Práctica 3: Uso del ciclón como medio de separación (sólido - gas) por succión. Materia: Laboratorio Integral 1 D55B.
5° Semestre: Enero - Junio 2017 Equipo 1 Subgrupo: 2 Ingeniería Química
Alumno:
Herrera Herrera David 15130243
Catedrático: Ing. Susana Margarita García Delgado.
Lugar y fecha límite de entrega: Torreón Coahuila, México 14 de febrero del 2017
Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
Objetivo Determinar la capacidad y eficiencia del ciclón. Conocer el equipo de dicha investigación Marco Teórico El equipo de recolección de polvo que se usa con mayor frecuencia es el ciclón. Los ciclones remueven el material particulado de la corriente gaseosa, basándose en el principio de impactación inercial, generado por la fuerza centrífuga. La figura 1 muestra el movimiento de las partículas mayores hacia las paredes del ciclón debido a la fuerza centrífuga.
El ciclón es esencialmente una cámara de sedimentación en que la aceleración gravitacional se sustituye con la aceleración centrifuga. Los ciclones constituyen uno de los medios menos costosos de recolección de polvo, tanto desde el punto de vista de operación como de la inversión. Estos son básicamente construcciones simples que no cuentan con partes móviles, lo cual facilita las operaciones de mantenimiento; pueden ser hechos de una amplia gama de materiales y pueden ser diseñados para altas temperaturas (que ascienden incluso a 1,000 °C) y presiones de operación. Los ciclones son adecuados para separar partículas con diámetros mayores de 5 µm; aunque partículas muchos más pequeñas, en ciertos casos, pueden ser separadas. Los ciclones presentan eficiencias mayores que la cámara de sedimentación gravitacional y eficiencias menores que los filtros de talegas, lavadores y precipitadores electrostáticos. La fuerza centrífuga generada por los giros del gas dentro del ciclón puede ser mucho mayor que la fuerza gravitacional, ya que la fuerza centrífuga varía en magnitud dependiendo de la velocidad de giro del gas y del radio de giro. Teóricamente el aumento de la velocidad de entrada al ciclón implicaría un aumento de la fuerza centrífuga y por lo tanto un aumento de la eficiencia, sin embargo velocidades de entrada muy altas generan la resuspensión de material particulado de las paredes internas del ciclón, lo cual disminuye la eficiencia del ciclón; adicionalmente aumentar la velocidad de entrada implica mayor consumo de energía.
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO
En un ciclón, la trayectoria del gas comprende un doble vórtice, en donde el gas dibuja una espiral descendente en el lado externo y ascendente en el lado interno. Las figuras 2 y 3 ilustran dichos vórtices.
El diseño apropiado de la sección cónica del ciclón obliga al cambio de dirección del vórtice descendente, el vórtice ascendente tiene un radio menor, lo que aumenta las velocidades tangenciales; en el cono se presenta la mayor colección de partículas, especialmente de las partículas pequeñas al reducirse el radio de giro. FAMILIAS DE CICLONES
Los ciclones son un dispositivo de control de material particulado bastante estudiado, el diseño de un ciclón 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.
Los márgenes de la eficiencia de remoción para los ciclones, están con frecuencia basados en las tres familias de ciclones, es decir, convencional, alta eficiencia y alta capacidad. La tabla 1 presenta el intervalo de eficiencia de remoción para las diferentes familias de ciclones.
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
Diagrama del Equipo
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
Procedimiento 1. Seleccionar la muestra y pesar aproximadamente 1 kg de ella. 2. Limpiar el ciclón preferentemente, ayudándose de golpes suaves y de un cepillo de mango largo. Conectar por medio de mangueras, la entrada del ciclón al recipiente con muestra; la salida del ciclón a la parte superior del tanque filtro; de la bomba de vacío a la parte inferior del tanque filtro. No olvide que la bomba de vacío debe operar con la conexión de agua abierta nunca cerrarla. Y que el sistema no operará si olvida colocar el tapón en la parte inferior del ciclón. Cuide la longitud de las mangueras que coloca, deben ser lo más cortas posible, evitando dobleces. 3. Aspirar el material totalmente tomando el tiempo de recolección. 4. Recuperar el material depositado en el ciclón y pesarlo. Diagrama de Flujo del Procedimiento 1. Seleccionar la muestra y pesar aproximadamente 1 kg de ella.
