Separadores ciclonicos

SEPARADORES CICLÓNICOS

DESCRIPCION
Los ciclones son uno de los equipos más empleados dentro de las operaciones de separación de partículas sólidas de una corriente gaseosa, además de poder emplearse para separar gotas de líquido en suspensión en un gas y partículas sólidas en suspensión en un líquido. En este último caso se llaman hidrociclones.
Su éxito se debe en parte a que son equipos deuna gran sencillez estructural debido a que no poseen partes móviles y a que apenas exigen mantenimiento.

Los ciclones son sedimentadores donde se reemplaza la fuerza de gravedad por la fuerza centrífuga. Los ciclones de diámetro grande suelen trabajar con aceleraciones centrífugas de 5 ges y los de diámetro pequeño suelen alcanzar aceleraciones de 2500 ges.
La aceleración centrífuga de laspartículas suspendidas depende del radio del camino seguido por el gas y es dada por la siguiente ecuación empírica.

Donde: r es el radio, K1 y n son constantes y n varía entre 2 y 2,4.
Esta ecuación nos indica que la eficiencia de un ciclón depende del radio seguido por las partículas. Las partículas gruesas, por la fuerza centrífuga, pasan a través del torbellino exterior, radialmente,hacia la pared del ciclón y caen hacia la salida del polvo que está en la parte inferior del cono. Las más pequeñas que no tienen tiempo de alcanzar la pared, son detenidas por el gas y o acompañan a la salida. Aunque la posibilidad de separación de una partícula crece con el diámetro de la misma, la suerte de una partícula depende también de su posición en la sección de la corriente gaseosa, demanera que la separación de acuerdo con el tamaño no es muy definida.
Un separador ciclónico está compuesto básicamente por un cilindro vertical con fondo cónico, dotado de una entrada tangencial normalmente rectangular.
Su velocidad puntual sufre una redistribución de manera que su componente tangencial aumenta cuando disminuye el radio:

Donde: r es el radio, K y n son constantes. En lasparedes se acerca a cero, adquiere un valor máximo a cierto radio y luego disminuye rápidamente a menor radio. N varía de 0.5 a 0.7 en una porción considerable del radio del ciclón.
La corriente gaseosa cargada con las partículas sólidas se introduce tangencialmente en el recipiente cilíndrico a velocidades entre 6 y 30m/s, saliendo el gas limpio a través de una abertura central situada en la partesuperior. Por tanto, se observa que el modelo de flujo seguido por el gas dentro de los ciclones es el de un doble vórtice. Primero el gas realiza una espiral hacia abajo y por la zona exterior, para después ascender por la zona interior describiendo igualmente una hélice.

Las partículas de polvo, debido a su inercia, tienden a moverse hacia la periferia del equipo alejándose de la entrada delgas y recogiéndose en un colector situado en la base cónica.
Se trata de un equipo muy eficaz a menos que la corriente gaseosa contenga una gran proporción de partículas de diámetro inferior a unos 10 µm. Aunque se puedan emplear ciclones para separar partículas con diámetros mayores de 200 µm, esto no suele ser muy frecuente ya que los sedimentadores por gravedad o los separadores por inerciaresultan normalmente más efectivos y menos sujetos a abrasión.
Se puede emplear tanto para gases cargados de polvo como de niebla, es decir, para pequeñas partículas líquidas.


Bc=Dc/4
De=Dc/2
Hc=Dc/2
Lc=2Dc
Sc=Dc/8
Zc=2Dc
Jc arbitrario,
normalmente Dc/4

FUNCIONAMIENTO
El gas se mueve en el interior del ciclón con una trayectoria de doble hélice. Inicialmente realiza una espiralhacia abajo, acercándose gradualmente a la parte central del separador, y a continuación se eleva y lo abandona a través de una salida central situada en la parte superior dejando atrás las partículas.
Una vez que el gas penetra tangencialmente en el equipo se distinguen dos zonas de características distintas de movimiento:
- en la zona próxima a la entrada del gas y en aquella más exterior...