Fluidizacion

Definición y descripción de fluidización

La fluidización se define como un proceso en el que, en un lecho con partículas solidas, se hace pasar un 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 solidas rápidas, Buen contacto entre partículas y gas, Uniformidad axial en temperatura y composición

Estas propiedades hacen que los lechos sean útiles para operaciones, tales como:
Reacciones químicas, Intercambio de calor y Transferencia de masa.
Algunas aplicaciones típicas influyen:
Combustión y gasificación del carbón, Síntesis catalítica (Frischer Tropsch) y Secado desolidos.

Comportamiento de la caída de presión en el lecho con respecto a la velocidad

El punto en el que el fluido comienza a suspender las partículas se conoce como fluidización mínima (o incipiente) y velocidad mínima de fluidización a la velocidad que se requiere en el fluido.

Descripción de un lecho fluidizado

Componentes del sistema:
El lecho fluidizado depende mucho del tipo defluidización que se esté realizando y la aplicación que quiera tenerse pero puede decirse que existen ciertos componentes que son bastantes comunes en todos ellos.
a) Columna de fluidización: consiste en un tubo sobre el cual viajara el fluido que suspenderá las partículas
b) Sección uniformadora: se trata de un cono difusor que existe con el objeto de obtener un perfil de velocidad deseado.c) Distribuidor: consiste en una placa con algunas perforaciones. Es uno de los componentes más importantes, ya que su diseño impacta directamente en la calidad de la fluidización.
d) Sistema de ministro de fluido: consiste en un sistema de válvulas reguladoras de flujo, instrumentos medidores de flujo, calentadores y otros dispositivos con el objeto de proporcionar el fluido en lascondiciones termodinámicas requeridas.
e) Sistema de medición de presión: es importante medir la caída de presión en un lecho fluidizado.
f) Sistema de medición de temperatura.

Altura de lecho

Es importante describir dos diferentes estados de un lecho: fijos y fluidizados.
Se le llama fijo cuando la diferencia de presión varia con respecto a la velocidad, esto es, en valores menores que lamínima de fluidización, la altura del lecho permanece constante debido a que las partículas no han sido aun suspendidas. Cuando el fluido alcanza la velocidad mínima de fluidización, entonces su altura comienza a cambiar. El fenómeno de expansión es una característica de los lechos fluidizados.

Relación de espacio libre entre partículas

Representa la porosidad del lecho fluidizado que estaocupada por el espacio entre moléculas. Se representa con εmf en condiciones de fluidización mínima.
El conocimiento del valor numérico de εmf es muy importante en el estudio de la fluidización.
La forma mas común de hacerlo es mediante experimentos, y se realiza de la siguiente manera:

εmf=volumen huecovolumen total=1- volumen del solidovolumen del lecho

El volumen solido esconocido, ya que se tiene la densidad del material y la masa se puede medir fácilmente. El volumen del lecho se obtiene multiplicando el área transversal por la altura del lecho, Lmf en condiciones de fluidización a velocidad mínima.


Esfericidad

Una manera de poder medir la forma de una partícula es la esfericidad; comprende la relación del área de una esfera con el área real de lapartícula, ambas con el mismo volumen.

∅=area de la esferaarea de la particula


Diámetro medio de partícula

Muchos de los parámetros dependen del diámetro medio de partículas aunque las partículas a fluidizar nunca van a ser iguales. Para poder calcularlo, es necesario conocer la distribución de esta variable, lo cual es posible realizando un muestreo. Deben tratar de usarse...