Download - Espumantes (C.gomez)
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ESPUMANTES EN FLOTACIÓN:ROLES Y EFECTOS
César Gómez O.
McGill University
Department of Mining and Materials Engineering
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ROLES DEL ESPUMANTE EN FLOTACIÓN Demostrados en instalaciones de laboratorio
Se han demostrado tres efectos del espumante en celdas o circuitos de flotación los que afectan significativamente el rendimiento metalúrgico:
� Preserva el tamaño de generación de burbuja;
� Define el flujo de agua transportado (arrastre de agua) por las burbujas desde la zona de colección a la de espuma; y
� Define el contenido de aire en la zona de colección al afectar la velocidad de ascenso de las burbujas.
Estos roles están interrelacionados y no pueden manipularse por separado.
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Rol 1: Preserva el tamaño de formación de burbujas
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Db
P
2
T
DP
F
Aire
P1
F
TAMAÑO DE BURBUJA Efecto de la concentración de espumante
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TAMAÑO DE BURBUJA Efecto de la concentración de espumante
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50
TAM
AÑ
O D
E B
UR
BU
JA, m
m
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, ppm
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TAMAÑO DE BURBUJA CCC (concentración crítica de coalescencia)
0
1
2
3
4
5
6
0 10 20 30 40 50
TAM
AÑ
O D
E B
UR
BU
JA, m
m
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, ppm
ccc
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Los inyectores forman burbujas por introducción de una corriente de gas a alta velocidad, a través de uno o varios orificios.
TAMAÑO DE BURBUJA Inyectores
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Boquilla
Conector aire comprimido
Pieza deslizable para instalación en pared de columna
TAMAÑO DE BURBUJA Inyectores
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0
1
2
3
4
5
0 25 50 75 100 125 150
TAM
AÑ
O D
E B
UR
BU
JA, m
m
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, ppm
Boquilla 1 (100 sL/min)
Boquilla 1 (150 sL/min)
Boquilla 1 (200 sL/min)
TAMAÑO DE BURBUJA Inyectores
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0
1
2
3
4
5
0 25 50 75 100 125 150
TAM
AÑ
O D
E B
UR
BU
JA, m
m
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, ppm
Boquilla 1 (200 sL/min)
Boquilla 2 (200 sL/min)
TAMAÑO DE BURBUJA Inyectores
![Page 11: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/11.jpg)
� La generación de burbujas ocurre en un tubo vertical en el cual se inyecta la alimentación a presión a través de un orificio para crear un jet de líquido.
� Este jet de líquido impacta una superficie líquida arrastrando aire en la periferia, con lo que se crea un vacío que es llenado por aire aspirado desde la atmosfera.
� La mezcla pulpa-aire desciende rápidamente por el tubo donde se mezclan en condiciones de alta turbulencia.
� Esta interacción resulta en la formación de burbujas pequeñas y en su colisión con partículas , ambos fenómenos beneficiosos para el proceso de flotación.
