Diseo de un separador ciclnico

Raquel Lpez Fabin Ins Vzquez Rodrguez Nora Vidal Duarte

ndice

Objetivo de la operacin diseada:2Principios y fundamentos de la operacin:2Parmetros que influyen:4Ecuaciones de diseo aplicables:5Valores tpicos:6Grficos y fotografas de equipos reales:6Bibliografa:6

Objetivo de la operacin diseada:El objetivo de un separador ciclnico es la separacin mediante fuerza centrfuga de partculas slidas o lquidas suspendidas en un gas, en este caso aire.

Principios y fundamentos de la operacin:El principio de funcionamiento de un de los ciclones se basa en la separacin de las partculas por fuerza centrfuga, del orden de cientos de gramos, lo que lo hace ms efectivo frente a otras operaciones de separacin ya que ocuparan un espacio menor.Hay distintos tipos de ciclones ya que el gas de entrada puede entrar de forma tangencial o axial, a su vez la descarga de slidos puede ser perifrica o axial. Por tanto habr cuatro tipos de ciclones: Entrada y descarga axial:

Ilustracin 1

Entrada tangencial y descarga perifrica:

Ilustracin 2 Entrada y descarga axiales:

Ilustracin 3 Entrada axial y descarga perifrica:

Ilustracin 4

Los ms usados son los ciclones de entrada de gas tangencial y salida del slido axial.En la siguiente imagen representaremos las partes y las dimensiones del cicln:

Ilustracin 5

Donde las dimensiones que se indican en la ilustracin anterior son:Dc: dimetro del cicln De: dimetro del conducto de salida del gas limpio, es la mitad del dimetro del cicln Lc: longitud del barril Zc: longitud del cono del cicln Hc: altura del conducto de entrada rectangular. Lw: ancho del conducto de entrada tangencial Jc: dimetro de la pierna del cicln

Las partes fundamentales del cicln son: la entrada de gas que est conectada tangencialmente en la parte superior del cuerpo del cilindro o tambin llamado barril del cilindro, la funcin del barril es proporcional al gas el movimiento en espiral descendente, conectado a esta parte hay un cono invertido cuya funcin es conducir las partculas separadas hacia el tubo de descarga. En la base del cono invertido se produce una inversin del flujo de forma donde ahora la espiral tendr un movimiento ascendente, concntrico a la espiral descendente, extrayendo de esta forma el gas limpio por el conducto superior.Durante este proceso debido a la friccin de las partculas slidas se producen daos severos en las paredes del ciclo por ello suelen colocarse mallas del tipo hexagonal, con las que se recubre el cemento para evitar la erosin del interior.El funcionamiento es el siguiente, el gas entra por el conducto de entrada con una velocidad determinada, este conducto se encuentra de forma tangencial al barril. A continuacin se produce el movimiento en espiral descendente. El cambio de direccin en los movimientos produce un campo centrfugo equivalente a cien veces el campo gravitatorio terrestre. Debido a este movimiento las partculas se alejan del dentro de rotacin llegando a las paredes internas del cicln y al chocar pierden su cantidad de movimiento y caen deslizndose por esta hasta la pierna del cicln, estas partculas suelen ser las ms grandes y densas. A su vez, en el movimiento descendente parte de las partculas slidas llegan a la base del cono donde se depositan.

