Los separadores ciclónicos son los dispositivos de recolección de polvo más simples y menos costosos para el control de la contaminación del aire industrial. La operación y el mantenimiento son simples porque no tienen partes móviles. Este artículo aborda el diseño del separador ciclónico más común, el tipo de entrada involuta con un contraflujo, salida de aire limpio coaxial.

Principio de funcionamiento del sistema de colección  de polvo:

El aire cargado de polvo ingresa al cuerpo cilíndrico / cónico del ciclón tangencialmente en la parte superior y el flujo asume un patrón de vórtice mientras viaja helicoidalmente hacia abajo. La fuerza centrífuga de la velocidad tangencial del aire hace que las partículas de polvo más pesadas se muevan radicalmente hacia afuera hacia la pared del ciclón. Cuando las partículas alcanzan la pared, la fricción y la gravedad las obligan a descender y descargarse en un receptor. El aire limpio gira en espiral hacia arriba y sale en la parte superior del ciclón.

Las características del sistema de colección de polvo ciclón están determinadas por sus proporciones y tamaño, y por las propiedades y caudales del aire y el polvo. El rendimiento se describe mediante la caída de presión (consumo de energía), la eficiencia fraccional (porcentaje en peso recolectado de cualquier tamaño de partícula) y la eficiencia total (porcentaje en peso recolectado total).

La velocidad radial de una partícula, determinada por la Ley de Stokes, es una función de la densidad y la viscosidad del aire, la densidad de la partícula, el cuadrado del diámetro aerodinámico de la partícula y la aceleración de la partícula. La aceleración es una función del cuadrado del caudal de aire volumétrico y los recíprocos del cuadrado del área de entrada y del diámetro del cuerpo del colector de polvo ciclón.

Debido a que los patrones de flujo en los ciclones son tridimensionales, las relaciones matemáticas que describen las características de rendimiento son muy complejas. Sin embargo, la aplicación de las leyes físicas establecidas a los datos empíricos derivados de las pruebas de laboratorio y la experiencia de campo ha dado como resultado modelos informáticos precisos para predecir el rendimiento del ciclón. A su vez, el rendimiento general de los colectores de polvo ciclones ha mejorado y el alcance de las aplicaciones para estas unidades se ha ampliado.