En la mayoría de los tipos de ciclones, las partículas mayores de 200 micrones se depositan eficientemente con un diámetro de 500-800 mm (20-30 pulgadas) si la altura del ciclón es al menos tres veces su diámetro. Aumentar el diámetro resulta en una mayor liberación de polvo, especialmente cuando el material en bruto está muy seco y las partículas tienen menos probabilidades de adherirse entre sí. Reducir el diámetro disminuye no solo la capacidad de aire, sino que también conduce a la acumulación de polvo en la sección cónica inferior del ciclón, particularmente cuando se usan ciclones en forma de batería. Además, un diámetro demasiado pequeño puede reducir la calidad de la separación cuando hay una amplia gama de tamaños de partículas. Las partículas más grandes crean flujos radiales cuando impactan las paredes, enviando polvo de regreso al centro del ciclón.
En la producción de pellets de biocombustible y forrajes, se utiliza principalmente biomasa, por lo que se debe considerar el polvo al menos como medianamente cohesivo. Debido a su capacidad de formar una capa en la parte cónica, la mayoría de los fabricantes recomiendan limitar la concentración de polvo a 250 g/m³ (0.016 lb/ft³). Con una mayor tasa de alimentación, los grumos son atrapados por el torbellino, causando una descarga en el tubo de salida, lo cual se puede manejar con éxito variable al instalar un disco horizontal en el centro del cono, acortando el cono con una tolva cónica de calma adjunta, o eliminando por completo la sección cónica a favor de una salida vertical hacia una tolva piramidal acumuladora.
Existen tres opciones principales para organizar el transporte neumático, con la posibilidad de combinarlas:
- Utilizar dos ciclones secuencialmente: el primero con una sección cónica pequeña y ancha para descargar la mayor parte del material, y el segundo para la limpieza final
- Utilizar un ciclón diseñado de manera óptima seguido de un filtro de aspiración multi-bolsa
- Recircular el sistema al enviar el aire saliente en un circuito
Hay numerosos tipos de ciclones para diferentes propósitos, temperaturas y características del material. Varios tipos son adecuados para capturar aserrín fino o polvo de madera más grande, caracterizados por características geométricas comunes basadas en la "proporción áurea":
- La altura del ciclón debe ser al menos tres veces el diámetro
- La altura de la sección cónica debe ser al menos 40% del largo total
- El diámetro del tubo interno debe ser el 38% ±5% del diámetro del ciclón
- El diámetro externo no debe exceder 800 mm (31 pulgadas)
- La velocidad de descenso del flujo a lo largo de la sección transversal horizontal del ciclón debe ser al menos 3 m/s (10 ft/s)
- El borde inferior del tubo interno debe estar por debajo del borde de entrada por el 60-70% de la altura de entrada para asegurar que la masa de aire principal complete casi una rotación completa antes de salir del ciclón
Al ordenar un ciclón, es muy útil proporcionar las dimensiones de la brida de la válvula rotatoria para que las partes correspondientes coincidan y el montaje sea sencillo. Sin embargo, no es el fin de la historia; aquí viene lo más interesante. La velocidad de sedimentación también determina la capacidad de paso del brida inferior según la masa del material depositado. En fórmulas y manuales comunes, a menudo se indican valores mucho mayores para las virutas y el aserrín, ya que se miden a una humedad relativamente alta y cuando se vacía una gran masa provocando una inevitable aceleración del aire en la misma dirección. Según varias fórmulas empíricas, se indica que la velocidad de sedimentación del aserrín de fracciones de 0.4-1mm (0.016-0.039 pulgadas) es de 1.8 a 7 m/s (6 a 23 ft/s), pero en la práctica se obtienen valores aproximadamente diez veces menores con una humedad del 10%. Así, con un diámetro de orificio en la brida de 200mm (8 pulgadas) y una velocidad de 0.2 m/s (0.66 ft/s), puede pasar un volumen de 20 metros cúbicos (706 pies cúbicos). Si asumimos que la distancia entre las partículas es igual a su diámetro, solo pasarán aproximadamente 2 metros cúbicos (71 pies cúbicos) de polvo real, o alrededor de 400 kg (882 libras). En realidad, ocurre una sedimentación más rápida de aserrín de fracciones de 2-3mm (0.08-0.12 pulgadas), que expulsa el aire hacia arriba con el polvo de madera, causando una emisión continua de polvo hacia arriba. Esto explica la "invencibilidad" del polvo al utilizar un ciclón. Como se puede observar en la imagen anterior, al usar un segundo cono de calma, su entrada superior es de 1.5 a 2 veces mayor en diámetro que la salida. Esto se debe a que la parte superior recibe una suspensión densa de partículas de diferentes fracciones, mientras que desde abajo hay una descarga de material ya depositado, algo que explica el “polvo indomable” en la recolección ciclónica.
Los ciclones con un conducto de entrada que hace su primera vuelta en un radio mayor que el cuerpo principal del ciclón son especialmente buenos para capturar harina de madera. En esta ranura, el polvo se presiona contra la pared de antemano, lo que impide las descargas turbulentas hacia abajo hacia el borde del tubo interior. En diferentes países, las denominaciones de estos ciclones varían, pero son fácilmente reconocibles por su apariencia. Se puede lograr un efecto similar con un ciclón estándar si, antes de su entrada, se hace una curva suave en el conducto con una sección rectangular en un ángulo de entre 90° y 180°, asegurando que el material se presione contra la pared de antemano.
