Fluidización

FLUIDIZACIÓN

La fluidización es un proceso por el cual una corriente ascendente de fluido (líquido, gas o ambos) se utiliza para suspender partículas sólidas. Desde un punto de vista macroscópico, la fase sólida (o fase dispersa) se comporta como un fluido, de ahí el origen del término "fluidización". Al conjunto de partículas fluidizadas se le denomina también "lecho fluidizado".
Un lechoconsiste en una columna formada por partículas sólidas, a través de las cuales pasa un fluido (líquido o gas) el cual puede ser librado de algunas impurezas y sufre una caída de presión. Si el fluido se mueve a velocidades bajas a través del lecho no produce movimiento de las partículas, pero al ir incrementando gradualmente la velocidad llega un punto donde las partículas no permanecen estáticassino que se levantan y agitan, dicho proceso recibe el nombre de fluidización.
A medida que se incrementa la velocidad del fluido, con lo cual también se aumenta el caudal (si el área se mantiene constante), se pueden distinguir diferentes etapas en el lecho (2):
* Lecho Fijo: las partículas permiten el paso tortuoso del fluido sin separarse una de otras, esto hace que la altura del lecho semantenga constante y por tanto la fracción de vacío en el lecho (porosidad) se mantiene constante. En esta etapa el fluido experimenta la mayor caída de presión del proceso.
* Lecho prefluidizado: también es conocido como fluidización incipiente, y se trata de un estado de transición entre el lecho fijo y el fluidizado. Una de las características que presenta esta etapa es que la velocidad eneste punto recibe el nombre de velocidad mínima de fluidización. También se caracteriza porque la porosidad comienza a aumentar.
* Fluidización discontinua: también se conoce como fase densa y es cuando el movimiento de las partículas se hace más turbulento formándose torbellinos. Dentro de esta etapa se pueden distinguir dos tipos de fluidización:
* Particulada: se manifiesta en sistemaslíquido-sólido, con lechos de partículas finas en los cuales se manifiesta una expansión suave.
* Agregativa: se presenta en sistemas gas-sólido. La mayor parte del fluido circula en burbujas que se rompen en la parte superior dando origen a la formación de aglomerados.
* Fluidización continua: todas las partículas son removidas por el fluido, por lo que el lecho deja de existir comotal, mientras que la porosidad tiende a uno.
Los lechos fluidizados tienen variedad de aplicaciones, entre las cuales se pueden mencionar:
* Clasificación mecánica de partículas según su tamaño, forma o densidad.
* Lavado o lixiviación de partículas sólidas.
* Cristalización.
* Adsorción e intercambio iónico.
* Intercambiado de calor en lecho fluidizado.
* Reaccionescatalíticas heterogéneas (incluyendo la descomposición catalítica del petróleo).
* Combustión de carbón en lecho fluidizado.
* Gasificación de carbón en lecho fluidizado.
* Bioreactores de lecho fluidizado.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA FLUIDIZACIÓN

La principal desventaja de la fluidización gas-sólido consiste en el desigual contacto del gas y el sólido. La mayor parte del gas pasa através 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.
Las principales ventajas consisten en que el sólido está vigorosamente agitado por el fluido que circula a través del lecho, y lamezcla de los sólidos asegura que no existen prácticamente gradientes de temperatura en el lecho aun con reacciones fuertemente exotérmicas o endotérmicas. El movimiento violento de los sólidos también da lugar a elevadas velocidades de transmisión de calor hacia la pared o los tubos de refrigeración sumergidos en el lecho.

Existe algo de intercambio de gas entre las burbujas y la fase densa por...