11º CICLONES

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Ciclones

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Ciclones CICLONESLos ciclones son colectores centrfugos en los que la entrada de aire es tangencial al cuerpo del cilindro, de esta manera se fuerza a las partculas a dirigirse hacia las paredes, donde perdern su energa y caern a un colector o tolva situado en la parte inferior del cuerpo. Los ciclones son un dispositivo de control de material particulado bastante estudiado, el diseo de un cicln se basa normalmente en familias de ciclones que tienen proporciones definidas. Las principales familias de ciclones de entrada tangencial son: Ciclones de alta eficiencia. Ciclones convencionales. Ciclones de alta capacidad

El diseo apropiado de la seccin cnica del cicln obliga al cambio de direccin del vrtice descendente, el vrtice ascendente tiene un radio menor, lo que aumenta las velocidades tangenciales; en el cono se presenta la mayor coleccin de partculas, especialmente de las partculas pequeas al reducirse el radio de giro. CLCULO DE LA EFICIENCIA DE COLECCIN No existen un mtodo terico sencillo que permita el clculo de la eficiencia (definido como el porcentaje de la masa de partculas entrante que es separado en el cicln) de forma exacta. Esto es en parte debido a que, en la prctica, partculas pequeas que tericamente deberan salir con el gas, debido a la aglomeracin y al barrido y choque con partculas mayores, sern capturadas; mientras, partculas grandes que deberan ser retenidas rebotarn contra las paredes o sern capturadas por turbulencias, escapndose del cicln.

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CiclonesExisten numerosas teoras sobre el clculo de la eficiencia terica de los ciclones, las cuales relacionan la eficiencia de coleccin y el tamao de las partculas. La figura 1 presenta una comparacin grfica de los resultados experimentales con las predicciones tericas de eficiencia de coleccin en funcin del tamao de las partculas.

Figura 1. Eficiencia de coleccin del cicln. La teora de Leith y Licht es la que mejor se adapta al comportamiento experimental. Esta teora predice las eficiencias de coleccin de material particulado, basndose en las propiedades fsicas del material particulado y el gas de arrastre, y en las relaciones entre proporciones del cicln.La eficiencia fraccional por tamao de partculas se calcula con la siguiente ecuacin:

Donde: = Eficiencia fraccional por intervalos de tamao. = Factor de configuracin del cicln. = Tiempo de relajacin para cada partcula, [s].

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Ciclones Q = Caudal de gas, [m3/s]. Dc = Dimetro del cicln, [m]. n = Exponente del vrtice del cicln. agrupa

El parmetro G est relacionado con las proporciones del cicln y caractersticas del material particulado y del gas de arrastre.

La eficiencia total se calcula realizando la sumatoria del producto de las eficiencias fraccinales por la masa fraccional.

Donde: = Eficiencia total = Eficiencia fraccional = Porcentaje msico, %.

Factor de configuracin "G" El factor de configuracin resulta de relacionar algunas proporciones normalizadas por el dimetro del cicln, la ecuacin 3 nos presenta el factor de configuracin.

Donde: Kc = Factor dimensional de las proporciones volumtricas del cicln. Ka = Relacin entre la altura de la entrada y el dimetro del cicln (a/Dc). Kb = Relacin entre al ancho de la entrada y el dimetro del cicln (b/Dc).

El factor de configuracin G es comn para cada familia de ciclones; las tablas 10.2 a 10.4 presentan el valor de G para las principales familias. El factor dimensional de las proporciones volumtricas del cicln (Kc) se calcula con:

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Ciclones

Donde: Vsc = Volumen evaluado sobre la salida del cicln, [m3]. VR = Volumen evaluado sobre la longitud natural del cicln (m3), siempre que se cumpla la siguiente condicin: L 1.0 m, solo se requiere un cicln simple, ya que el valor del dimetro del cicln est relativamente cercano a 1.0 m. Este parmetro de diseo es una recomendacin, ms no una imposicin en el momento de disear. Por otro lado, algunos autores recomiendan que para caudales entre 0.5 y 12 m3/s a condiciones de referencia se utilice un solo cicln. Clculo la eficiencia del cicln: Para calcular la eficiencia del cicln se requiere calcular primero si hay o no resuspensin, ya que de presentarse resuspensin en el cicln, la ecuacin de Leith y Licht estara sobrestimando la eficiencia del cicln.

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CiclonesPara hallar la relacin de velocidades se requiere primero estimar la velocidad equivalente y luego la velocidad de saltacin. Velocidad equivalente:

Suponiendo que la corriente gaseosa es aire, stas son las propiedades del aire a 450 C y 85.3 kPa. r = 0.411 kg/m3 = 3.57 10-5 kg/ms

Velocidad de saltacin

Relacin entre velocidades:

Como

< 1.35, No hay re suspensin del material particulado.

Volumen del cicln evaluado sobre la salida:

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Ciclones

Longitud natural del cicln:

Condicin:

L