Hidrociclones

São equipamentos usados nas indústrias químicas para separação de fases por centrifugação. A sua principal vantagem é não ter partes moveis.  Obviamente, a fase continua deve ser obrigatoriamente um líquido, usualmente a água. A fase particulada  é constituída por um material sólido granulado em suspensão na fase líquida. Em princípio o hidrociclone pode ser usado em separação líquido-líquido e gás líquido, mas é incomum.

Abaixo está uma representação esquemática de um hidrociclone. Ele é constituído por uma seção cônica encimada por uma seção cilíndrica. A suspensão é injetada no equipamento de forma  a formar um forte vortex dentro do equipamento. A força centrifuga gerada promove a separação das fases. A suspensão diluída sai pelo topo e a suspensão concentrada  sai pela base.  A hidrodinâmica  do escoamento não pode ser considerada trivial, mas existem muitos estudos.

 

O comprimento total do hidrociclone não supera 150cm podendo chegar a 10cm ou menos. É portanto, um equipamento pequeno. O angulo da seção cônica vai de 5º até 20º. Ângulos menores são preferidos para separação e os maiores para classificação. Ângulos menores resultam em hidrociclones mais compridos. Quando a vazão é muito alta para apenas um hidrociclone uma bateria de hidrociclones em paralelo é usada.

Devido a complexidade dos processos hidrodinâmicos a melhor forma de dimensionar um hidrociclone é experimentar usando um piloto e fazer o scale up a partir do resultado usando os números de Reynolds, Euler e Stokes. O resultado depende demais da geometria, então é sempre bom usar geometrias estudadas e disponíveis na literatura. É o caso dos “designs” de Rietema, Bradley e Mosley.

Na indústria papeleira o hidrociclone é usado para retirar areia. Na perfuração de poços de petróleo o hidrociclone pode ser usado para separar fragmentos de rocha no lodo de perfuração. No beneficiamento de minérios o hidrociclone é usado na classificação e separação das partículas. O hidrociclone tem também uso no tratamento de rejeitos e recuperação de águas.