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Caracterización del Proceso de Separación 
Magnética por Vía Húmeda 
 
Carlos G. Carreno-Bodensieka, Claudia Santamaríab, Jorge Torresc 
 
a,b Grupo GENTE, Ingeniería Electromecánica, Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia. 
carlos.carreno@uptc.edu.co, claudia.santamaría@uptc.edu.co 
cIngeniería Electromecánica, Universidad Antonio Nariño – Sede Tunja. 
jorgetorres@uan.edu.co 
 
 
 
Resumen— En el mineral de hierro extraído de las minas existen impurezas conocidas como gangas, que son partículas de sílice, 
cuarzo, alúmina, cal o manganeso, las cuales no son deseadas en los procesos de transformación del hierro. El objetivo de este trabajo 
es caracterizar el proceso a partir de sus principales variables. Con la realización de diferentes pruebas se pretende determinar los 
parámetros de operación de un equipo de separación en cuanto a su configuración geométrica y a las variables físicas inherentes al 
proceso. Asimismo, se pretende establecer la capacidad de separación del equipo para distintos materiales, concentraciones y 
granulometrías. 
 
Palabras clave— Separación Magnética, Enriquecimiento de Minerales, Mineral de Hierro, Optimización. 
 
Abstract— In iron ore extracted from the mines there are impurities, which are particles of silica, quartz, alumina, lime or 
manganese, which are not desired in the iron transformation processes. The objective of this work is characterize the process from its 
main variables. With the performance of different tests, it was possible to determine the operation parameters of the equipment in 
terms of its geometric configuration and the physical variables inherent to the process. Likewise, the separation capacity of the 
equipment was established for different materials, concentrations and granulometries. 
 
Keywords— Magnetc Separator Equipment, Iron, Performance. 
 
 
 
I. INTRODUCCIÓN 
 
Una alternativa para enriquecer el mineral de hierro es 
aplicar la técnica de separación magnética por vía húmeda 
que permite separar el mineral de sus impurezas, y es 
ampliamente usada por diferentes sectores industriales 
entre ellos la industria siderúrgica con resultados 
satisfactorios. 
 
Este trabajo tiene el propósito de diseñar un equipo de 
separación magnética por vía húmeda para enriquecer el 
mineral de Boyacá, que permita realizar pruebas para 
lograr un mayor aprovechamiento y así proveer a la 
comunidad, y al sector siderúrgico y minero en especial, 
de una plataforma de servicios de pruebas y ensayos de 
laboratorio en el área específica del enriquecimiento de 
minerales. 
 
El proceso de separación magnética tiene como objetivo 
separar partículas magnéticas de diferentes rangos de 
tamaños, desde varias decenas de milímetros hasta 
fracciones de micras, haciendo uso de la susceptibilidad 
magnética que presentan todos los materiales. La 
separación se consigue haciendo pasar las suspensiones o 
las mezclas de partículas a través de un campo magnético 
no homogéneo, lo que conduce a la retención preferencial 
o desviación de las partículas magnetizables. 
 
El proceso de separación magnética tiene como 
principales aplicaciones la purificación de la alimentación 
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mailto:claudia.santamaría@uptc.edu.co
mailto:jorgetorres@uan.edu.co
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con fragmentos metálicos y la concentración de material 
magnético. En cuanto a los separadores magnéticos 
empleados para la concentración magnética, 
generalmente, se usan para el beneficio de varios 
minerales fuertemente magnéticos. 
 
II. GENERALIDADES 
 
Clasificación de los materiales según su reacción a un 
campo magnético. 
 
Todos los materiales son afectados de alguna manera 
cuando se encuentran ante un campo magnético, aunque 
en algunos materiales el efecto es demasiado débil para 
ser percibido. De esta forma los materiales pueden 
dividirse en grandes grupos según si son atraídos o 
repelidos por imán: 
 
1) Diamagnéticos. El diamagnetismo tiene su origen 
en la modificación del momento magnético de 
electrones por el efecto de un campo magnético 
externo (Fig. 1). Por lo tanto las corrientes 
inducidas dan lugar a un momento magnético 
adicional. Sin embargo, el momento magnético 
resultante es en la dirección opuesta al campo que 
ha inducido la corriente. Por lo tanto, si se 
aproxima a una fuente de campo magnético, un 
material diamagnético es repelido de ella. Las 
fuerzas implicadas son muy pequeñas por lo que 
no pueden ser concentrados magnéticamente. 
 
