DISEÑO DE UN HIDROCICLON

I. OBJETIVO:

Dar alcances para un diseño de un hidrociclón requerido para un

determinado proceso.

II. FUNDAMENTO TEORICO:

La manera mas simple de utilizar la fuerza centrifuga para la separación

son los hidrociclones. En realidad no es un centrifugador: ya que la

separación centrifuga es producida por el movimiento del lodo, inducido

por la inyección del material de alimentación de manera tangencial. El

principio de operación se basa en el concepto de velocidad terminal de

sedimentación de una partícula sólida en un campo centrífugo. El

siguiente esquema describe las condiciones de operación de los

hidrociclones.

El flujo de entrada entra tangencialmente (inlet) en la sección cilíndrica

del hidrociclon que seguirá un camino circular con un flujo revertido de

fluido desde afuera al eje del vortice (vortex finder).El campo centrifugo

generado por las velocidades tan altas de circulación crearía un cono de

aire en el eje que normalmente se extiende hasta la apertura guía (spigot

or apex) en la base de la sección cónica (air core) a través del vortice

(vortex finder) y hasta la sección de  reborde o rebosamiento en la parte

superior (overflow).Para que esto ocurra la fuerza centrifuga debe ser

mucho mayor que la gravitacional. Las partículas que caen dentro del

campo centrifugo tenderán a moverse hacia afuera en función de la mayor

densidad. Las mayores, y mas pesadas migran rápidamente a las paredes

de fuera de la sección cilíndrica y posteriormente forzadas a caer al

interior de la pared cónica. Las partículas pequeñas, serán sin embargo

atraídas hacia dentro por el fluido a medida que se mueven hacia el

vortice (vortex finder). La separación sólida ocurrirá durante la

suspensión a lo largo del recipiente del hidrociclon, de manera que genera

lodo denso en la pared más externa, que permite el flujo continuo del

hidrociclon en la boquilla de retraso.

III. CRITERIO DE DISEÑO:

La función de un hidrociclón función es la de separar la arena y otras

partículas compactas más pesadas que el agua, por lo que es ideal como

filtro previo en instalaciones que captan agua de pozo. La separación se

produce gracias a la velocidad de rotación que se genera al ser inyectada

el agua de forma tangencial en el interior del cuerpo del hidrociclón.

• Debido a su especial diseño, el hidrociclón funciona con una mínima

pérdida de carga.

• Construcción robusta recubierta en poliéster.

• Los hidrociclones pueden colocarse en paralelo para aumentar así su

capacidad de filtración.

• Funcionan con una pérdida de carga constante, no existiendo posibilidad

de obturación.

IV. DISEÑO:

Problema:

Determinar las dimensiones de un hidrociclón que se requiere para

clasificar una pulpa de 1374 M/h si se quiere un rebose de 60% -m200 y

un caudal de ingreso Qm=842.67 cm3/h.

DATOS:

=1.6317 ∆P=50KPa =2.9 g/ccρ

%sólidos en volumen = 33.25% -m 200=74 μ

Arenas (caudal) =381.46 m3/h

1. De los datos, vemos en la tabla nº 01 para obtener el tamaño de

corte requerido:

Tamaño de corte requerido: 2.08 (74)=153.92

2. Hallamos los factores de corrección: C1, C2,C3 a través de las

siguientes fórmulas

TAMAÑO DE OVERFLOW REQUERIDO

FACTOR

98.895.090.080.070.060.050.0

0.540.730.911.251.672.082.78

Donde: C1: corrección por la influencia de porcentaje en sólidos

v: porcentaje de sólidos por volumen.

Donde: C2: Corrección por influencia de presión.

∆P: Presión, KPa.

Donde: C3: Corrección por influencia de densidad, g.

Gs: Densidad de Sólidos, g.

GL: Densidad del Líquido, 1g/cc

NOTA: Estos factores de corrección C1, C2,C3 también se pueden

obtener por medio de tablas, como sucede en la figura 6, 7 y 8.

3. Hallamos el d50 base, mediante fórmula:

Ahora por medio de este resultado se puede encontrar el diámetro del

ciclón:

También se puede verificar mediante la tabla Nº 05 este resultado.

Ahora con la ayuda de la tabla Nº 09 se puede obtener la capacidad

unitaria del ciclón, de la que obtenemos una lectura del caudal unitario de

38 L/s.

4. Número de hidrociclones:

38L/s caudal de ingreso a cada hidrociclon = (38*10-

3m3)*3600/h

5. Hallamos el diámetro del apex a con ayuda de la tabla 10:

Caudal de arena= 381.46

Como son 7 hidrociclones, hacemos una división para determinar

cuanto ingresa a cada uno de ellos:

Entonces según la gráfica Nº 10 hallamos el diámetro del apex:

Diámetro del Apex Leído = 8.4 cm

Diámetro del Vortex = 35%*(Dc)=0.35*48.95 = 17.13 cm

Diámetro de ingreso (abertura equivalente cuadrada)= 5%*Dc2=

0.05*(48.95)2=119.8 cm2

Con el dato obtenido anteriormente encuentro el diámetro de ingreso

verdadero:

17.13 cm

12.35 cm48.95 cm

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

NOMBRE: HIDROCICLON

PLANTA: CONCENTRADORA

FUNCIÓN: CLASIFICACION.

8.4 cm

OPERACIÓN: CONTINUA Nº UNIDADES: 07 RESERVA:

00

CARACTEÍSTICAS DE LA PULPA:

FLUIDO: PULPA

DENSIDAD DE PULPA: 1.6317 g/cc

% SOLIDOS : 33.25%

DENSIDAD DEL SOLIDO 2.9 g/cc

GRANULOMETRIA: 74 um

DATOS DEL HIDROCICLON:

TIPO : CONICO

DIAMETRO DEL VORTEX FINDER: 17.13 cm

DIAMETRO DEL INLET: 12.35 cm

DIAMETRO DEL APEX: 8.4 cm

DIAMETRO DEL HIDROCICLON: 48.95 cm

PRESION: 50 KPa

MATERIAL DE CONSTRICCIÓN: ACERO