Ciclones e Hidrociclones Ciclones e Hidrociclones Ciclones e Hidrociclones Ciclones e Hidrociclones

Professor Hudson

Operações Unitárias

CEFET DE QUÍMICA – RJ

Unidade Duque de Caxias

Ciclones e hidrociclones• A separação de partículas no interior de

ciclones e hidrociclones é efetuada pela ação do campo centrífugo resultante da configuração do equipamento e do modo com que a suspensão o alimenta.

• São equipamentos onde se produz a rotação da suspensão por alimentação tangencial, sob pressão fazendo com que as partículas mais finas sejam separadas. Os hidrociclones são compostos de uma entrada e duas saídas sendo a saída superior denominado vortex por onde saem as partículas mais finas e maior parte do líquido e a saída inferior denominado apex por onde saem a maior parte dos sólidos.

Ciclones e hidrociclonesCiclones e hidrociclones

Diferenças entre ciclones e hidrociclones Os fluidos de alimentação nos ciclones são gases e dos

hidrociclones são líquidos.

A área transversal de alimentação dos fluidos no ciclone é retangular e no hidrociclone é circular.

Os ciclones a gás operam com suspensões mais diluídas do que os hidrociclones e freqüentemente a descarga de sólido é feita de modo intermitente a partir do barril acoplado ao "underflow" do equipamento.

CiclonesCiclones

São equipamentos muito utilizados na separação entre o ar e o material transportado pneumaticamente.

Podem ser utilizados individualmente, ou em grupos, denominados multiciclones. Estes equipamentos são largamente utilizados nas indústrias químicas, siderúrgicas, de plásticos, cimento, cal, mineração, alimentos, celulose entre outras.

CiclonesCiclones São utilizados para a coleta de partículas (limpeza de gases) e do ponto

de vista de investimento e operação é o meio mais barato para coleta de partículas. No ciclone, o gás carregado de pó entra tangencialmente na câmara cilíndrica ou cônica em alta velocidade (6-20 m/s), por um ou mais de um ponto e sai por uma abertura central. Dentro do ciclone as partículas experimentam na direção radial dois tipos de forças opostas: a força centrífuga e de arraste. A força centrífuga tende a empurrar partículas para as paredes do ciclone enquanto a força de arraste age no sentido de carregar as partículas junto com o gás na saída do ciclone. Essas forças são dependem do raio de rotação e do tamanho das partículas; partículas com tamanhos diferentes giram em raios diferentes.

Nas condições de operação comumente empregadas, a força centrífuga de separação pode ir de 5 (nos ciclones de diâmetro muito grande e pequena resistência) a 2.500 vezes a força gravitacional (em unidades muito pequenas, de alta resistência).

Ciclones• Configurações dos ciclones Lapple e Stairmand, amplamente

utilizados na indústria

Ciclones

• Fotos

Hidrociclones• Aplicações:– clarificação de líquidos com baixa

concentração de sólidos;– concentração de lamas;– classificação de sólidos; – separação de líquidos imiscíveis.

• Vantagens– Operação simples, baratos, fáceis de instalar,

baixo custo de manutenção e baixo custo operacional.

– Pequenos em relação a outros separadores• Desvantagens– São inflexíveis, e uma vez instalados

apresentam forte dependência da eficiência nas variáveis de projeto, em especial na vazão de alimentação e na concentração de sólidos.

– Problemas de abrasão e a formação de incrustações.

HidrociclonesHidrociclones

Princípio de funcionamento: A suspensão alimentada no hidrociclone forma um vortex primário ao longo da superfície interna das paredes cilíndrica a cônica, com direção ao ápice do cone. No estrangulamento do cone, somente uma parte do líquido descarregada como underflow, arrastando as partículas grossas e pequena parte das partículas finas.

A maior parte do liquido transportando partículas finas é forçada a deixar o ciclone através da saída do overflow devido a formação de um vortex secundário interno que gira em torno do eixo em movimento ascendente. No centro do hidrociclone cria-se uma baixa pressão que recolhe todo o ar introduzido sob forma de bolhas ou dissolvido na água de alimentação.

Hidrociclones• Configurações dos hidrociclones Rietema e

Bradley

Hidrociclones• Fotos