Esquema de um hidrociclone. Fonte
O hidrociclone é um dispositivo que causa a separação centrífuga dos materiais contidos no líquido que lhe é alimentado. Esses materiais podem ser partículas de sólido, bolhas de gás ou um segundo líquido imiscível. No caso de dois sólidos suspensos no líquido de alimentação, eles podem separar-se devido a uma diferença de tamanho, forma ou gravidade específica. Os termos "hidráulico" ou "hidro" tornaram-se geralmente usados devido à prevalência de aplicações nas quais o líquido em questão é água. No entanto, não há razão para que outros líquidos não devam ser tratados e exemplos desse uso serão dados posteriormente. Por razões óbvias, a água é o meio no qual, de longe, a maior quantidade de informação está disponível e em que todas as importantes contribuições de pesquisa foram baseadas. Para uma compreensão completa do hidrociclone, é essencial que o padrão de escoamento e a distribuição de velocidades no corpo do ciclone sejam entendidos.
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Fonte: D. Bradley, The Hydrocyclone: International Series of Monographs in Chemical Engineering, Elsevier, 2013.
Fonte: FLSmith
Os primórdios da tecnologia
O ciclone de gases é conhecido e utilizado em todo o setor há muitas décadas. Porém, é surpreendente descobrir que o seu correspondente, o hidrociclone, só foi explorado na indústria a partir do final da década de 1940. É surpreendente sobretudo quando uma pesquisa na literatura de patentes revela que a primeira patente de hidrociclone foi concedida nos Estados Unidos em 1891 a Bretney. ") Nos anos seguintes, várias patentes foram concedidas (...), mas não exploradas.
Exemplos isolados de exploração devem, no entanto, ter ocorrido e um de fato foi recentemente registada sem detalhes: o uso de um hidrociclone de grande diâmetro (1.5 metros) numa unidade industrial americana de fosfato em 1914. Uma das patentes nesse período de desenvolvimento lento foi o uso do ciclone na limpeza de pulp stock na indústria de celulose e papel . (...) No final da década de 1930 as instalações comerciais estavam em operação bem-sucedida nesta aplicação. Nessa época (1939), o trabalho nas minas estaduais holandesas sobre lavagem de carvão médio pesado(separação carvão-xisto) exigia uma suspensão de areia fina para atuar como meio pesado. Uma etapa deste processo foi a desidratação dessa areia e um ciclone foi tentado. (...) Também é relatado 'que a Powell Duffryn Company prosseguiu simultaneamente com o desenvolvimento do hidrociclone também no campo da preparação de carvão, desta vez para desidratação de carvão fino.
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Fonte: D. Bradley, The Hydrocyclone: International Series of Monographs in Chemical Engineering, Elsevier, 2013.
Fonte: Haiwangtec
Um foco de interesse atual na tecnologia
A aplicação de pequenos hidrociclones para desidratação de partículas finas em bioprocessos é de crescente interesse [1-4]. Como o diâmetro do hidrociclone determina em grande parte o tamanho de corte de partículas alcançado [5], hidrociclones de pequeno diâmetro podem ser usados para a separação de partículas na faixa de mícrons.
(...) Quando usado para desidratação, o produto sólido mais concentrado sai pela torneira, enquanto o produto clarificado sai pelo localizador de vórtice. Uma vantagem notável dos pequenos hidrociclones é que o desvio, a fração de partículas que vai diretamente para o subfluxo sem classificação, é maior que a recuperação da água para o subfluxo [6]. No entanto, a disponibilidade comercial de pequenos hidrociclones é tipicamente limitada a formas e diâmetros de saída específicos, o que pode resultar em desempenho abaixo do ideal. Assim, uma melhor compreensão do efeito que as mudanças no projeto podem ter na separação de partículas em pequenos hidrociclones é de grande importância.
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Fonte: J.Tian, L. Ni, T. Song, J. Olson, J. Zhao, An overview of operating parameters and conditions in hydrocyclones for enhanced separations, Separation and Purification Technology, 206 (2018) 268-285.