Ciclon

Los ciclones son equipos mecánicos estacionarios, ampliamente utilizados en la industria, que permiten la separación de partículas de un sólido o de un líquido que se encuentran suspendidos en un gas portador, mediante la fuerza centrífuga. Este tipo de tecnología es una parte del grupo de controles de la contaminación del aire, conocidos colectivamente como “pre-limpiadores,” debido a que a menudo se utilizan para reducir la carga de entrada de Materia Particulado (MP), a los dispositivos finales de captura, al remover las partículas abrasivas de mayor tamaño. Los ciclones también se les conocen como ciclones colectores, ciclones separadores, separadores centrífugos y separadores inerciales. En las aplicaciones donde operan muchos ciclones pequeños en paralelo, el sistema total se le conoce como ciclón de tubos múltiples, multi-ciclón o multiclón.

Tipo de tecnología Remoción de materia particulado por fuerzas centrífugas e inerciales, inducidas al forzar el cambio de dirección del gas cargado de partículas.

Contaminantes aplicables

Los ciclones se usan para controlar material particulado, principalmente el material particulado de diámetro aerodinámico mayor de 10 micras (μm). Hay sin embargo, ciclones de alta eficiencia, diseñados para ser efectivos con material particulado de diámetro aerodinámico menor o igual a 10 μm y menor o igual a 2.5 μm (MP10 y MP2.5). Aunque pueden usarse los ciclones para recolectar partículas mayores de 200 μm, las cámaras de asentamiento por gravedad o los simples separadores por impulso (momentum), son normalmente satisfactorios y menos expuestos a la abrasión.

Principio de funcionamiento

El gas ingresa por el conducto de entrada del ciclón a una velocidad Vi (velocidad de entrada al ciclón). Este conducto se halla ubicado en forma tangencial al barril o cuerpo del ciclón. Entra al barril y comienza el movimiento en espiral descendente. El cambio de dirección genera un campo centrífugo equivalente a cientos de veces el campo gravitacional terrestre. (Cientos de g). Las partículas transportadas por el gas debido a su inercia, se mueven alejándose del centro de rotación o “eje del ciclón”, por acción de las líneas de fuerza del campo centrífugo, alcanzando las paredes internas del barril del ciclón, donde pierden cantidad de movimiento y se deslizan por la pared del barril hacia el cono y desde allí a la pierna del ciclón.

El gas en su movimiento descendente va despojándose de las partículas sólidas y al llegar a la base del cono, invierte el flujo, siguiendo una espiral ascendente ya libre prácticamente de partículas (“gas limpio”). El movimiento del gas en el interior del ciclón consiste en una trayectoria de doble hélice. Inicialmente realiza una espiral hacia abajo, acercándose gradualmente a la parte central del separador, y a continuación se eleva y lo abandona a través de una salida central situada en la parte superior. Esta doble espiral es la que se denomina flujo ciclónico. Las partículas más grandes y más densas son forzadas hacia las paredes del ciclón, dejando atrás las partículas.

Una vez que el gas penetra tangencialmente en el equipo se distinguen dos zonas de características distintas de movimiento:

En la zona próxima a la entrada del gas y en aquella más exterior del cilindro predomina la velocidad tangencial, la velocidad radial es centrípeta y la axial de sentido descendente. La presión es relativamente alta.

En la zona más interior del cilindro, correspondiente al núcleo del ciclón y con un diámetro aproximadamente igual a 0,4 veces el del conducto de salida del gas, el flujo es altamente turbulento y la presión baja. Se da el predominio de la velocidad axial con sentido ascendente.

El funcionamiento de los ciclones industriales es, en general, el siguiente:

1. El gas es introducido al ciclón mediante un conducto de entrada. En este paso, el gas lleva una velocidad inicial.

2. El conducto dirige el gas directamente hacia el barril, o cuerpo central del ciclón.

3. Una vez dentro del barril, el gas comienza un movimiento en espiral ascendente.

4. Por acción de la inercia, las partículas que se suspenden en el gas se alejan del eje del ciclón, chocando con las paredes del barril.

5. Tras chocar con las paredes del barril, las moléculas pierden el movimiento y se deslizan

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