empresa niquelífera Comandante Pedro Sotto Alba.