ciclones

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
SECCIÓN DE ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIÓN

“EFECTOS DE LA VARIACION DEL DIMENSIONAMIENTO DEL

BUSCADOR DE VORTICES EN EL DESEMPEÑO DE UN
SEPARADOR CICLONICO”

T

E

S

I

S

QUE PARA OBTENER EL GRADO DE
MAESTRO EN CIENCIAS EN INGENIERIA MECANICA
PRESENTA

ING. JUAN ANTONIO GARCIASANCHEZ

DIRECTOR DE TESIS

Dra. CLAUDIA DEL CARMEN GUTIERREZ TORRES

Resumen

RESUMEN
En este trabajo se describe a los separadores ciclónicos y los principales
parámetros que influyen en su funcionamiento y se presenta un análisis
experimental de los efectos que tiene la variación de la longitud del buscador de
vórtices en la caída de presión, eficiencia de separación y campo de flujoen el
interior de los ciclones.
Para los experimentos se utilizaron tres separadores ciclónicos con diferente
longitud del buscador de vórtices, pero conservando el resto de las dimensiones
iguales. Los experimentos de eficiencia se llevaron a cabo con partículas de
bronce pesándolas antes de entrar al separador ciclónico y después de salir de
este con el propósito de encontrar el porcentajede partículas recolectadas y
determinar que ciclón presentaba la mejor eficiencia. Para la caída de presión se
utilizó un manómetro diferencial inclinado, y un transductor de presión y para el
análisis del campo de flujo dentro del separador ciclónico se utilizó la técnica de
Láser PIV.
Las condiciones experimentales para la obtención de los campos de flujo en el
interior de los ciclones sevariaron a tres números de Reynolds diferentes de
3.66E+04, 9.15E+04 y 1.46E+05 en diferentes posiciones de los planos
tangencial-radial y axial-radial y se encontró que la variación de la longitud del
buscador de vórtices si tiene una influencia sobre los campos de flujo, la caída
de presión, eficiencia de separación y vórticidad
Se encontró que el aumento de la longitud del buscador devórtices disminuye
la caída de presión, teniendo para cada una de las longitudes del buscador de
vórtices de 17.74 mm, 30 mm y 55.7 mm caídas de presión de 0.179 KPa, 0.165
KPa, y 0.164 KPa respectivamente. También se mejoró la eficiencia de
separación conforme se incremento la longitud del buscador de vórtices
teniendo para cada uno de las dimensiones de este antes mencionadas y en el
mismoorden valores de eficiencia de 62.2%, 81% y 84 % respectivamente y en
cuanto a la vórticidad se encontró una disminución de ésta conforme se aumentó
la longitud del buscador de vórtices.

Ing. Juan Antonio García Sánchez

XVII

Abstract

ABSTRACT
In this work, cyclone separators are described and also the different parameters
that have influence on their performance. An experimentalanalysis about the
effects that the variation of the vortex finder length has on the pressure drop,
separation efficiency and flow field is presented.
For the experiments carried out, three different cyclone separators were used.
Each one has different vortex finder length. However, the rest of their physical
dimensions are kept the same.
The experimentation on the separation efficiency in thecyclones was carried out
using bronze particles, weighing the mass of particles before it was introduced
inside the cyclone separator and then weighting it again after leaving the cyclone
separator in order to determine the amount of particles that were captured by the
cyclone separator and in that way determining which one of the three cyclone
separators had the best separation efficiency.For the pressure drop a differential manometer was used, and also a differential
pressure transducer. The flow field analysis was performed using the PIV
technique.
The experimental conditions to obtain the flow fields within the cyclone
separators were varied. Three different values for the Reynolds number were
used 3.66E+04, 9.15E+04 y 1.46E+05 and measurements were carried out in...