Cómo funciona la separación ciclónica

Feb 26 2013
Suena como un proceso complicado, ¿no? Pero una vez que recuerda un poco acerca de las fuerzas centrífugas y centrípetas, puede comprender fácilmente el mundo arremolinado y arremolinado de la separación ciclónica.
Muchas aspiradoras modernas succionan aún más gracias al proceso de separación ciclónica.

La caja estaba sobre la alfombra de mi biblioteca, entre las tapas duras, los libros de bolsillo y las copias de The New York Times. El paquete era alto, mucho más alto de lo que esperaba. Sin embargo, allí estaba, saludándome después de un largo día de trabajo. La casa estaba en silencio. Un gato entró al trote en la habitación y frotó sus mejillas peludas contra la caja. Los perros lo siguieron y olfatearon húmedos olfatos.

Con unas tijeras cuidadosamente en la mano, corté la cinta de embalaje. Un recorte. Dos recortes. Tres, y luego cuatro. La cinta cayó sobre la alfombra en una maraña pegajosa, para deleite del gato. Fundas de plástico y cartón envolvían el contenido, que saqué con cautela de la caja. Arranqué el plástico y tiré las mangas al azar. ¡Oh, no fue hermoso! ¡Mi nueva aspiradora Dyson era hermosa! Rápidamente ensamblé la máquina, mis manos temblaban como un amante torpe. La manguera va por aquí, la boquilla por allá. Lo enchufé. Lo encendí.

El Dyson rugió a la vida. yo estaba enamorado He tenido aventuras con otras aspiradoras antes. Con el tiempo, perdieron su capacidad de satisfacer. Se fueron, en una nube de polvo al garaje, al vertedero de la ciudad, al desván. Esperaba que Dyson fuera diferente. Estaba seguro de que lo sería. Yo había hecho mi tarea. ¡Separación ciclónica! Ese fue el billete. Ninguna de las otras aspiradoras que he tenido tenía tal tecnología.

¡Separación ciclónica! Parecía sacado de una novela de ciencia ficción de Isaac Asimov . Pero esto era un hecho científico. ¿Decepcionaría el Dyson? ¿Fue la separación ciclónica solo un truco de marketing? ¿Funcionaría? ¿Y, en nombre de Electrolux, qué es la separación ciclónica de todos modos?

Poder del ciclón

Separación ciclónica en funcionamiento en una aspiradora Dyson.

Empecemos con lo básico. La separación ciclónica puede eliminar partículas, como suciedad y polvo, de una corriente de aire, gas o líquido. Los ingenieros a veces los llaman separadores centrífugos. Eso es porque en la raíz de estas máquinas hay algo llamado fuerza centrífuga [fuente: Universidad de Delaware ].

Piense en su clase de física de la escuela secundaria. La fuerza centrífuga es la tendencia de un objeto que sigue una trayectoria curva a salir volando del centro de la curvatura. ¿Recuerdas el experimento de la pelota y la cuerda? Seguro lo haces. Balanceaste una pelota en una cuerda sobre tu cabeza. ¿Qué pasó cuando soltaste la cuerda? La pelota salió volando siguiendo una trayectoria que era tangencial a su radio en el punto de lanzamiento. Esa es la fuerza centrífuga, que no debe confundirse con la fuerza centrípeta , el movimiento de un objeto hacia un centro o eje (o lo que obliga a la pelota a seguir moviéndose en un círculo sobre tu cabeza hasta que la sueltas).

Sin embargo, la fuerza centrífuga no es una fuerza real, sino una forma de inercia, la tendencia de un objeto a moverse en línea recta hasta que otra fuerza actúa sobre él. En un separador ciclónico, normalmente se bombea aire cargado de suciedad y polvo a través de la parte superior de un cilindro vertical con fondo cónico. El aire que se mueve rápidamente ingresa a la cámara en la parte superior del cilindro y comienza a girar violentamente. Mientras eso sucede, se forma un mini tornado o ciclón [fuente: Wacharawichanant ].

El aire y el polvo giran salvajemente en un movimiento circular en espiral. Debido a que las partículas tienen más masa que las moléculas de aire, se necesita una fuerza mayor para mantener los escombros moviéndose en círculo. Pero no existe tal fuerza dentro de la cámara ciclónica. A medida que la masa de aire gira, las partículas más pesadas comienzan a divergir y se mueven hacia la pared de la cámara. Debido a que estas partículas grandes y densas tienen demasiada inercia para seguir la curvatura del aire, son arrojadas contra los costados. Smack, las partículas golpean la pared, deslizándose hasta el fondo de una trampa o contenedor de polvo [fuentes: Wacharawichanant , Universidad de Delaware ].

Finalmente, el "aire limpio" cerca de la parte inferior del ciclón cambia de dirección y sube por el centro del cilindro hasta un tubo de escape o salida, que generalmente está conectado a un filtro que atrapa las partículas finas restantes [fuente: Universidad de Delaware ] .

Grasa Be Gone: otros usos para la separación ciclónica

Todo esto suena complicado, pero los separadores ciclónicos son tan simples que una persona hábil puede hacer uno en casa. Muchas industrias los utilizan para eliminar los contaminantes del aire, el gas y el agua. Los dispositivos vienen en todas las formas y tamaños. Aquí hay una muestra.