Parmetros que influyen:Los ciclones se proyectan por lo general para que cumplan con determinadas limitaciones concretas de cada de presin. Para las instalaciones ordinarias, trabajando aproximadamente a la presin atmosfrica, las limitaciones impuestas por los ventiladores fijan una cada de presin mxima admisible que corresponda a una velocidad de entrada en el cicln comprendida entre 6 y 21 m/seg. En consecuencia, los ciclones suelen disearse para una velocidad de entrada de 15m/seg., Aunque no es necesario atenerse rigurosamente a esta cifra. El factor primordial que puede utilizarse en el diseo para regular el rendimiento de separacin es el dimetro del cicln; trabajando con una cada de presin fija, los equipos de dimetro menor tienen el rendimiento ms alto. Sin embargo, los ciclones de pequeos dimetros exigen varios aparatos en paralelo para una capacidad especfica. En esos casos, los diferentes ciclones pueden descargar el polvo en una tolva receptora comn. Se acostumbra a proyectar un solo cicln para una capacidad dada, recurriendo a varios en paralelo solamente si el rendimiento de separacin previsto es inadecuado para un slo aparato. Los ciclones en serie no estn por lo general justificados. La reduccin del dimetro del conducto de salida de los gases aumenta el rendimiento de separacin y la cada de presin. Aumentando la longitud de un cicln se admite por lo general que aumenta el rendimiento de separacin, aunque no existen datos seguros a este respecto. Probablemente, la causa ms importante del mal resultado de los ciclones en algunos casos es, sin embargo, las infiltraciones de aire en la salida de polvo del cicln. Para la extraccin continua del polvo separado, puede emplearse una vlvula rotativa en estrella, una de doble cierre o un transportador de tornillos sin fin. En esencial lo que se quiere conseguir es que la capacidad de descarga y recepcin sea suficiente para impedir que el material separado se acumule en el cono del cicln.Por lo que uno de los factores ms importantes que influyen en el diseo de este tipo de equipos es la cada de presin y las prdidas de rozamiento, que conviene expresarlas en funcin de la carga de velocidad basada en el rea inmediata a la entrada del cicln. La carga de velocidad en la entrada, expresada en centmetros de agua, est relacionada con la velocidad media de entrada en los gases y su densidad. La perdida por razonamientos en el cicln es una medida directa de la presin esttica y de la potencia que debe desarrollar el ventilador y est relacionada con la cada de presin. Las prdidas por rozamiento en los ciclones encontrados en la prctica pueden variar entre 1 y 20 cargas de velocidad en la entrada, segn las proporciones geomtricas. Sin embargo, para un cicln de proporciones geomtricas concretas, son prcticamente constantes, independientemente de las dimensiones reales del cicln.

Ecuaciones de diseo aplicables:El esquema general de diseo de un separador por cicln se basa en un parmetro fundamental Do, que es el dimetro del cicln, de ah los dems parmetros son relaciones respecto a este. Wi= 0,25 Do. (Anchura del conducto de aire sucio) Ilustracin 6

H= 0,5 Do. (Altura del conducto de aire sucio) H1= 2 Do. (Altura de la zona cilndrica del cicln) H2= 2 Do. (Altura de la zona cnica del cicln) De= 0,5 Do. (Dimetro del conducto de salida de aire limpio) S = 0,625 Do. (Profundidad en el cicln del conducto de salida de aire limpio) Dd= 0,25 Do. (Dimetro de salida del conducto de salida de slidos)La longitud de la trayectoria del flujo es N Do. Dnde N es el nmero de vueltas que el gas realiza al recorrer la hlice exterior del cicln, antes de entrar a la hlice interior. Y Do es el dimetro exterior del propio cicln.Si se hacen las sustituciones en las ecuaciones de diseo del sedimentador por gravedad:

Para sustituir en la ecuacin anterior D se introduce un nuevo termino, que es el dimetro de corte, que se utiliza mucho para describir los aparatos colectores de partculas, esta definicin aporta una medida del tamao de partculas capturadas y el tamao que pasa por el colector de partculas:

Valores tpicos:

Grficos y fotografas de equipos reales:

Bibliografa: Apuntes de la Universidad de la Plata (Argentina): http://www.ing.unlp.edu.ar/dquimica/paginas/catedras/iofq809/apuntes/Ciclones.pdf Apuntes de la Universidad Castilla la Mancha: http://www.uclm.es/profesorado/jvillasenor/esp/contatm/tema1-pto3.pdf Apuntes de la Universidad nacional Pedro Ruiz Gallo: http://www.arbulu-terry.com/articulos/SEPARADORES%20MECANICOS%20DE%20GASES.pdf