Combustion en lecho fluidizado

FLUIDIZACIÓN
Un líquido o gas que se mueve con velocidades bajas a través de un lecho poroso de partículas solidas, como en el caso de una torre de relleno, no produce movimiento de las partículas. El fluido circula a través de canales pequeños y tortuosos, perdiendo energía de presión. La caída de presión en un lecho estacionario de solidas, está dada por la ecuación de Kozeny-Carman. Sinembargo, si se aumenta constantemente la velocidad del fluido, se alcanza un punto en el que las partículas no permanecen por más tiempo estacionarias, sino que “fluidizan” por la acción del líquido o gas.

MECANISMO DE LA FLUIDIZACION.
Se tiene un tubo vertical, corto y lleno parcialmente con una substancia granular, como arena fina. Para llevar a cabo el mecanismo de fluidización se tienen encuenta una serie de pasos:
1. Cuando entra aire con velocidad baja por la parte inferior del tubo, el flujo ascendente a través de la arena no da lugar a movimiento de las partículas. Se aumenta ahora lenta y progresivamente la velocidad del aire; a medida que esto ocurre aumenta la caída de presión del aire que circula a través del lecho (segmento AO)
2. Llega un momento en que la caída depresión es iguala a la fuerza de gravedad sobre las partículas y los granos comienzan a moverse (punto A)
3. Al principio, el lecho se expansiona lentamente manteniendo los granos todavía en contacto; la porosidad aumenta y la caída de presión aumenta ahora más lentamente (región intermedia).
4. El lecho está en la condición menos compacta posible, manteniéndose los granos todavía encontacto (punto B), al aumentar aun más la velocidad, los granos se separan y comienza la verdadera fluidización.
5. La caída de presión disminuye a veces un poco desde el punto B al F.
6. A partir del punto F el movimiento de las partículas es cada vez más intenso, formándose torbellinos y desplazándose al azar. El contenido del tubo se parece a un liquido en ebullición, y se ha dado el nombrede “lecho hirviente” a los sólidos fluidizados en este modo.
La velocidad lineal del fluido entre las partículas, es mucho mayor que la velocidad en el espacio situado por encima del lecho. Por consiguiente, casi todas las partículas caen al lecho una vez que el fluido abandona este. Incluso en una fluidización intensa, solamente los granos más pequeños son arrastrados por el fluido ytransportados por el mismo. Si la velocidad del fluido se aumenta todavía más; la porosidad del lecho aumenta, el lecho de sólidos se expansiona y disminuye su densidad. El arrastre llega a ser apreciable y finalmente completo
7. En el punto P, todas las partículas han sido arrastradas por el fluido, la porosidad se aproxima a la unidad y el lecho deja de existir como tal. El fenómeno se transformaentonces en el flujo simultáneo de dos fases.
8. Desde el punto F al P y posteriormente, la caída de presión aumenta con la velocidad del fluido, pero mucho más lentamente que cuando las partículas solidas estaban en reposo.
9. La fluidización sin arrastre de sólidos se denomina fluidización discontinua: cuando el arrastre es completo, se dice que la fluidización es continua.

FLUIDIZACIONDISCONTINUA Y LECHOS HIRVIENTES.
El comportamiento de una masa de sólidos fluidizados, depende del tamaño de partícula del sólido y de la naturaleza del fluido.
* Fluidización particulada: cuando el fluido es un líquido, la fluidización comienza con una suave vibración de las partículas solidas. En un lecho completamente fluidizado, las partículas se mueven al azar por el seno del liquido.Existen intensas corrientes de transición dentro del lecho, trasladándose las partículas temporalmente en la misma dirección, aunque generalmente se mueven individualmente.
* Fluidización agregativa: cuando el fluido es un gas, el lecho se comporta de forma diferente y está influenciado grandemente por el tamaño de partícula. En condiciones de buena fluidización (con partículas de tamaño y...