Equipos tipo Lecho Fluidizado

EQUIPOS TIPO LECHO FLUIDIZADO

La operacin de FLUIDIZACION convierte a un lecho de partculas slidas en una masa expandida y en suspensin que posee muchas de las propiedades de un lquido. Esta masa tiene 0 de ngulo de reposo (talud), toma su propio nivel y adopta la forma del recipiente que lo contiene.

Los lechos fluidizados son usados en una multitud de procesos que involucran cambios qumicos y/o fsicos de materiales slidos en polvo y granulados, por ejemplo sistemas catalticos, calcinacin, secado, enfriamiento, mezclado, aglomeracin, estabilizacin, etc.

En el caso de su utilizacin como mezclador, (como en el caso de un post-dosado, en la formulacin de detergentes en polvo), un lecho fluido cumple esta funcin en forma continua, en mucho menor tiempo que cualquier otro tipo de equipo para esta funcin. Esto se debe a la masa ascendente de aire que empuja las capas inferiores de partculas slidas hacia arriba generando una rpida recirculacin de las mismas; el efecto resultante hace que el sistema se comporte como un reactor tanque agitado.

Bsicamente en el caso de un Secadero de Lecho Fluido, el aire utilizado como fluido calefactor es soplado a travs del lecho de material a secar, actuando, adems, como medio mecnico para su suspensin. El aporte trmico se puede realizar con un intercambiador de calor vapor/aire de tubos aletadas o con un quemador de gas natural, (de acuerdo a lo que exija el proceso y/o el producto) ubicado entre el ventilador de impulsin y el equipo.

Generalmente las temperaturas necesarias de entrada en la cmara inferior, (septum) varan entre 80 y 300 C; en la cmara superior, (plenum) que es donde est el producto, la temperatura es prcticamente la de bulbo hmedo. Los dos ventiladores centrfugos, ubicados en la cabeza y en la cola del sistema, se regulan para generar una depresin en el mismo, garantizando que los vapores generados de secado abandonen el equipo y el sistema. Las partculas slidas ms livianas que puedan ser arrastradas son recogidas por un filtro de mangas o por un cicln y pueden ser reciclados continuamente al lecho, incorporadolas a la alimentacin hmeda o al producto seco.

El aire es distribuido en forma uniforme a travs de una placa de diseo especial, que soporta al material, a una velocidad suficientemente elevada para provocar la fluidizacin incipiente de las partculas, aunque no tan alta como para dar el aspecto de un lecho que hierve vigorosamente ni para generar arrastre. Durante el periodo inicial de carga la distribucin pareja del producto en dicha placa, puede ser ayudada por un removedor mecnico incorporado.

La alimentacin se introduce en la cmara de secado, sobre todo en el caso de un equipo continuo, por su parte superior, utilizando cualquier elemento de transporte usual como noria de cangilones, cinta transportadora o tornillo mas una vlvula rotativa o cierre por manga .

El hecho bsico que se debe tener en cuenta es que la alimentacin presente forma granular o en polvo y no pasta continua; sin embargo algunos polvos muy hmedos y pastosos pueden ser tambin procesados previa mezcla con producto seco seguido de algn tipo de preformado conveniente.

El tamao de las partculas slidas que pueden ser fluidizadas, varia desde un micrn a varios centmetros., obtenindose los mejores resultados entre diez y ciento cincuenta micrones.

El producto seco desborda la superficie del lecho y es recibido en un vertedero donde, al igual que en la alimentacin, el mismo material acta como obturador.

Aprovechando otras posibilidades del equipo se puede simultneamente producir granulacin, por aglomeracin o por crecimiento en capas, utilizando la rehumectacin. Esto se logra pulverizando slurry (o solucin) de la misma composicin que el producto, por medio de toberas sobre el material fluidizado. El agua (u otro solvente) adicionada, es evaporada en la misma operacin.

El proceso de crecimiento de tamao, se produce por agregado de capas sobre la partcula y es principalmente controlado por el porcentaje de reciclo de finos al equipo desde una tamizadora posterior y por el contenido de agua del slurry.

La granulacin puede ser llevada en una sola etapa, pero dado que la operacin tiene un rendimiento relativamente bajo, es necesario agregar otras operaciones complementarias que conforman el llamado ciclo de aglomeracin: el tamizado, la molienda de la fraccion mas gruesa y el reciclo al lecho de la fraccion mas fina (ms la molida y la colectada por el cicln).Otro uso posible del equipo es la posibilidad de producir la estabilizacin (o cristalizacin ) en el caso de algunos productos como los polvos detergentes, donde con un tiempo de residencia no mayor de 10 minutos y utilizando aire a temperatura ambiente, se produce la necesaria reacomodacin estructural y asimilacin de la humedad residual como agua de cristalizacin, sin tener que inmovilizar el producto en depsito, como alternativa, durante dos o tres das para evitar el posible apelmazamiento en el envase posterior.

Las ventajas que posee un equipo de lecho fluido son varias e importantes:

1 - En el caso de secado, el contacto entre el slido y el gas es mucho mejor que cualquier otro tipo de secadero. Esto se debe a que la agitacin de las partculas elimina la pelcula de gas estancada a su alrededor y la fase gaseosa tambin es completamente mezclada durante su paso a travs del lecho.

En consecuencia los coeficientes de transferencia de materia y calor son muy grandes, de manera que el gas abandona el lecho a la misma temperatura que se encuentra el producto y esta puede ser a lo sumo la temperatura de bulbo hmedo. Por ello el rendimiento terico es cercano al 100 %.

La transferencia de calor extremadamente rpida posibilita usar temperaturas de aire mucho mas elevadas que en otros tipos de secaderos, debido a la rpida cada de temperatura del gas.

2 - Aunque la agitacin es violenta dentro del lecho, la abrasin y rotura de las partculas es pequea, pues estn protegidas una de la otra por el efecto de la corriente gaseosa.

3 - Un secador de lecho fluido ocupa una superficie menor que cualquier otro tipo de secador que procese la misma cantidad de material, o que ocupe la misma masa de agua.

4 - Respecto de su instalacin, resulta considerablemente simple, en especial cuando se requieren materiales resistentes a la corrosin. No posee partes mviles, exceptuando los equipos auxiliares necesarios (ventiladores, roscas de transporte o extractores), por ello su costo de mantenimiento es bajo.

5.- Otra ventaja importante es el control cerrado de condiciones de trabajo, tal como prefijar una cantidad definida de humedad final para controlar el polvo en operaciones posteriores.