2) Paramagnéticos. Cuando estos materiales son 
sometidos a la acción de un campo magnético 
externo, ocurre la alineación de los momentos 
magnéticos a favor del campo externo, 
reforzándose. Generalmente, este efecto suele ser 
débil y se ve muy afectado por la agitación 
térmica (que tiende a destruir este orden), por lo 
que el paramagnetismo es muy sensible a la 
temperatura. Por esto, estos materiales son 
atraídos a lo largo de las líneas de fuerza 
magnética de mayor intensidad, por lo que se 
pueden concentrar en separadores magnéticos de 
alta intensidad. Algunos ejemplos de materiales 
que se separan en separadores magnéticos 
comerciales son ilmenita (FeTiO3), rutilo (TiO2), 
siderita (FeCO3), pirrotita (FeS), cromita 
(FeCr2O4), hematita (Fe2O3), y los minerales de 
manganeso. En la mayoría de los casos las 
propiedades paramagnéticas de los minerales se 
deben a la presencia de hierro en alguna forma. 
 
3) Ferromagnéticos. El ferromagnetismo puede ser 
considerado como forma especial de 
paramagnetismo, en ellos las intensas 
interacciones entre los momentos magnéticos 
atómicos hacen que éstos se alineen paralelos 
entre sí en dominios magnéticos. Los dominios 
magnéticos son las regiones de un material 
ferromagnético magnetizado en las que la 
magnetización es uniforme y el vector 
magnetización de cada región difiere del de las 
regiones vecinas. Los granos de minerales que 
contienen varios dominios se denominan 
partículas multidominio (MD) (granos grandes) 
mientras que los que cuentan solo con un dominio 
se llaman partículas monodominio o de dominio 
simple (SD) (para granos muy finos). 
 
 
Fig. 1. Diagrama esquemático de la alineación de los momentos 
magnéticos. Fuente: Svoboda, 2004. 
 
4) Ferrimagnéticos. En este tipo de materiales los 
momentos magnéticos están ordenados en sentido 
antiparalelo, pero la suma de los momentos que 
apuntan en una dirección es mayor que la suma 
de los que apuntan en la otra dirección. Sus 
propiedades son similares a las de los materiales 
ferromagnéticos, pues ambos exhiben saturación 
y su magnetización es mucho mayor a la de otras 
clases magnéticas. Ocurren principalmente en 
ferritas y óxidos mixtos de hierro, además de la 
magnetita y la maghemita. 
 
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5) Antiferromagnéticos. Este tipo de materiales 
están formados por varias sub redes cuyos 
momentos tienden a ser antiparalelos e iguales, de 
modo que el momento neto del material es igual a 
cero. Los materiales antiferromagnéticos exhiben 
pequeñas susceptibilidades positivas, y se 
produce en óxidos de metales de transición, como 
MnO, CoO y NiO, además de la hematita. 
 
Fuentes de campo magnético. 
 
El campo magnético en los equipos de separación 
magnética puede ser producido por electroimanes o 
imanes permanentes, principalmente. 
 
1) Imanes permanentes. Estos imanes no requieren 
de energía exterior, las aleaciones especiales de 
estos imanes continúan produciendo un campo 
magnético a un nivel constante en forma 
indefinida después de su carga inicial,a menos 
que sean expuestos a influencias 
desmagnetizadoras. Para regular la intensidad de 
campo magnético se puede variar la distancia 
interpolar lo que permitirá el tratamiento de 
varios tipos de minerales. 
 
2) Electroimanes con núcleo de hierro. Con el fin de 
generar un campo magnético lo suficientemente 
alto en un gran volumen, que garantizaría un alto 
rendimiento en un separador magnético, un 
electroimán debe ser usado. Los electroimanes 
utilizan vueltas de alambre de cobre o de 
aluminio, energizadas con corriente directa, 
alrededor de un núcleo de hierro. 
 
