Ciclones

XXII CONGRESO DE INVESTIGACIÓN Título: Ciclón purificador de aire “Diseño, construcción y funcionamiento de un ciclón
colector de partículas contaminantes con entrada y descarga axial”.

Autores: Rebeca Chavéz Flores, Lorena Labra Sanatana, Roberto Santín Márquez Profesores: Mónica Guadalupe Borja Gallegos y Benjamín Gamiño Calvillo Escuela de procedencia: Colegio Anglo Americano Lomas Área:Construcción de prototipos, modalidad proyecto escolar.
Antecedentes:
El problema principal del aprovechamiento de la madera como combustible son los altos contenidos de polvo (0.5 a 5 g/m3 de gas) y alquitranes (100 mg/m3 – 2,000 mg/m3) que acompañan al gas producido. La Norma Oficial Mexicana NOM-043-ECOL-1993 establece que los niveles máximos permisibles de partículas sólidas emitidas porfuentes fijas no deben exceder los 1.536 g/m3 de gas; en cuanto al contenido de alquitranes cabe destacar que actualmente estos no son regulados en nuestro País, sin embargo, contenidos de 10-100 mg/m3 de gas podrían considerarse como aceptables conforme a experiencia obtenidas en países desarrollados. Para lograr esta disminución se propone el diseño e implementación de un ciclón colector departículas con entrada axial del gas contaminado y descarga axial, única en su tipo, ya que actualmente los ciclones comerciales a nivel mundial obedecen a una entrada tangencial de gas y descarga axial. Con los ciclones comerciales, donde la entrada del gas es tangencial es posible obtener eficiencias del 70 al 90, mientras que con el ciclón obtenido a través de este proyecto se esperan eficiencias del99.

Objetivos:
Realizar el diseño y construcción de un ciclón colector de partículas con entrada axial del gas contaminante a fin de mejorar la eficiencia de los ciclones convencionales. Obtener eficiencias de recolección del 99% durante las pruebas de funcionamiento del ciclón. Recudir el contenido en polvos a concentraciones inferiores de 1.536 g/m3 de gas que resulten satisfactoriasconforme a la legislación aplicable en nuestro País para partículas sólidas emitidas por fuentes fijas.

Marco teórico:
Los ciclones utilizan la inercia para eliminar partículas de la corriente del gas. Se imparte una fuerza centrífuga a la corriente dentro de una cámara de forma cónica, creándose un vórtice doble dentro del cuerpo del ciclón. El gas que entra es obligado a descender por el cuerpo delciclón con movimiento circular cerca de las paredes internas. En el fondo del ciclón, la dirección del gas se invierte y sube en espirales por el centro del tubo, saliendo por la tapa del mismo. Las partículas en la corriente del gas son enviadas contra la pared del ciclón por la fuerza centrífuga del gas en rotación, pero se les opone la fuerza de arrastre del gas que se dirige hacia la salida.Cuando las partículas son grandes, la inercia vence a la fuerza de arrastre, haciendo que las partículas alcancen la pared del ciclón y sean recogidas. Para las partículas más pequeñas, la fuerza de arrastre es mayor que la de inercia y salen del ciclón en la corriente del gas. Debido a la gravedad, las partículas más grandes que llegan a la pared del ciclón caen por la parte inferior del mismo.Metodología:
La metodología de trabajo desarrollada en este proyecto de investigación consistió en siete etapas, mismas que fueron desarrolladas en el transcurso de cinco meses (noviembre a marzo del 2010): 1. Estudio bibliográfico. 2. Definición del estado actual de la tecnología. 3. Diseño del ciclón colector de partículas con entrada axial del gas contaminante. 4. Adquisición de losmateriales y construcción del prototipo.

5. Elaboración de metodología para las pruebas experimentales en condiciones equiparables a una combustión real de la madera. 6. Pruebas experimentales del funcionamiento generalizado del ciclón. 7. Cuadro comparativo para el funcionamiento de un ciclón convencional.

Desarrollo:
La metodología empleada en el diseño del ciclón fue la siguiente: 1....