Ciclone

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CICLONES
ENTRE OS EQUIPAMENTOS DE SEPARAÇÃO DE PARTÍCULAS SÓLIDAS E GOTÍCULAS LÍQUIDAS, DO TIPO CENTRÍFUGO, O MAIS AMPLAMENTE USADO É O CICLONE, QUE TEM A VANTAGEM TAMBÉM DE NÃO TER PEÇAS MÓVEIS. A APLICAÇÃO INDUSTRIAL TEM VÁRIAS INDICAÇÕES: RECUPERAR MATERIAL ARRASTADO EFETUAR LIMPEZA DE GASES E VAPORES DE PROCESSO EVITAR POLUIÇÃO RAZÕES DE SEGURANÇA OS CICLONES TEM MELHOR DESEMPENHO QUE OSSEPARADORES DO TIPO CÂMARAS GRAVITACIONAIS, E INERCIAIS OU DE IMPACTO. NO CASO DOS SEPARADORES CENTRÍFUGOS COMO O CICLONE, AS PARTÍCULAS DE SÓLIDO SÃO SEPARADAS DA CORRENTE GASOSA SOB A AÇÃO DE UMA FORÇA CENTRÍFUGA QUE PODE VARIAR DE 5 A 2500 VEZES O PESO DA PARTICULA, O QUE PERMITE CAPTAR PARTÍCULAS MUITO PEQUENAS. O GÁS CONTENDO PÓ É INTRODUZIDO TANGENCIALMENTE, PERTO DO TOPO, A VELOCIDADE ( DE 6 A20m/s) PELO TUBO DE ENTRADA, QUE TEM GERALMENTE A FORMA RETANGULAR, DE ALTURA H E LARGURA B. APÓS ALGUMAS VOLTAS NO INTERIOR DO CORPO CILÍNDRICO DE DIÂMETRO Dc E COMPRIMENTO L, ENTÃO: A FORÇA CENTRÍFUGA DESENVOLVIDA NO VORTEX, ENVIA AS PARTÍCULAS RADIALMENTE EM DIREÇÃO AS PAREDES DO VASO (CICLONE). AO ATINGIREM AS PAREDES AS PARTÍCULAS ESCORREGAM PARA BAIXO, ONDE SÃO RECOLHIDAS NA PARTE CÔNICA DOCICLONE.O GÁS LIMPO SAI PELO TUBO VERTICAL SUPERIOR Ds, DEIXANDO NO CICLONE O PÓ QUE FOI RECOLHIDO NA PARTE CÔNICA Z E SAI PELO TUBO J, (VER FIGURA COM PROPORÇÕES USUAIS).

NA FIGURA TEMOS AS RELAÇÕES MAIS COMUNS ENTRE ESSAS GRANDEZAS E DIÂMETRO Dc. OS CICLONES PODEM TRABALHAR A SECO OU A ÚMIDO, TANTO A BAIXAS TEMPERATURAS E PRESSÕES, COMO A TEMPERATURAS ATÉ 1000°C E PRESSÕES DE 500 atm. AEFICIÊNCIA DOS CICLONES É MUITO BOA PARA PARTÍCULAS MAIORES QUE 10 MICRONS. PARA TAMANHOS MENORES DE PARTÍCULAS, O DIÂMETRO DO CICLONE FICA MUITO PEQUENO O QUE GERA ELEVADA PERDA DE CARGA. DO MESMO MODO, SÃO MENOS ECONÔMICOS QUE AS CÂMARAS GRAVITACIONAIS PARA PARTÍCULAS MAIORES QUE 200 MICRONS.

GERALMENTE OS CICLONES TEM DIÂMETROS DE 3 A 6 VEZES O DIÂMETRO DO DUTO DE ENTRADA E COLETAM BEMPARTÍCULAS DE MAIORES DO QUE 50 MICRONS. NESSE CASO SÃO OS CHAMADOS DE PRIMEIRO ESTÁGIO, CAUSAM MENOR PERDA DE CARGA E TEM EFICIÊNCIA DE 80 A 90%. OS CICLONES DE PEQUENO DIÂMETRO CONSEGUEM CAPTAR PARTÍCULAS MENORES, SENDO CLASSIFICADOS COMO DE SEGUNDO ESTÁGIO. SUA EFICIÊNCIA DEPENDE DO TAMANHO DA PARTÍCULA E DO DIÂMETRO DO CORPO CILÍNDRICO.

PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO

A RAZÃO ENTRE A FORÇA CENTRÍFUGAA UM DETERMINADO RAIO, E A FORÇA GRAVITACIONAL É CHAMADA DE FATOR DE SEPARAÇÃO:

ASSIM, PARA UM CICLONE DE 30 cm DE DIÂMETRO COM VELOCIDADE TANGENCIAL DE 15 m/s PRÓXIMA A PAREDE, A RAZÃO ENTRE AS FORÇAS CENTRÍFUGA E GRAVITACIONAL É = 155. UM CICLONE DE GRANDE DIÂMETRO TEM UM FATOR DE SEPARAÇÃO MUITO MENOR, PARA A MESMA VELOCIDADE. USARVELOCIDADES MAIORES COMO 20 m/s, NORMALMENTE SÃOIMPRATICÁVEIS DEVIDO A ABRASÃO E ALTA PERDA DE CARGA. UM CICLONE DE PEQUENO DIÂMETRO PODE TER UM FATOR DE SEPARAÇÃO TÃO ALTO COMO 2500. PARA GRANDES FLUXOS DE GASES, PODEM SER AGRUPADOS VÁRIOS CICLONES DE PEQUENO DIÂMETRO, EM PARALELO, COLOCADOS NUM DISTRIBUIDOR COMUM, PARA ALIMENTAÇÃO E UM SILO COMUM PARA COLETAR AS PARTÍCULAS SÓLIDAS. NO CICLONE O GÁS COM PARTICULAS SÓLIDAS PERCORRE DUAS TRAJETÓRIAS EMESPIRAL: UMA MAIS EXTERNA JUNTO ÀS PAREDES E DESCENDENTE. OUTRA MAIS INTERNA E ASCENDENTE. ENTÃO PODEMOS CONCLUIR QUE: PARA UM DADO DIÂMETRO DE PARTÍCULA, A VELOCIDADE AUMENTA À MEDIDA QUE O RAIO DIMINUI, TORNANDO-SE MÁXIMA NA ESPIRAL INTERNA. AS MENORES PARTÍCULAS QUE O CICLONE CONSEGUE RETER SÃO SEPARADAS DO GÁS NA ESPIRAL INTERNA. PARTÍCULAS MENORES DO QUE UM DETERMINADO DIÂMETRO NÃO TÊM TEMPO DEATINGIR A PAREDE E SÃO RECAPTADAS PELO GÁS, SAINDO PELO TUBO SUPERIOR DE SAÍDA DO GÁS LIMPO.

EFICIÊNCIA NA RETENÇÃO DE PARTÍCULAS SÓLIDAS

PARA PREVER A EFICIÊNCIA DE RETENÇÃO DE UM CICLONE, OS MÉTODOS EXPERIMENTAIS AINDA SÃO DE MAIOR CONFIANÇA. GERALMENTE PERMITEM CALCULAR UM DIÂMETRO DE CORTE D’, QUE É O TAMANHO DA PARTÍCULA CUJA EFICIÊNCIA DE COLETA É DE 50% NO CICLONE CONSIDERADO....
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