La corriente eléctrica pasando a través de los 
bobinados magnetiza una gran masa de hierro, 
que a su vez produce un campo en el volumen de 
trabajo. Aunque la fuerza del campo obtenida es 
limitada por la saturación magnética del hierro, 
para algunas aplicaciones la fuerza magnética 
generada es usualmente suficiente. Además, la 
regulación de la intensidad del campo magnético 
se logra fácilmente variando la corriente eléctrica. 
 
Separadores magnéticos por vía húmeda. 
 
Dos tipos de separadores magnéticos por vía húmeda son 
los más frecuentemente usados: los separadores de tambor 
con imanes permanentes o electromagnéticos y los filtros 
magnéticos. Los separadores de tambor por vía húmeda 
son equipos utilizados como unidades de recuperación en 
plantas de medios densos, en la concentración de 
minerales de hierro ferromagnéticos y los filtros 
magnéticos son utilizados para eliminar o separar 
partículas ferromagnéticas finas de los líquidos o 
suspensiones de líquidos. 
 
Los tambores magnéticos por vía húmeda están diseñados 
para la descarga magnética continua, mientras que los 
filtros magnéticos acumulan las partes magnéticas y el 
elemento filtrante tiene por lo tanto que ser 
periódicamente desmontado y limpiado. 
 
El tambor está parcialmente sumergido en un tanque de 
agua y lleva el material a ser tratado a través de la cara del 
sistema magnético y el concentrado magnético sale del 
tanque. El tamaño de la alimentación tratada en estos 
separadores raramente excede los 6 mm mientras que el 
tamaño mínimo de la alimentación puede ser tan pequeño 
como 20 µm. 
 
El diseño de los tanques para el separador de tambor es 
muy importante y es determinado por los objetivos del 
proceso de separación. Hay tres diseños de separadores 
básicos, basados en el flujo de la suspensión: concurrente, 
contra-corriente, contra-rotación. 
 
1) Tipo concurrente. La alimentación es introducida 
en un extremo del separador a través de la caja de 
alimentación y fluye en la dirección de la rotación 
del tambor (Fig. 2). El material magnético es 
recogido por el imán y el material no magnético 
es descargado al fondo a través de la abertura de 
descarga de residuos. Las partículas magnéticas 
continúan adheridas a la superficie del tambor 
hasta que se descargan en la caja del concentrado. 
Este diseño es usado principalmente para el 
tratamiento de material más grueso en un rango 
de tamaño de 5 mm y menores. Un alto 
rendimiento y alta calidad del concentrado 
magnético son rasgos característicos de este 
diseño. 
 
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Fig. 2. Esquema de separador magnético concurrente. Fuente: 
Santamaría, 2016 
 
2) Tanque contra-rotación. En este tanque la 
alimentación es introducida a través de una caja 
especial al tambor, el cual rota en la dirección 
opuesta al flujo de la suspensión (Fig. 3). El 
material magnético es recogido por el tambor y 
descargado casi inmediatamente. Ya que los 
residuos fluyen a lo largo de la totalidad del arco 
magnético del tambor antes de ser descargados, 
las pérdidas son mínimas. Se usa en operaciones 
donde es más importante obtener menos perdidas 
que un concentrado limpio. Con este diseño se 
pueden lograr recuperaciones muy altas. El 
tamaño de la partícula puede ser superior a 4 mm, 
pero es preferible que sean más pequeños a 0,5 
mm. 
 
 
Fig. 3. Esquema de separador magnético de tanque a contra-rotación. 
Fuente: Santamaría, 2016 
 
3) Tanque contracorriente. Es usado en su mayoría 
para acabado donde una limpieza muy completa 
es requerida. El término “contracorriente” se 
refiere al hecho de que los residuos deben fluir 
contra la rotación del tambor cuando dejan el 
separador (Fig. 4). La alimentación es introducida 
cerca al fondo del tambor y es agitado mediante 
chorros de agua de lavado. Esto asegura una alta 
recuperación de material magnético y alta calidad 
del concentrado. Estos tanques son los más 
adecuados para material finamente molido de 100 
µm y menos. 
 
