Hidrociclones

APLICACIONES Y FUNCIONAMIENTO PRÁCTICO DE LOS HIDROCICLONES
Por Prof. Dr. Helmut Trawinski Adaptación: Juan Luis Bouso Aragonés, Director General de ERAL, Equipos y Procesos, S.A.

GENERALIDADES Flujo superior La separación por sedimentación de partículas se da en la naturaleza en cualquier lago o estanque donde se introduce agua turbia. Las partículas se posan en el fondo, formando unsedimento que posee un grado de espesado en relación con la concentración de la alimentación (feed), mientras que el agua sobrante es clarificada y eliminada como flujo superior (overflow). Las balsas artificiales que realizan esta misma función son denominadas espesadores o clarificadores. Si el caudal de agua que atraviesa la balsa o estanque es tan grande que las partículas más finas no tienensuficiente tiempo para su sedimentación, éstas son evacuadas junto con el flujo superior (overflow), originándose una clasificación en dos fracciones: gruesa y fina. Este tipo de clasificación en húmedo se llama clasificación por corriente; la fuerza que genera este tipo de separación es la gravedad. Los mismos fenómenos ocurren en una suspensión en rotación, donde fuerzas centrífugas mucho mayoresproducen los efectos de separación por aumento del grado de sedimentación. Los equipos que se emplean normalmente para este propósito, son las centrífugas con camisa maciza, y los hidrociclones pueden ser considerados como una centrífuga de camisa maciza, en la cual ésta permanece fija, mientras que la rotación de la suspensión es producida por la propia alimentación al ciclón tangencialmente yapresión. Dependiendo del grado de recuperación de sólidos deseado en el flujo inferior (underflow), el hidrociclón puede actuar como clarificador o clasificador. Los rechazos son espesados en cualquier caso. CAPITULO I ASPECTOS TEORICOS La figura 1 demuestra, esquemáticamente, el trabajo de un hidrociclón. La suspensión de alimentación forma un torbellino primario a lo largo de la superficie interior dela pared de las partes cilíndrica y cónica, dirigiéndose al exterior a través del vértice cónico. Al ser éste estrecho, solamente una parte de la corriente es evacuada como flujo inferior (underflow), transportando las partículas gruesas o inclusive todos los sólidos con ella. La mayoría del líquido (que ha sido limpiado por la sedimentación de los sólidos en el torbellino primario, o bien quetransporta las partículas finas sobrantes con él), es forzado a abandonar el ciclón a través de la tobera del flujo superior (overflow) formando un torbellino secundario ascendente alrededor del núcleo de la carcasa. En el interior del núcleo se crea una depresión, que recoge todo el aire que ha sido transportado como burbujas o disuelto en el agua de alimentación. También el vapor creará estavisible columna central

Alimentación

Flujo inferior
Figura 1: Diagrama de flujo en un hidrociclón.

de aire. Debido al incremento de la velocidad tangencial en el torbellino secundario, las altas fuerzas centrífugas generadas traen consigo una eficientísima separación secundaria. Las partículas finas rechazadas sedimentan radialmente y se unen al torbellino primario; la mayoría de estaspartículas son evacuadas finalmente a través de la boquilla formada por el vértice del cono. Por consiguiente, la separación dentro de un hidrociclón tiene lugar como resultado de estos dos procesos, y el punto de corte final será determinado principalmente por la aceleración centrífuga del torbellino secundario interior. La figura 2, muestra dos hidrociclones del mismo tamaño (300 mm. Ø), que tienendiferente aspecto respecto al ángulo del cono y longitud de la parte cilíndrica. [1]. El flujo normal, dentro del ciclón, puede ser descrito como un torbellino potencial, generando un incremento en la velocidad tangencial en dirección radial hacia el núcleo; ver figura 3. La ecuación de Helmholtz para el torbellino ideal, sin influencia de la fricción es: v · r = cte. (la) ó vo · r = Vx · x (lb)....