Ciclones E Hidrociclones

CICLONES E HIDROCICLONES

En los diferentes procesos industriales es necesaria la separación partículas solidas de diferentes tamaños y materiales, la utilización de un método u otro depende principalmente de lo que queremos obtener, tomando en cuenta el costo-beneficio del mecanismo utilizado, sin sobrepasar los beneficios y costos, y sin disminuir la eficiencia necesaria para obtener el producto deseado, por lo tanto el trabajo está en encontrar un equilibrio para todas estas condiciones.

Un método para la recolección del particulado es el uso de ciclones. Los ciclones además de tener en general un bajo costo de operación tienen un bajo costo de inversión, y la eficiencia depende del tipo de ciclón que utilicemos de acuerdo al material y a lo que deseamos obtener.

El principio de un ciclón es la sedimentación de las partículas que viajan en una corriente ya sea de gas o de agua para el caso de los hidrociclones, que por acción de la fuerza centrifuga, impacta inercial y tangencialmente sobre las paredes de una cámara, deslizando por estas el sólido que luego será recogido.

Pareciera que el mecanismo del ciclón es sencillo pero su operación depende de la potencia de entrada de la corriente y de las caídas de presión que esa genere, de la densidad y el diámetro de partícula que puede separar, así como del diámetro de ciclón que se debe utilizar.

En el diseño de un ciclón, cualquiera diría a primera vista que lo importante es obtener una alta eficiencia en la separación del material, por lo tanto se escogería un ciclón de alta eficiencia sin tener en cuenta las demás condiciones. Pero el hecho de que este tenga alta eficiencia quiere decir que tiene altas caídas de presión por tanto alto consumo de energía y un alto costo de operación.

Y si por ejemplo solo tuviéramos que separar un material de 20 o 50 micras de diámetro, ¿sería necesario utilizar este tipo de ciclón?, Pues no, estaríamos subutilizando un equipo de alto costo sin necesidad, que puede ser utilizado para diámetros de partículas más pequeños, para esto tenemos otros tipos de ciclones que nos pueden separar este material con este diámetro de partícula y así mismo obteniendo una eficiencia elevada, como lo haría un ciclón de alta capacidad.

Pero ¿qué condiciones harían que este ciclón tenga una alta eficiencia?, podríamos simplemente aumentar la velocidad de entrada, y así aprovechar los efectos de la aceleración centrifuga obteniendo una mejor separación del material, pero de nuevo se pueden generar altas caídas de presión y además si la velocidad de entrada es demasiado alta podemos generar también resuspensión del material ya colectado.

Para solucionar ambos problemas podemos manejar una velocidad de entrada alta sin sobrepasarnos, que de acuerdo a la experiencia estaría entre los 15.2 y 27.4 m /s, reduciendo la caída de presión y evitando la disminución en la eficiencia debido a la resuspensión del material.

También deberíamos tomar en cuenta el diámetro del ciclón, con una altura adecuada que me genere el número de giros o vórtices necesarios para alcanzar una alta eficiencia en la separación, dado el caso para partículas grandes podríamos utilizar un ciclón de altura y diámetro grande que me ayudara a cumplir las condiciones.

Con todo esto solo falta definir que material es el que estoy utilizando, pues de las condiciones de este depende necesariamente las características de la corriente que lo va a arrastrar.

De acuerdo al diámetro de partícula para el ejemplo, digamos que el material que estamos manejando es arena, para el cual podemos utilizar como fluido de arrastre el agua, que me va representar menores perdidas de carga, además la densidad de las partículas es mayor a la del fluido y así es más fácil su sedimentación.

Entonces el espiral de arena y agua fluirá radialmente dentro de la cámara del hidrociclón, y al final obtendremos un sedimentado de arena.

¿Pero qué pasa con el agua? , ¿A dónde se va?, y ¿si quiero obtener partículas mucho más finas? Pues el vórtice agua recircula por una corriente central ascendente de menor radio y sale por la parte superior a través de un ducto vertical centrado. Y para resolver el problema de obtener partículas más pequeñas pues seguiremos la opción dada en el artículo trabajado, podríamos poner varios ciclones en serie, de distinto tipo, que cada vez reduzcan la carga. Pero esta carga va a ser de partículas mucho más finas que pueden ser más volátiles y me pueden causar más fácilmente la resuspención del material. Una forma de asegurar que estas partículas no se conviertan en un problema es usar como receptor del material una tolva con una válvula rotatoria o de doble cierre como las sugeridas por el autor de este articulo.

Entonces, finalmente he separado mi material solido, con un mecanismo relativamente sencillo pero detallado en sus condiciones, con un equipo diseñado para las condiciones de operación a las que queramos trabajar, con un bajo costo y a una eficiencia alta.

ENSAYO

FLOTACIÓN Y FLOTACIÓN CON AIRE DISUELTO

Los procesos de separación de partículas

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