Lecho fijo y fluidizado

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Laboratorio de Fenómenos de Transporte I

LECHO FIJO Y FLUIDIZADO

Contenido: Sumario……………………………………………………………………………………........ii I II III IV V VI VII VIII IX INTRODUCCIÓN…....…….…….…………………………………………………….1 FUNDAMENTOS TEÓRICOS………….……………………………………………..2 DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO……………………………...…………………………9 MÉTODO EXPERIMENTAL………….……...……………………..……………….11 DATOS EXPERIMENTALES…………………………………………….………….12RESULTADOS EXPERIMENTALES……………….…...………………………….14 DISCUSIÓN DE RESULTADOS….…….………….……………………………….19 CONCLUSIONES…………………………………………………………………....20 RECOMENDACIONES……………………………………………………………..21

Bibliografía…...……………………………………………………………………………….22 Apéndices...………………………………………………………………………………...….23

ii Sumario

El presente trabajo experimental tuvo como objetivos, el estudio del proceso de fluidizaciónpara los sistemas líquido-sólido y gas-sólido y de la determinación de los parámetros que influyen en dicho proceso. Para realizar el estudio se utilizaron dos columnas de plexiglás con esferas de vidrio, cuyas características y propiedades físicas eran iguales en cada columna. En el primer compartimiento, se utilizó para el estudio del sistema liquidosolido agua como fluido de trabajo, en elsegundo el fluido a utilizar fue aire. El procedimiento del experimento consistió en observar como variaba la presión en el lecho al propiciarse aumentos de caudal en el sistema. Para realizar dicho experimento se variaron las presiones del fluido y se midió el efecto que causaba en el lecho, su variación de altura, y de esta forma obtuvimos que la velocidad mínima de fluidización para el sistemaliquido-solido da 0,017m/s y para el sistema gas-solido 0.491 m/s

1 I Introducción

En un lecho de partículas con flujo ascendente, la circulación de un gas o un líquido a baja velocidad no produce movimiento de las partículas. El fluido circula por los huecos del lecho perdiendo presión. Esta caída de presión viene dada por la ecuación de Ergun. Si se aumenta progresivamente la velocidad delfluido, aumenta la caída de presión y el rozamiento sobre las partículas individuales. Se alcanza un punto en el que las partículas no permanecen por más tiempo estacionarias, sino que comienzan a moverse y quedan suspendidas en el fluido, es decir, „‟fluidizan‟‟ por la acción del líquido o el gas. La fluidización se define como un proceso en el que, en un lecho con partículas sólidas, se hace pasarun fluido hasta lograr una mezcla homogénea entre las partículas y el fluido. A velocidades de gas arriba de la velocidad mínima de fluidización, algunos de los gases fluyen como paquetes de gas llamados burbujas. Este movimiento de burbujas conduce a mezclas sólidas rápidas y a un buen contacto entre partículas y gas. Las propiedades de los lechos hacen que sean útiles para operaciones comoreacciones químicas, intercambio de calor y transferencia de masa. Y algunas de sus aplicaciones típicas incluyen combustión y gasificación del carbón, síntesis catalítica (Frischer Tropsch) y secado de sólidos. El objetivo principal de la experiencia es la observación del comportamiento del lecho fijo y fluidizado para los sistemas líquido-sólido y gas-sólido, además de la determinación de losprincipales parámetros que influyen en dicho comportamiento. En este sentido, 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 reacciones fuertemente exotérmicas o endotérmicas.

2 IIFundamentos teóricos

El flujo de fluidos a través de lechos de partículas sólidas, es un proceso encontrado en la naturaleza como se puede ver en los siguientes ejemplos: reservorios naturales de crudo (Fig. II.1), filtración de la sangre, absorción de CO2 en las plantas; también son ampliamente utilizados en operaciones industriales tales como: filtración, intercambio iónico, extracción de solventes,...
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