Separación de partículas finas en un ciclón de alta eficiencia

HORACIO A. PETIT; MIRTA R. BARBOSA,

Mar del Plata

Encuentro; 4to Encuentro de Jóvenes Investigadores en Ciencia de Materiales; 2012

Asociación Argentina de Materiales (SAM), la Facultad de Ingeniería de Mar del Plata y el Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA)

INTRODUCCIÓN El material particulado de pequeño tamaño tiene gran demanda industrial. Una de las formas más económicas de obtenerlo es utilizando ciclones. Estos son dispositivos de bajo costo, tanto de instalación como de operación y mantenimiento. En este trabajo se presenta el diseño y la optimización económica de un sistema de separación de polvo   MATERIALES Y MÉTODOS Se trabajó con un polvo de caliza de la zona. El proceso de separación cuenta básicamente, con un sistema de impulsión, molienda y dosificación, separación en el ciclón y recolección de partículas finas en el filtro. Se realizó la optimización del diseño buscando un máximo de producción con un mínimo de inversión y favoreciendo los beneficios a través de la disminución de los costos de operación. El proceso de búsqueda del óptimo se basa en el análisis económico de múltiples diseños para el mismo proceso.   RESULTADOS Y DISCUSIÓN Se desarrolló un algoritmo de cálculo que permitió analizar distintas alternativas de diseño y conocer su rentabilidad. El algoritmo realiza una secuencia de tres ciclos anidados tomando como variables principales el diámetro del ciclón, la cantidad de polvo y el número de separadores. La secuencia iterativa de búsqueda se llevó a cabo en un rango aceptable de los valores de las variables, considerando además la caída de presión que se genera en el ciclón. Se consideraron ciclones en un importante rango de tamaños, desde 20 cm hasta 2 m de diámetro. La cantidad de polvo se varió entre 2 y 500 g/m3 de aire. El número máximo de separadores considerados fue de 4, este número resultó una cantidad adecuada para aumentar la producción sin generar problemas operativos ni requerimiento excesivo en el filtro, que por otra parte es el componente crítico desde el punto de vista económico. Se comprobó que la eficiencia de separación de los ciclones de alta performance es inversamente proporcional al diámetro del equipo. Sin embargo, una mayor eficiencia conduce a una menor producción de finos y mayor recirculación de gruesos, lo que conduce a un aumento del costo de la producción. En consecuencia resultan más rentables los ciclones de mayor diámetro. El óptimo económico está limitado por la elevada caída de presión en los filtros y en los ciclones lo que hace que la rentabilidad no pueda aumentar indefinidamente con el diámetro de los separadores y la cantidad de polvo a dosificar. La elección del grado de cercanía de los valores de cada variable con respecto al correspondiente máximo permitido implica una situación de compromiso entre obtener la rentabilidad máxima posible y el riesgo operativo que conlleva trabajar en el límite. Este riesgo queda determinado por la calidad y exactitud de los equipos que se utilicen para el montaje del proceso de producción