Lechos Fluidizados

ANÁLISIS Y SIMULACIÓN DE UN LECHO FLUIDIZADO CÓNICO DE PARTÍCULAS GELDART EN 2D Y 3D POR FLUIDODINÁMICA COMPUTACIONAL

MUÑOZ, V. N. (2); MIRANDA, M.G. (2); ZAMBON, M.T. (1,2); MAZZA, G.D. (1,2)

(1) Instituto Multidisciplinario de Investigación y Desarrollo de la Patagonia Norte (IDEPA, CONICET-UNCo).
(2) Departamento de Química, Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Comahue -mariana.zambon@fain.uncoma.edu.ar
Resumen
La urea granulada es uno de los fertilizantes más utilizados actualmente en el agro y desde el año 2000 este importante insumo es fabricado en la Argentina. Los equipos granuladores constituyen las unidades centrales de las plantas de fertilizantes y en particular los granuladores de lecho fluidizado presentan numerosas ventajas frente a procesosalternativos, entre las que se destaca el acoplamiento de las etapas de atomización, granulación y enfriamiento en una única unidad de procesamiento. La interpretación minuciosa y la representación detallada de la hidrodinámica de la operación de estas unidades, es indispensable para asegurar la calidad del producto final. De las herramientas disponibles actualmente para llevar a cabo el modelado de estoslechos, la fluidodinámica computacional (CFD) es una de las que más posibilidades ofrecen. Gracias al incremento de la capacidad de cómputo que se ha producido en la última década, hoy proporciona un nuevo enfoque para comprender la hidrodinámica y los mecanismos de transferencia predominantes en los flujos multifásicos, y si bien se encuentra aún, para estos sistemas, en la etapa de validación ydesarrollo, se esperan importantes avances que permitan optimizar su aplicación con el fin de reducir el tiempo de diseño de nuevos equipos y su costo.

El objetivo de este trabajo comprende el estudio de la hidrodinámica de un lecho fluidizado aire-urea, a fin de lograr un conocimiento exhaustivo de su comportamiento, abarcando los principales indicadores tales como velocidad de mínimafluidización, pérdida de carga, expansión del lecho y formación de burbujas (estudio del tamaño, forma y velocidad).
Adicionalmente se llevó a cabo una comparación entre los resultados obtenidos en simulaciones desarrolladas en 3D y 2D con el fin optimizar los tiempos de computo en futuras simulaciones.
Se utilizó la versión académica del software de fluidodinámica computacional ANSYS-Fluent 13.0,basado en el método numérico de los volúmenes finitos. Las simulaciones se llevaron a cabo en estado transitorio. Se aplicó el modelo multifásico eulerian-eulerian que incorpora la teoría cinética granular para describir el comportamiento del sistema bifásico.
La información obtenida a partir de las simulaciones fue contrastada con datos experimentales observándose una muy buena concordancia.
En elestudio del régimen de fluidos realizado, pudo establecerse que las velocidades superficiales del gas son tales que permiten considerar la operación del lecho en el límite del régimen de burbujeo cercado al inicio de las condiciones de fluidización turbulenta, lo cual redunda en burbujas de formas medianamente irregulares.
Introducción
Existe una gran cantidad de industrias en las que sedesarrollan operaciones de granulación para convertir polvos o líquidos atomizados en sólidos granulares. Se destacan, principalmente, la industria minera, farmacéutica, alimenticia y la de fertilizantes. En particular esta última ha cobrado relevancia en Argentina debido a la intensa actividad agrícola-ganadera. La urea granulada constituye uno de los fertilizantes más utilizados en el agro y desde elaño 2000 este importante insumo es fabricado en la planta industrial de PROFERTIL S.A., localizada en la ciudad de Bahía Blanca.
Entre los objetivos principales de las técnicas de aumento de tamaño se pueden mencionar: lograr una mejora en la apariencia del producto, minimizar la formación de aglomerados, controlar la solubilidad, dispersión y porosidad, mejorar la fluidez, etc. (Bertín y...