SEPARACION SOLIDO - GAS
CICLONES Los ciclones son uno de los equipos más empleados dentro de las operaciones de separación de partículas sólidas de una corriente gaseosa, además de poder emplearse para separar sólidos de líquidos. Su éxito se debe en parte a que son equipos de una gran sencillez estructural debido a que no poseen partes móviles y a que apenas exigen mantenimiento. Además destaca el hecho de que, al hacer uso de fuerzas centrífugas en vez de gravitatorias, la velocidad de sedimentación de las partículas se incrementa en gran medida haciéndose más efectiva la separación.
DEFINICION E IMPORTANCIA Un separador ciclónico está compuesto básicamente por un cilindro vertical con fondo cónico, dotado de una entrada tangencial normalmente rectangular. La corriente gaseosa cargada con las partículas sólidas se introduce tangecialmente en el recipiente cilíndrico a velocidades de aproximadamente 30m/s, saliendo el gas limpio a través de una abertura central situada en la parte superior. Por tanto, se observa que el modelo de flujo seguido por el gas dentro de los ciclones es el de un doble vórtice. Primero el gas realiza una espiral hacia abajo y por la zona exterior, para después ascender por la zona interior describiendo igualmente una hélice. Las partículas de polvo, debido a su inercia, tienden a moverse hacia la periferia del equipo alejándose de la entrada del gas y recogiéndose en un colector situado en la base cónica. Se trata de un equipo muy eficaz a menos que la corriente gaseosa contenga una gran proporción de partículas de diámetro inferior a unos 10 µm. Aunque se puedan emplear ciclones para separar partículas con diámetros mayores de 200 µm, esto no suele ser muy frecuente ya que los sedimentadores por gravedad o los separadores por inercia resultan normalmente más efectivos y menos sujetos a abrasión. Se puede emplear tanto para gases cargados de polvo como de niebla, es decir,
Los ciclones convencionales se pueden encontrar en una gran variedad de tamaños y la entrada al equipo puede ser bien rectangular o circular. Una forma de clasificar los distintos tipos se puede efectuar atendiendo a la manera en que se produce la carga y la descarga del equipo y otro modo sería en función de su eficiencia: De acuerdo a su disposición geométrica se distinguen los siguientes tipos de separadores ciclónicos : (a)- entrada tangencial y descarga axial (b)- entrada tangencial y descarga periférica (c)- entrada y descarga axiales (d)- entrada axial y descarga periférica
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 o barril del ciclón. El barril cumple la función de imprimir al gas un movimiento en espiral descendente. Conectado al barril 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 ciclones de entrada de gas axial funcionan de manera similar que los de entrada tangencial, solo que en la entrada del gas (entrada anular) tienen dispuestos unos álabes fijos que le imprimen el movimiento en espiral al gas sucio que entra al ciclón. -Los ciclones axiales tienen diámetros menores que los tangenciales ( 25 a 305 mm), debido a esto tienen alta eficiencia, pero baja capacidad. *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 y los 915 mm. -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 a fuentes de gran volumen, donde los cambios en la dirección del gas podrían ser un inconveniente. -
Otra posible clasificación de los ciclones se puede realizar en función de su eficiencia. La eficiencia de un ciclón está determinada en gran medida por su tamaño. Se ha comprobado que los ciclones de menor diámetro son los que proporcionan mejores eficacias en la separación de partículas. Asimismo se observa que la altura total del equipo también afecta a la eficacia, aumentando ésta con la altura. Según este criterio se consideran los siguientes tipos: - muy eficientes ( 98 - 99%) - moderadamente eficientes ( 70- 80%) - de baja eficiencia ( 50%) Existen también los denominados hidrociclones que se encargan de separar las partículas sólidas de líquidos.
CICLON - APLICACIONES En general sus aplicaciones son muy parecidas a las de los filtros de mangas. Los ciclones se pueden emplear también como equipos de limpieza previos a los filtros de mangas y cuentan con la ventaja de que pueden ser diseñados para tratar con un rango de condiciones químicas y físicas más amplio que cualquier otro equipo de captación de partículas. El siguiente esquema muestra una instalación para separar partículas de distintos tamaños y seleccionar aquel tamaño que interesa y que cumple las especificaciones requeridas: Los ciclones se pueden disponer bien en
serie, buscando una mejor separación de los sólidos, o bien en paralelo si se ha de hacer frente a grandes caudales. Se
suelen emplear para el control de la contaminación del aire de determinadas fuentes, tales como plantas generadoras de electricidad a partir de combustibles fósiles, en hornos de tostación, refinerías petrolíferas, molinos de pasta de papel e incineradores. Entre las aplicaciones de los ciclones hay que destacar también las de los
hidrociclones, muy utilizados por ejemplo para la depuración de aguas residuales y en otros sistemas de lavado.
Ventajas del uso de ciclones: - bajo costo de inversión - costo de mantenimiento bajo (no tiene partes móviles) - permite la separación en condiciones drásticas de temperatura y presión. - Caída de presión constante. - Puede ser construido de variados materiales (cerámica, aleaciones, aceros, hierro fundido, aluminio, plásticos) - Puede separar tanto partículas sólidas como líquidas, a veces ambas la vez, dependiendo del diseño propio del ciclón
Desventajas del ciclón - Baja eficiencia para partículas de tamaño menor que el diámetro de corte, cuando operan en condiciones de bajas cargas de sólido. - Usualmente caída de presión mayor que otros tipos de separadores ( por ejemplo que el filtro de cartucho (bag)) - Sujeto a erosión o ensuciamiento, si los sólidos procesados son abrasivos.
FILTRO DE MANGAS Los filtros de mangas son considerados como los equipos más representativos de la separación sólido-gas mediante un medio poroso. Su función consiste en recoger las partículas sólidas que arrastra una corriente gaseosa, esto se consigue haciendo pasar dicha corriente a través de un tejido. El tamaño de las partículas a separar por los filtros de mangas será entre 2 y 30 µm. Sin embargo, no es usual disponer de medios filtrantes con poros tan pequeños como para retener las partículas que transporta el gas, debido a que los diámetros de éstas son extraordinariamente pequeños. Por tanto la filtración no comienza a efectuarse de manera efectiva hasta que no se han acumulado una cierta cantidad de partículas sobre la superficie de la bolsa en forma de torta filtrante.
FILTRO DE MANGAS
APLICACION Los filtros de mangas constan de una serie de bolsas con forma de mangas, normalmente de fibra sintética o natural, colocadas en unos soportes para darles consistencia y encerrados en una carcasa de forma y dimensiones muy similares a las de una casa. El gas sucio, al entrar al equipo, fluye por el espacio que está debajo de la placa a la que se encuentran sujetas las mangas y hacia arriba para introducirse en las mangas. A continuación el gas fluye hacia afuera de las mangas dejando atrás los sólidos. El gas limpio fluye por el espacio exterior de los sacos y se lleva por una serie de conductos hacia la chimenea de escape. Contienen además una serie de paneles para redireccionar el aire, dispositivos para la limpieza de las mangas y una tolva para recoger las partículas captadas.