Fig. 4. Esquema de separador magnético de tanque a contra-corriente. 
Fuente: Santamaría, 2016 
 
III. SEPARACIÓN MAGNÉTICA 
 
En la separación magnética la fuerza de separación 
externa es la fuerza magnética. La separación de un 
material de otro o la eliminación de partículas 
magnetizables de la alimentación dependerá de su 
movimiento en respuesta a la fuerza magnética y a otras 
fuerzas externas que se oponen, las fuerzas gravitacional, 
inercial, hidrodinámica y las fuerzas centrífugas. Las 
fuerzas entre partículas de origen electromagnético y 
electrostático contribuyen al panorama general, como se 
muestra en la figura 5. 
 
 
Fig. 5. Fuerzas presentes en el proceso de separación magnética. 
Fuente: Svoboda, 2004. 
 
Por tanto, es claro que una condición necesaria (pero no 
suficiente) para una separación exitosa de partículas más 
fuertemente magnéticas de las partículas menos 
fuertemente magnéticos en un campo magnético es que la 
fuerza magnética, 𝐹𝑚𝑎𝑔𝑚 que actúa sobre las partículas 
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más fuertes debe ser mayor que la suma de todas las 
fuerzas que se oponen 𝐹𝑐𝑜𝑚𝑝𝑖𝑚 . Simultáneamente, una 
fuerza magnética que actúa sobre las partículas menos 
fuertes, 𝐹𝑚𝑎𝑔𝑛 debe ser menor que la suma de las fuerzas 
que compiten correspondientes. Por lo tanto, se deben 
cumplir las siguientes condiciones: 
 𝐹𝑚𝑎𝑔𝑚 ≥ ∑ 𝐹𝑐𝑜𝑚𝑝𝑖𝑚 𝑦 𝐹𝑚𝑎𝑔𝑛 ≤ ∑ 𝐹𝑐𝑜𝑚𝑝𝑖𝑛 
 
En general, una mezcla de partículas introducidas en el 
separador magnético se divide en dos o más componentes. 
Sin embargo, en cualquier separación real, ambas, 
partículas magnéticas y no magnéticas se pueden 
encontrar en la fracción magnética, la fracción no 
magnética y las fracciones medias. La eficiencia de la 
separación se expresa normalmente por la recuperación 
del componente magnético, la relación de material 
magnético en el concentrado con respecto al de la 
alimentación, y por el grado del producto magnético, la 
fracción de material magnético en el concentrado. 
 
Variables que intervienen en el proceso. 
 
Los factores asociados con las propiedades de la 
alimentación, que se consideran en el diseño de un 
separador magnético de tambor en húmedo aplicado a la 
recuperación de minerales, son: 
 
1) La velocidad de alimentación (t/h/m). Es un 
parámetro importante, que no se puede dejar al 
azar, es necesario encontrar el valor en el que el 
separador funciona mejor, ya que si se incrementa 
la tasa de alimentación la recuperación de 
partículas magnéticas disminuye. La velocidad de 
alimentación es fuertemente dependiente de la 
intensidad magnética generada en el tambor. 
 
2) Tamaño de las partículas de alimentación (máx. 
10 mm) y distribución de tamaños. Si bien en la 
separación magnética por vía húmeda es deseable 
que el tamaño de partícula del mineral sea muy 
pequeño (por el orden de los 75 µm), con el fin de 
mantener una operación eficiente es necesario 
mantener la suspensión tan libre de finos como 
sea posible, pues una reducida concentración de 
estos limita los problemas de viscosidad, mejora 
la separación y produce un concentrado 
magnético más limpio. Además es importante no 
diluirmucho la mezcla, ya que esto dificulta la 
recuperación magnética y reduce el volumen de 
alimentación. 
 
3) Volumen de alimentación (m3/h/m). Este dato es 
más experimental y depende de cada tipo de 
separador, por lo que, una vez construido es 
bueno hacer pruebas del volumen de alimentación 
más óptimo en ese tipo de equipo. 
 
4) Concentración de partículas magnéticas. Es un 
parámetro importante que mide la eficiencia del 
proceso y depende de la cantidad de partículas 
magnéticas presentes en la suspensión, por lo que 
no siempre un valor alto de concentrado indica 
una separación exitosa. Es necesario siempre 
evaluar este parámetro teniendo en cuenta el 
contenido magnético inicial. 
 
