Interfaz Gráfica para la Medición del Tamaño de Burbujas en Procesos de Flotación Basada en Imágenes
Cargando...
Fecha
Autores
Rodriguez Fonseca, Jonathan Ernesto
Enlace al recurso
DOI
Google Scholar
Cvlac
gruplac
Descripción Dominio:
Título de la revista
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad Santo Tomás
Compartir
Documentos PDF
Descripción
El método de flotación juega un papel crucial en la minería para concentrar los materiales valiosos mediante la adhesión de partículas a burbujas de aire en un entorno acuoso. La zona de espuma, donde se agrupan estas burbujas, proporciona información vital acerca de la eficacia del procedimiento, especialmente a través del análisis de la distribución de tamaños de burbujas. Sin embargo, la observación visual directa es limitada y subjetiva, lo que dificulta obtener mediciones cuantitativas y repetibles del comportamiento de la espuma.
El propósito de este proyecto es desarrollar una metodología basada en procesamiento digital de imágenes que permita la captura, el preprocesamiento, la segmentación y la caracterización de burbujas en la región de espuma de una columna de flotación, utilizando algoritmos de visión por computadora en Python y bibliotecas como OpenCV. La herramienta propuesta, de carácter no invasivo y de bajo costo, busca facilitar a futuro una evaluación precisa de parámetros operativos relevantes, mejorando la estabilidad del proceso y la recuperación de minerales. El trabajo se desarrollará en conjunto con la Universidad de Concepción (Chile), combinando capacidades técnicas y académicas para avanzar hacia sistemas de monitoreo automatizado en contextos de laboratorio y, potencialmente, en la industria minera.
La flotación de espumas es una de las operaciones más utilizadas en el procesamiento de minerales, ya que permite separar las partículas valiosas de la ganga mediante su adhesión a burbujas de aire en un medio acuoso. En este contexto, la zona de espuma de una columna de flotación constituye un indicador visual fundamental del desempeño del proceso, pues características como el tamaño, la forma, la estabilidad y la distribución de las burbujas se relacionan directamente con la recuperación de mineral y la calidad del concentrado obtenido. Sin embargo, en muchos entornos académicos e industriales la evaluación de la espuma continúa realizándose de manera predominantemente visual y cualitativa, lo que introduce subjetividad, dificulta la comparación entre ensayos y limita el desarrollo de estrategias de control más avanzadas.
En este trabajo se presenta el desarrollo de una metodología basada en el procesamiento digital de imágenes para la identificación y análisis de burbujas en la región de espuma de una columna de flotación en condiciones de laboratorio. La propuesta se implementa en Python utilizando bibliotecas de código abierto, con el objetivo de construir una herramienta no invasiva y de bajo costo que permita obtener información cuantitativa sobre parámetros tales como el área y la distribución de tamaños de burbujas. El estudio se realiza en colaboración con el laboratorio de metalurgia de la Universidad de Concepción (Chile), donde se dispone de una columna piloto y de las condiciones experimentales necesarias para la captura controlada de imágenes y video de la espuma.
La metodología considera, en primer lugar, un análisis de los principios físicos y operacionales del proceso de flotación y de la formación de espuma, con el fin de establecer los criterios que orientan el diseño del sistema de adquisición de imágenes. Posteriormente, se desarrolla el arreglo experimental compuesto por una cámara digital de alta definición, un sistema de iluminación LED regulable y una estructura de soporte ajustable que permite fijar la posición y el ángulo de captura. A partir de los videos obtenidos se extraen fotogramas representativos de la zona de espuma, los cuales son sometidos a una etapa de preprocesamiento que incluye filtrado, mejora de contraste y corrección de condiciones de iluminación, buscando resaltar los contornos de las burbujas y reducir la influencia del ruido.
En una siguiente fase se implementan técnicas de segmentación para separar las burbujas del fondo y de la columna, evaluando diferentes estrategias de umbralización y operaciones morfológicas. Sobre las imágenes segmentadas se identifican las burbujas individuales y se calculan propiedades geométricas como el área y un diámetro equivalente, a partir de las cuales se construyen distribuciones de tamaño para distintas condiciones de operación. Estos resultados se integran en una interfaz gráfica de usuario que permite cargar videos o imágenes, visualizar el proceso de segmentación, ajustar parámetros básicos y obtener de manera automatizada tablas y gráficos con la caracterización de la espuma.
