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7/24/2019 informe fluidi
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FLUIDIZACIONRafael Aranguren; Mara Auxiliadora Briceo; Rubn
Col!enare"; Li"andra C#ac$n%
Uni&er"idad de lo" Ande"
Facul'ad de Ingeniera%
("cuela de )u!ica%
Mrida* +ene,uela
RESUMEN
La fluidizacin de lechos consiste en el paso de un fluido
(lquido o gaseoso) a travs de partculasslidas, el mecanismo de la
fluidizacin depende de la presin que sufre el fluido al pasar a
travs del
lecho. Para evaluar como influye el dimetro de la partcula y la
porosidad en la fluidizacin se realizo un
grafica de cali!racin de la columna vaca variando el caudal y la
cada de presin, luego se procedi de la
misma manera para cada columna con lecho empacado de diferentes
dimetros" una vez realizada lae#periencia y analizando las grficas
correspondientes se o!tiene que a velocidades !a$as del fluido,
el
lecho no e#perimenta ninguna e#pansin, al aumentar
progresivamente la velocidad aumenta la cada de
presin del fluido a travs del lecho, o!tenindose una relacin de
directamente proporcional entre el
tama%o de la partcula y el caudal necesario para fluidizar.
&e o!serv un comportamiento diferente en el
lecho de partculas de mayor tama%o, correspondiendo a una
fluidizacin del tipo agregativa.&e calcul la porosidad de los
lechos para diferentes longitudes de e#pansin, o!servndose una
relacin directa con la velocidad del fluido (para mayores
caudales se o!tuvo un valor mayor de la
porosidad). &e encontr que el aumento progresivo de la
porosidad depende del tama%o de la partcula,de!ido a que para las
partculas de menor dimetro la porosidad del lecho aument ms
rpidamente con el
caudal en comparacin con la porosidad de los lechos de partculas
de mayor tama%o.
INTRODUCCION
La e#presin fluidificacin y lechos
fluidizados se utilizan para descri!ir la condicinde las
partculas completamente suspendidas,
toda vez que la suspensin se comporta como unfluido denso.
&i el lecho esta inclinado la
superficie superior permanece horizontal y los
o!$etos grandes flotaran o descendern en el
lecho, dependiendo de su densidad relativa a lade la suspensin.
&i la velocidad del fluido se
aumenta progresivamente, aumenta la cada de
presin y el rozamiento so!re las partculas
individuales y, eventualmente, las partculascomienzan a moverse
y quedan suspendidas en
el fluido.
Condiciones para la fluidizacin.
'onsideremos un tu!o vertical
parcialmente lleno con un fino material granular
tal como se muestra en la figura . l tu!o estaa!ierto por la
parte superior y tiene una placa
porosa en el fondo para soportar el lecho del
catalizador. l aire entra por de!a$o de la placadistri!uidora
con una !a$a velocidad de flu$o y
asciende a travs del lecho sin dar lugar a ning*n
movimiento. + medida que aumentagradualmente la velocidad,
aumenta la cada de
presin, pero las partculas no se mueven y laaltura del lecho
permanece invaria!le. Para una
cierta velocidad, la cada de presin a travs dellecho equili!ra
la fuerza de gravedad so!re las
partculas y un posterior aumento de la velocidad
provoca el movimiento. sto corresponde al
punto + de la figura. + veces el lecho see#pansiona ligeramente
manteniendo las
partculas en contacto, de!ido a que un ligero
aumento de la porosidad puede contrarrestar el
incremento de la velocidad superficial ymantener la cada de
presin constante. +l
aumentar mas la velocidad las partculas estn
suficientemente separadas entre si como para
moverse en el lecho y comienza la verdaderafluidizacin (punto
).
-na vez que el lecho esta fluidizado, la
cada de presin a travs del lecho permanece
constante pero la altura del lecho continuaaumentando al
aumentar el flu$o.
&i se reduce gradualmente la velocidad
de flu$o en el lecho fluidizado, la cada de
presin permanece constante y la altura del lecho
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disminuye siguiendo la lnea ' que se
o!serva!a al aumentar las velocidades. &i
em!argo, la altura final del lecho puede ser
mayor que la inicial para el lecho fi$o, de!ido aque los slidos
vertidos en un lecho tienden a
empaquetarse me$or que los slidos que
sedimentan lentamente a partir de un estado
fluidizado. La cada de presin para !a$asvelocidades es menor que
en el lecho fi$o
original.
Fig 1. Cada de presin ! al"ura del lec#o fren"e a$elocidad
superficial para un lec#o de slidos
Tipos de fluidizacin.
'uando se fluidiza arena con agua, laspartculas se encuentran
mas separadas y su
movimiento es mas vigoroso a medida que
aumenta la velocidad de fluidizacin, pero la
densidad media del lecho a una velocidad dadaes la misma en
todas sus secciones. sto se
denomina fluidizacin par"iculada y secaracteriza por una
e#pansin grande perouniforme del lecho a velocidades elevadas.
