Dise O De Ciclones

DISEÑO DE UN CICLÓN
Los márgenes de la eficiencia de remoción para los ciclones están con frecuencia basados
en las tres familias de ciclones, es decir, convencional, alta eficiencia y alta capacidad. La
tabla 1 presenta el intervalo de eficiencia de remoción para las diferentes familias de
ciclones.
Tabla 1. Intervalo de eficiencia de remoción para las diferentes familias de ciclones
Familia deciclones

Los ciclones de alta eficiencia están diseñados para alcanzar mayor remoción de las
partículas pequeñas que los ciclones convencionales. Los ciclones de alta eficiencia
pueden remover partículas de 5 µm con eficiencias hasta del 90%, pudiendo alcanzar
mayores eficiencias con partículas más grandes. Los ciclones de alta eficiencia tienen
mayores caídas de presión, lo cual requiere demayores costos de energía para mover el
gas sucio a través del ciclón. Por lo general, el diseño del ciclón está determinado por una
limitación especificada de caída de presión, en lugar de cumplir con alguna eficiencia de
control especificada.
Los ciclones de alta capacidad están garantizados solamente para remover partículas
mayores de 20 µm, aunque en cierto grado ocurra la colección de partículasmás
pequeñas. Se ha reportado que los multiciclones han alcanzado eficiencias de recolección
de 80 a 95 % para partículas de 5 µm.
Tabla 2. Características de los ciclones de alta eficiencia

1

Tabla 3. Características de los ciclones convencionales

Tabla 4. Características de los ciclones de alta capacidad.

2

Figura 4. Dimensiones del ciclón

Eficiencia de colección del ciclón
La teoría deLeith y Licht es la que mejor se adapta al comportamiento experimental. Esta
teoría predice las eficiencias de colección de material particulado, basándose en las
propiedades físicas del material particulado y el gas de arrastre, y en las relaciones entre
proporciones del ciclón.
La eficiencia fraccional por tamaño de partículas se calcula con la ecuación 1.

(1)
En la cual:
= Eficienciafraccional por intervalos de tamaño.
= Factor de configuración del ciclón.

= Tiempo de relajación para cada partícula, s.

3

= Caudal de gas, m3/s.
= Diámetro del ciclón, m.
= Exponente del vórtice del ciclón

El parámetro
esta relacionado con las proporciones del ciclón y
características del material particulado y del gas de arrastre.

agrupa

La eficiencia total se calcula realizando la sumatoria delproducto de las eficiencias
fraccionales por la masa fraccional.

(2)
En la cual:
= Eficiencia total
= Eficiencia fraccional
= Porcentaje másico, %.

TIEMPO DE RELAJACIÓN
El tiempo de relajación es el tiempo necesario para que una partícula alcance la velocidad
terminal de caída; se evalúa con la ecuación siguiente:

(10)
En la cual:
= Densidad de la partícula, kg/m3.
= Diámetro de la partícula,m.
= Viscosidad del gas, kg/ms.

EXPONENTE DEL VÓRTICE ' '
El exponente del vórtice resulta de relacionar la velocidad tangencial y el radio de giro de
un movimiento en forma de vórtice. Los análisis teóricos revelan que debe ser igual a
1.0 en ausencia de fricción de pared (vórtice libre). No obstante, las mediciones reales
señalan que puede variar de 0.5 a 0.7 de acuerdo con el tamaño del ciclóny la
temperatura; una ecuación empírica muy utilizada es la siguiente:

4

(11)
En la cual:
= Exponente del vórtice (valor adimensional).
= Diámetro del ciclón, m.
= Temperatura del gas,

.

VELOCIDAD DE SALTACIÓN
En los ciclones, la velocidad de entrada es un parámetro fundamental; velocidades muy
bajas permiten la sedimentación de partículas y neutralizan el efecto de la fuerza
centrífugagenerando disminución en la eficiencia de colección; velocidades muy altas
pueden resuspender partículas previamente colectadas, disminuyendo también la
eficiencia. La experiencia indica que la velocidad de entrada al ciclón debe situarse en el
intervalo de 15.2 a 27.4 m/s.
Kalen y Zenz propusieron la existencia de una 'velocidad de saltación' en el ciclón para
explicar por qué la eficiencia de...