TAMAÑO DE BURBUJA Celdas Jameson
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0
1
2
3
4
0 25 50 75 100 125 150
TAM
AÑ
O D
E B
UR
BU
JA, m
m
CONCENTRACIÓN ESPUMANTE, ppm
Aire 3.3 L/min-Agua 11 L/min
Aire 3.3 L/min-Agua 14 L/min
Aire 3.3 L/min-Agua 17 L/min
Aire 3.3 L/min-Agua 20 L/min
TAMAÑO DE BURBUJA Celdas Jameson
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Rol 2: Define el arrastre de agua hacia el concentrado
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EQUIPOColumna de laboratorio
Plato acero inoxidable poroso
TA
Generación de burbujas
P1
P2
F
P3
TW
Air
L = 69.5cm
•
Diámetro: 0.1 mAltura: 2.4 m
Medición de contenido de gas
Medición de tamaño de burbuja
Medición de arrastre agua
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ARRASTRE DE AGUAEfecto de la concentración espumante
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.5 1 1.5 2 2.5 3
30ppm
50ppm
80ppm
Jg, cm/s
Jw
o, c
m/s
hexanol
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0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
10 15 20 25 30 35
εεεεg,%
Jw
o,, c
m/s
30ppm
50ppm
80ppm
hexanol
Minimum εg
to reach 7 cm
froth depth
ARRASTRE DE AGUAEfecto de la concentración espumante
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0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5Jg, cm/s
Jw
o, c
m/s
5µµµµm20µµµµm
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
10 15 20 25 30 35
Jw
o, c
m/s
εεεεg,%
5µµµµm20µµµµm
0
ARRASTRE DE AGUAEfecto de la porosidad del burbujeador
![Page 18: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/18.jpg)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
10 15 20 25 30 35εεεεg,%
Jw
o,
cm
/s
Pentanol
Hexanol
Heptanol
Octanol
ARRASTRE DE AGUAResultados para alcoholes sin ramificaciones
![Page 19: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/19.jpg)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
10 15 20 25 30 35εεεεg, %
Jw
o, c
m/s
Pentanol
Octanol, Ethoxy C6
Hept, Hex, MIBC
ARRASTRE DE AGUAResultados para alcoholes de todo tipo
![Page 20: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/20.jpg)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
10 15 20 25 30 35
εεεεg,%
Jw
o,
cm
/s
DF250
DF200
F150
ARRASTRE DE AGUAResultados para polyglycols
![Page 21: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/21.jpg)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
10 15 20 25 30 35εεεεg, %
Jw
o,
cm
/s
Pentanol
Hept, Hex, MIBC,DF200
Octanol, Ethoxy, DF250
F150
ARRASTRE DE AGUAResultados totales
![Page 22: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/22.jpg)
TAMAÑO DE BURBUJA DFI
VELOCIDAD DE ARRASTRE AGUA
1-Butanol 1-Butanol -
1-Pentanol 1-Pentanol 1-Pentanol
MIBC MIBC MIBC
1-Hexanol 1-Hexanol 1-Hexanol
DF200 DF200 DF200
1-Heptanol 1-Heptanol 1-Heptanol
1-Octanol 1-Octanol 1-Octanol
DF250 DF250 DF250
- - F150
CLASIFICACIÓN DE ESPUMANTESComparación con otros sistemas de clasificación
![Page 23: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/23.jpg)
Rol 3: Define el contenido de aire en la zona de colección
![Page 24: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/24.jpg)
EQUIPOColumna de laboratorio
Plato acero inoxidable poroso
TA
Generación de burbujas
P1
P2
F
P3
TW
Air
L = 69.5cm
•
Diámetro: 0.1 mAltura: 2.4 m
Medición de contenido de gas
Medición de tamaño de burbuja
![Page 25: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/25.jpg)
CONTENIDO DE GAS (MIBC) Efecto del flujo de gas (burbujeador 5 micrones)
0
5
10
15
20
25
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, mmol/L
Jg = 0.40 cm/s
Jg = 0.85 cm/s
Jg = 1.30 cm/s
![Page 26: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/26.jpg)
CONTENIDO DE GAS (MIBC) Efecto de porosidad de burbujeador (Jg=0.85 cm/s)
0
5
10
15
20
25
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, mmol/L
5 micron
10 micron
40 micron
100 micron
![Page 27: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/27.jpg)
CONTENIDO DE GAS (ALCOHOLES) Burbujeador: 10 micrones; Jg=0.85 cm/s
