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Principio de funcionamiento de los hidrociclones

Redacción Interempresas27/01/2022
Los hidrociclones pueden considerarse como un sistema de filtración diferente a los más habituales de filtración física, como los de lecho (filtración en profundidad a baja velocidad), anillas o malla (filtraciones superficiales con punto de corte a velocidad de tubería).

Los hidrociclones o también llamados ciclones son equipos destinados a la separación de partículas sólidas en medios líquidos y tienen numerosas aplicaciones en industrias de minería, alimentación, química y, por supuesto en agricultura, donde tiene un uso muy generalizado como separadores de arena en captaciones principalmente subterráneas.

Su función es la separación física por retención de partículas con peso específico muy superior al fluido (primordialmente agua) por efecto de la fuerza centrífuga que la geometría del hidrociclón genera. El hidrociclón presenta una sección cilíndrica, seguida de una cónica. Tiene una alimentación tangencial, una salida -vórtex- para el fluido diluido (overflow) y una salida (ápex) para el fluido concentrado (underflow) en la parte inferior con un depósito recolector.

Las partículas tienden a sedimentar y descender gracias a la fuerza de gravedad que logra vencer las fuerzas de fricción ocasionadas por el agua.

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En agua con arena se puede aplicar la fórmula de Stokes para calcular la velocidad de sedimentación de la partícula. En ella, la velocidad de sedimentación de una partícula se determina por el cociente entre la diferencia de densidades del sólido y el líquido entre una constante por la viscosidad del líquido y multiplicado por la gravedad y el diámetro de partícula al cuadrado.
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Si aplicamos esta ecuación para los tamaños de las arenas se separarían las arenas de los finos al caer a mayor velocidad, pero nos saldrían velocidades de sedimentación relativamente lentas con lo que necesitaríamos grandes superficies. Sobre la fórmula, en este caso, solo podríamos actuar sobre la gravedad creando un nuevo campo gravitatorio (densidades, viscosidades y diámetros arena y agua serán considerados constantes).

Para lograr aumentar ‘el campo gravitatorio’ la geometría del hidrociclón hace que las partículas más gruesas (arenas) giren cercanas a la pared por la aceleración centrifuga que ocasiona el hidrociclón, y el ‘torbellino principal’ vaya descendiendo hasta el final de la parte cónica, donde el estrechamiento del apex produce un ‘torbellino secundario’ que acaba de separar las partículas mayores saliendo los finos y el agua por el vórtex y quedando los gruesos (arena) acumulados en el depósito.

Por lo tanto, la geométrica del hidrociclón produce la aceleración que logra separar las partículas más gruesas de las finas y el agua sin necesidad de grandes tanques de sedimentación.

Los hidrociclones LAMA están calculados para la separación más eficiente de las partículas de arena y se fabrican con diferentes medidas y disposiciones en función de los caudales de trabajo. Son un método económico para la separación de arenas en captaciones y suele venir acompañado de otro método de filtración para el corte de los finos que salen por el vórtex en función de la aplicación posterior de uso.

El cálculo de la longitud del vórtex, diámetro de la parte cilíndrica y el ángulo y longitud del cono son determinantes para que el sistema tenga la mayor eficiencia posible en la separación de arenas y se logre retener un alto porcentaje de las arenas.

Estos equipos no presentan partes móviles con lo que su mantenimiento únicamente debe centrarse en vaciarse el depósito de acumulación con regularidad. Un fallo muy común en las instalaciones es no vaciar el depósito con lo que comprometemos su eficiencia. En LAMA proponen que adjunte a la compra de los hidrociclones un kit de limpieza, gracias al cual las tareas de mantenimiento serán prácticamente nulas. Sus kits de encargan automáticamente de vaciar este depósito de purga, sin necesidad de vigilancia externa.

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