2. Limpiar la criba y cribar el material previamente pesado
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
3. Limpiar el ciclón preferentemente, ayudándose de golpes suaves y de un cepillo de mango largo.
4. Conectar por medio de mangueras, la entrada del ciclón al recipiente con muestra.
5. La salida del ciclón a la parte superior del tanque filtro.
6. De la bomba de vacío a la parte inferior del tanque filtro.
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
7. Aspirar el material totalmente tomando el tiempo de recolección.
8. Recuperar el material depositado en el ciclón y pesarlo.
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
Tabla de Datos Recolectados Prueba
Peso de la bolsa
Peso del material
Recuperado
Tiempo
1 2
2.900 grs 2.600 grs
1000 grs 1000 grs
998.9 grs 999.9 grs
14.8 seg 18.4 seg
Cálculos 1. Capacidad del ciclón
= (.+) − ( ) 1 = 1000 }: 0 2 = 1000 = 14.8+18.4 = 16.6 2 = 1000 = . ⁄ = ó 16.6 2. La eficiencia del ciclón
= (.+ ) − ( ) = 1 = (998.9 ) − (2.9 ) = 996.0 2 = (999.9 ) − (2.6 ) = 997.3 ∗100= 996 ∗100= . % 1 = 1000 ∗100= 997.3 ∗100= . % 2= 1000 = 0.996+0.9973 ∗100= . % 2 Resultados Prueba 1 2 Promedio
Peso de arena alimentada
Peso real recuperado
Tiempo
1000 grs 1000 grs
996.0 grs 997.3 grs
14.8 seg 18.4 seg
= . ⁄
16.6 seg
= . %
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
Observaciones Fue de vital importancia la buena comunicación entre el equipo y de cada uno de los subgrupos para que la práctica se llevara a cabo de manera organizada y eficiente en donde cada integrante sabía que realizar. También el apoyarnos todos en observaciones que se pudieran llegar a omitir por la presión y así tener un mejor rendimiento u operación de los equipos. Conclusiones Al finalizar la práctica se aprendió a trabajar en equipo y tener responsabilidades de cada una de las labores que se nos fueron dichas. También aprendimos el uso y funcionamiento de la separación de material a partir del uso del equipo denominado ciclón. Y finalmente recolectamos datos y aplicamos fórmulas para la determinación de la capacidad y eficiencia del ciclón utilizado en el proceso realizado obteniendo 60.24 grs/seg y 99.66% respectivamente. Aportación
Codols presenta avanzados sistemas de separación aire-producto de su representada ACS Advanced Cyclone Systems (ACS), compañía representada en España por Codols, se dedica al desarrollo de los “más eficientes” ciclones y sist emas de separación aire -producto. La misión de ACS es lograr una captura total de partículas exclusivamente con ciclones y sistemas de separación a través de una continua inversión en innovación I+D.
De izquierda a derecha, ReCyclone Electrostático Industrial, ReCyclone Mecánico Industrial y Hurricane Farmacéutico.
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Práctica #3.- Uso del ciclón como medio de separación
Las principales tecnologías comercializadas son sistemas de ciclones de alta frecuencia numéricamente optimizados (hurricanes) y sistemas de ciclones con recirculación mecánica o electroestática (ReCyclone). Esta última tecnología obtuvo el premio de innovación medioambiental en 2008 y se posicionó en el cuarto lugar en los premios europeos de innovación mediambiental del mismo año. Con un enfoque internacional y un ámbito de aplicación más amplio, ACS es la única empresa dedicada exclusivamente a sistemas de ciclones, usando esta plataforma tecnológica para solucionar problemas de separación de partículas en las diferentes industrias. Hurricane y ReCyclone Systems contradicen la idea general que los ciclones son ineficientes recolectores de polvo y partículas. Estos ciclones y sistemas de separación permiten prescindir de filtros de mangas en los procesos más exigentes. Dentro de sus múltiples aplicaciones destacan el control de emisiones en secadores, calderas y hornos, y la recuperación del producto en las industrias farmacéutica, química y alimentaria. La recuperación eficiente de los ingredientes activos es todavía un problema común en la industria química, farmacéutica y alimentaria. Los ciclones Hurricane son “altamente eficientes” para capturar los polvos inhalables
con un diámetro de volumen medio (MVD) inferior a 3-5 micras. La geometría de diseño del ciclón Hurricane maximiza el poder recolector para sus diferentes aplicaciones, mientras minimiza la resuspensión y mantiene la pérdida de presión a niveles razonables. Es el sistema más eficaz que existe en el mercado para una determinada pérdida de presión. El ReCyclone System está compuesto por un Hurricane y un separador (de recirculación mecánica o electroestática), situado en la parte superior del ciclón. El objetivo principal de la recirculación es reintroducir las partículas finas no capturadas en el ciclón después de ser impulsadas a las paredes exteriores del sistema de recirculación por las fuerzas eléctricas o fuerzas centrífugas. Mientras esta corriente de gas tangencial se enriquece en partículas en el recirculador, la corriente axial de gas de escape es prácticamente invisible. Se aumenta la eficiencia debido a la recirculación y la aglomeración de partículas pequeñas con las más grandes, procedentes directamente del proceso. Las emisiones desde un ReCyclone Electroestático pueden ser tan bajas como las de un típico filtro de mangas.
Fuentes Bibliográficas 1. http://www.scielo.org.co/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S169233242006000200011 2. AIR & WASTE MANAGEMENT ASSOCIATION. 1999. Air pollution engineerring manual. Van Nostrand Reinhold. New York. 3. CASAL, J. & MARTÍNEZ-BENET, J. 1989. Cálculo y diseño de ciclones. En: Ingeniería Química. Madrid. 4. CORBITT, R. 1990. Standars handbook of environmental engineering. Mc Graw-Hill. New York. 5. PÉREZ, F., RAMÍREZ, D. & RAMÍREZ, J. 1994. Diseño óptimo de colectores ciclónicos. Revista Ainsa. Numero 26, Medellín. 6. PERRY, R. & CHILTON, C. 1986. Manual del Ingeniero Químico. vol. 5, McGraw-Hill. México, D. F. 7. SINNOTT, R. 1983. Chemical engineering, an introduction to chemical engineering design. Pergamon press. vol. 6, USA. 8. http://www.interempresas.net/Quimica/Articulos/168727-VinylPlus-presentaun-potente-panel-de-expertos-para-VinylPlus-Sustainability-Forum2017.html
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