Fluidizacion

Se da el nombre de fluidización al proceso de contacto que ocurre entre un sólido y un fluido (gas o líquido) en el cual el lecho formado por partículas sólidas finamente divididas se levanta y se agita por medio de una corriente ascendente de fluido. Ahora bien, Mc Cabe y Smith señalan que se habla de fluidización particulada cuando existe una expansión grande pero uniforme del lecho avelocidades elevadas, la cual generalmente se manifiesta en sistemas líquido-sólido, para partículas muy finas y un rango limitado de velocidad. Dicen que también se habla de fluidización agregativa cuando los lechos de sólidos se encuentran fluidizados con gases, como el aire, donde la mayor parte del gas pasa a través del lecho en forma de burbujas o huecos que están casi exentos de sólidos, y solamenteuna pequeña fracción del gas fluyen por los canales existentes entre las partículas, las cuales se mueven de forma errática (1). Durante la sesión de práctica se ha planteado como objetivos principales la observación del comportamiento del lecho fijo y fluidizado para los sistemas líquido-sólido y gas-sólido, además de la determinación de los principales parámetros que influyen en dichocomportamiento. 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.
La principal desventaja de la fluidización gas-sólido consiste enel desigual contacto del gas y el sólido. La mayor parte del gas pasa a través del lecho en forma de burbujas y sólo hace contacto directamente con una pequeña cantidad del sólido en una delgada envoltura ubicada alrededor de la burbuja. Una pequeña fracción del gas pasa a través de la fase densa, la cual contiene casi todo el sólido. Existe algo de intercambio de gas entre las burbujas y la fasedensa por difusión y por procesos turbulentos tales como la división y coalescencia de burbujas; pero la conversión global de un reactante gaseoso es en general mucho menor que la que tiene lugar en el contacto uniforme a la misma temperatura, como en un reactor ideal con flujo pistón. Sin embargo, el flujo de fluidos a través de lechos de partículas sólidas (fluidización) es un proceso de usoamplio en operaciones industriales tales como: filtración, intercambio iónico, extracción de solventes, absorción y reactores catalíticos. Mc Cabe y Smith señalan que aunque en la actualidad la industria petrolera utiliza reactores de transporte para el craqueo catalítico en vez de lechos fluidizados, la regeneración del catalizador todavía se realiza en reactores de lecho fluidizado que tienenhasta 10 metros de diámetro. La fluidización también se emplea en otros procesos catalíticos, tales como la síntesis de acrilonitrilo, y para llevar a cabo reacciones gas-sólido. Existe mucho interés en la combustión de carbón en lecho fluidizado con el fin de reducir el costo en las calderas y disminuir la emisión de contaminantes. Los lechos fluidizados se utilizan también para el curtido deminerales, secado de sólidos finos y absorción de gases. En las páginas siguientes se mostrará el fundamento teórico que sirvió de base para la realización de la sesión de práctica, la metodología experimental seguida, los datos y resultados experimentales obtenidos, y finalmente se hará una discusión detallada acerca de ellos y sus principales consecuencias.
FUNDAMENTOS TEÓRICOS
Un lecho es unacolumna formada por partículas sólidas a través de las cuales pasa un fluido, el cual puede ser librado de algunas impurezas y sufrir una caída de presión. Este proceso se puede observar en la naturaleza en casos como reservorios naturales de crudo, absorción de dióxido de carbono en las plantas, filtración de la sangre, entre otros. A nivel industrial se utiliza en operaciones tales como filtración,...