separador ciclonico

TEMA 1

ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS (parte II)

3. SEPARADORES MECÁNICOS

3.1. Introducción

Fundamento:

Fuerzas mecánicas débiles

PRETRATAMIENTOS (DP>5µm)

� Cámaras de gravedad

� Separadores inerciales o de impacto

� Separadores ciclónicos

TEMA 1. ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS

3.2. CÁMARAS DE GRAVEDAD

• Descripción:


• Ventajas y limitaciones

• AplicacionesDP> 100 micras

Tolvas derecogidade polvo

Entrada de gas sucio Salida de

gas limpio


• Principios teóricos de operación y ecuaciones básicas:

- Flujo Pistón

- Distribución uniforme de PS

- Régimen laminar

- Partículas retenidas al alcanzar el fondo de la cámara. No reintegración.


Entrada de gas a tratar

Vh

Vh

Vt

Vti

Hi

H

L

B

Salida de gas limpio



V

H = t

ts

Partículas:

Q

H B L =

V

L = t

hr

Aire:

ts ≤≤≤≤ tr

� Tamaño mínimo de separación total

� Eficacia (fraccional)

))(

( 1/2

gPmin

L B g

Q 18 = D ρρ

µ−

HH = i

Di

′ηQ 18

L B ) ( D g = gPP

2

D µρ−ρ

η

[1.3]

[1.4] [1.5]

�Diámetro de corte (D50)

L B ) - ( g

Q 9 = D

gP50 ρρ

µ



� Diseño:

� Velocidad del gas ≤ 3 m/s

� H = 0.5 a 0.9 m

EJEMPLO 1.2

[1.6]

� Pérdida de carga

Valores bajos



Σf1 Σf2 Σf3

++= OUTIN

h

2xg KKf

R

L

2g

vρ∆P

(Rh = sección de paso/perímetro)

2

tIN A

BHK

= 0.45

BH

A10.45K t

OUT ≈

−=

0.010.099Re0.000135f 0.3h ≈+= −

g

gxhh

µ

ρvDRe =

Donde:(Dh=4Rh)

[1.7]

� Otros aspectos



Cámara de HOWARD

Entrada de gas sucio

Salida degas limpio

H

1)(NH

1)(NH

H

HH = η ii

'i

Di

+=

+=′

HH’

(Ejemplo 1.3)

[1.8]

� Otros aspectos: costes (EPA, 2000)

a) Equipo: 330 a 11000 $ por m3/s

b) Operación y mantenimiento anual: 13 a 470 $ / m3 s



3.3. SEPARADORES INERCIALES O DE IMPACTO

• Descripción:


Gas atratar

Gaslimpio

Sólidocaptado

Gas atratar

Gaslimpio

Sólidocaptado

Gas atratar

Sólidocaptado

Gaslimpio

Gaslimpio

3.4. SEPARADORES CICLÓNICOS

• Descripción:


BC

LC

ZC

JC

DC

De

S

SC

HC



Salida de sólido


• Descripción:



• Análisis matemático y eficacia:


Velocidad terminal (campo centrífugo y régimen laminar):

ts ≤≤≤≤ tr

r18

VDV

2gp

2P

t µρ

=

Partículas: Aire:

2gp

2P

c

t

cs VD

rB18

V

Bt

ρµ==

g

tr V

rNt

π2=

Diámetro mínimo de separación total:

1/2

ptg

cmin )

NV

B9(D

ρπµ= [1.9]



Eficacia fraccional teórica de captación:

c

ptg2Pi

i B9

NVD

µρπ

=η

Cálculo de eficacia fraccional conociendo D50

50

Pii D

Dlog2

2

1loglog +=η

0,3 0,4 0,5 0,7 1,0 2 3 4 5 6 7 8 9 10D / D50

100

80

6050

ηηηηD 40

30

20

Eficacia teórica

Eficacia real

[1.10]

[1.11]



Eficacia fraccional de captación basada en datos experimentales:

(Leith y Licht)( )B

Pi DAexp1η ⋅−−=

�Viscosidad del gas

�Densidad del sólido

�Tamaño del ciclón

�Caudal de gas

�Velocidad del gas:

Aumento inercia ☺

Disminución del tiempo de residencia �

Remolinos �

Mayor pérdida de presión �

• Factores que influyen sobre la eficacia:

Optimo:15 m/s aprox

[1.12]



Tipos de ciclones y dimensiones estandarizadas

• Convencionales• Alta eficacia• Alto caudal



Pérdida de carga

[ ]3vg

2g J/mHρV

2

1P =∇

2c

ccv D

BHKH = ( K entre 12 y 18 )

Cálculo de DC y resto de dimensiones:

Caso a) Dato: D50

Diseño

µρ 2

5014 DVD

pgc =

[1.13]

[1.14]



Diseño

Caso b) Dato: ηG exigida

DC D50 ηDη ηG D Dx= ∑

ηG,calculada≤ηG,exigida?SI

Disminuir D C

FIN

NO

Fig.Distribución diferencial[1.14]

[1.1]





Multiciclones

-Serie (aumento progresivo de eficacia)

-ParaleloRequieren perfecta distribución de gas para mantener idénticas ∆P



Otros aspectos

-Ciclones húmedosMayor eficacia

Mayor coste por gestión del agua

- Costes (EPA, 2000)

a) Equipo: 4500 a 7500 $ por m3/s

b) Operación y mantenimiento anual: 1500 a 18000 $/ m3 s

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