No existen un método teórico sencillo que permita el cálculo de la eficiencia (definido como el porcentaje de la masa de partículas entrante que es separado en el ciclón) de forma exacta. Esto es en parte debido a que, en la práctica, partículas pequeñas que teóricamente deberían salir con el gas, debido a la aglomeración y al barrido y choque con partículas mayores, serán capturadas; mientras, partículas grandes que deberían ser retenidas rebotarán contra las paredes o serán capturadas por turbulencias, escapándose del ciclón.

Existen numerosas teorías sobre el cálculo de la eficiencia teórica de los ciclones, las cuales relacionan la eficiencia de colección y el tamaño de las partículas.

La figura 10.5 presenta una comparación gráfica de los resultados experimentales con las predicciones teóricas de eficiencia de colección en función del tamaño de las partículas.

Figura 10.5. Eficiencia de colección del ciclón.

La teoría de Leith y Licht es la que mejor se adapta al comportamiento experimental. Esta teoría predice las eficiencias de colección de material particulado, basándose en las propiedades físicas del material particulado y el gas de arrastre, y en las relaciones entre proporciones del ciclón.

La eficiencia fraccional por tamaño de partículas se calcula con la ecuación 10.1.  

En la cual:

h i  = Eficiencia fraccional por intervalos de tamaño.

G  = Factor de configuración del ciclón.

Ti  = Tiempo de relajación para cada partícula, s.

Q  = Caudal de gas, m3/s.

Dc = Diámetro del ciclón, m.

n   = Exponente del vórtice del ciclón

El parámetro G esta relacionado con las proporciones del ciclón y Ti agrupa características  del  material particulado y del gas de arrastre.

La eficiencia total se calcula realizando la sumatoria del producto de las eficiencias fracciónales por la masa fraccional.

En la cual:

h T  = Eficiencia total

h i   = Eficiencia fraccional

mi  = Porcentaje másico, %.

Para utilizar las ecuaciones 10.1 y 10.2 se debe estar seguro que el ciclón no presenta resuspensión, ya que el valor real de la eficiencia sería mucho menor al estimado por estás ecuaciones. La ecuación 10.1 es la eficiencia "al vacío" o sin carga de partículas y se debe corregir con la ecuación 10.24 cuando la concentración de partículas es mayor de 2 g/m3 a condiciones de referencia.