Los lechos de slido fluidizados con
aire presentan lo que se denomina fluidizacinagrega"i$a o de
%ur%u&eo. Las partculas semueven errticamente y estn soportadas
por elfluido, pero en el espacio entre las !ur!u$as, la
fraccin de huecos es apro#imadamente la
misma que en la fluidizacin insipiente. La
naturaleza no uniforme del lecho fueinicialmente atri!uida a la
agregacin de las
partculas, y se aplico el termino fluidizacin
agregativa, pero no e#iste evidencia de que las
partculas estn adheridas entre ellas, de formaque el termino
fluidizacin de !ur!u$eo
constituyo una me$or descripcin del fenmeno.
Los estudios que tienen en cuenta las
velocidades de transmisin de calor, detransferencia de materia o
de reaccin qumica
de un lecho de !ur!u$eo, se citan a veces como"eora de
fluidizacin en dos fases, donde las
!ur!u$as son una de las fases y el lecho denso de
partculas es la segunda fase.
La diferencia de densidad es un
parmetro importante, y los slidos muy pesadospueden presentar
fluidizacin de !ur!u$eo.
Los lechos fluidizados se utiliza en
varios procesos catalticos, como ladesintegracin y reformacin de
hidrocar!uros,
algunos empleos no catalticos son el tostado de
minerales de sulfuro, coquizacin de residuos del
petrleo, secado y otros procesos que impliquendescomposicin
qumica de partculas slidas
por accin del calor.
O'(ETI)O
studiar la fluidizacin de partculas de
determinadas caractersticas (dimetro y
porosidad), al ser sometidas a diferentes flu$os de
lquidos.
METODO*O+I, - EUI/OS
Fig. 0 Diagra2a del e3uipo
&e cali!ra la columna vaca (/) tomando
la cada de presin para diferentes caudales. Para
esta e#periencia se a!ren las vlvulas de lacolumna () y se
mantienen cerradas las vlvulasrestantes. 'on los datos o!tenidos se
grafica la
cada de presin vs. caudal.
Posteriormente, se eval*a la cada de presin
sufrida por el fluido al pasar a travs dediferentes tipos de
lechos (columnas , 0, 1 y 2)
y la altura alcanzada por el lecho de!ido a la
fluidizacin. Para esto se a!ren las vlvulascorrespondientes a
cada columna y se cierran las
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restantes. 'on los datos o!tenidos se grafica la
cada de presin vs. 4eynolds y porosidad vs.
4eynolds.
RESU*T,DOS - ,N,*ISIS
Cali%racin de la colu2na $acia4
'on los datos mostrados en la ta!la numero 2 se
construyo la siguiente grafica5
+nalizando el comportamiento de la
grafica o!servamos que las varia!les sonproporcionales" a medida
que aumenta el caudal
aumenta la presin. 6e!ido a que la correlacin
es apro#imadamente , se confirma que e#iste
una estrecha relacin entre las varia!les.
Colu2nas e2pacadas4
6e las ta!las 7 3, 8, 9 y 0 se realizaron lassiguientes
graficas5
+rafico 0 1. 'ali!racin de la columna vaca.'ada de presin vs
'audal
+rafico 0 . 'urva de fluidizacin para la columna.'ada de presin
vs 4eynolds
+rafico 0 5. Porosidad vs 4eynolds para lacolumna 7 .
+rafico 0 6.. 'urva de fluidizacin para lacolumna 0.'ada de
presin vs 4eynolds
+rafico 0 7. Porosidad vs 4eynolds para lacolumna 7 0.
+rafico 0 8. 'urva de fluidizacin para la columna1.'ada de
presin vs 4eynolds
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n las graficas 7 0, 2, 3 y 8, se o!serva,que la cada de presin
sufrida por el fluido antes
del punto de fluidizacin va aumentando
rpidamente, esto se de!e a que el lecho al inicio
esta en estado esttico y por lo tanto suporosidad es !a$a, lo
cual indica que necesita de
un caudal mayor para que pueda llegar al punto
de fluidizacin y por ende aumentar la porosidadpara que el
fluido se desplace con mayorfacilidad entre los empaques.
-na vez alcanzado el punto de
fluidizacin todas las partculas se encuentran enmovimiento y por
encima de ese punto el 4e da
como resultado incrementos muy peque%os en la
cada de presin.
n las graficas 7 0, 2, 3 y 8 se
o!tuvo que el punto de fluidizacin se encontr
en un 4eynolds de :.0 correspondiente a un
caudal de 9.999/8 m1;s y una cada de presinde :01.03 Pa, un
4eynolds de 122.03
correspondiente a un caudal de 9.9990: m1;s y
una cada de presin de 890.22 Pa, un 4eynolds
de 01
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'I'*IO+R,F?@, +ntonio" Pro!lemas de
flu$o de fluidos, editorial Limusa,
A#ico, 6.B.,
