Fluidizaci N

Capítulo 5. FLUIDIZACIÓN

5.1.

Introducción

La fluidización ocurre cuando pequeñas partículas sólidas son suspendidas por
una corriente de un fluido que se dirige de abajo hacia arriba venciendo el peso de las
mismas. Cuando la velocidad del fluido debe ser lo suficientemente alta como para
suspender las partículas, pero a la vez no tan elevada como para expulsar las
partículas fuera delrecipiente. Las partículas sólidas rotan en el lecho rápidamente,
creándose un excelente mezclado. El material que se fluidiza es casi siempre un sólido
y el medio que fluidiza puede ser tanto líquido como gas. Las características y
comportamiento de los lechos fluidizados dependen fuertemente de las propiedades
del sólido y del fluido.
5.2.

El fenómeno de la fluidización
Consideremos el lecho verticalrelleno de partículas sólidas mostrado en la

Figura 5.1.
ƒ

Si la velocidad del gas de fluidización (u) es muy baja no podrá contrarrestar el
peso de las partículas y el lecho se comportará como un lecho fijo (Figura
5.1a).

ƒ

Existirá un valor de velocidad (velocidad mínima de fluidización, umf) a partir de
la cual el lecho se fluidizará (Figura 5.1b).

ƒ

Velocidades mayores de fluidizaciónconducen a una expansión del lecho,
pudiéndose dar una fluidización homogénea (Figura 5.1c). Cuando se fluidiza
con gas

este comportamiento

puede observarse sólo en condiciones

especiales (partículas livianas y gas denso a alta presión).
ƒ

Los lechos gas-sólido presentan burbujas y canalización de gas cuando la
velocidad se aumenta sobre la de mínima fluidización (Figura 5.1.d). Cuando
lasburbujas aparecen la agitación del lecho es vigorosa, y el lecho no se
expande mucho más allá de la altura de mínima fluidización, a este tipo de
operación se la denomina comúnmente fluidización burbujeante. En muy raras
ocasiones un sistema líquido-sólido se comporta como lecho burbujeante.

ƒ

Las burbujas pueden coalescer y crecer a medida que ascienden por el lecho,
y eventualmente pueden ser lossuficientemente grandes como para
expandirse a lo ancho del lecho. Si se trata de partículas pequeñas, ellas fluyen
hacia abajo en las cercanías de la pared, alrededor de los paquetes de gas que

5.1

ascienden (Figura 5.1e).

Si las partículas son más grandes, el lecho que

queda debajo de una burbuja es empujado como con un pistón. Los sólidos se
reintegran al lecho por que “llueven” a travésde los paquetes de gas (Figura
5.1f).

Este comportamiento suele presentarse en lechos de pequeños

diámetros.
ƒ

Cuando el lecho se fluidiza a altas velocidades la velocidad terminal de las
partículas puede superarse, en este caso la superficie superior del lecho se
desdibuja. El gas se lleva material particulado y en lugar de burbujas se
observa un movimiento turbulento de paquetes de sólidos yespacios llenos de
gas de varias formas y tamaños (Figura 5.1g). En estas condiciones el lecho se
denomina lecho fluidizado turbulento.

ƒ

Si la velocidad se aumenta más aún, los sólidos son arrastrados fuera del
lecho, existe un transporte neumático de los sólidos. (Figura 5.1h).

Figura 5.1. Tipos de contacto sólido-fluido. Fuente: Kunii y Levenspiel (1991).

5.2

En la Figura 5.2 se presentaun lecho de “chorro” (spouted bed). Cuando se utiliza
gas para fluidizar, si se utilizan altas velocidades y las partículas son relativamente
grandes, el gas sale como un chorro que arrastra partículas hacia la superficie del
lecho. Los sólidos se mueven hacia abajo alrededor del chorro y también dentro del
chorro.

Figura 5.2. Spouted Bed. Fuente: Kunii y Levenspiel (1991).

5.3.

Lechosfluidizados vs. líquidos.

Los lechos densos fluidizados con gas se parecen mucho a los líquidos. Esta
característica se muestra en la Figura 5.3.
ƒ

Por ejemplo los objetos livianos flotarán sobre la superficie.

ƒ

Si el lecho se inclina, la superficie del mismo permanecerá horizontal.

ƒ

Si se realiza una perforación en el lecho los sólidos saldrán como un chorro.

ƒ

Cuando dos lechos fluidizados se...