Mineral de Hierro de Boyacá 
 
En la realización del estudio se tomaron muestras de las 
minas de Paz del Rio y Valle de Tencua ubicadas en 
Boyacá y de la mina de Ubalá en Cundinamarca, por lo 
que se tomara en cuenta únicamente lo referente a las 
minas de Boyacá para la determinación del mineral 
propio de esta región y sus características. En la tabla 1 se 
presenta la composición química, mineralógica, y las 
propiedades fisicoquímicas del mineral presente en las 
minas de Boyacá 
 
Tabla 1. Composición química de los minerales de estudio. 
 
Mineral (Especie 
química) 
Paz del Rio 
(%) 
Valle de Tenza (%) 
SiO2 11,53 16,17 
CaO 2,97 1,03 
Fe 46,06 44,56 
PPC 11,75 - 
Al2O3 5,63 9 
MgO 0,5 0,44 
S 0,1 0,009 
P 1,15 - 
Mn 0,16 0,79 
Zn 0,08 - 
Na2O 0,08 0,14 
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K2O 0,04 0,29 
H2O 5,13 - 
Fuente: Álvarez, 2009 
 
IV. DISEÑO DEL SEPARADOR MAGNÉTICO 
 
El separador magnético consta de cuatro partes 
principalmente: el sistema magnético, el sistema de 
alimentación y transporte, el mecanismo de 
transmisión y el sistema de desprendimiento de 
partículas. Estos sistemas en conjunto permiten la 
separación del mineral magnético de la ganga y de su 
correcto diseño y funcionamiento depende la 
cantidad y calidad de la recuperación de mineral de 
hierro. 
 
Sistema Magnético. 
 
Es el alma del equipo de separación magnética, ya 
que, de este depende, en gran medida, el éxito del 
proceso de separación. El sistema está compuesto 
por un arreglo de elementos magnéticos, de forma 
axial o radial, montados en el interior de un cilindro 
hueco a modo de tambor. 
 
El arreglo magnético se fija al eje, mientras que el 
tambor se monta sobre dos rodamientos con el 
propósito de que este pueda girar mientras los 
imanes permanecen estáticos en el interior. Los 
elementos magnéticos, en este caso los polos de un 
electroimán, son energizados por un circuito 
eléctrico compuesto por bobinas de alambre de cobre 
esmaltado o alambre magneto, conectadas en serie y 
alimentadas con corriente continua. 
 
 
Fig. 6. Sistema magnético. Fuente: Los autores. 
 
Se realizó la simulación del proceso magnético que 
incluye el comportamiento de la inducción 
magnética con la variación de la distancia de 
separación entre las partículas y el tambor; y la 
magnitud de la Fuerza magnética en función de esta 
distancia. 
 
Para la realización de estas simulaciones se contó 
con el software Matlab que permitió conocer estos 
comportamientos por medio de gráficas. El código 
utilizado y las gráficas resultantes se presentan a 
continuación: 
 
1) Inducción magnética. La distancia tomada en 
cuenta para construir la gráfica está limitada 
por la separación entre el tambor y el canal, 
que para el caso son dos centímetros. Esta 
distancia es pequeña con el propósito de 
aumentar la eficiencia de separación con la 
premisa de que la inducción magnética 
disminuye con el aumento de la distancia 
debido a la reluctancia del aire (Fig. 7). 
 
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Fig. 7. Inducción magnética producida por el electroimán. 
Fuente: Santamaría, 2016 
 
Todo esto se puede corroborar en la gráfica, 
ya que se puede observar claramente como la 
inducción magnética cae considerablemente 
con un pequeño aumento en la distancia de 
separación. Además se puede ver que aun con 
la disminución de la inducción esta puede ser 
suficiente para concentrar el mineral de hierro 
de la región de Boyacá. 
 
2) Fuerza magnética. En la Fig. 8 podemos 
apreciar el comportamiento de la fuerza 
magnética en función de la distancia de 
separación. Podemos observar como la fuerza 
disminuye con la distancia, de igual forma que la 
inducción magnética, lo cual era de esperarse ya 
que la fuerza magnética depende de la inducción 
magnética generada por el electroimán. 
 