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, mmol/L
1-Pentanol 2-Pentanol1-Hexanol 1-Heptanol1-Octanol
![Page 28: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/28.jpg)
CONTENIDO DE GAS (POLIGLICOLES) Burbujeador: 10 micrones; Jg=0.85 cm/s
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, mmol/L
DF200 DF 250 F150
![Page 29: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/29.jpg)
CONTENIDO DE GASBurbujeador: 10 micrones; Jg=0.85 cm/s
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, mmol/L
F150 DF 2501-Octanol 1-HeptanolDF200 1-HexanolMIBC 1-Pentanol2-Pentanol
![Page 30: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/30.jpg)
CONTENIDO DE GAS Burbujeador: 10 micrones; Jg=0.85 cm/s
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, mmol/L
F150 DF 2501-Octanol 1-HeptanolDF200 1-HexanolMIBC 1-Pentanol2-Pentanol
![Page 31: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/31.jpg)
0
3
6
9
12
15
0 25 50 75 100 125 150
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN ESPUMANTE, ppm
Aire 3.3 L/min-Agua 11 L/minAire 3.3 L/min-Agua 14 L/minAire 3.3 L/min-Agua 17 L/minAire 3.3 L/min-Agua 20 L/min
CONTENIDO DE GAS Celdas Jameson
![Page 32: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/32.jpg)
CLASIFICACIÓN DE ESPUMANTESHabilidad para producir contenido de gas
CONTENIDO DE GAS
2-Pentanol
1-Pentanol
MIBC
1-Hexanol
DF200
1-Heptanol
1-Octanol
DF250
F150
![Page 33: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/33.jpg)
CONTENIDO DE GAS
TAMAÑO DE BURBUJA DFI VELOCIDAD DE
ARRASTRE AGUA2-Pentanol 1-Butanol 1-Butanol -
1-Pentanol 1-Pentanol 1-Pentanol 1-Pentanol
MIBC MIBC MIBC MIBC
1-Hexanol 1-Hexanol 1-Hexanol 1-Hexanol
DF200 DF200 DF200 DF200
1-Heptanol 1-Heptanol 1-Heptanol 1-Heptanol
1-Octanol 1-Octanol 1-Octanol 1-Octanol
DF250 DF250 DF250 DF250
F150 - - F150
CLASIFICACIÓN DE ESPUMANTESComparación con otros sistemas de clasificación
![Page 34: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/34.jpg)
Medición de la concentración de espumante
![Page 35: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/35.jpg)
Basado en la reacción de Komarowsky propuesta para el análisis de alcoholes y éteres. Método contempla cuatro etapas:
� Extracción del espumante desde el agua de la pulpa usando cloroformo;
� Deshidratación de las moléculas de espumante por extracción en ácido sulfúrico concentrado;
� Formación de una solución coloreada reaccionando la solución de ácido sulfúrico concentrado con el reactivo de Komarowsky en un baño de agua en ebullición; y
� Colección de un espectro de absorbancia UV.
ANÁLISIS DE ESPUMANTEMétodo colorimétrico
![Page 36: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/36.jpg)
La concentración se determina por comparación (absorbancia) con una curva de calibración. La construcción de una curva de calibración requiere la preparación de soluciones estándar (concentración conocida) y la selección de una longitud de onda para obtener absorbancias para las distintas soluciones.
ANÁLISIS DE ESPUMANTESoluciones estándar de calibración
![Page 37: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/37.jpg)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
300 400 500 600 700
AB
SO
RB
AN
CE
WAVELENGTH, A°
1 ppm
2 ppm
3 ppm
4 ppm
5 ppm
ANÁLISIS DE ESPUMANTEEspectros obtenidos en soluciones de calibración
![Page 38: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/38.jpg)
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
300 400 500 600 700
AB
SO
RB
AN
CE
WAVELENGTH, A°
1 ppm
2 ppm
3 ppm
4 ppm
5 ppm
Line at 462 A⁰
ANÁLISIS DE ESPUMANTESelección de longitud de onda
![Page 39: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/39.jpg)
0
2
4
6
8
10
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
CO
NC
EN
TRA
TIO
N,
pp
m
ABSORBANCE
Measurements at 462 Aº
C = 2.2568 A - 0.0111
ANÁLISIS DE ESPUMANTECurva de calibración
![Page 40: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/40.jpg)
Caracterización de espumantes
![Page 41: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/41.jpg)