Los resultados experimentales obtenidos en la columna piloto muestran la viabilidad de la metodología propuesta para detectar y cuantificar burbujas en condiciones de laboratorio, proporcionando una base objetiva para el análisis de la zona de espuma. La herramienta desarrollada se proyecta como un apoyo para la investigación y la docencia en flotación de minerales, pues facilita la comparación de ensayos y la evaluación de cambios en las condiciones de operación. Asimismo, el enfoque adoptado abre la posibilidad de futuras extensiones hacia sistemas de monitoreo en línea e integración con estrategias de control avanzado, contribuyendo al desarrollo de soluciones accesibles, reproducibles y adaptables para el análisis de espuma en la industria minera.
Abstract
The flotation method plays a crucial role in mining to concentrate valuable materials by adhering particles to air bubbles in an aqueous environment. The foam zone, where these bubbles are grouped, provides vital information about the effectiveness of the procedure, especially through the analysis of the bubble size distribution. However, direct visual observation is limited and subjective, making it difficult to obtain quantitative and repeatable measurements of foam behavior.
The purpose of this project is to develop a methodology based on digital image processing that allows the capture, preprocessing, segmentation and characterization of bubbles in the foam region of a flotation column, using computer vision algorithms in Python and libraries such as OpenCV. The proposed tool, of a non-invasive and low-cost nature, seeks to facilitate an accurate evaluation of relevant operating parameters in the future, improving the stability of the process and the recovery of minerals. The work will be developed in conjunction with the University of Concepción (Chile), combining technical and academic capabilities to move towards automated monitoring systems in laboratory contexts and, potentially, in the mining industry.
Foam flotation is one of the most widely used operations in mineral processing, as it allows valuable particles to be separated from gangue by adhering to air bubbles in an aqueous medium. In this context, the foam zone of a flotation column is a fundamental visual indicator of process performance, as characteristics such as size, shape, stability and bubble distribution are directly related to ore recovery and the quality of the concentrate obtained. However, in many academic and industrial settings, foam evaluation continues to be performed predominantly visually and qualitatively, introducing subjectivity, making it difficult to compare between trials, and limiting the development of more advanced control strategies.
This paper presents the development of a methodology based on digital image processing for the identification and analysis of bubbles in the foam region of a flotation column under laboratory conditions. The proposal is implemented in Python using open-source libraries, with the aim of building a non-invasive and low-cost tool that allows quantitative information to be obtained on parameters such as the area and distribution of bubble sizes. The study is carried out in collaboration with the metallurgy laboratory of the University of Concepción (Chile), where a pilot column and the necessary experimental conditions for the controlled capture of images and video of the foam are available.
The methodology considers, firstly, an analysis of the physical and operational principles of the flotation process and foam formation, in order to establish the criteria that guide the design of the image acquisition system. Subsequently, the experimental arrangement is developed, consisting of a high-definition digital camera, a dimmable LED lighting system and an adjustable support structure that allows the position and angle of capture to be fixed. From the videos obtained, representative frames of the foam area are extracted, which are subjected to a preprocessing stage that includes filtering, contrast enhancement and correction of lighting conditions, seeking to highlight the contours of the bubbles and reduce the influence of noise.
In the next phase, segmentation techniques are implemented to separate the bubbles from the bottom and the column, evaluating different thresholding strategies and morphological operations. Individual bubbles are identified on the segmented images and geometric properties such as area and equivalent diameter are calculated, from which size distributions are constructed for different operating conditions. These results are integrated into a graphical user interface that allows uploading videos or images, visualizing the segmentation process, adjusting basic parameters and obtaining tables and graphs with the characterization of the foam in an automated way.
The experimental results obtained in the pilot column show the feasibility of the proposed methodology to detect and quantify bubbles under laboratory conditions, providing an objective basis for the analysis of the foam zone. The tool developed is projected as a support for research and teaching in mineral flotation, as it facilitates the comparison of tests and the evaluation of changes in operating conditions. Likewise, the approach adopted opens the possibility of future extensions towards online monitoring systems and integration with advanced control strategies, contributing to the development of accessible, reproducible and adaptable solutions for foam analysis in the mining industry.
Idioma
spa
Palabras clave
Citación
Rodriguez Fonseca, J (2026) Interfaz Gráfica para la Medición del Tamaño de Burbujas en Procesos de Flotación Basada en Imágenes. [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás].Repositorio Institucional
Colecciones
Licencia Creative Commons
Attribution-NonCommercial-NoDerivs 2.5 Colombia