Lechos o columnas empacadas

CAPÍTULO 1






FUNDAMENTOS Teóricos



Generalidades de lechos empacados

El modelo para determinar la magnitud de la transferencia de calor global en lechos empacados sujetos a gases fluyendo, es aquel que incorpora la conducción axial, la transmisión de calor entre la cama y el gas fluyente, y el efecto de transmisión en la conducción.



En el modelo que se hautilizado, se realiza un análisis teórico preliminar, para estimar la conducción de calor, y un análisis estadístico de las pruebas de experimentales para la convección en la transferencia de calor. Los resultados numéricos obtenidos, usando el modelo propuesto se comparan, con los datos experimentales.

El lecho empacado es un sistema termodinámico compacto, atravesado por un flujo de gas.Este sistema termodinámico se conforma de partículas sólidas, con propiedades físicas y químicas similares.


La velocidad del flujo de gas que atraviesa el lecho define el tipo de lecho.
Si la velocidad del aire es menor a la velocidad de arrastre o sustentación, se lo denomina lecho empacado, porque sus partículas se mantienen en reposo.

Si la velocidad del aire es mayorque la velocidad de arrastre, las partículas salen del reposo y el lecho se denomina lecho fluidizado.

El flujo de gas, a través del lecho empacado es relevante en los procesos industriales, que realizan transferencia y almacenamiento de energía térmica. Estos sistemas, empiezan con una temperatura inicial, posteriormente, en el proceso de transferencia de calor entre el lecho y el gasdará como resultado la variación de la temperatura en el lecho.
Los lechos empacados son sistemas térmicos que tienen varias aplicaciones: Industriales, agrícolas, filtración, etc.
Clasificación de los lechos empacados, por su conformación estructural
Los lechos empacados se clasifican de acuerdo a las características físicas en:
• Lechos empacados rellenos• Lechos empacados porosos


Lecho empacado relleno.
Este tipo de lecho se conforma de partículas sólidas, homogéneas por ejemplo: pilas de rocas, filtros de arena, cigarrillos, columnas de absorción. Las columnas de absorción se rellenan normalmente con objetos cerámicos, de plástico o metálicos de formas especiales; tales como: anillos que tienen una gran áreasuperficial y una elevada fracción de huecos; por tanto, presentan una baja resistencia al flujo.


























FIGURA 1.1. Lecho empacado relleno


Lecho empacado poroso
Este tipo de lecho se conforma con materiales porosos, similares a las estructuras preparadas; tales como: partículas de alúmina sinterizadas, esponjas de espuma de poliuretano,colchones .de espuma de caucho, etc.






FIGURA 1.2. Lecho empacado poroso


Propiedades físicas de los lechos empacados rellenos
Para el análisis térmico de los lechos empacados rellenos, denominados simplemente como lechos empacados, es necesario conocer las siguientes propiedades, de las partículas y del flujo (aire) que lo atraviesa
Propiedades de las partículasPropiedades físicas:
▪ Longitud característica de la partícula.
▪ Fracción de vacío.
▪ Altura del lecho


Propiedades térmicas
▪ Propiedades térmicas de las partículas del lecho empacado.
▪ Propiedades térmicas del fluido del lecho empacado.
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Longitud característica de las partículas
El tamaño de las partículas esféricas, se mide confacilidad utilizando un calibrador, regla o con cualquier instrumento de medición. El valor que se obtiene será el diámetro o radio. La medida se observa directamente.
Las partículas de formas irregulares o no esféricas tienen muchos valores desiguales, en consecuencia, se define una longitud característica con las muestras de las partículas y con las reglas estadísticas. Representa a la...