Artículo- Patrones de Flujo en un Sistema de Separación

Información Tecnológica
Patrones de29-36 en un Sistema de Separación Ciclónico
Vol. 19(1), Flujo (2008)

Jiménez

Patrones de Flujo en un Sistema de Separación
Ciclónico
José A. Jiménez, Claudia del C. Gutiérrez, Juan G. Barbosa, Luis A. Moreno
Instituto Politécnico Nacional, LABINTHAP-SEPI-ESIME, Unidad Profesional Adolfo López Mateos,
Edificio 5, 3er. Piso, Col. Lindavista, 07738,México D.F.-México (e-mail: jjimenezb@ipn.mx)

Resumen
Se llevó a cabo la visualización de los patrones de flujo dentro de un separador tipo ciclón a
diferentes condiciones (Re=123720 y 23860) para determinar la influencia de la velocidad de
entrada del gas en el ciclón sobre dichos patrones. Para tal efecto, partículas de humo fueron
inyectadas a la corriente de aire entrando a un ciclónconstruido de acrílico, dichas partículas fueron
iluminadas con una luz láser y fotografiadas utilizando una cámara CCD con el fin de visualizar las
estructuras turbulentas formadas dentro del ciclón. A partir de estas imágenes se realizó un análisis
cualitativo y cuantitativo del cambio en el tamaño de las estructuras turbulentas al modificarse el
número de Reynolds, encontrándose que al aumentarel número de Reynolds el tamaño de las
estructuras observadas se reduce, modificando los patrones de flujo encontrados en el interior de
los separadores ciclónicos.
Palabras Clave: ciclones, patrones de flujo, separación de partículas, optimización

Flow Patterns in a Cyclonic Separation System
Abstract
A visualization of the flow patterns within a cyclone separator was carried out. Thisvisualization was
performed under different conditions (Re=123720 y Re=23860) to determine the influence of cyclone
inlet gas velocity on the flow patterns. Smoke particles were injected into the gas stream entering a
cyclone built using cast acrylic. The smoke particles were illuminated using a laser light and images
were taken using a CCD camera to visualize turbulent structures formed withinthe cyclone. From
these images, qualitative and quantitative analyses of the changes in turbulent structure size were
performed. It was found that as Reynolds number increases, turbulent structure size is reduced,
modifying the flow patterns within a cyclone separator.
Keywords: cyclones, flow patterns, particle separation, optimization

Información Tecnológica – Vol. 19 Nº 1 - 2008

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Jiménez

INTRODUCCIÓN
Los separadores tipo ciclón son equipos ampliamente utilizados para control de la contaminación del
aire, separación de sólidos y gases, muestreo de aerosoles y control de emisiones para aplicaciones
industriales (Zhao et al., 2004). Estos equipos también son utilizados para muestreo selectivo de la
calidad delaire en función del tamaño de las partículas suspendidas en el ambiente y que son
capturadas por los mismos en lugares de trabajo, y en lugares cerrados en general (Kenny y
Gussman, 2000).
El principio de operación de los separadores tipo ciclón es el siguiente: la mezcla gas-sólido entra por
la sección superior del dispositivo. Entonces, el cuerpo cilíndrico induce un patrón de flujogiratorio en
forma de vórtice descendente para la mezcla gas-sólido. La fuerza centrífuga separa el polvo de la
corriente de gas. Las partículas viajan hacia las paredes del cilindro y se deslizan por la sección
cónica hasta la salida de polvo, mientras que el gas sale a través del buscador de vórtices (Altmayer
et al., 2004). Se han realizado varios trabajos de investigación con el fin de mejorar laeficiencia de
separación del ciclón. Hoffman et al. (2001), investigaron los efectos de incrementar la longitud del
segmento cilíndrico en el ciclón. Se encontró que la eficiencia mejoró hasta un cierto límite, pero el
efecto más importante es la disminución en la caída de presión originada en el ciclón. Otro enfoque
fue utilizado por Ravi et al. (2000), quienes utilizaron un algoritmo...