  • Separadores de grasa ciclónicos : muchas cocinas industriales y profesionales confían en la tecnología de separación ciclónica para eliminar partículas de grasa diminutas (más de 5 nanómetros) del aire. En estas enormes cocinas, el aire cargado de grasa entra en la máquina. Dentro del separador, la actividad ciclónica empuja el aire hacia las paredes de un filtro. La grasa se drena al fondo de la unidad, mientras que el aire limpio regresa a la habitación [fuente: Jeven ].
  • Colectores de polvo horizontales : Para eliminar el polvoy otros contaminantes de las plantas de fabricación, los ingenieros suelen montar colectores de polvo a gran escala sobre el suelo de la fábrica. Un tipo de separador ciclónico de potencia industrial es el sistema colector de polvo horizontal de alta eficiencia. La mayoría de los separadores ciclónicos tienen una orientación vertical y dependen de la gravedad para llevar el polvo a la tolva de recolección. Sin embargo, los sistemas de recolección horizontal dependen de una corriente de aire secundaria para dirigir las partículas al contenedor. Cuando el aire sucio ingresa al colector horizontal, comienza su danza giratoria, girando hacia las paredes del colector. Una segunda y poderosa corriente de aire ingresa a la cámara de separación a través de una serie de boquillas. El aire que corre captura las partículas recolectadas antes de que lleguen a las paredes interiores de la unidad y transporta los desechos directamente a la tolva [fuente: Eggert].
  • Separadores de ciclones múltiples : si un separador ciclónico es bueno, entonces los separadores múltiples tienen que ser mejores, ¿verdad? tu apuesta Se les conoce como multiclones . En un dispositivo de este tipo, el aire lleno de polvo fluye a través de una entrada común donde una serie de separadores ciclónicos de pequeño diámetro elimina las partículas. Los multiclones crean una fuerza centrífuga mayor que un separador ciclónico típico, lo que permite una mejor separación [fuente: JusDust.org ].
  • Separadores de flujo de aire secundario : Al igual que los colectores de polvo horizontales, algunos separadores ciclónicos tienen sistemas de flujo de aire secundario, que aumentan la velocidad del ciclón, lo que hace que la recolección de polvo sea más eficiente [fuente: JusDust.org ].
  • Separadores hidrociclónicos : estos dispositivos ciclónicos eliminan las partículas sólidas del agua en movimiento rápido . Cuanto mayor sea la velocidad del agua, mayor será la fuerza centrífuga. El ciclón giratorio de agua arroja las partículas al borde exterior del vórtice giratorio. Las partículas golpean la pared del ciclón y se deslizan hacia un contenedor de recolección [fuente: Con-Serv Manufacturing ].

Entonces, volvamos a mi aspiradora ciclónica. Fue increíble. El Dyson absorbió la suciedad, los ácaros del polvo, el pelo de perro y el vómito seco de gato como nunca antes había visto. Observé asombrado cómo los dioses de la física arrancaban los escombros del vórtice giratorio, empujando la sucia mezcla al fondo del cilindro. Sin complicaciones, sin desorden, sin bolsas, sin suciedad. ¡Reglas de separación ciclónica!

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Nota del autor: Cómo funciona la separación ciclónica

Por favor, no pienses que soy raro, pero soy uno de esos tipos que disfruta pasar la aspiradora. Lo hago una vez al día, tal vez dos veces en invierno. Tengo que. Los gatos y los perros, sin mencionar la estufa de leña, dejan polvo, pelo y caspa por todas partes. Además, me da tiempo para dar forma a mis artículos y libros en mi cabeza. En cuanto a la limpieza, la tecnología ciclónica parece hacer el trabajo. Además, me encanta ver cómo gira la suciedad en el cilindro.

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Fuentes

  • Fabricación Con-Serv. "Separación hidrocilónica/partículas". (15 de febrero de 2013) http://www.con-servwater.com/Particle_Separation.html
  • Eggert, Bart. "Recolección de polvo horizontal de alta eficiencia". 8 de febrero de 2011. Energía Sólidos a Granel. (15 de febrero de 2013) http://www.powderbulksolids.com/node/37772
  • Jeven. "Cómo funcionan los separadores de grasa ciclónicos". (15 de febrero de 2013) http://www.jeven.com/mvhome/homepage_item_view.html?id=00001285&did=298&lang=en&page_category_id=75354
  • JusDust.org. "Colectores de polvo de ciclones". (15 de febrero de 2013) http://www.jusdust.org/cyclone_dust_collectors/cyclone-dust-collectors.htm
  • Universidad de Delaware. (14 de febrero de 2013) http://ce.udel.edu/~dentel/434/Lecture5-Cyclone.pdf
  • Wacharawichanant, Sirirat. "Flujo de fluidos: separadores ciclónicos". Universidad Silpakorn. (14 de febrero de 2013) http://www.eng.su.ac.th/che/old53/faculty_and_staff/sirirat/slide_fluidflow_pdf/fluidflow4.pdf