Resumen Ciclonado

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Son equipos mecánicos estacionarios, 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. Los 
hidrociclones son equipos que permiten la separación de líquidos de distintas densidades, o de 
sólidos de líquidos. 
Ventajas: no poseen partes móviles, son de fácil mantenimiento. Ocupan menor espacio que las 
cámaras de sedimentación. Bajo costo de inversión y pueden separar partículas sólidas y líquidas.
Desventajas: poco versátiles, no se adaptan a cambios de las condiciones de operación. Mas 
caida de presión que en otros separadores. Sujeto a erosión
El principio de funcionamiento de un ciclón se basa en la separación de las partículas mediante 
la fuerza centrífuga.
Los ciclones de entrada tangencial y descarga axial representan el ciclón tradicional y, sus 
diámetros se encuentran entre los 600 y los 915 mm. 
Dc: diámetro del ciclón 
De: diámetro del conducto de salida del gas limpio, 1/2 del Ø 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
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
El gas ingresa por el conducto de entrada del ciclón tangencial al barril, el barril le da un 
movimiento en espiral descendente. El cambio de dirección genera un campo centrífugo que 
hace que las partículas transportadas se muevan alejandose del centro de rotación o eje, 
alcanzando las paredes internas del barril. Conectado al barril hay un cono invertido que 
conduce el polvo al tubo de descarga (cola o pierna del ciclón).
Al llegar a la base del cono invertido se produce una inversión del flujo de gas y comienza una 
espiral en forma ascendente, concentrica a la espiral descendente, generando una trayectoria 
de doble hélice. 
Fc: fuerza centrífuga
Fd: Fuerza de rozamiento
Vt: velocidad tangencial
Vr: velocidad radial.
r: radio de órbita
Como la fuerza dirigida hacia el exterior que actúa sobre la partícula aumenta con la componente tangencial de la velocidad, y la 
dirigida hacia el interior aumenta con la componente radial, el separador se debe diseñar de manera que la velocidad tangencial sea 
lo más grande posible y la radial lo más pequeña posible. 
Existe una órbita de diámetro 0,4De (De: diámetro del cilindro concéntrico de salida de los gases), conocida como cilindro ideal de 
Stairmand, que separa la zona en la cual las partículas van a ser capturadas de aquella en la que los sólidos escapan junto con el 
gas. 
Si la partícula sigue una trayectoria cuya órbita se encuentra dentro del cilindro de Stairmand y con una componente axial 
ascendente, la partícula abandonará el ciclón sin ser retenida, en caso contrario esta se depositará en el fondo del ciclón.
Eficiencia de un ciclón:
Relaciona la cantidad de sólidos descargados en el tubo de descarga respecto a los alimentados.
La aceleración centrífuga en los ciclones es directamente proporcional al cuadrado de la velocidad de entrada del ciclón 
inversamente proporcional al radio del ciclón.
 
 
 
 
Cuando no es posible aumentar más la V del gas, conviene disminuir el diámetro del ciclón y así aumentar la eficiencia.
Esta doble espiral se denomina flujo ciclónico. El gas limpio sale por el conducto superior de salida.
Los ciclones pueden operar a altas temperaturas dependiendo de su material de construcción, mientras que la presión depende de las 
diferencias de presiones a las que esté sometido.
La fricción de las partículas sólidas erosionan las paredes interiores del ciclón. Para disminuir esto se suelen colocar mallas 
hexagonales recubiertas con cemento.
Zonas de características distintas de movimiento:
Próxima a la entrada de gas: predomina la velocidad tangencial, velocidad radial centrípeta y axial en 
sentido descendente.
Zona interior del cilindro: predomina velocidad axial con sentido ascendente
Estas dos zonas se encuentran separadas por el "cilindro ideal de Stairmand". Cualquier particula se 
encuentra sometida a dos fuerzas opuestas en la dirección radial, la centrífuga y la de rozamiento, ambas 
son fn(radio de rotación, tamaño partícula).
Ciclones
Thursday, September 1, 2022 5:40 PM
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Cálculo del diámetro de la partícula mínima retenida
VT: velocidad de entrada del gas, tangente a las 
líneas de flujo 
→
VR :Velocidad de deriva de una partícula de polvo →
rc: radio del barril del ciclón →
re: radio del tubo de salida del gas limpio →
Lw: ancho del canal rectangular de entrada del 
gas sucio
→
La corriente de polvo y gas que entra al ciclón forma una espiral rígida 
descendente. 
1-
La espiral rígida se desplaza con una velocidad tangencial VT igual a la 
velocidad de entrada al ciclón 
2-
El ancho de la espiral rígida descendente es igual al ancho del canal de 
entrada al ciclón Lw 
3-
Las partículas de polvo se desplazan a la misma velocidad que el gas VT.4-
Las partículas de polvo se alejan del centro de rotación siguiendo la 
dirección radial durante su trayectoria descendente. 
5-
El desplazamiento de las partículas hacia la pared del ciclón se realiza a 
una velocidad definida por la ley de Stokes para el campo centrífugo y se 
lo conoce como velocidad de deriva. 
6-
Se considera que una partícula se ha separado cuando alcanza la pared 
interior del barril del ciclón. 
7-
Para que la partícula alcance la pared interior del barril del ciclón el 
tiempo que tarda debe ser menor que el que tarda en recorrer la espiral 
descendente. 
8-
Se supone que la aceleración centrífuga es constante y no cambia con el 
radio del ciclón
9-
Bases para el cálculo del diámetro mínimo de partículas retenidas: 
Cálculo del diámetro mínimo: 
El gas ingresa con una velocidad tangencial vT por lo que la 
velocidad angular y la aceleración centrífuga es: 
 
 
 
 
 
 
 
 
La velocidad de deriva VR según Stokes es: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
El tiempo para alcanzar la pared interna del ciclón:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La distancia recorrida por la partícula a lo largo de la espira L:
 
El tiempo necesario para recorrer la espiral es:
 
 
 
 
 
 
 
 
La condición necesaria para que la partícula se separe es:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pérdida de presión a la entrada del ciclón (1)
Pérdida debida a la aceleración de los sólidos (2)
Pérdidas en el barril (3)
Pérdidas por el flujo reverso (cuando cambia hacia la 
espiral ascendente) 
(4)
Pérdidas por contracción en el conducto de salida.(5)
Pérdida de carga en el ciclón
Ns puede obtenerse de un gráfico en función de la velocidad de 
entrada al ciclón o adoptarse un valor de 5.
Las partículas con diámetro mayor o igual al Dpmin se separan 
con un 100% de eficiencia, mientras que el diámetro de corte es 
el que se separa con un 50% de eficiencia.
 
 
 
 
 
 
De un gráfico puede calcularse la eficiencia de separación de 
las distintas fracciones de partículas, en función del diámetro de 
partícula / diámetro de corte: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dimensionado de un ciclón
→ Pérdida de carga → depende de las dimensiones del ciclón.
Parámetros clave → Eficiencia → depende del diámetro del ciclón (ciclones de diámetro pequeño 20 a 60 cm dan buena eficiencia
Se puede dimensionar el ciclón definiendo el diámetro de partícula a separar, si queremos separar el 100% de las partículas 
podemos dimensionar el ciclón para un tamaño 10 veces menor,entonces:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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