Perdida de presión del aire al fluir a través de un lecho empacado con sólidos

[pic 1]

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA DE ALIMENTOS

Asignatura:                          Talleres y Laboratorios de Ingeniería de Alimentos IV

                                vanessa.gonzalez.torres@correounivalle.edu.co                                

Práctica No. 2: PERDIDA DE PRESIÓN DEL AIRE AL FLUIR A TRAVÉS DE UN LECHO EMPACADO CON SÓLIDOS

1. INTRODUCCIÓN

El flujo de fluidos a través de lechos de partículas sólidas se presenta en varios procesos técnicos, en operaciones de filtración y flujo a través de columnas de relleno, utilizadas en la destilación, absorción, adsorción e intercambio iónico. En el caso de la filtración, las partículas sólidas se depositan en un medio filtrante y el fluido pasa a través de la masa filtrante depositada. En procesos como columnas de relleno el fluido se mueve a través de un lecho de partículas sólidas que no suelen cambiar sus características (Ibarz, et al 2005).

La columna de relleno conocida también como columna empacada o lecho empacado, el material de lecho puede consistir en esferas, partículas irregulares, cilindros o varios tipos de empaques comerciales (Geankoplis, 1998). Los lechos porosos están constituidos por un conjunto de partículas sólidas, dispuestas generalmente al azar. Para la caracterización de la estructura de dichos lechos se deben definir una serie de variables, utilizadas en el estudio de la circulación de los fluidos a través de estos lechos (McCabe et al., 1991).

En el estudio de la circulación de fluidos a través de lechos porosos es de suma importancia el cálculo de la caída de presión que el fluido experimenta al atravesar el lecho de partículas. Esta pérdida de presión dependerá del régimen con el que circula el fluido, obteniendo diferentes ecuaciones según sea el régimen laminar o turbulento (Ibarz, et al 2005). La resistencia al flujo de un fluido a través de los huecos de un lecho de sólidos es la resultante del rozamiento total de todas las partículas del lecho, de acuerdo con el número de Reynolds el flujo será laminar o turbulento y habrá rozamiento de forma y separación (McCabe, et al., 1991; Singh et al., 2009).

La pérdida de presión por fricción en una tubería circular, larga, recta y lisa depende de las siguientes variables: longitud y diámetro de la tubería, velocidad de flujo del fluido, así como densidad y viscosidad de este. Si se modifica cualquiera de estas variables, se modifica también la caída de presión (McCabe et al., 1991).

En esta guía se presentarán los lineamientos para el estudio del flujo de una sola fase fluida a través de una columna de partículas sólidas estacionarias. Un lecho de partículas se considera estacionario cuando todas características no varían.

1. OBJETIVOS

• Determinar la caída de presión de aire que fluye a través de un lecho empacado de un alimento sólido.
• Determinar el flujo del aire a través de una tubería.
• Obtener una curva de caída de presión de aire que fluye a través del lecho.

1. METODOLOGÍA

Aparato experimental y materiales

• Túnel de viento con flujo de aire ajustable y acoplado a tubo vertical transparente.
• Medidor de velocidad del flujo de aire.
• Manómetro.
• Alimento – Limón mandarino.

Procedimiento general

• Llenar el túnel de viento (tubo transparente vertical) con papas y hacer pasar aire por el producto.
• Determinar la caída de presión del lecho, expresarla en Pa/m.
• Determinar el flujo del aire, expresarlo en m3/s.m2.
• Los detalles del desarrollo y presentación de resultados serán presentados en el laboratorio.

1. PREGUNTAS

• Investigue al menos tres (3) aplicaciones industriales de este sistema en el Valle del Cauca o Colombia. ¿Qué importancia tienen estas aplicaciones?

1. BIBLIOGRAFÍA

• Geankoplis, C. (1998). Procesos de transporte y operaciones unitarias. Compañía Editorial Continental S.A. Tercera Edición. México.
• Ibarz, A., Barbosa- Cánovas, G. (2005). Operaciones Unitarias en la Ingeniería de Alimentos. Ediciones Multiprensa. España.
• McCabe, W., Smith, J., Harriot, P. (2007). Operaciones unitarias en Ingeniería Química. Séptima Edición. México.
• Singh, P., Heldman, D. (2009). Introduction to Food Engineering. Fourth Edition. Elsevier. USA

...