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5.3 CICLONES E

HIDROCICLONES

Tecnológico Nacional de México Departamento de Ingeniería Química y Bioquímica M.C. Y. M. Hernández C.

Competencia específica a desarrollar:

• Identifica procesos que involucren la fluidización, separación por membranas, ósmosis inversa, ciclones e hidrociclones y lavadores de gases, con base a su acción de separación de cada uno de ellos.

Importancia y características de un ciclón

• Los ciclones se emplean principalmente para la separación de sólidos de fluidos y utilizan la fuerza centrífuga para efectuar la separación.
• La separación depende del tamaño y densidad de las partículas, por lo que los ciclones pueden utilizarse para efectuar la separación sobre la base del tamaño, la densidad o de ambas.

Características de un ciclón

• Consta de un cilindro de pequeña altura, cerrado en la parte superior por un plato o disco y en la inferior por un cono.
• El aire con su carga de sólidos se introduce tangencialmente por la parte superior de un cilindro.
• La fuerza centrífuga actúa sobre las partículas sólidas y las lanza contra la pared y caen a la parte cónica.

Características de un ciclón

• Al entrar, el aire del ciclón fluye hacia abajo en una espiral ó vórtice adyacente a la pared. Cuando el aire se aproxima al fondo cónico vuelve a subir en una pequeña espiral en el centro del cono y del cilindro. Por consiguiente se forma un vórtice doble. Las espirales descendente y ascendente giran en el mismo sentido.

Cómo funciona un ciclón

Características de un ciclón

• La salida del aire está situada normalmente en el centro de la tapa y también está provista normalmente de una chimenea que desciende por el interior del separador para impedir que la corriente de aire pase directamente desde la entrada a la salida.

Chimenea

Aplicación

• Se emplean para recoger serrín y polvos gruesos y toda clase de materiales no muy finos.
• Pueden utilizarse para separar materiales pesados o gruesos de polvos finos.
• Otras aplicaciones: secado de alimentos por rociado, equipos separadores de polvos ambientales, separación de rocíos finos de gases.

Aplicación

• También puede efectuarse la separación de sólidos suspendidos en líquidos.
• Debido a que la viscosidad de un líquido es mucho más elevada que la de un gas, la resistencia del fluido es mayor y el ciclón puede tener un diámetro más pequeño, con objeto de tener una correspondiente fuerza centrífuga mucho mayor.

Aplicación

• Los hidrociclones se emplean habitualmente en circuitos de molienda para devolver el material grueso de nuevo al molino.
• Tienen una gran capacidad en relación con su tamaño.

Aplicación

• Teóricamente el aumento de velocidad de entrada implicaría un aumento de la fuerza centrífuga, y con esto un aumento de la eficiencia.
• Las velocidades de entrada muy altas generan la resuspensión del material particulado de las paredes internas del ciclón.
• Aumentar la velocidad implica mayor consumo de energía.

Desventajas de los ciclones

• Eficiencias de recolección de partículas suspendidas totales relativamente bajas.
• No pueden manejar materiales pegajosos o aglomerantes.
• Las unidades de alta eficiencia pueden tener altas caídas de presión.

Clasificación

1. Ciclones convencionales
2. Ciclones de alta eficiencia
3. Ciclones de alta capacidad

Ciclones de alta eficiencia

• Diseñados para alcanzar mayor remoción de las partícula pequeñas que los ciclones convencionales
• Pueden remover partículas de 5 mm con eficiencias hasta del 90 % pudiendo alcanzar mayores eficiencias con partículas más grandes
• Tienen mayores caídas de presión (mayores costos de energía) Nota: por lo general el diseño de este tipo de ciclón está determinado por una limitación especificada de caída de presión, en lugar de cumplir con alguna eficiencia de control especificada.