Silabus De Operaciones Unitarias

3.3- separación solido-gas
3.3.1- definición e importancia de los ciclones
3.3.2- características de los ciclones
Los parámetros clave en el diseño de un ciclón son la eficiencia y la pérdida de carga. |
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Hasta ahora no se ha conseguido definir de manera teórica exacta el funcionamiento de un ciclón. La mayoría de las aproximaciones se hallan en la determinación del diámetro departícula crítico, es decir, aquel diámetro a partir del cual todas las partículas mayores serían retenidas. |
Estas aproximaciones establecen ciertas suposiciones relativas al modelo de flujo del gas y a la trayectoria seguida por las partículas en el interior del ciclón. |
De esta manera surge la siguiente ecuación, conocida como ecuación de Rosin-Rammler, que es bastante exacta para la estimaciónde la eficacia de los ciclones. En ella se supone que la corriente de gas realiza un determinado número de vueltas a una velocidad constante e igual a la de la entrada de la corriente gaseosa en el ciclón, sin considerar turbulencias ni efectos de mezclado. |
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La eficiencia se define a partir del diámetro de corte que equivale a aquel diámetro para el que la curva de eficiencia tiene unvalor del 50%. Este valor constituye una medida del tamaño de las partículas capturadas. |
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dónde: |
Wi es una dimensión que representa el ancho de la entrada al ciclón (en la figura aparece como Bc), suele ser función del diámetro del ciclón. |
N es el número de vueltas que el gas realiza alrededor del ciclón antes de que salga del área de captura, normalmente se toma N=5. |
Vc es lavelocidad del gas en la admisión del ciclón. |
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A partir de aquí se puede expresar el rendimiento con la siguiente ecuación, que representa de manera satisfactoria los datos experimentales. |
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Por otro lado, la pérdida de carga se puede representar por la siguiente ecuación: |
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K es un parámetro cuyo valor suele ser normalmente igual a 8. |
La velocidad típica en laadmisión de un ciclón suele ser de 15-20 m/s. Esta velocidad se establece por motivos de pérdida de carga, para vencer la pérdida de carga existente se recurre a un ventilador o soplante. Existen dos posibilidades de colocación del ventilador: bien en impulsión o bien en aspiración, colocándolo antes del ciclón en la primera opción o bien tras el ciclón en la segunda opción. |
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Lo normal es quelas dimensiones de un ciclón guarden unas determinadas relaciones entre sí como muestra la figura siguiente: |
Bc=Dc/4 |
De=Dc/2 |
Hc=Dc/2 |
Lc=2Dc |
Sc=Dc/8 |
Zc=2Dc |
Jc arbitrario,normalmente Dc/4 |
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  | Proporciones de un separador ciclónico |
Para poder entender esto se llevó a cabo varias investigaciones sobre este tema de acuerdo con el siguiente articulo losparámetros o la parte de cálculo para los ciclones es como sigue:

Ciclones convencionales

Con las relaciones geométricas

Cuando un gas entra en un ciclón su velocidad sufre una distribución, de modo que la componente tangencial de velocidad aumenta con la disminución del radio según una ley de la forma:

Y la aceleración radial es aC = w2.r

Eficiencia de captación
Diversos autoresinvestigaron la duración teórica del movimiento de las partículas en el ciclón y estimaron un desempeño teórico del equipo.
Varias expresiones teóricas y semi empíricas han sido propuestas para prever la eficiencia de captación de un ciclón, pero existen otros métodos experimentales de mayor confianza

h = Eficiencia de selección
D’= Diametro de corte de para el tamaño de particula en el que laeficiencia es del 50% en el ciclón considerado.
En la práctica lo que se especifica en un proyecto es la eficiencia de separación deseada para particulas de un determinado tamaño.
D.
Relación empírica de Rossin, Rammler e Intelmann :

B = Largo del ducto de entrada al ciclón;
N = Número de vueltas dadas por el gas en el interior del ciclón ( igual a 5 );
v = velocidad de entrada del gas al...