Bomba peristáltica
Db
P2Alimentación
Válvula control de colas
T
DP
Agua de arrastre
F
Aire
Sección de prueba
Dispersorporoso
P1
F
CARACTERIZACIÓN DE ESPUMANTESColumna de laboratorio
![Page 42: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/42.jpg)
0
5
10
15
20
25
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100
GA
S H
OL
DU
P,
%
BU
BB
LE
DIA
ME
TE
R, m
m
FROTHER CONCENTRATION, ppm
Bubble size
Gas holdup
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0 5 10 15 20 25
WA
TE
R O
VE
RF
LO
W R
AT
E, cm
/s
GAS HOLDUP, %
CARACTERIZACIÓN DE ESPUMANTESMediciones
![Page 43: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/43.jpg)
0
1
2
3
4
5
0 20 40 60 80 100
BU
BB
LE
DIA
ME
TE
R, m
m
FROTHER CONCENTRATION, ppm
MIBC
DF250
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0 5 10 15 20
WA
TE
R O
VE
RF
LO
W R
AT
E, cm
/s
GAS HOLDUP, %
MIBC
DF250
CARACTERIZACIÓN DE ESPUMANTESComparación de roles
![Page 44: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/44.jpg)
0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0 10 20 30
WA
TE
R O
VE
RF
LO
W R
AT
E, cm
/s
GAS HOLDUP, %
DF250
Frother 1
Frother 2
Frother 3
0
1
2
3
4
0 25 50 75 100 125
BU
BB
LE
DIA
ME
TE
R, m
m
FROTHER CONCENTRATION, ppm
DF250
Frother 1
Frother 2
Frother 3
CARACTERIZACIÓN DE ESPUMANTESReemplazo de espumante en planta
![Page 45: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/45.jpg)
Efectos del espumante en flotación
![Page 46: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/46.jpg)
EFECTOS DEL ESPUMANTE Modelos de flujo de burbujas
0
4
8
12
16
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7
CO
NTE
NID
O D
E G
AS
, %
CONCENTRACIÓN DE ESPUMANTE, mmol/L
F150 1-Octanol
MIBC 1-Pentanol
![Page 47: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/47.jpg)
ESPUMANTE F150 Octanol MIBC Pentanol
Concentración (mmol/L) 0.004 0.016 0.10 0.50
D10 (mm) 1.38 1.56 0.86 0.75
D32 (mm) 1.66 1.60 1.00 0.85
EFECTOS DEL ESPUMANTE Modelos de flujo de burbujas
![Page 48: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/48.jpg)
0
10
20
30
40
1 2 3 4 5 6 7 8
CO
NC
EN
TRA
TIO
N, p
pm
CELL
Tail samples
Conc samples
EFECTOS DEL ESPUMANTE Partición en celdas
![Page 49: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/49.jpg)
0
10
20
30
40
Cu Rghr Py Rghr Cu Clnr Cu Clnr Scav
CO
NC
EN
TRA
TIO
N, p
pm
CELL
Tail samples
Conc samples
EFECTOS DEL ESPUMANTE Partición en circuitos
![Page 50: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/50.jpg)
0
10
20
30
40
Rougher2-2 Rougher2-8 Cleaner7-3
CO
NC
EN
TR
AC
IÓN
ES
PU
MA
NT
E,
pp
m
CELDA
Colas Concentrado
EFECTOS DEL ESPUMANTE Recuperación
![Page 51: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/51.jpg)
ROLES DE ESPUMANTES EN FLOTACIÓNComentarios finales
� El espumante afecta significativamente tres parámetros (tamaño de burbuja, flujo de arrastre de agua y contenido de gas) que definen el rendimiento metalúrgico de una celda de flotación;
� Para todos las técnicas de generación de burbujas existe una concentración de espumante a partir de la cual no hay efecto sobre el tamaño de burbuja (CCC);
� Para todo los tipos de espumantes existe una correlación entre el flujo de arrastre de agua y el contenido de aire en la zona de colección;
� El análisis de espumante en pulpas industriales es posible usando un método colorimétrico;
� Mediciones de parámetros de dispersión de aire en planta deben incluir el análisis del espumante.
![Page 52: Espumantes (C.gomez)](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022062223/552e35354a7959035a8b48ce/html5/thumbnails/52.jpg)
ROLES DE ESPUMANTES EN FLOTACIÓNComentarios finales
� La caracterización de los roles de espumantes y su clasificación es posible en el laboratorio;
� Comparación de roles permite seleccionar la mejor alternativa de reemplazo de un espumante;
� Modelos que relacionan parámetros de dispersión de aire deben incluir el efecto del espumante en uso; y
� La partición de espumantes en celdas industriales es significativa.