Separador ciclónico industrial para procesamiento químico

Un separador ciclónico es un dispositivo de separación en seco que utiliza la fuerza centrífuga para separar sólidos de gas o líquidos. Su principio fundamental es hacer girar una corriente de gas cargada de polvo a alta velocidad, lo que provoca que las partículas se muevan hacia afuera bajo la fuerza centrífuga y golpeen la pared del separador.

La operación de un separador ciclónico se puede resumir en varios pasos:

• Entrada tangencial y rotación: El gas cargado de polvo entra al separador tangencialmente a través del conducto de entrada a una velocidad relativamente alta, típicamente 12–30 m/s. El gas cambia de movimiento lineal a movimiento circular.
• Vórtice exterior y separación de partículas: La mayor parte del gas en rotación desciende a lo largo de la pared, formando el vórtice exterior. Durante la rotación, las partículas, mucho más densas que el gas, son impulsadas hacia la pared por la fuerza centrífuga. Después de contactar la pared, pierden impulso y caen en la tolva en la parte inferior bajo la gravedad y el flujo axial descendente.
• Vórtice interior y descarga de gas limpio: A medida que el vórtice exterior descendente atraviesa el cono, se contrae hacia el centro y forma un vórtice interior que fluye hacia arriba. El gas limpiado luego sale por el conducto de salida en la parte superior. Los vórtices interior y exterior giran en la misma dirección.

Los separadores ciclónicos tienen una estructura simple, sin partes móviles, fácil mantenimiento y costo relativamente bajo. Son adecuados para recolectar partículas típicamente de 5–10 µm y mayores, especialmente en aplicaciones con altas concentraciones de polvo o condiciones de operación a alta temperatura y alta presión. A menudo se utilizan como pre-separadores.

Los separadores ciclónicos están disponibles en muchos diseños, con diferentes características estructurales para diferentes aplicaciones. Los siguientes son ejemplos de series comunes y sus especificaciones típicas.

Este es un colector de polvo ciclónico centrífugo con una cámara de aislamiento de polvo y una entrada de gas tangencial en espiral descendente. Basado en el diámetro del cilindro, está disponible en 11 tamaños desde Ø300 a Ø800 mm, con configuraciones de un solo y doble cilindro.

Por ejemplo, el D/A-3.0 tiene una capacidad aproximada de manejo de aire de 670–1,000 m³/h, mientras que el D/A-7.0 maneja aproximadamente 5,440 m³/h.

Este diseño tiene una cámara de separación de bypass fuera del cilindro para abordar el problema del "anillo de polvo superior". Ofrece una eficiencia relativamente alta para partículas mayores de 5 µm.

Está disponible en dos tipos: XLP/A, con un cono doble y diseño semi-espiral, y XLP/B, con un cono simple y diseño totalmente espiral. El XLP/B tiene un cono más largo, proporcionando mayor eficiencia pero también mayor caída de presión.

Los modelos típicos incluyen el XLP/A-3.0, con una capacidad aproximada de manejo de aire de 750–1,060 m³/h. El XLP/A-8.2 está disponible para requisitos de mayor flujo de aire.

La serie CLG está diseñada para eliminar el "anillo de polvo superior" debajo de la placa superior. Su diseño es similar al tipo Ducon utilizado en los Estados Unidos. La parte superior en espiral típicamente tiene un ángulo de inclinación de 10°, y la relación del área de entrada es 7.76.

La velocidad típica del gas de operación es 16 m/s, con una caída de presión de aproximadamente 294–491 Pa y una eficiencia de recolección de polvo de 85–90%.

La serie XFCC está disponible en configuraciones de uno, dos y cuatro cilindros, con más de 30 especificaciones. Maneja caudales de aire desde 670 hasta 283,600 m³/h.

Los números de modelo indican el diámetro del cilindro y el número de cilindros. Por ejemplo, un XFCC300 es una unidad de un solo cilindro con un diámetro de 300 mm y una capacidad de flujo de aire de 670 m³/h a una velocidad de entrada de 12 m/s. Un XFCC2500X4 es una unidad de cuatro cilindros con una capacidad de hasta 141,800 m³/h a 18 m/s.

• Serie ABXF: Una serie más nueva de separadores ciclónicos de alta eficiencia. Por ejemplo, el ABXF150 tiene una velocidad de entrada de 16–20 m/s, mientras que el ABXF200 tiene una capacidad de flujo de aire aproximada de 370–735 m³/h.
• Colectores de polvo ciclónicos Torit®: Modelos comerciales con capacidades de flujo de aire que van desde 510 a 22,082 m³/h. Los números de modelo como "12", "20-5" y "44-50" corresponden a diferentes rangos de flujo de aire.

Dependiendo de la configuración de entrada de aire, los separadores ciclónicos también pueden clasificarse como tipos de vórtice externo, vórtice interno o flujo descendente. Sus caudales permitidos y características de pérdida de presión varían. Por ejemplo, con un diámetro interior del cilindro de 2,000 mm, un tipo de vórtice externo puede manejar 26,200–29,200 m³/h, mientras que un tipo de vórtice interno puede manejar 22,500–31,200 m³/h.