Convección en cambio de fase.

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PRÁCTICA 4.- FLUIDIZACIÓN.

OBJETIVO:

Utilizando un equipo de fluidización con dos fluidos diferentes, aire comprimido y agua, se observará el comportamiento del lecho fijo y fluidizado en un sistema líquido-sólido. Se medirá la caída de presión del fluido a lo largo del lecho fluidizado.


INTRODUCCIÓN:

Por medio de esta práctica observaremos el proceso de fluidización, queconsiste hacer circular en un flujo ascendente, un gas o un líquido a una determinada velocidad en un lecho de partículas sólidas. Se tiene que las principales ventajas de la fluidización consisten en que el fluido que circula a través del lecho agita en forma vigorosa el sólido, y la mezcla de los sólidos asegura que prácticamente no existen gradientes de temperatura en el lecho aun con reaccionesfuertemente exotérmicas o endotérmicas.
El flujo de fluidos a través de lechos de partículas sólidas (fluidización) es un proceso de uso amplio en operaciones industriales tales como: filtración, intercambio iónico, extracción de solventes, absorción y reactores catalíticos.
En esta práctica también analizaremos el comportamiento de las diferentes etapas del lecho en un sistema líquido-solido. Acontinuación para su estudio definiremos algunos conceptos principales.

GENERALIDADES:
FLUIDIZACIÓN.
La fluidización es un proceso por el cual una corriente ascendente de fluido (líquido, gas o ambos) se utiliza para suspender partículas sólidas. Desde un punto de vista macroscópico, la fase sólida (o fase dispersa) se comporta como un fluido, de ahí el origen del término "fluidización". Alconjunto de partículas fluidizadas se le denomina también "lecho fluidizado".
La fluidización convierte un lecho de partículas sólidas en una masa suspendida, que se comporta en varios aspectos como un líquido. Esta masa tiene un ángulo de reposo igual a cero, busca su propio nivel y adopta la forma del recipiente que la contiene.
LECHO:
Un lecho consiste en una columna formada por partículassólidas, a través de las cuales pasa un fluido (líquido o gas) el cual puede ser librado de algunas impurezas y sufre una caída de presión.
Etapas en el lecho de acuerdo con lo señalado por Meléndez y Gutiérrez:
* Lecho Fijo: las partículas permiten el paso tortuoso del fluido sin separarse una de otras, esto hace que la altura del lecho se mantenga constante y por tanto la fracción de vacío enel lecho (porosidad) se mantiene constante. En esta etapa el fluido experimenta la mayor caída de presión del proceso.

* Lecho prefluidizado: también es conocido como fluidización incipiente, y se trata de un estado de transición entre el lecho fijo y el fluidizado. Una de las características que presenta esta etapa es que la velocidad en este punto recibe el nombre de velocidad mínima defluidización. También se caracteriza porque la porosidad comienza a aumentar.

* Fluidización discontinua: también se conoce como fase densa y es cuando el movimiento de las partículas se hace más turbulento formándose torbellinos. Dentro de esta etapa se pueden distinguir dos tipos de fluidización:

* Fluidización particular:
Se produce cuando las densidades del sólido y del fluidono son muy diferentes, las partículas son pequeñas y la velocidad del fluido es baja. El lecho se fluidiza homogéneamente y cada partícula se mueve individualmente en un espacio libre uniforme. La fase sólida presentó las características de un fluido.

* Fluidización agregativa:
Se presenta cuando las densidades del sólido y del fluido son diferentes, las partículas son grandes y la.Velocidad del fluido es relativamente alta. La fluidización es dispareja y el fluido pasa por zonas preferenciales produciendo surtidores de partículas en la superficie de lecho. El lecho se comporta cano si fuera un líquido con burbujeo de gas a través de él.
* Fluidización continua: todas las partículas son removidas por el fluido, por lo que el lecho deja de existir como tal, mientras que la...
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