 
Fig. 8. Fuerza magnética ejercida sobre las partículas de mineral de 
hierro. Fuente: Santamaría, 2016 
 
Aun así el valor de la fuerza es pequeño, y esto 
puede deberse a que el diseño se hizo en base a la 
variedad de mineral de hierro más débilmente 
magnético, además del hecho de que las 
susceptibilidades y otras propiedades de los 
minerales usadas para el diseño fueron tomadas 
de la bibliografía y son muy generales, todo esto 
debido a la escasez de la información relacionada 
con esta región. 
 
Sistema de alimentación y transporte. 
 
Está formado por el alimentador, que es el elemento por 
el que ingresa la suspensión, y el canal, que sirve de 
transporte permitiendo al mineral entrar en contacto con 
el tambor para su posterior depósito fuera del mismo, y 
sirviendo así mismo de transporte y desecho de la ganga 
fuera del equipo. 
 
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Fig. 9. Sistema de alimentación y transporte. Fuente: Los autores. 
 
Mecanismo de transmisión 
 
Compuesto por un sistema de moto-reductor y la polea de 
transmisión. Este sistema transmite el movimiento 
rotacional producido por el moto-reductor, que reduce la 
velocidad pero aumenta el par transfiriéndolo a la polea 
de transmisión que al estar unida al tambor permite la 
rotación del mismo y por ende la separación del mineral y 
el correcto funcionamiento del equipo. 
 
 
Fig. 10. Separador Magnético. Fuente: Los autores 
La figura 10 muestra el separador magnético totalmente 
funcionando. El conjunto de selección, el conjunto de 
transmisión de potencia, el conjunto de clasificación del 
material y el conjunto de control de potencia de las partes 
eléctricas que controlan la máquina. 
 
V. CONCLUSIONES 
 
La información referente a la identificación y 
caracterización del mineral de hierro de la región de 
Boyacá es muy limitada e incompleta, por lo que 
resulta una limitante importante a la hora de realizar 
trabajos que partan de este tipo de información. Es 
importante incentivar este tipo de estudios debido a 
que las características fisicoquímicas y mineralógicas 
del mineral varían con las condiciones del lugar 
donde se extrae, causando que los resultados varíen 
de igual forma. 
 
Las variables y los parámetros involucrados en el 
proceso de separación magnética en húmedo son 
muy relevante en el proceso de diseño, pues se 
relacionan unos con otros, afectando los resultados 
en conjunto. Además, de que algunos de estos solo se 
pueden determinar de forma confiable por métodos 
experimentales, es decir, haciendo uso de un 
prototipo para encontrar su valor más óptimo. 
 
Construir el modelo CAD del equipo de separación 
ayuda en gran medida al diseño del mismo, pues no 
da la posibilidad de visualizar cada elemento, su 
tamaño y la forma en que se asocia con cada una de 
las demás partes, haciendo que sea muy fácil realizar 
cualquier modificación, lo que se verá reflejado en la 
construcción del aparato, pues disminuye las 
perdidas por elementos rechazados y defectuosos. 
 
El uso de simulaciones permite visualizar el proceso 
de separación, entenderlo y optimizarlo, además de 
que nos da la posibilidad deencontrar el valor de 
cada variable con los cuales se obtengan los mejores 
resultados, acercándose mucho a la realidad, lo que 
aumenta la confiabilidad y reduce costos 
al evitar la construcción de prototipos, en muchos 
casos. 
 
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REFERENCIAS 
 
Álvarez y Rojas. 2009. Estudio de concentración de 
minerales de hierro por métodos físicos para el proceso de 
sinterización en Acerías Paz del Rio S.A. Trabajo de 
grado Ingeniero Químico. Bucaramanga: UIS. Facultad 
de Ingenierías Fisicoquímicas. Escuela de Ingeniería 
Química. 
 
Santamaría, C. 2016. Trabajo de grado: Diseño de un 
separador magnético por vía humedad para el 
enriquecimiento de mineral de hierro Trabajo de grado 
Ingeniera Electromecánica. Duitama. UPTC. 
 
Svoboda, J. 2004 Magnetic techniques for the treatment 
of materials. Holanda: Kluwer Academic Publishers. 
ISBN 1-4020-2038-4.