Control de la contaminación del aire

Historia.

La primera aplicacion de un equipo para controlar la contaminacion del aire fue a mediados del siglo pasado, el proposito no era controlar la contaminacion ambiental sino la necesidad de mantener limpio el lugar de trabajo, evitando que sea afectada la eficiencia de los trabajadores. El motivo de mantener el medioambiente limpio era secundario. El primer colector de polvo era una simple estructura de ladrillo usando filtros de tela y funcionaba de manera similar a una aspiradora domestica, la forma actual de los ciclones ha sido usada a lo largo de los ultimos 50 años.

En la actualidad, el control de las emisiones forma parte fundamental de cualquier proceso, por eso continuamente se esta en busca de las mejoras tecnologicas para aumentar la eficiencia de los equipos.

Ciclones. Generalidades.

Son uno de los equipos mecanicos mas utilizados dentro de las operaciones de separacion de particulas solidas de una corriente gaseosa, ademas de poder emplearse tambien para separar solidos de liquidos. Su éxito se debe en parte a que son equipos de una gran sencillez estructural debido a que no poseen partes moviles y que apenas exigen mantenimiento. Ademas, se destaca el hecho de que, al hacer uso de fuerzas centrifugas en vez de gravitatorias, la velocidad de sedimentación de las particulas se incrementa en gran medida haciendo mas efectiva la separacion. Tienen la desventaja de ser poco versatiles, ya que no se adaptan z cambios de las condiciones de operación, por lo cual son poco flexibles a los cambios de concentración de polvos, caudales de gas y distribución de tamaños de las particulas.

Se trata de un equipo muy eficiente a menos que la corriente gaseosa contenga una gran proporcion de particulas de diametro inferior a 10 µm. Aunque se pueden emplear ciclones para separar particulas con diámetros mayores a 200 µm, no suele ser muy frecuente ya que los sedimentadotes por gravedad o los separadores por inercia resultan normalmente mas efectivos y menos sujetos a la abrasión.

Estructura y principio de funcionamiento.

Un separador ciclonico esta compuesto básicamente por un cilindro vertical con fondo conico, dotado de una entrada, normalmente rectangular. Los ciclones son colectores centrifugos en los cuales la corriente gaseosa cargada con particulas solidas se introduce tangencialmente en el recipiente cilindrico a velocidades de aproximadamente 30m/s forzando al material hacia la parte externa, disminuyendo la velocidad del aire y propiciando el desprendimiento de las particulas, esto puede apreciarse en la figura adjunta.

El aireo gas limpio sale por la parte superior del ciclon, a traves de una abertura.

En la base del cono invertido se produce la inversion del flujo de gas, por lo tanto se observa que el modelo de flujo seguido por el mismo dentro de los ciclones es el de un “doble vórtice”. Primero el gas realiza un espiral hacia abajo y por la zona exterior, para luego ascender por la zona interior describiendo igualmente una helice.

Ciclón convencional.

Dc: diámetro del ciclón

De: diámetro del conducto de salida del gas limpio, es la mitad del diámetro del ciclón

Lc: longitud del barril

Zc: longitud del cono del ciclón

Hc: altura del conducto de entrada rectangular.

Lw: ancho del conducto de entrada tangencial

Jc: diámetro de la pierna del ciclón

Las partes principales son:

• La entrada de gas sucio, conectada tangencialmente en la parte superior del cuerpo cilíndrico del ciclon.

• El cuerpo: cumple la función de imprimir al gas un movimiento en espiral descendente.

Conectado al cuerpo hay un cono invertido que cumple la función de conducir el polvo separado hacia el tubo de descarga, de longitud variable, también denominado cola o pierna del ciclón. En la base del cono invertido se produce la inversión del flujo de gas, de modo que el gas comienza allí una espiral en forma ascendente, concéntrica a la espiral descendente, saliendo el gas limpio por el conducto superior de salida. Los polvos separados son descargados en la pierna del ciclón. En la cola del ciclón puede existir o no una válvula de chanela que se abre solamente por el peso de los sólidos acumulados en la pierna del ciclón, produciendo de esta manera la descarga de los polvos

Clasificacion.

Según disposición geométrica.

a) Entrada tangencial y descarga axial.

b) Entrada tangencial y descarga periferica.

c) Entrada y descarga axiales.

d) Entrada axial y descarga periferica.

Los ciclones de entrada axial funcionan de manera similar que los de entrada tangencial, solo que la entrada de gas (entrada anular) tiene dispuestos unos alabes fijos que le imprimen un movimiento en espiral al gas sucio que ingresa. Los ciclones axiales tienen diámetros menores que los tangenciales, tienen alta eficiencia pero la capacidad de procesamiento es menor.

Los ciclones de entrada tangencial y descarga axial representan el ciclón tradicional y, aunque se pueden construir con diámetros más grandes, lo más frecuente es que éstos se encuentren entre los 600 µm y los 915 µm.

En los ciclones con entrada tangencial y descarga periférica, el gas sufre un retroceso en el interior del equipo al igual que ocurre en un ciclón convencional. Sin embargo, presenta el inconveniente de que el polvo no es eliminado en su totalidad de la corriente gaseosa, aunque sí se produce una concentración del mismo.

En los ciclones con entrada y descarga axial la diferencia fundamental se encuentra en que los diámetros son de menores dimensiones (entre 25 y 305 mm), con lo que gracias a esta característica su eficiencia es mayor aunque su capacidad es menor.

Por otra parte, los ciclones de entrada axial y salida periférica proporcionan un flujo directo que es muy adecuado para conectarlos

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