Ciclones

Ciclones
Introducción
El procedimiento en el que se lleva a cabo la separación de un sistema particulado se denomina clasificación. Consiste en separar una cierta distribución granulométrica, en dos fracciones, una con una distribución en la que prevalecen los tamaños mayores y en otra los tamaños menores. Esta operación es de amplio uso industrial y su objetivo principal es manipular lasdistribuciones de tamaños de los flujos en una planta con el fin de optimizar el comportamiento de otras operaciones.
Uno de los métodos más antiguos y más usados para separar polvo en suspensión en un gas (generalmente aire) es el ciclón.
Son de buena eficiencia si las partículas no son muy pequeñas, son de bajo costo de instalación y de operación. También presentan la posibilidad de regulación, quepermite una utilización bastante variada en la recuperación de polvos industriales, siempre que las fracciones de partículas por debajo de los diez micrones sean solo un pequeño porcentaje del total.
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 5g y los dediámetro pequeño suelen alcanzar aceleraciones de 2500g.
Los ciclones utilizados en la salida de los altos hornos tienen una capacidad de 100.000 m3 / hora, a una temperatura de 250°C y a una presión de 300 kg / m2.La caída de presión suele ser de 100 kg / m2. Mide entre 20 y 25 m de alto y tiene una sección cilíndrica de 5 a 6 m de diámetro.
Los ciclones también se utilizan para separar gotas delíquido en suspensión en un gas y partículas sólidas en suspensión en un líquido. En este último caso se llaman hidrociclones.
Los ciclones para separar sólidos o líquidos de gases trabajan con partículas de entre 5 a 200 micrones, en el caso de partículas de diámetro menor a 5 micrones el rendimiento de la separación es bajo y para el caso de diámetro de partículas superiores a 200 micrones esconveniente utilizar una cámara de sedimentación por que la abrasión es menor.
Cuando hay aglomeración de partículas o alta concentración de polvos, pueden separarse partículas de menor tamaño obteniéndose un rendimiento de hasta el 98% debido a las aglomeraciones.
Desarrollo
Si bien los distintos ciclones tienen características propias, el que se ilustra en la figura es el tipo de ciclón máscomún.

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No tiene partes móviles, está formado por un cilindro vertical con el fondo cónico, una entrada tangencial en la parte superior y una salida para el polvo en el fondo cónico. El conducto de salida (Chimenea), se prolonga dentro del cilindro para impedir cortocircuito entre el aire de entrada y el de salida.
La trayectoria de los gases es un torbellino descendente en espiral,adyacente a la pared, el cual trata de alcanzar el fondo del cono, pero a cierta altura cambia de dirección ascendiendo en una espiral de menor diámetro en el centro del cuerpo. Esta espiral es concéntrica con la descendente y gira en el mismo sentido, finalmente el gas sale, todavía girando, a través de la chimenea.
La aceleración centrífuga de las partículas suspendidas depende del radio delcamino 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 haciala salida del polvo que esta en la parte inferior del cono. Las más pequeñas que no tienen tiempo de alcanzar la pared, son detenidas por el gas y lo acompañan a la salida. Auque 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, de manera que la separación de acuerdo...