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 ρ=2.9 g/cc

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

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

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

TAMAÑO DE OVERFLOW REQUERIDO

FACTOR

98.895.090.080.070.060.050.0

0.540.730.911.251.672.082.78

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

ESPECIFICACIONES DE DISEÑO

NOMBRE: HIDROCICLON

PLANTA: CONCENTRADORA

FUNCIÓN: CLASIFICACION.

12.35 cm

8.4 cm

48.95 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