ESTUDIO COMPUTACIONAL DEL EFECTO GEOMÉTRICO DE SEPARADORES CICLONES EN NUBES DE POLVO PARA PREVENIR EXPLOSIONES
COMPUTATIONAL STUDY OF THE GEOMETRIC EFFECT OF CYCLONE SEPARATORS IN DUST CLOUDS TO PRBVENT DUST EXPLOSION
Edgar O. Castrejón-González1, Christian O. Díaz-Ovalle2*, Seungho Jung3, José J. Cano-Gómez 4, Florianne Castillo-Borja5, Ahuitzolt de J. Joaquín-Ramos2 (1) Tecnológico Nacional de México/I.T. Celaya, Departamento de Ingeniería Química, Av. Tecnológico y A.G. Cubas s/n, Celaya, Guanajuato, 38010 – México (2) Tecnológico Nacional de México/I.T. Roque, Departamento de Ingenierías, Km 8 Carretera Celaya-Juventino Rosas, Celaya, Guanajuato, 38110 – México, (3) Environmental and Safety Engineering, Ajou University, Suwon 16449 – Korea, (4) Universidad Autónoma de Nuevo León, Facultad de Ciencias Químicas, Av. Universidad s/n, Cuidad Universitaria, San Nicolás de los Garza, Nuevo León, 66541 – México, (5) Tecnológico Nacional de México/I.T. Aguascalientes, Departamento de Ingeniería Química, Av. Adolfo López Mateos 1801 Ote., Aguascalientes, Aguascalientes, 20256 – México
Resumen
Los separadores ciclones presentan riesgo de explosión al generar nubes de polvo. Esto depende de su comportamiento hidrodinámico, el cual es influido por la geometría. Este trabajo propone un conjunto de geometrías para modificar el comportamiento hidrodinámico dentro del separador ciclón. Así, un caso con bajo riesgo de explosión fue obtenido considerando el menor tamaño de la nube de polvo. Algunas geometrías propuestas en este trabajo no han sido reportadas anteriormente. El análisis hidrodinámico y la determinación del tamaño de la nube fueron posibles con la herramienta ANSYS FLUENT sobre el proceso de leche en polvo. Los resultados indicaron las características geométricas que garantizan una nube de polvo con volumen bajo, esto fue restringido a casos que garanticen una aceptable separación de partículas. Adicionalmente, una validación experimental fue realizada con datos de la literatura. Esta propuesta es una estrategia válida para mejorar la seguridad en las unidades de proceso.
Abstract
Cyclone separators present risk by dust explosion. This depends on its hydrodynamic behavior, in which the geometry influences on. This work proposes a set of geometries in order to modify the hydrodynamic behavior inside the cyclone. Thus, a case with low risk was obtained by considering the lowest volume of the dust cloud. Some proposed geometries herein have not been reported previously. The hydrodynamic analysis and the determination of the dust cloud size were possible by the ANSYS FLUENT tool in a milk powder process. The results indicated the geometrical features to guarantee the lowest volume of the dust cloud; this was restricted to cases that guarantee an acceptable particle separation. Additionally, an experimental validation was carried out with literature data. This proposal is a valid strategy to improve the safety in process units.
Palabras clave: fase discreta, concentración de polvo, diseño geométrico, leche en polvo Keywords: discrete phase, dust concentration, geometrical design, milk powder